經(jīng)過 60 多年的勘探開發(fā)，大慶油田開采進(jìn)入戰(zhàn)略減產(chǎn)階段。近年來，隨著油田基建投資萎縮，新建地面工程越來越少，老區(qū)改造工程逐年遞增。改造涉及含油、含氣、污水等管線更換連頭、舊罐改造以及容器拆除等，采用傳統(tǒng)的火焰切割存在較大的安全隱患，采用往復(fù)鋸切割則施工效率較低。為消除安全隱患，提高施工效率，在油田地面建設(shè)工程中應(yīng)大力推廣水切
割法。目前在大慶油田地面建設(shè)工程中，應(yīng)用水切割法進(jìn)行管線更換連頭、舊罐改造以及老站臥式容器拆除施工取得了較好的效果，證明水切割法的應(yīng)用是成功的。水切割法將動(dòng)火切割變?yōu)榉莿?dòng)火切割，
水切割法優(yōu)于火焰切割，不會(huì)產(chǎn)生有害氣體或液體，不會(huì)在工件表面產(chǎn)生熱量，是安全環(huán)保且高效的冷加工。水切割產(chǎn)品成型質(zhì)量好，切口平滑，無需二次加工，可切割范圍廣，節(jié)約成本和時(shí)間。本文介紹了柱塞泵式水切割機(jī)器工作原理及優(yōu)點(diǎn)，操作步驟及安全注意事項(xiàng)，論述了水切割法在油田地面建設(shè)工程中的應(yīng)用，以污水沉降罐中心筒及附件拆除施工為例進(jìn)行效益分析，概述了水切割法應(yīng)用效果及結(jié)論。水切割方法順應(yīng)當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的需要，在油田地面建設(shè)工程中應(yīng)用前景廣闊。
水切割的工作原理及優(yōu)點(diǎn)
水切割法，即利用高壓水流進(jìn)行切割的方法。柱塞泵式水切割機(jī)主要由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、過濾器、增壓系 統(tǒng) 、 磨 料 供 給 系 統(tǒng) 、 控 制 系 統(tǒng) 及 水 循 環(huán) 系 統(tǒng)構(gòu)成。工作介質(zhì)通過低壓軟管經(jīng)過濾器過濾后流入高壓柱塞泵，隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)為高壓柱塞泵提供動(dòng)力，將工作介質(zhì)加壓，高壓水流經(jīng)高壓軟管進(jìn)入磨料罐，與磨料充分混合，并帶動(dòng)磨料加速，最后通過Φ0.8 mm 的割槍槍嘴形成高壓磨料射流進(jìn)行切割作業(yè)。
調(diào)壓閥通過限流原理實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)壓力的無極調(diào)節(jié)；安全閥通過溢流作業(yè)實(shí)現(xiàn)超壓保護(hù)；單向閥可防止水砂回流，進(jìn)一步確保系統(tǒng)的安全性能。
采用柱塞泵式水切割機(jī)施工效率高， 切割速度不小于 150 mm/min，施工安全可靠。水切割機(jī)切割屬于冷切割、不動(dòng)火，能保證拆除作業(yè)安全。水切割機(jī)采用水和砂兩種介質(zhì)切割，砂在加工過程中不會(huì)產(chǎn)生毒氣，可直接排出，較環(huán)保。切割可多方向進(jìn)行，切口質(zhì)量成型好、平滑，不會(huì)產(chǎn)生粗糙、有毛刺的邊緣。便攜式水切割機(jī)操作簡單、成本低，切割每分鐘僅耗水 15 L，節(jié)省人力，減少大量的施工工日。
2 水切割機(jī)的操作
2.1
操作步驟
調(diào)試工作及使用前準(zhǔn)備。打開進(jìn)水閥門，槍嘴有水流射出，無堵塞。打開排氣閥門，排凈空氣，直至有水順利噴出，關(guān)閉閥門。確保調(diào)壓閥、磨料控制閥、泄壓閥處于關(guān)閉狀態(tài)。啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)后設(shè)備無異響或震動(dòng)，系統(tǒng)無泄漏或滲漏，射流順暢無堵塞，壓力可調(diào)、穩(wěn)定且可達(dá)額定壓力。調(diào)試正常后可進(jìn)行切割作業(yè)。
設(shè)備啟動(dòng)。完成調(diào)試工作，開啟電源開關(guān)，右旋調(diào)壓閥手柄，逐漸調(diào)節(jié)壓力到工作壓力 （45 MPa），將磨料控制閥左旋 90°后加砂。當(dāng)磨料射流基本形成時(shí)開始切割。切割時(shí)根據(jù)射流的反射情況判斷切割狀況：射流反射很高，說明工件未被切透；射流斜向下狀態(tài)為最佳狀態(tài)；如若射流豎直向下，則表示切割速度還可提高。
設(shè)備關(guān)閉。切割作業(yè)完成，首先關(guān)閉磨料控制閥 （將 控 制 閥 手 柄 扳 回 原 來 的 位 置）， 設(shè) 備 運(yùn)行 1 min 左右，排凈高壓軟管中的剩余磨料，左旋壓力閥手柄，將壓力降為零，關(guān)閉電源開關(guān)，左旋泄壓閥手柄，釋放系統(tǒng)中的壓力，最后關(guān)閉進(jìn)水閥門。
2.2
操作安全注意事項(xiàng)
（1） 設(shè)備操作人員須經(jīng)過專業(yè)操作培訓(xùn)。
（2） 不得將槍嘴朝向周圍的人員或設(shè)備。
（3） 使用設(shè)備時(shí)須嚴(yán)格按照操作步驟進(jìn)行，且要佩戴組合護(hù)目鏡、防護(hù)手套等防護(hù)用具。為確保 安 全 ， 切 割 時(shí) 配 備 2 名 操 作 人 員 ， 1 名 負(fù) 責(zé) 切割，另外 1 名負(fù)責(zé)觀察主機(jī)運(yùn)行情況。
（4） 使用前認(rèn)真檢查設(shè)備性能，確保系統(tǒng)無滲漏，無異響。
（5） 操作人員需遠(yuǎn)離高壓磨料水射流噴出及反射的方向，以防受到傷害。
（6） 高低壓軟管嚴(yán)禁彎曲過度 （彎曲半徑大于0.5 m）、相互絞纏。
（7） 水切割機(jī)必須做好接地，接地電阻 ≤4 Ω。
（8） 在使用水刀切割時(shí)，根據(jù)不同材料選擇不同的壓力進(jìn)行操作。
（9） 在使用水刀的過程中，要注意查看水刀的增壓器和高壓管工作密封情況。
（10） 水刀切割好后邊緣都十分鋒利，應(yīng)避免劃傷割傷。
（11） 設(shè) 備 使 用 過 程 中 ， 傾 斜 角 度 應(yīng) 小 于5°，以保證泵運(yùn)轉(zhuǎn)的最佳潤滑調(diào)節(jié)。
（12） 設(shè)備運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)異常應(yīng)立即停機(jī)，卸壓后進(jìn)行檢修，嚴(yán)禁工作時(shí)拆卸檢修設(shè)備，嚴(yán)禁帶電檢修設(shè)備。
3 應(yīng)用
3.1
新舊管道連頭作業(yè)
以往改造工程管線更換需要大面積停產(chǎn)，管線放空、清掃，必要時(shí)進(jìn)行氮?dú)庵脫Q，影響生產(chǎn)，投資大，經(jīng)濟(jì)性差。應(yīng)用水切割打開管線，再進(jìn)行氣囊、油泥封堵雙重防護(hù)，只對涉及更換的管線放空、清掃，省去了停產(chǎn)、氮?dú)庵脫Q，既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保。
2016 年，在某深度污水站回收水泵更換工程中更換強(qiáng)自吸泵前進(jìn)口端管線動(dòng)火 施工中，水切割前將回收水池內(nèi)液位降到喇叭口以上 0.8~1.2 m 之間，確保喇叭口位于液面以下且不通過橫管回流。應(yīng)用水 切 割 法 對 深 度 污 水 站 回 收 水 泵 前 進(jìn) 水 管 線（DN250） 進(jìn)行打開，管線切開后在靠近回收水池一側(cè)放入雙氣囊封堵，再用油泥密封，采用可燃?xì)怏w報(bào)警儀檢測合格后，對回收水泵前管線進(jìn)行拆除施工，再更換預(yù)制好的管線和強(qiáng)自吸泵。整個(gè)施工過程歷時(shí) 8 h全部完成，對比以往的此類動(dòng)火連頭，從時(shí)間、人工、材料和設(shè)備使用上均有節(jié)省。
2017 年，在某深度污水站回收水泵更換工程中，新建注水管線溢流管線更換同樣應(yīng)用水切割法，將 3 000 m3
注水緩沖液位上升至收油口，對油進(jìn)行回收，回收后繼續(xù)上升液位至溢流口喇叭下端40 cm 左右，使液位穩(wěn)定在收油口和溢流口之間。將 2 個(gè)罐間閥室去往集水池的已建注水儲(chǔ)罐溢流管（DN400） 連接處靠近罐間閥室一側(cè)進(jìn)行水切割法打開，氣囊加油泥封堵完成且氣體檢測合格后 ，焊 接 DN400 法 蘭 ， 取 出 封 堵 物 ， 加 入 0.5 mm 鍍鋅鐵皮加石棉墊盲死，再進(jìn)行后續(xù)動(dòng)火連頭作業(yè)。此次動(dòng)火連頭 6 h 即全部順利完成。
3.2
污水沉降罐中心筒及附件拆除
2015 年，安裝公司施工的北三污水站沉降工藝及管網(wǎng)改造工程的 2 000 m3
污水沉降罐中心筒及附件拆除施工中應(yīng)用水切割法。污水沉降罐清淤時(shí)打開的長方形罐壁板孔洞作為施工人員進(jìn)入罐內(nèi)施工通道，在罐內(nèi)搭設(shè)滿堂紅腳手架。根據(jù)沉降罐各部件位置及質(zhì)量，計(jì)算每個(gè)部件的切割位置，在切割位置處放線并安裝導(dǎo)軌，采用高壓水流切割機(jī)進(jìn)行分部切割作業(yè)，加入石榴砂的高速度水射流，以 305 m/s 的速度直接從砂管中射出切割材料，完成切割作業(yè)。使用可燃?xì)怏w報(bào)警器隨時(shí)監(jiān)控罐內(nèi)可燃?xì)怏w，罐內(nèi)通風(fēng)使用防爆軸流風(fēng)機(jī)保持空氣暢通。拆除罐體附件，通過上下雙倒鏈及吊帶垂直運(yùn)送出罐外。施工周期縮短了 15 天，且極大降低了施工的安全風(fēng)險(xiǎn)。
3.3
老站臥式容器拆除
臥式容器作為儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備應(yīng)用于石油化工行業(yè)。在油田老區(qū)改造中，臥式容器腐蝕嚴(yán)重，使用變形的現(xiàn)象多發(fā)，需要進(jìn)行拆除作業(yè)。采用傳統(tǒng)的火焰切割存在較大的安全隱患，采用往復(fù)鋸切割施工效率較低，影響改造進(jìn)度。水切割作為一種安全、經(jīng)濟(jì)又環(huán)保的方法同樣適用舊容器分體作業(yè)。
水切割法在金屬切割領(lǐng)域、玻璃切割領(lǐng)域、建筑材料加工領(lǐng)域、石油化工行業(yè)等都有應(yīng)用，近年來，隨著油田地面建設(shè)施工安全生產(chǎn)水平的不斷提高，水切割法在含油、含氣、污水等管線更換連頭、舊罐改造、容器拆除的施工中得到實(shí)際應(yīng)用。該施工方法對比傳統(tǒng)的火焰切割和往復(fù)鋸切割施工，具有安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、高效的特點(diǎn)，在油田地面建設(shè)工程中的應(yīng)用前景廣闊。
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