水刀切割在炼油化工工程施工中的应用

王旭锐,张立春

摘要：油田地面建设中含油（气、污水）管道的拆除切割通常采用无火花切割器，利用便携式水刀可以在管道内流有可燃介质的情况下快速将管道切断，且坡口成形效果好，不需打磨就可直接进行后续的焊接工作。本文结合大庆炼化公司火炬系统隐患治理工程中七条油气管线移位作业分析水刀切割在工程施工中的应用。

关键词：工程施工，水刀切割，管线移位。

一、水刀切割定义

    将普通的水经过压力系统增压后所产生的高能量水流通过一个极细的喷嘴，以每秒近千米的速度喷射出水流进行切割。这种切割方式称为水切割，又称水射流切割。水切割的可切割范围广，可以切割绝大部分材料。

二、水刀切割分类

为了便于施工，工程施工中多采用便携式水刀。便携式水刀切割技术采用水和磨料同时加压的方式，增压后的水和磨料同时在割枪嘴喷出。便携式水切割设备根据动力不同分为：

1、燃油式驱动系列，采用汽油机或柴油机为动力，适合在野外作业；

2、电机驱动系列，采用动力电机为驱动源，适合各种有电源的场合；

3、利用外部动力系列，可利用各种动力源模块化组合，如利用汽车发动机提供动力配载于各种车辆上面，可采用工、矿企业自有液压源提供动力实施切割。     便携式水刀与传统的切割方式相比，主要的优势在于无明火、安全环保。切割效率可与火焰切割相媲美，便携式水刀切割10 mm的钢板切割速度在40 mm/min，其切割工件精度介于0.1~0.25 mm之间。

三、水刀切割特点

    当采用水刀切割时,无需考虑容器内可燃介质浓度，可根据施工要求直接进行切割作业，安全可靠。因为水刀切割为冷切割，对材质无热损伤，也无热变形。由于在施工过程中省略可燃气体的检测和排除等诸多环节，且水刀切割速度与火焰切割相当，因此有效地提高了施工效率。

四、水刀切割技术应用

    4.1工程概况

    大庆炼化公司火炬系统隐患治理项目管线移位连头工作共涉及管线移位7条管线，管线拆除数量3条。移位管线规格为DN150及DN200管线。

    4.2 施工步骤

    4.2.1切割前准备

    管架区域连头点处搭设双层满堂红脚手架，每层平台分别铺1层塑料布及2层吸油毡，平台上配置油桶若干以备接收流淌介质。地面人工开挖积液坑，坑中铺满1层塑料布及2层吸油毡。相应配备排污泵、水龙带若干以备积液外排。

管沟区域地下管线敷设紧密没有操作空间，需对管线上方及下方空间进行扩充。管线下方及积液坑铺装1层塑料布及2层吸油毡。相应配备排污泵、水龙带以备积液外排。

    4.2.2管线切割

    管线切割使用无火花高压水切割，设备包括1台滑轨型切管喷水机和1台高压增压泵。便携式水切割机，型号QSM-5-15-B，工作电压380V，工作压力45MPa，流量10-15L/min。开机前检查设备的水、电、气是否供应正常，有无泄漏等现象，检查水刀行程范围中有无遮挡物，操作人员需规范着装，佩戴防护工具。在操作过程中，操作人员及无关人员应和设备保持一定的距离，切割过程中确保吸附到位，防止在过程中切割走位。在水刀使用过程中要注意水刀的增压器和高压管工作密封情况。主要切割工作量如下：

1）97#汽油管线∮159×5.5  20#       切割管口共计四个，每个用时40min。

2）93#汽油管线∮159×5.5  20#       切割管口共计四个，每个用时40min。

3）柴油管线∮159×5.5     20#       切割管口共计四个，每个用时40min。

4）液化气管线∮159×5.5   20#       切割管口共计四个，每个用时40min。

5）动力管线∮159×5.5     20#       切割管口共计八个，每个用时40min。

6）动力管线∮219×6.35    20#       切割管口共计四个，每个用时50min。

4.2.3切割后连头工作

油气管线动火作业，炼化公司储运厂调度室通知质量检验与环保监测中心提取连头管线可燃气体分析，如不合格，继续进行吹扫，每2小时进行重新采样，直至管线置换合格。管线割断后，用黄油打防火墙(500mm厚)，防火墙深度距管口200mm。连头前对管口进行点火试验，无燃烧反应后方能动火连头，待管线连头后，黄油仍存留于介质管线中，待投产后随压力介质流入系统。

    管线连头焊接采用吊车加导链的方法进行管线组对。连头焊接前现场配置足够的灭火器材，并由生产单位准备消防车一台。管口焊接时由底部向上施焊，管口两侧各有一名焊工操作，头遍焊到管中部再由一名焊工完成整个焊口，以加快底部焊接速度。

五、风险控制

5.1、施工人员必须穿戴劳保用品，禁止穿能产生静电的化纤类服装，禁止穿钉鞋，必须持证上岗。

5.2、施工及管理人员班前严禁饮酒，进入动火点不得携带烟火；必须关闭手机；未经生产单位许可，严禁动用站内的任何设施，一切服从管理人员指挥。

5.3、动火施工，由安全人员用可燃气体报警仪在施工区域检查，确认为安全状态方可施工，并在施工过程中，随时监测施工区域内可燃气体浓度，如报警仪报警，必须立即停止一切动火施工。

5.4、动火施工前，由建设单位、生产单位安全负责人、施工单位安全员共同对施工现场的安全准备工作进行检查，对施工环境的安全状态进行确认，并对施工全过程实施监督，在发现未按动火措施执行时有权制止施工。

5.5、消防器材应合理部署于施工动火区周围。动火区域5米内的障碍物、可燃物一定要事先移开，不能移开的，要采取措施覆盖，并在施工前由工长、安全员检查无火灾隐患方可下令动火。在5级以上大风严禁动火。

5.6、当天的动火作业完工后清理好现场，由施工单位安全员及生产单位现场负责人联合检查无火灾隐患后方可离开。

5.7、动火连头必须待生产单位扫线倒流程及惰性气体扫线完，并得到甲方许可，清理好管线流出的物质及动火点附近的易燃物，在原管线内留出焊接位置，用黄油密封好防止挥发气体泄露确认无气体不燃方可焊接。

5.8、严格按照施工安全进行作业，在沟上设专人保管灭火器看护动火点。氧气、乙炔瓶的摆放距离大于5m，距动火点大于10m。

六、水刀切割施工注意事项

    6.1操作前准备工作

    开机前应检查设备的水、电、气供应是否正常，有无泄漏。检查水刀行程范围中有无遮挡物。操作人员需要具备相关常识，无关人员禁止开机操作。

    6.2保证操作人员应注意与水刀保持一定的距离
当水刀切管机在运行过程时为了安全相关操作人员应注意与水刀保持一定的距离，并且还要确保切割好的工件摆放以及保存完整，从而避免切割零件的损坏造成安全事故。
6.3小工件的固定方式
    用水刀切管机进行切割较小和较轻的工件时，为了防止在切割过程中切割工件出现走位 移动的情况应注意采取适当的固定措施，同时在整个切割过程中如切割工件出现被冲击 走位的情况应严禁使用其他物件进行校正。
6.4 使用过程中，注意设备的运行状态
操作人员在操作水刀切管机加工时应仔细观察好该设备的运行状态以及指示灯的显示情况，同时还应注意好设备水刀的增压器以及高压管的工作密封情况，从而防止由于密封工作没 做好而导致工件切割失败以及发生安全事故。
6.5 使用完水刀切割机后应注意先泄压再做其他操作
使用完水刀切割机后应注意先关闭高压水开关或者打开高压泄压阀开关之后再进行取料，如设备运行中出现紧急停电时，由于高压水仍会残留在设备的高压系统中，为了不影响使用效果人们 应重新接通电源将残留在高压系统中的高压水排出干净后再进行切割作业。
    随着安全要求的提高，如何进行安全有效的改造拆除切割等作业将会越来越多，所以新技术的引进和应用将会逐渐增多和普及，这就需要我们不断去接触实践新技术。

参考文献：

（1）大庆炼化公司火炬系统隐患治理工程移位管线连头施工设计图纸；

（2）《石油化工施工安全技术规程》SH3505-2011；