隨著油氣田地而工程的建設(shè)和發(fā)展，在對(duì)輸油氣管道的維搶修和改造過程中，經(jīng)常需要開孔作業(yè)，目前，中國(guó)主要以機(jī)械刀具開孔和氣割開孔為主。機(jī)械刀具開孔技術(shù)成熟，但存在開孔筒刀壽命短、刀齒磨損率高、作業(yè)安全可靠性低等不足氣割開孔具有操作簡(jiǎn)單、效率高等特點(diǎn)，但在氣割過程中容易產(chǎn)生燃燒、爆炸等現(xiàn)象，存在較大的安全隱患。

       磨料射流作為一種新型冷切割方法，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于機(jī)械加工領(lǐng)域的鋼板切割，具有切割效率高、環(huán)保無污染等優(yōu)點(diǎn)，其在易燃易爆的環(huán)境中使用可以避免由于明火引起的燃燒爆炸危險(xiǎn)，尤其適用于輸油氣管道、煉油廠、化工廠、煤礦井卜等易燃易爆場(chǎng)合曰。針對(duì)油氣田地而工程領(lǐng)域的磨料射流技術(shù)研究和試驗(yàn)成果顯著，但尚未在現(xiàn)場(chǎng)廣泛應(yīng)用，故需要進(jìn)一步開展工程現(xiàn)場(chǎng)的推廣應(yīng)用研究。

1磨料射流技術(shù)

       磨料射流是指在水射流中加入金剛砂或石榴石等較硬且細(xì)小的固體顆粒，通過高壓泵加壓、噴嘴加速后沖擊材料，實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的沖蝕，同時(shí)隨著噴嘴的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)切割。磨料射流是磨料與高壓水相互混合而形成的固液兩相介質(zhì)射流。水是磨料運(yùn)動(dòng)的載體，磨料在水的作用卜運(yùn)動(dòng)。在高壓水中混入一定數(shù)量的磨料顆粒，高壓水將動(dòng)能傳遞給磨料，由于磨料一般都有鋒利的棱角，從而極大提高了切割的工作效率川。磨料射流按磨料和水混合方式的不同分為前混合式和后混合式。前混合式磨料射流指磨料首先與水在磨料罐中混合，再加壓送至噴嘴。采用這種方式，水與磨料混合均勻，磨料顆粒獲得的能量較高，切割所需壓力低且作業(yè)效果好，是目前應(yīng)用最廣泛的磨料射流技術(shù)

       磨料射流作為一種冷切割技術(shù)，主要優(yōu)點(diǎn)有:①切割時(shí)無火花，無熱變形，在易燃易爆的環(huán)境中使用可以避免明火產(chǎn)生的燃燒爆炸危險(xiǎn)，安全性高;②效率高，切縫窄且切口平整;③切割用料為水和磨料，成木低且不會(huì)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)造成環(huán)境污染;④噴嘴與機(jī)體通過高壓膠管連接，作業(yè)范圍大，可用手工或?qū)Ｓ脵C(jī)構(gòu)夾持噴嘴作業(yè)，操作靈活、使用方便。

2工程應(yīng)用

      中緬原油管道工程(緬甸段)馬德首站位于若開邦西海岸皎漂市馬德島，設(shè)有1座30X10⁴t原油碼頭，12座10 X lO⁴ m3雙浮盤式外浮頂油罐。為了防止發(fā)生火災(zāi)極端事故時(shí)油品污染海洋環(huán)境，在首站罐區(qū)與海洋之間增設(shè)1座3 X lO⁴ m3z的溢油防護(hù)池，用來收集事故油品。事故油品通過污油泵經(jīng)回注管道注入碼頭進(jìn)罐區(qū)的0202#匯管，實(shí)現(xiàn)溢油池回注油與罐區(qū)管道的工藝連通。溢油池回注管道與原油管道在原油進(jìn)罐前0202#匯管處采用管道開口補(bǔ)強(qiáng)方式進(jìn)行連頭，該方式可以最大限度地減少二通的使用數(shù)量，從而方便施工，節(jié)省投資 0202#匯管規(guī)格為:管徑914 mm}螺旋縫埋弧焊，I_360鋼;溢油池回注管道連頭支管規(guī)格為:管徑355 mm} 20#鋼;補(bǔ)強(qiáng)圈規(guī)格為:管徑620 mmX70鋼。

      0202#匯管全長(zhǎng)507 m，連頭處位于0202#匯管的低點(diǎn)，連頭處及其兩側(cè)管道內(nèi)有原油，且為滿管狀態(tài)。為保障安全，綜合考慮現(xiàn)有各項(xiàng)資源，利用la儲(chǔ)罐中的水(水聯(lián)運(yùn)儲(chǔ)備用淡水，液位為17.5  m)自流至0202#匯管，置換匯管中的原油，置換后的油水混合物排放至10“儲(chǔ)罐(目前為空罐)。待匯管中充滿水之后，利用空壓機(jī)從0202#匯管上的0277#安全閥處向匯管充入空氣，將匯管中的水頂至10#儲(chǔ)罐，當(dāng)匯管連頭處液而下降10 cm時(shí)，停止充氣并開始開孔連頭作業(yè)(圖1)。

      利用現(xiàn)有的QSM-5-15-B-Y型石油用水切割機(jī)進(jìn)行開孔，輔助切割器為T-S1型手持切割槍，一次性完成管徑為914 mm匯管上的DN 350開孔作業(yè)，安全無污染。系統(tǒng)工作壓力為45 MPa，磨料采用金剛砂。通過自制噴嘴夾持裝置，實(shí)現(xiàn)噴嘴的圓周切割控制。在切割過程中，通過手動(dòng)調(diào)節(jié)噴嘴的軸向運(yùn)動(dòng)，盡量控制噴距的恒定，以確保切割效果及切割效率。

       在開孔過程中，磨料射流無需考慮輸油氣管道內(nèi)可燃介質(zhì)濃度，省略了可燃?xì)怏w濃度不間斷檢測(cè)和注氮保護(hù)等環(huán)節(jié)，有效提高了開孔效率。輸油氣管道通常是由鋼板卷焊而成的圓筒形，為非平而結(jié)構(gòu)，噴距作為磨料射流切割的重要影響因素，控制噴距的恒定對(duì)于切割效果及切割效率起著極其重要的作用。由于磨料金剛砂會(huì)不可避免地進(jìn)入輸油氣管道中，因此，開孔完成后需考慮管道內(nèi)的排砂作業(yè)，避免影響到輸油氣管道工藝閥門的密封性。

3結(jié)束語

       磨料射流作為一種冷切割技術(shù)，安全性高，可以避免作業(yè)過程中輸油氣管道內(nèi)易燃易爆殘留物引發(fā)的燃燒爆炸危險(xiǎn)，在工程中的成功應(yīng)用驗(yàn)證了磨料射流技術(shù)應(yīng)用于輸油氣管道開孔作業(yè)的可行性，其在油氣田地而工程領(lǐng)域具有廣泛的適用性和良好的發(fā)展前景。