CN212806770U - 一种石油管道低温止裂半气体爆破切割器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种石油管道低温止裂半气体爆破切割器，属于爆破器材领域，包括外壳、药型罩和顶槽；外壳的两个第一侧板对称设置在水平顶板两侧，上端分别与水平顶板两侧边呈夹角锻压，下端之间的水平距离大于水平顶板的宽度；两个第二侧板上端分别与两个第一侧板下端锻压成型；两块挡板分别设置在水平顶板两端，底部向上开设有倒V型凹槽；水平顶板、两个第一侧板、第二侧板和挡板共同围成一个底部开放的长条形腔体；药型罩设置在长条形腔体底部；长条形腔体和药型罩构成一个封闭的储药空间，主装药浇注在储药空间内；顶槽设置在水平顶板中间、并与储药空间连通，顶槽内安装有电子雷管。该切割器装药密度大、能量集中均匀、便于安放。

Description

一种石油管道低温止裂半气体爆破切割器

技术领域

本实用新型属于爆破器材领域，具体涉及一种石油管道低温止裂半气体爆破切割器。

背景技术

根据爆炸基本理论,炸药爆轰产物运动方向具有与药包表面垂直或大体垂直的基本规律。利用这一规律在药包底部预留空穴(或加金属药型罩),并选取适当的炸高。在药包爆轰时,靠空穴闭合时产生的高温、高速、高密度的气体(金属)射流,使得爆轰产物在一定方向上聚集,爆炸能量密度大大提高,沿轴线向外射出高能流密度的聚能流,这种射流具有很强的穿透能力,从而大大提高了药包对该方向上的局部破坏作用,这种效应称为“聚能效应”,又称为“诺尔曼效应”。利用这种聚能效应制成聚能切割器,并应用到大型钢结构物的爆破切割中,不仅可以缩短工期,减小工作量,还可以大大提高爆破切割的安全性和可靠性。

现有的切割器不适合低温止裂半气体爆破试验(-5℃)，特别是X80管线低温冷脆断裂的要求。

因此，本申请提出一种石油管道低温止裂半气体爆破切割器来解决上述问题。

实用新型内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种石油管道低温止裂半气体爆破切割器。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种石油管道低温止裂半气体爆破切割器，包括外壳、药型罩和顶槽；

所述外壳包括水平顶板、两个倾斜设置的第一侧板、两个竖直设置的第二侧板及两个挡板；两个所述第一侧板对称设置在所述水平顶板两侧，上端分别与所述水平顶板两侧边呈夹角锻压，下端之间的水平距离大于所述水平顶板的宽度；两个所述第二侧板上端分别与两个所述第一侧板下端锻压成型；

两块所述挡板分别设置在所述水平顶板两端，所述挡板为楔形结构，底部向上开设有倒V型凹槽；所述水平顶板、两个第一侧板、第二侧板和挡板共同围成一个底部开放的长条形腔体；所述药型罩的纵截面与所述长条形腔体的纵截面配合，设置在所述长条形腔体底部；所述长条形腔体和药型罩构成一个封闭的储药空间，主装药浇注在所述储药空间内；所述顶槽设置在所述水平顶板中间、并与所述储药空间连通，所述顶槽内安装有电子雷管。

优选地，所述挡板的两端底部与两个所述第二侧板下端重合。

优选地，所述挡板的两端底部向下延伸形成支撑腿。

优选地，所述第一侧板的宽度大于所述第二侧板的宽度，所述第二侧板的高度小于所述倒V型凹槽的高度。

优选地，所述V型凹槽顶部具有水平缺口，所述药型罩的顶部为与所述水平缺口配合的平面结构。

优选地，所述主装药配方采用TNT、太安、黑索金混合装药。

优选地，所述主装药配方采用TNT、太安、黑索金的混合比例为45:10：45，每个所述切割器药量570克。

优选地，所述药型罩厚度为所述药型罩底部宽度的0.05～0.08倍。

优选地，所述药型罩采用1.5mm厚的紫铜板压制成型，所述外壳采用5mm 厚的钢板锻压成型，所述药型罩边缘与两个所述第二侧板底边及倒V型凹槽焊接。

本实用新型提供的石油管道低温止裂半气体爆破切割器具有以下有益效果：

该试验器包括外壳、药型罩和顶槽，外壳和药型罩构成一个封闭的长条形的储药空间，主装药浇注在所述储药空间内；顶槽设置在外壳顶部、并与储药空间连通，顶槽内安装有电子雷管，该结构具有装药密度大、能量集中均匀、便于安放的特点。主装药采用浇注法，该试验方法满足根据低温止裂半气体爆破试验(-5℃)切割技术要求，药型罩采用1.5mm厚的紫铜板压制成型，药型罩与主装药配方能满足顺利完成切割试验工作。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的石油管道低温止裂半气体爆破切割器的结构示意图。

图2为本实用新型实施例1的石油管道低温止裂半气体爆破切割器的截面示意图；

图3为本实用新型实施例1的石油管道低温止裂半气体爆破切割器的计算标注示意图；

图4为本实用新型实施例1的石油管道低温止裂半气体爆破切割器的安装示意图；

图5为本实用新型实施例1的石油管道低温止裂半气体爆破切割器的试验方法流程图。

附图标记说明：

水平顶板1、药型罩2、主装药3、顶槽4、电子雷管5、第一侧板6、第二侧板7、挡板8、支撑腿9、切割器固定装置10、防护罩11、防护罩固定装置 12。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好的理解本实用新型的技术方案并能予以实施，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型的技术方案和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定或限定，术语“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，在此不再详述。

实施例1

本实用新型提供了一种石油管道低温止裂半气体爆破切割器，具体如图1 和图2所示，包括外壳、药型罩2和顶槽4；

外壳包括水平顶板1、两个倾斜设置的第一侧板6、两个竖直设置的第二侧板7及两个挡板8；两个第一侧板6对称设置在水平顶板1两侧，上端分别与水平顶板1两侧边呈夹角锻压，下端之间的水平距离大于水平顶板1的宽度；两个第二侧板7上端分别与两个第一侧板6下端锻压成型；

两块挡板8分别设置在水平顶板1两端，挡板8为楔形结构，底部向上开设有倒V型凹槽；水平顶板1、两个第一侧板6、第二侧板7和挡板8共同围成一个底部开放的长条形腔体；药型罩2的纵截面与长条形腔体的纵截面配合，设置在长条形腔体底部；长条形腔体和药型罩2构成一个封闭的储药空间，主装药3浇注在储药空间内；顶槽4设置在水平顶板1中间、并与储药空间连通，顶槽4内安装有电子雷管5。本实施例中，电子雷管5选用双发数码电子雷管，采用并联连接。

进一步地，本实施例中，挡板8的两端底部与两个第二侧板7下端重合。

进一步地，本实施例中，挡板8的两端底部向下延伸形成支撑腿9，通过支撑腿9有利于控制炸高，提高切割效率和质量。

进一步地，本实施例中，第一侧板6的宽度大于第二侧板7的宽度；按试验技术要求，控制OD1422 X80 21.4mm的输气管道宽10mm的裂缝平整度。第二侧板7的高度小于倒V型凹槽的高度，第二侧板7满足设定药高技术参数，保证顺利切割成功宽10mm的裂缝。倒V型凹槽的两个端部与两个第二侧板7下端重合；按爆破理论，使得壳体内装药成为封闭状况，集中能量切割，防止泄露能量。

同时，本实施例中，V型凹槽顶部具有水平缺口，药型罩2的顶部为与水平缺口配合的平面结构，有利于形成能量集聚成一线型。

进一步地，本实施例中，主装药3配方采用TNT、太安、黑索金混合装药，确保安全稳定性(猛度)。

具体的，本实施例中主装药3配方采用TNT、太安、黑索金的混合比例为 45:10：45，根据OD1422 X80 21.4mm的输气管道(内充-5℃、12MPa低温混合溶液及氮气)上纵向12:00点位置切割一条长500mm宽10mm的裂缝，技术要求与本次试验特点，每个切割器药量570克。

进一步地，本实施例中，药型罩2厚度为药型罩2底部宽度的0.05～0.08 倍，此时切割效果最好。

进一步地，本实施例中，聚能装药需要药型罩2材料密度大、塑性好,且在形成射流过程中不汽化等,因此药型罩2采用1.5mm厚的紫铜板压制成型，外壳采用5mm厚的钢板锻压成型，药型罩2边缘与两个第二侧板7底边及倒V型凹槽焊接。

本实施例中还提供一种石油管道低温止裂半气体爆破切割器的试验方法，如图5所示，包括以下步骤：

S1：打磨各板块并涂抹防腐材料，通过点焊将外壳、两端的挡板8及药型罩2按要求进行焊接，并浇注主装药3；

S2：安装固定支架；

S3：铺设起爆主线，并做好检测；

S4：在顶槽4内安装电子雷管5，并对电子雷管5进行注册；

S5：将切割器安装在固定支架上，将固定支架设置在起爆管道上，并安装防护罩12；具体如图4所示，将切割器放置在钢管表面，两端通过切割器固定装置10固定，然后在切割器上方罩上防护罩11，通过防护罩固定装置12将防护罩11两端固定好；具体的，选用5mm厚的钢板作为切割器外壳和防护罩12；选用1.5mm厚度的压制成形的紫铜板作为药型罩2；

S6：将起爆主线和电子雷管5进行网路连接；

S7：人员撤离、做好警戒；

S8：起爆切割器；

S9：爆后检查，结果测量。

实施例2

实施例1提供的石油管道低温止裂半气体爆破切割器在爆破理论X80管线低温冷脆断裂试验中的应用。

如图3所示，切割器的具体尺寸设计如下：

切割器其他参数的确定

药型罩2母线长、罩厚、装药厚度等参数对射流的速度和质量也有一定的影响，它们之间存在一个最合适的匹配关系，可以通过正交实验法优化得到。实践证明，药型罩2为其底部宽度0.05～0.08倍时切割效果最好。根据切缝控制在10mm及药型罩2厚度，确定药型罩底部宽度为35mm，装药高度设计为92mm，药型罩2母线长度选为500mm。切割器药型罩张开角的最佳范围是60°～101°之间,本实施例中取为70°。切割器的最佳炸高一般近似取药型罩2底部宽度, 切割深度随着炸高的增加而加深,但装药时如果炸高超过最佳炸高,则金属射流会发散,使切割深度明显降低。所用切割器长度根据需要切割的缝隙长度选为 500mm。

本次试验是使用线型聚能切割器在直径为OD1422 X80 21.4mm的输气管道 (内充-5℃、12MPa低温混合溶液及氮气)上纵向12:00点位置切割一条长500mm 宽10mm的裂缝。在进行切割前，要在管道内灌输空气，使管道内的压力达到 12MPa。切割器要保证能完全侵彻穿透管道壁，在切割透管道壁后，低温混合溶液及氮气随即向上空喷射，从而完成此次试验。

爆破试验工作流程

(一)实施流程起爆方案

为实施可靠安全的起爆，结合类似工程经验，确定采用电子微芯片控制线型聚能切割器的爆炸时间，确保爆破前检测是否存在问题，保证在恶劣条件下使用。历经多次试验，实现了全过程只需按一下控制仪上的起爆按钮，安全无误完成起爆，满足一下试验要求：

1、使用高性能主装药3完全切透OD1422 X80 21.4mm厚的钢管；

2、切缝长度控制在500mm，两端比较尖锐；

3、切缝宽度控制在10mm；

4、高性能主装药3切透一侧钢管后不允许损伤对面的钢管内壁；

聚能切割器现场安装示意图如图4所示；

管道正上方12:00位置查找方法如下所示：

(1)使用大于2.5m且小于3m的棉线(棉线两端系铅坠)，在0D1422 X80 管道上半面围绕，使两侧垂下长度基本相同，待铅坠静止后，在管壁两侧标记垂线与管壁的切点，并找到两切点(上方)之间的中心点，即为管道上方12： 00位置。使用此方法在相距1米的位置再次找到另外一个12：00位置，两个 12:00位置的连线及12:00中心轴线。

(2)使用水准仪对第1条中找出的两个12:00位置点进行校准。

注：0D1422 X80管道周长为：4.465m，半周长为：2.2325m(即左右两切点的距离)，1/4周长为：1.1162m(即左、右切点到12:00位置点的距离。)

线性爆炸切割器参数

切割器材质：2mm厚紫铜；长度：50cm；炸高：2cm；聚能角：70°；

装药为梯恩梯(TNT)：黑索金：太安＝45：45:10；切割器均为2发雷管起爆，采用中间起爆方式；装药量：476g。

电缆：型号：RVSP2*2.0；2080米电阻：40欧姆。

爆破试验效果

从现场查看和分析，此次试验很成功，主要基于以下几点：

(1)在现场查看时未发现哑炮、盲炮，说明爆炸器材已全部正常作用；

(2)管道的切割断面平整，断裂方向是沿侧向12:00点位置方向展开的，满足了试验技术要求；

(3)切割器切透最上侧的钢管后没有损伤对面的钢管内壁；

(4)空气喷射出来后达到一定高度后形成很典型，可视效果很好，达到了预期的目的。

(5)两根线性爆炸切割器完全切透OD1422mm X80 21.4mm管道钢板，满足切割要求。

(6)距起爆点2000米采用PSVP2*2.0型电缆能可靠起爆。

以上所述实施例仅为本实用新型较佳的具体实施方式，本实用新型的保护范围不限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种石油管道低温止裂半气体爆破切割器，其特征在于，包括外壳、药型罩(2)和顶槽(4)；

所述外壳包括水平顶板(1)、两个倾斜设置的第一侧板(6)、两个竖直设置的第二侧板(7)及两个挡板(8)；两个所述第一侧板(6)对称设置在所述水平顶板(1)两侧，上端分别与所述水平顶板(1)两侧边呈夹角锻压，下端之间的水平距离大于所述水平顶板(1)的宽度；两个所述第二侧板(7)上端分别与两个所述第一侧板(6)下端锻压成型；

两块所述挡板(8)分别设置在所述水平顶板(1)两端，所述挡板(8)为楔形结构，底部向上开设有倒V型凹槽；所述水平顶板(1)、两个第一侧板(6)、第二侧板(7)和挡板(8)共同围成一个底部开放的长条形腔体；所述药型罩(2)的纵截面与所述长条形腔体的纵截面配合，设置在所述长条形腔体底部；所述长条形腔体和药型罩(2)构成一个封闭的储药空间，主装药(3)浇注在所述储药空间内；所述顶槽(4)设置在所述水平顶板(1)中间、并与所述储药空间连通，所述顶槽(4)内安装有电子雷管(5)。

2.根据权利要求1所述的石油管道低温止裂半气体爆破切割器，其特征在于，所述挡板(8)的两端底部与两个所述第二侧板(7)下端重合。

3.根据权利要求1所述的石油管道低温止裂半气体爆破切割器，其特征在于，所述挡板(8)的两端底部向下延伸形成支撑腿(9)。

4.根据权利要求2或3所述的石油管道低温止裂半气体爆破切割器，其特征在于，所述第一侧板(6)的宽度大于所述第二侧板(7)的宽度，所述第二侧板(7)的高度小于所述倒V型凹槽的高度。

5.根据权利要求4所述的石油管道低温止裂半气体爆破切割器，其特征在于，所述V型凹槽顶部具有水平缺口，所述药型罩(2)的顶部为与所述水平缺口配合的平面结构。

6.根据权利要求1所述的石油管道低温止裂半气体爆破切割器，其特征在于，所述药型罩(2)厚度为所述药型罩(2)底部宽度的0.05～0.08倍。

7.根据权利要求1所述的石油管道低温止裂半气体爆破切割器，其特征在于，所述药型罩(2)采用1.5mm厚的紫铜板压制成型，所述外壳采用5mm厚的钢板锻压成型，所述药型罩(2)边缘与两个所述第二侧板(7)底边及倒V型凹槽焊接。

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