CN116174852A - 一种分层式的水下厚板切割工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分层式的水下厚板切割工艺，首先用特殊管状焊条是由直径6～8mm或8～10mm的无缝钢管制成的,用割炬的电极夹钳,把0.15～0.35MPa的氧气通入管中。当电弧加热金属时,氧气使金属氧化，水下电弧产生的高温和氧气同被切割金属元素产生的化学反应热，从而可以利用较小的切割电流进行切割，同时在切割过程中不断供给具有一定压力和流量的氧气，使割缝中的熔化金属和熔渣不断被吹除，从而形成割缝。随着水下电弧的不断来回移动和氧气的不断供给获得所需要的切割长度和深度，达到切断被割金属材料的目的，本发明的分层式水下厚板切割工艺适合切割水下大厚度钢板或钢质结构件，并避免了水下氧爆和烫伤等不安全事故。

Description

一种分层式的水下厚板切割工艺

技术领域

本发明涉及水下切割领域，具体为一种分层式的水下厚板切割工艺。

背景技术

水下切割是水下工程施工中不可缺少的重要工艺方法。经常用于海洋工程和大型水下设施的施工过程中，在公路铁路桥梁和港口建设中，在水电大坝领域水工建筑物的安全运行维护中，特别是在船舶航运应急抢险及清航拆除水下金属结构等水下工程中起着重要作用。

依据各种水下切割法的基本原理和切割状态不同，大体上可将现有的水下切割法分为两大类，即水下热切割法和水下冷切割法。从设备简易轻便性和操作技术要求考虑，比较常用的是水下热切割法。水下热切割法包括：氧-火焰切割，熔化切割，熔化-氧化切割三种切割工艺。目前应用最广的水下切割法是熔化-氧化切割工艺中的用钢管割条水下电弧-氧切割。它一种传统的水下金属的切割方法，由于这种切割方法设备简单，使用方法灵活，适应性广，工效快，技术易于掌握，安全可靠，在国内外仍被广泛的采用。一般用来切割厚度不超过40mm的钢板。但是从实际水下施工过程中，往往会遇到需要切割的钢板或钢质结构件厚度过大的情况，甚至在切割作业过程中会经常发生氧爆伤人，作业人员烫伤以及水下触电等不安全现象，为此提供了一种分层式的水下厚板切割工艺。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种分层式的水下厚板切割工艺，以解决上述背景技术提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种分层式的水下厚板切割工艺，具体步骤如下：

S1： 切割准备工作 ；

S1-1：检查作业区域的气象、水深、水温、流速等环境因素；当水面风力小于6级、作业点水流流速小于0.1～0.3m／s时，方可进行作业；

S1-2：仔细检查切割工件的结构特点、表面状态及周围环境情况，根据调查情况，制定出切割实施方案，按切割方案对拟定的切割线进行清理，去除表面上的泥沙、海生物、铁锈及不利于切割操作的障碍物，弄清作业对象内是否存有易燃、易爆和有毒物质；对可坠落、倒塌物体要适当固定，尤其水下切割时应特别注意，防止砸伤或损伤供气管及电缆；

S1-3：下潜前，在水上应对切割设备及工具、潜水装具、供气管和电缆、通讯联络工具的绝缘、水、密、工艺性能进行检查试验；人员下潜后，及时整理好供气管、电缆和信号绳，使其处于安全位置，以免损坏；

S1-4：在作业点上方，半径相当于水深的区域内，不得同时进行其他作业；因水下操作过程中会有未燃尽气体或有毒气体逸出并上浮至水面，水上人员应有防火准备措施，并应将供气泵置于上风处， 以防着火或水下人员吸入有毒气体中毒；

S1-5：水下切割不得悬浮在水中作业, 应事先安装操作平台, 或在物件上选择安全的操作位置，避免使自身、潜水装具、供气管和电缆处于熔渣喷溅或流动范围内；

S1-6：从事水下切割工作，必须由经过专门培训并持有此类工作许可证的人员进行；

S2：切割作业过程；

S2-1：下潜进行切割作业时，割炬可由潜水员自己带到切割地点，也可由水面工作人员通过信号绳传递给潜水员；割条可放置在妥善的容器内由潜水员带到水下，放到拿取方便的地方，也可装入工具袋中，系在身上；

S2-2：潜水员首先要使自己处于稳定、方便、安全的位置上，然后一手握住割炬，另一手持割条并将它夹入割炬的夹头内，拧紧螺钉将割条固定，握住割炬手柄，使割条接近切割点，准备引弧进行切割；

S2-3：引弧前，如无自动供氧装置，首先要开启割炬上的氧气阀门，给出一个较小的气流，以防止灰尘堵塞割条内孔，通知水面上工作人员供电，引弧进行切割；

S2-4：正常情况下，水下分层式切割大厚度钢板过程多从被切割工件的边缘开始，从大厚度工件边缘开始切割时，首先将割条端部触及工件边缘，并垂直于切割面，使割条内孔骑到工件边缘棱线上，然后送电起弧；采用接触法引弧，开始时不要移动割条，待工件边缘形成凹形口后再慢慢向中间移动，开始正常向中间切割，每次切割深度80mm左右，分层来回切割，也可在边缘附近引弧，引弧后迅速向边缘移动，使边缘口形成凹口，然后再向中间逐步切割，分层来回切割，直至切断；有时受结构特点或环境所限，需从中间开始切割；引弧后，当金属还未被割穿时，潜水员应稳定住割炬，直到割穿后再开始沿切割线进行正常切割；当割条消耗到离钳口 28-32mm时停止切割，通知水面上工作人员停电，以便更换割条，然后再继续切割，直到把工件割开；

S3：判断是否有漏割及未完全割透的现象；

切割结束后，必须对割缝进行检查，看是否有漏割或未完全割透的地方，如有上述现象，需进行补割；

S4：切割作业中进行防火防爆安全措施；

作为本发明的一种优选技术方案，所述S1-3中供气管要用1.5倍工作压力的蒸汽或热水清洗，供气管内外不得粘附油脂；供气管与电缆应每隔0.5m捆扎牢固，以免相互绞缠。

作为本发明的一种优选技术方案，所述S2-4中的边缘附近具体是指离边缘线的距离不超过10mm。

作为本发明的一种优选技术方案，所述S2-4中从中间开始切割时，首先将割条端部触及工件，使之与工件的切割面成80°～85°角，然后采用接触法或划擦法引弧，引弧后保持原地不动，直至形成凹口，割穿后再开始正常来回分层切割；在切割过程中，如切割物件近似竖直，则切割形成的凹口呈三角形，避免未燃的氧气聚集形成氧爆，给作业人员带来伤害。

作为本发明的一种优选技术方案，所述S3中判断是否有漏割及未完全割透的现象的具体判断方法如下：

S3-1：在可见度较好的水中，可通过观察切割时喷射的火焰及熔渣的方向来判断；当割缝没有被割透时，暗红色的火焰向割条方向反射，喷出的氧气也因受阻而从正面上浮，使得周围的水剧烈搅动；如果割缝已被割透，熔渣会随氧流向背面冲出、火焰的红色减退而微带蓝绿色，而且气流通畅、气泡少、水的波动声也小；

S3-2：在可见度较低的浑水中切割时，潜水员不易观察到火焰及熔渣的喷射情况，凭借经验来判断；若割缝未被割透，气流会受阻，对割炬的反冲力增大，割炬跳动的现象加剧；若割缝已被连续割透，则这种割炬跳动的现象较弱，感觉割炬很平稳；

S3-3：对已切割完的割缝，可用细铁丝或薄铁片等插入割缝中沿割缝检查，如通行无阻，则表明割缝已全部割透。

作为本发明的一种优选技术方案，所述S4中具体的措施如下：

S4-1：对储油罐、油管、储气罐和密闭容器进行水下切割时，必须遵守燃料容器焊补的安全技术要求；其他物件在切割前也要彻底检查，并清除内部的可燃易爆物质；

S4-2：要考虑切割位置和方向，先从距离水面最近的部位着手向下割；

S4-3：严禁利用油管、船体、缆索和海水作为电焊机回路的导电体；

S4-4：在水下操作时，如作业人员不慎跌倒或气瓶用完更换新瓶时，常因供气压力低于割炬所处的水压力而失去平衡，这时极易发生回火；因此，除了在供气总管处安装回火防止器外，还在割炬柄与供气管之间安装防爆阀；防爆阀由逆止阀与火焰消除器组成，换气瓶时，如不能保证压力不变，应将割炬熄灭，换好后再点燃，或将割炬送出水面，等气瓶换好后再送下水；

S4-5：割炬点火可以在水上点燃带入水下或带点火器在水下点火；

S4-6：为防止高温熔滴落进潜水服的折迭处或供气管，烧坏潜水服或供气管，避免仰焊和仰割；

S4-7：不要将气割用软管夹在腋下或两腿之间, 防止因回火爆炸、击穿或烧坏潜水服，割炬不要放在泥土上，防止堵塞，每日工作完用清水冲洗割炬并晾干。

本发明的有益效果是：首先用特殊管状焊条是由直径6～8mm或8～10mm的无缝钢管制成的, 用割炬的电极夹钳, 把0.15～0.35MPa的氧气通入管中。当电弧加热金属时,氧气使金属氧化，水下电弧产生的高温和氧气同被切割金属元素产生的化学反应热，从而可以利用较小的切割电流进行切割，同时在切割过程中不断供给具有一定压力和流量的氧气，使割缝中的熔化金属和熔渣不断被吹除，从而形成割缝。随着水下电弧的不断来回移动和氧气的不断供给获得所需要的切割长度和深度，达到切断被割金属材料的目的。

本发明的分层式水下厚板切割工艺适合切割水下大厚度钢板或钢质结构件，并避免了水下氧爆和烫伤等不安全事故。

附图说明

图1为本发明的分层切割示意图。

厚质工件1、分层切割线2、割条3、逸出氧气4。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易被本领域人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例：请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种分层式的水下厚板切割工艺，具体步骤如下：

S1： 切割准备工作 ；

S1-1：检查作业区域的气象、水深、水温、流速等环境因素；当水面风力小于6级、作业点水流流速小于0.1～0.3m／s时，方可进行作业；

S1-2：仔细检查切割工件的结构特点、表面状态及周围环境情况，根据调查情况，制定出切割实施方案，按切割方案对拟定的切割线进行清理，去除表面上的泥沙、海生物、铁锈及不利于切割操作的障碍物，弄清作业对象内是否存有易燃、易爆和有毒物质；对可坠落、倒塌物体要适当固定，尤其水下切割时应特别注意，防止砸伤或损伤供气管及电缆；

S1-3：下潜前，在水上应对切割设备及工具、潜水装具、供气管和电缆、通讯联络工具的绝缘、水、密、工艺性能进行检查试验；人员下潜后，及时整理好供气管、电缆和信号绳，使其处于安全位置，以免损坏；供气管要用1.5倍工作压力的蒸汽或热水清洗，供气管内外不得粘附油脂；供气管与电缆应每隔0.5m捆扎牢固，以免相互绞缠；

S1-4：在作业点上方，半径相当于水深的区域内，不得同时进行其他作业；因水下操作过程中会有未燃尽气体或有毒气体逸出并上浮至水面，水上人员应有防火准备措施，并应将供气泵置于上风处， 以防着火或水下人员吸入有毒气体中毒；

S1-5：水下切割不得悬浮在水中作业, 应事先安装操作平台, 或在物件上选择安全的操作位置，避免使自身、潜水装具、供气管和电缆处于熔渣喷溅或流动范围内；

S1-6：从事水下切割工作，必须由经过专门培训并持有此类工作许可证的人员进行；

S2：切割作业过程；

S2-1：下潜进行切割作业时，割炬可由潜水员自己带到切割地点，也可由水面工作人员通过信号绳传递给潜水员；割条可放置在妥善的容器内由潜水员带到水下，放到拿取方便的地方，也可装入工具袋中，系在身上；

S2-2：潜水员首先要使自己处于稳定、方便、安全的位置上，然后一手握住割炬，另一手持割条并将它夹入割炬的夹头内，拧紧螺钉将割条固定，握住割炬手柄，使割条接近切割点，准备引弧进行切割；

S2-3：引弧前，如无自动供氧装置，首先要开启割炬上的氧气阀门，给出一个较小的气流，以防止灰尘堵塞割条内孔，通知水面上工作人员供电，引弧进行切割；

S2-4：正常情况下，水下分层式切割大厚度钢板过程多从被切割工件的边缘开始，从大厚度工件边缘开始切割时，首先将割条端部触及工件边缘，并垂直于切割面，使割条内孔骑到工件边缘棱线上，然后送电起弧；采用接触法引弧，开始时不要移动割条，待工件边缘形成凹形口后再慢慢向中间移动，开始正常向中间切割，每次切割深度80mm左右，分层来回切割，也可在边缘附近引弧，引弧后迅速向边缘移动，使边缘口形成凹口，然后再向中间逐步切割，分层来回切割，直至切断；有时受结构特点或环境所限，需从中间开始切割；引弧后，当金属还未被割穿时，潜水员应稳定住割炬，直到割穿后再开始沿切割线进行正常切割；当割条消耗到离钳口 28-32mm时停止切割，通知水面上工作人员停电，以便更换割条，然后再继续切割，直到把工件割开；

从中间开始切割时，首先将割条端部触及工件，使之与工件的切割面成80°～85°角，然后采用接触法或划擦法引弧，引弧后保持原地不动，直至形成凹口，割穿后再开始正常来回分层切割；在切割过程中，如切割物件近似竖直，则切割形成的凹口呈三角形，避免未燃的氧气聚集形成氧爆，给作业人员带来伤害；

S3：判断是否有漏割及未完全割透的现象：切割结束后，必须对割缝进行检查，看是否有漏割或未完全割透的地方，如有上述现象，需进行补割；

S3-1：在可见度较好的水中，可通过观察切割时喷射的火焰及熔渣的方向来判断；当割缝没有被割透时，暗红色的火焰向割条方向反射，喷出的氧气也因受阻而从正面上浮，使得周围的水剧烈搅动；如果割缝已被割透，熔渣会随氧流向背面冲出、火焰的红色减退而微带蓝绿色，而且气流通畅、气泡少、水的波动声也小；

S3-2：在可见度较低的浑水中切割时，潜水员不易观察到火焰及熔渣的喷射情况，凭借经验来判断；若割缝未被割透，气流会受阻，对割炬的反冲力增大，割炬跳动的现象加剧；若割缝已被连续割透，则这种割炬跳动的现象较弱，感觉割炬很平稳；

S3-3：对已切割完的割缝，可用细铁丝或薄铁片等插入割缝中沿割缝检查，如通行无阻，则表明割缝已全部割透；

S4：切割作业中进行防火防爆安全措施；具体的措施如下：

S4-1：对储油罐、油管、储气罐和密闭容器进行水下切割时，必须遵守燃料容器焊补的安全技术要求；其他物件在切割前也要彻底检查，并清除内部的可燃易爆物质；

S4-2：要考虑切割位置和方向，先从距离水面最近的部位着手向下割；这是由于水下切割是利用氧气燃烧火焰进行的，在水下很难调整好它们之间的比例；有未完全燃烧的剩余气体逸出水面，遇到阻碍就会在金属构件内积聚形成可燃气穴，凡在水下进行切割，均应从上向下移，避免火灾经过未燃气体聚集处，引起燃爆；

S4-3：严禁利用油管、船体、缆索和海水作为电焊机回路的导电体；

S4-4：在水下操作时，如作业人员不慎跌倒或气瓶用完更换新瓶时，常因供气压力低于割炬所处的水压力而失去平衡，这时极易发生回火；因此，除了在供气总管处安装回火防止器外，还在割炬柄与供气管之间安装防爆阀；防爆阀由逆止阀与火焰消除器组成，前者阻止可燃气的回流，以免在气管内形成爆炸性混合气，后者能防止火焰流过逆止阀时，引燃气管中的可燃气；换气瓶时，如不能保证压力不变，应将割炬熄灭，换好后再点燃，或将割炬送出水面，等气瓶换好后再送下水；

S4-5：割炬点火可以在水上点燃带入水下或带点火器在水下点火；前者带火下沉时，特别在越过障碍时，一不留神有被火焰烧伤或烧坏潜水装具的危险，在水下点火易发生回火和未燃气体数量增多，同样有爆炸的危险，应引起注意。

S4-6：为防止高温熔滴落进潜水服的折迭处或供气管，烧坏潜水服或供气管，避免仰焊和仰割；

S4-7：不要将气割用软管夹在腋下或两腿之间, 防止因回火爆炸、击穿或烧坏潜水服，割炬不要放在泥土上，防止堵塞，每日工作完用清水冲洗割炬并晾干。

切割作业时的防触电安全措施如下：

1：焊接电源须用直流电，禁用交流电；因为在相同电压下通过潜水员身体的交流电流大于直流电流；并且与直流电相比，交流电稳弧性差， 易造成较大飞溅，增加烧损潜水装具的危险；

2：所有设备、工具要有良好的绝缘和防水性能，绝缘电阻不得小于特殊焊接与切割作业安全技术。

本发明的分层式水下厚板切割工艺适合切割水下大厚度钢板或钢质结构件，并避免了水下氧爆和烫伤等不安全事故。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种分层式的水下厚板切割工艺，其特征在于：具体步骤如下：

S1： 切割准备工作 ；

S1-1：检查作业区域的气象、水深、水温、流速等环境因素；当水面风力小于6级、作业点水流流速小于0.1～0.3m／s时，方可进行作业；

S1-2：仔细检查切割工件的结构特点、表面状态及周围环境情况，根据调查情况，制定出切割实施方案，按切割方案对拟定的切割线进行清理，去除表面上的泥沙、海生物、铁锈及不利于切割操作的障碍物，弄清作业对象内是否存有易燃、易爆和有毒物质；对可坠落、倒塌物体要适当固定，尤其水下切割时应特别注意，防止砸伤或损伤供气管及电缆；

S1-3：下潜前，在水上应对切割设备及工具、潜水装具、供气管和电缆、通讯联络工具的绝缘、水、密、工艺性能进行检查试验；人员下潜后，及时整理好供气管、电缆和信号绳，使其处于安全位置，以免损坏；

S1-4：在作业点上方，半径相当于水深的区域内，不得同时进行其他作业；因水下操作过程中会有未燃尽气体或有毒气体逸出并上浮至水面，水上人员应有防火准备措施，并应将供气泵置于上风处， 以防着火或水下人员吸入有毒气体中毒；

S1-5：水下切割不得悬浮在水中作业, 应事先安装操作平台, 或在物件上选择安全的操作位置，避免使自身、潜水装具、供气管和电缆处于熔渣喷溅或流动范围内；

S1-6：从事水下切割工作，必须由经过专门培训并持有此类工作许可证的人员进行；

S2：切割作业过程；

S2-1：下潜进行切割作业时，割炬可由潜水员自己带到切割地点，也可由水面工作人员通过信号绳传递给潜水员；割条可放置在妥善的容器内由潜水员带到水下，放到拿取方便的地方，也可装入工具袋中，系在身上；

S2-2：潜水员首先要使自己处于稳定、方便、安全的位置上，然后一手握住割炬，另一手持割条并将它夹入割炬的夹头内，拧紧螺钉将割条固定，握住割炬手柄，使割条接近切割点，准备引弧进行切割；

S2-3：引弧前，如无自动供氧装置，首先要开启割炬上的氧气阀门，给出一个较小的气流，以防止灰尘堵塞割条内孔，通知水面上工作人员供电，引弧进行切割；

S2-4：正常情况下，水下分层式切割大厚度钢板过程多从被切割工件的边缘开始，从大厚度工件边缘开始切割时，首先将割条端部触及工件边缘，并垂直于切割面，使割条内孔骑到工件边缘棱线上，然后送电起弧；采用接触法引弧，开始时不要移动割条，待工件边缘形成凹形口后再慢慢向中间移动，开始正常向中间切割，每次切割深度80mm左右，分层来回切割，也可在边缘附近引弧，引弧后迅速向边缘移动，使边缘口形成凹口，然后再向中间逐步切割，分层来回切割，直至切断；有时受结构特点或环境所限，需从中间开始切割；引弧后，当金属还未被割穿时，潜水员应稳定住割炬，直到割穿后再开始沿切割线进行正常切割；当割条消耗到离钳口 28-32mm时停止切割，通知水面上工作人员停电，以便更换割条，然后再继续切割，直到把工件割开；

S3：判断是否有漏割及未完全割透的现象；

切割结束后，必须对割缝进行检查，看是否有漏割或未完全割透的地方，如有上述现象，需进行补割；

S4：切割作业中进行防火防爆安全措施。

2.根据权利要求1所述的一种分层式的水下厚板切割工艺，其特征在于：所述S1-3中供气管要用1.5倍工作压力的蒸汽或热水清洗，供气管内外不得粘附油脂；供气管与电缆应每隔0.5m捆扎牢固，以免相互绞缠。

3.根据权利要求1所述的一种分层式的水下厚板切割工艺，其特征在于：所述S2-4中的边缘附近具体是指离边缘线的距离不超过10mm。

4.根据权利要求1所述的一种分层式的水下厚板切割工艺，其特征在于：所述S2-4中从中间开始切割时，首先将割条端部触及工件，使之与工件的切割面成80°～85°角，然后采用接触法或划擦法引弧，引弧后保持原地不动，直至形成凹口，割穿后再开始正常来回分层切割；在切割过程中，如切割物件近似竖直，则切割形成的凹口呈三角形，避免未燃的氧气聚集形成氧爆，给作业人员带来伤害。

5.根据权利要求1所述的一种分层式的水下厚板切割工艺，其特征在于：所述S3中判断是否有漏割及未完全割透的现象的具体判断方法如下：

S3-1：在可见度较好的水中，可通过观察切割时喷射的火焰及熔渣的方向来判断；当割缝没有被割透时，暗红色的火焰向割条方向反射，喷出的氧气也因受阻而从正面上浮，使得周围的水剧烈搅动；如果割缝已被割透，熔渣会随氧流向背面冲出、火焰的红色减退而微带蓝绿色，而且气流通畅、气泡少、水的波动声也小；

S3-2：在可见度较低的浑水中切割时，潜水员不易观察到火焰及熔渣的喷射情况，凭借经验来判断；若割缝未被割透，气流会受阻，对割炬的反冲力增大，割炬跳动的现象加剧；若割缝已被连续割透，则这种割炬跳动的现象较弱，感觉割炬很平稳；

S3-3：对已切割完的割缝，可用细铁丝或薄铁片等插入割缝中沿割缝检查，如通行无阻，则表明割缝已全部割透。

6.根据权利要求1所述的一种分层式的水下厚板切割工艺，其特征在于：所述S4中具体的措施如下：

S4-1：对储油罐、油管、储气罐和密闭容器进行水下切割时，必须遵守燃料容器焊补的安全技术要求；其他物件在切割前也要彻底检查，并清除内部的可燃易爆物质；

S4-2：要考虑切割位置和方向，先从距离水面最近的部位着手向下割；

S4-3：严禁利用油管、船体、缆索和海水作为电焊机回路的导电体；

S4-4：在水下操作时，如作业人员不慎跌倒或气瓶用完更换新瓶时，常因供气压力低于割炬所处的水压力而失去平衡，这时极易发生回火；因此，除了在供气总管处安装回火防止器外，还在割炬柄与供气管之间安装防爆阀；防爆阀由逆止阀与火焰消除器组成，换气瓶时，如不能保证压力不变，应将割炬熄灭，换好后再点燃，或将割炬送出水面，等气瓶换好后再送下水；

S4-5：割炬点火可以在水上点燃带入水下或带点火器在水下点火；

S4-6：为防止高温熔滴落进潜水服的折迭处或供气管，烧坏潜水服或供气管，避免仰焊和仰割；

S4-7：不要将气割用软管夹在腋下或两腿之间, 防止因回火爆炸、击穿或烧坏潜水服，割炬不要放在泥土上，防止堵塞，每日工作完用清水冲洗割炬并晾干。

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