CN102699556B

CN102699556B - 一种水下切割材料

Info

Publication number: CN102699556B
Application number: CN201210009001.3A
Authority: CN
Inventors: 柳吉兰; 衣衍亮
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-01-12
Filing date: 2012-01-12
Publication date: 2015-05-06
Anticipated expiration: 2032-01-12
Also published as: CN102699556A

Abstract

本发明涉及一种水下切割材料，其特征在于：该切割材料由外部的切割管材和内部的多根切割丝材组成，切割管材外侧有一层绝缘层；所述切割丝材长度与切割管材长度相同，切割丝材由外皮和粉芯组成，所述外皮为铝带，所述粉芯以重量百分比计，组成为Fe₂O₃：5～25％，余量为Al粉，其中：所述Fe₂O₃粒度为-80～200目，铝粉粒度为-80～200目；所述绝缘层是缠绕在切割管材外侧的聚乙烯胶带层或涂敷在切割管材外侧的环氧树脂层；所述切割丝材的直径与切割管材的壁厚之比范围在2.1～3。该材料用于水下环境钢结构及钢筋混凝土的快速切割和拆装，无需切割燃气和切割电源，切割效率高，切割对象范围广，携带方便、安全，操作简单且成本低。

Description

一种水下切割材料

技术领域

本发明属于用于水下切割的金属材料切割技术领域，涉及一种手工水下快速切割材料。

背景技术

21世纪是海洋的世纪，随着海洋的开发，大量的海上建筑被建造，同时，也必将造成大量的废旧码头、废弃钻井平台等水下建筑需要被拆除，为航海清除障碍。而这些水下建筑破障的难点在于水下部分结构只能在水下拆除，而且这些水下建筑具有钢筋混凝土结构，也增加了拆除的难度。

现在，拆除水下金属结构和钢筋混凝土结构主要采用水下切割技术，目前常用的水下切割技术有氧-可燃气切割、水下氧-弧切割、金属-电弧切割、水下机械切割、水射流切割、水下等离子切割、爆炸切割等。氧-可燃气切割不适宜于切割耐腐蚀钢、不锈钢、铸铁和除钛以外的有色金属，水下氧-弧切割、金属-电弧切割、水下机械切割、水射流切割、水下等离子切割都需要带电作业，存在安全隐患，而且水射流切割、水下等离子切割所需要的设备较为复杂，设备造价昂贵、庞大不易便携，而爆炸切割危险性较大。

专利申请CN201010536018.5公开了一种手工快速切割材料，一种手工快速切割材料，其特征在于：由外部的切割管材和内部的多根切割丝材组成的中空管状结构，其中所述切割管材是采用锻压工艺制备而成的铝管，铝管内外采用电镀工艺各镀有0.1mm厚的镀铜层；所述切割丝材长度与切割管材相同，由外皮和粉芯组成，所述外皮为低碳钢08F钢带，其化学组成为：以重量百分比计，C 0.05％～0.11％，Si≤0.03％，Mn 0.25％～0.50％，P≤0.035％，S≤0.035％，Ni≤0.25％，Cr≤0.10％，其余为铁和不可避免的杂质；所述粉芯以重量百分比计，组成为CuO粉2～8％，稀土铈0.4～2％，余量为铁粉。但是，该手工快速切割材料的粉芯组分及组分含量只适合在空气中进行切割，其放热合金CuO和Fe在氧气中燃烧放出的热量远远不够支持切割材料在水中持续不断的燃烧，从而无法满足其在水下进行切割。另外，上述切割材料的生产成本较高，应用范围受到限制。

因此，亟需在研究电弧引燃放热合金材料产生高能量原理的基础上，开发一种无需切割燃气和切割电源，切割速度快，安全，携带方便、操作简单且成本低的水下切割材料，用于水下环境钢结构及钢筋混凝土的快速切割和拆装。

发明内容

本发明针对现有各种水下切割技术的缺陷，利用放热材料在氧气中的燃烧特性，提供一种无需切割燃气和切割电源，切割效率高，切割对象范围广，携带方便、安全，操作简单且成本低的水下切割材料及其制备方法，用于水下金属和钢筋混凝土的快速切割和破解。

本发明的技术方案是：一种水下切割材料，其特征在于：该切割材料由外部的切割管材和内部的多根切割丝材组成，切割管材外侧有一层绝缘层；所述切割丝材长度与切割管材长度相同，切割丝材由外皮和粉芯组成，所述外皮为铝带，所述粉芯以重量百分比计，组成为Fe₂O₃：5～25％，余量为Al粉，其中：所述Fe₂O₃粒度为-80～200目，铝粉粒度为-80～200目；所述绝缘层是缠绕在切割管材外侧的聚乙烯胶带层或涂敷在切割管材外侧的环氧树脂层；所述切割丝材的直径与切割管材的壁厚之比范围在2.1～3。

进一步地，外部的切割管材是采用锻压工艺制备而成的铝管，铝管内外采用电镀工艺各镀有0.1mm厚的镀铜层，所述切割丝材沿外部的切割管材内壁均布，并在切割管材中心位置形成中空结构。

进一步地，外部的切割管材由铝带绕制而成，并由此实现切割管材的柔性弯曲，所述切割丝材沿外部管材内壁均布，并在切割管材中心位置形成中空结构。

进一步地，所述铝带的上下表面采用电镀工艺各镀有0.1mm厚的镀铜层。

进一步地，铝带为中间部分厚、边缘薄的结构；铝带缠绕过程中，边缘相互重叠，边缘重叠之后的厚度与铝带中间部分的厚度一致，从而使得缠绕切割丝材后形成的切割管材的外表面平滑。

本发明的有益效果是：

1)便携性，整个系统主要有引弧电源、工业氧气瓶、切割枪等，切割过程中，蓄电池引弧电源、工业氧气瓶处在水面以上，操作人员只需要携带切割枪和切割材料在水下工作，单人就可以携带，不必像机械切割、等离子切割等需要复杂笨重的设备；

2)不需要切割电源和切割燃气，只需要在水下引燃切割材料就可以断开引弧电源，借助氧气助燃作用，利用切割材料燃烧自身放出的热量支持水下切割材料进一步持续燃烧对工件进行切割，不需要切割电源和切割燃气；

3)通过改变外皮的材料，特别是采用铝做外皮后，增强了切割材料的易燃性，使得其燃烧过程中放出的能量进一步提高；

4)切割效率高，手工快速切割材料燃烧可以达到4000℃以上的高温，切割效率是氧-可燃气体切割的3-15倍，具有较高的切割速度，切割效率高。

5)切割对象范围广，水下切割材料是利用材料燃烧本身放出的热量支持切割材料进一步持续燃烧，本发明所述的切割材料甚至在超过60米水深的水下进行作业，同时，该材料不像氧-乙炔火焰那样受所切割对象材料成分的限制，可以切割所有金属材料，也可以切割混凝土、砖或岩石等非金属材料，切割对象范围广。

6)大幅降低了成本，该水下切割材料不需要复杂的设备，所用的材料成分主要为铁和铝，因此，制造成本极低。

附图说明

附图1是切割管材为铝管构成的水下切割材料示意图；

附图2是切割管材为铝带构成的水下切割材料的横截面示意图；

附图3是规格1的水下切割材料的横截面示意图；

附图4是规格2的水下切割材料的横截面示意图；

附图5是规格3的水下切割材料的横截面示意图；

附图6是铝带的示意图。

其中，1-切割管材；2-切割丝材；3-丝材外皮；4-绝缘层

具体实施方式

下面结合实施例和附图1-6对本发明作进一步的描述：

本发明所述的一种水下切割材料，该切割材料由外部的切割管材和内部的多根切割丝材组成，切割管材外侧有一层绝缘层；所述切割丝材长度与切割管材长度相同，切割丝材由外皮和粉芯组成，所述外皮为铝带，所述粉芯以重量百分比计，组成为Fe₂O₃：5～25％，余量为Al粉。

本发明的优选实施方式中，一种外皮为铝带；所述粉芯以重量百分比计，组成为Fe₂O₃：5～25％，余量为Al粉；

根据工程应用的不同需求，可以加工规格不同的切割材料，

规格1：例如图3所示，选用壁厚约0.7mm的锻压无缝铝管，再采用电镀工艺，在其内外两侧镀上约厚0.1mm的镀铜层，或者在铝带的上下表面采用电镀工艺各镀有0.1mm厚的镀铜层。

制备铝带，可采用锻压工艺制备成厚度为0.8mm的铝带，再进行镀铜，镀铜流程为丙酮除油-水洗-7％稀盐酸除锈-水洗-电镀镍打底-水洗-镀铜-水洗-吹干；再将铝带缠绕在多根切割丝材上，制备成具有中空结构的切割材料，在切割管材外侧有一层绝缘层，是由一种聚乙烯胶带缠绕在切割管材外侧而形成。如图6所示，铝带为中间部分厚、边缘薄的结构；铝带缠绕制成复合管材过程中，边缘相互重叠，边缘重叠之后的厚度与铝带中间部分的厚度一致，从而使得形成的切割管材的外表面平滑。

切割管材总的壁厚约为0.9mm；内径5.2mm，外径7mm，制备的切割管材长约为600mm。

切割丝材直径为2.4mm，长约为600mm，共3根装配在切割管材中。所述切割丝材沿外部管材内壁均布，并在切割管材中心位置形成中空结构。

规格2：例如图4所示，选用壁厚约0.8mm的锻压无缝铝管，再采用电镀工艺，在其内外两侧镀上约厚0.1mm的镀铜层；或制备铝带，用铝带缠绕后构成外部的切割管材。管材总的壁厚约为1mm；内径6.6mm，外径8.6mm，制备的切割管材长约为600mm。

切割丝材直径为2.4mm，长约为600mm，共5根装配在切割管材中。

规格3：例如图5所示，选用壁厚约0.8mm的锻压无缝铝管，再采用电镀工艺，在其内外两侧镀上约厚0.1mm的镀铜层；或制备制备铝带，用铝带缠绕后构成外部的切割管材。管材总的壁厚约为1mm；内径8mm，外径40mm，制备的切割管材长约为600mm。

切割丝材直径为2.4mm，长约为600mm，共7根装配在切割管材中。

经过试验研究发现，所述切割丝材的直径与切割管材的壁厚之比范围在2.1～3，可达到较好的燃烧效果。

根据工程应用的不同需求，可以采用不同的重量百分比粉芯加工切割材料，例如：

实施例

其中，所述Fe₂O₃粒度为-80～200目，铝粉粒度为-80～200目。

然后通过多功能粉芯丝材成型机，采用多辊连续轧制和多道连续拔丝减径方法制造，经过裁带、轧带、填粉、封口、拔丝、校直和剪切工序，即得切割丝材；制备丝材速度为约40m/min，校直速度约为5m/min。

采用锻压工艺制备而成的铝管作为外部的切割管材，铝管内外采用电镀工艺各镀有0.1mm厚的镀铜层；采用聚乙烯胶带缠绕在切割管材外侧作为绝缘层。

将3根切割丝材装配至所述切割管材内腔中，形成水下切割材料。

其中，切割管材也可以使用由铝带绕制而成的切割管材，在这种方式下可实现切割管材的柔性弯曲，并如软绳般盘绕在一起。

本发明的材料可以应用于水下金属材料或非金属材料的切割；通常非金属材料可以为混凝土、砖或岩石，另外，由于铝带绕制而成的切割管材可实现切割管材的柔性弯曲，因此，其长度可不受水下环境及设备的限制。

Claims

1.一种水下切割材料，其特征在于：该切割材料由外部的切割管材和内部的多根切割丝材组成，切割管材外侧有一层绝缘层；所述切割丝材长度与切割管材长度相同，切割丝材由外皮和粉芯组成，所述外皮为铝带A，所述粉芯以重量百分比计，组成为Fe₂O₃：5～25％，余量为Al粉，其中：所述Fe₂O₃粒度为-80～200目，Al粉粒度为-80～200目；所述绝缘层是缠绕在切割管材外侧的聚乙烯胶带层或涂敷在切割管材外侧的环氧树脂层；

外部的切割管材由铝带B绕制而成，并由此实现切割管材的柔性弯曲，所述切割丝材沿外部管材内壁均布，并在切割管材中心位置形成中空结构；

所述切割丝材的直径与切割管材的壁厚之比范围在2.1～3，此外，铝带B通过锻压工艺制备成厚度为0.8mm，再进行镀铜，镀铜流程为丙酮除油-水洗-7％稀盐酸除锈-水洗-电镀镍打底-水洗-镀铜-水洗-吹干；铝带B为中间部分厚、边缘薄的结构；铝带B缠绕过程中，边缘相互重叠，边缘重叠之后的厚度与铝带B中间部分的厚度一致，从而使得缠绕切割丝材后形成的切割管材的外表面平滑。

2.一种如权利要求1所述的水下切割材料，其特征在于：所述铝带B的上下表面采用电镀工艺各镀有0.1mm厚的镀铜层。