水下切割

依據(jù)各種水下切割法的基本原理和切割狀態(tài)不同，大體上可將現(xiàn)有的水下切割法分為兩大類，即水下熱切割法和水下冷切割法。

水下熱切割法是利用熱源對金屬進(jìn)行加熱，或在純氧氣中燃燒，使金屬熔化，并采取某種措施將熔化金屬或熔渣去除而形成切口的切割方法，如水下氧-火焰切割、水下電弧切割、水下電弧-氧切割等。

熱切割法又可分為氧化切割法、熔化切割法及熔化-氧化切割法。氧化切割法是先利用火焰將待割金屬預(yù)熱到燃點，然后供氧氣使金屬燃燒，并吹掉熔渣而形成切口的切割方法，如水下氧-火焰切割。熔化切割法是利用熱源將待割金屬熔化，靠熔化金屬自重或采取某種措施將熔化金屬及熔渣除掉而形成切口的切割方法，如水下等離子切割、熔化極氣體保護(hù)切割及熔化極水噴射切割等。熔化-氧化切割法是利用熱源對待割金屬預(yù)熱使其熔化，然后供氧使金屬燃燒，并將燃燒產(chǎn)生的熔渣及剩余的熔化金屬吹掉而形成切口的切割方法，如水下電弧-氧切割、熱割矛切割及熱割纜切割。

水下冷切割法是利用某種器具或某種高能量，在金屬處于固態(tài)情況下直接破壞分子間的結(jié)合而形成切口的切割方法，如水下機(jī)械切割法、水下高壓水切割法等。

1895年，法國人LeChatelier發(fā)明了氧乙炔火焰，1900年．Fouch和Picard制造出了第1把氧乙炔割炬。氧乙炔火焰切割作為一種熱切割方法開始被應(yīng)用于生產(chǎn)實踐，但當(dāng)時僅限于陸地切割使用。水下切割是1908年德國人試圖使用陸地上的氧乙炔割炬實現(xiàn)的，其工作水深在8 m以內(nèi)．但由于周圍水的強(qiáng)烈冷卻作用，使切口處很難預(yù)熱，且火焰不穩(wěn)定，切割效果并不好。到了1925年，水下切割技術(shù)獲得重大突破，美國海軍為了便于進(jìn)行海上打撈，研制出一種使用壓縮空氣作為外部屏幕的氧一氫割炬。在實際應(yīng)用中獲得了良好的效果。水下氧火焰切割的機(jī)理是采用氣體火焰把鋼板預(yù)熱到燃點溫度．然后用高速氧氣射流噴向已經(jīng)預(yù)熱的金屬，引起鋼板發(fā)生氧化反應(yīng)同時放出熱量。氧氣射流把氧化物及熔融金屬吹掉形成切口。氧火焰切割所使用的氣體主要包括乙炔、碳?xì)浠衔铩浜鸵后w燃料。

水下電弧氧切割適用于能導(dǎo)電的金屬材料。但主要是用來切割易氧化的低碳鋼和低合金高強(qiáng)鋼。其使用水深已超過150 m?？赡芮懈畹暮穸纫苍诓粩嘣黾印５码娀⊙跚懈钣捎诟羁p質(zhì)量不高，多用于水下破壞性切割，以切斷材料為目的。水下氧火焰切割和水下電弧氧切割都以氣體為介質(zhì)。在水中自由狀態(tài)下氣體必然要產(chǎn)生上浮的氣泡，造成大量氣泡翻騰現(xiàn)象。從而降低了水下可見度，增加了切割中的困難。熔化極水噴射水下切割由13本在上世紀(jì)70年代發(fā)明，用水作為切割工作介質(zhì)，除保證切割過程平靜外．還不必克服以空氣作為介質(zhì)時存在的因水深而帶來的靜水壓問題。這種方法是利用電弧產(chǎn)生的熱量將金屬熔化．并用高壓水射流將被熔化的金屬及熔渣吹掉。隨著現(xiàn)代造船工業(yè)、原子能工業(yè)和海洋開發(fā)等工業(yè)的發(fā)展。要求水下切割技術(shù)能滿足切割速度快．效率高，具有較高的切割質(zhì)量，熱影響區(qū)小，切割工件無變形等特點，根據(jù)等離子弧的特點人們開發(fā)了水下等離子弧切割技術(shù)，這種方法成功用于水下切割的報道最早見于1960年。其原理和設(shè)備與等離子弧焊基本相同。不同的是切割時應(yīng)用的電流和氣流都比較大。

水下熱切割法都會對工件產(chǎn)生熱影響甚至變形，而水下冷切割法則避免了這一缺點。高壓水射流水下切割技術(shù)作為一種水下冷切割方法。不會破壞材料的物理、力學(xué)性能及材質(zhì)的晶問組織結(jié)構(gòu)，且免除了后序加工。尤其對特種材料如碳纖維材料，有切割無法比擬的效果。高壓水射流切割技術(shù)可以切割各類金屬或非金屬、塑性或脆性硬材料。美國密執(zhí)安大學(xué)教授諾曼·弗蘭茲博士于1968年首次獲得水射流切割技術(shù)專利。1971年，對制作家具的硬木進(jìn)行水射流切割獲得成功，引起了國際關(guān)注。上世紀(jì)80年代．美國又率先把水磨料射流切割技術(shù)應(yīng)用于實踐。使切割對象更加廣泛。純水型水射流切割的原理是將水增至超高壓，再經(jīng)節(jié)流小孔，使水壓勢能轉(zhuǎn)化為射流動能，用這種高速密集的水射流進(jìn)行切割：加磨料型水射流切割是再往水射流中加人磨料粒子。經(jīng)混合管形成磨料射流，用磨料射流進(jìn)行切割。

在日本水噴射熔化極切割原理的基礎(chǔ)上，我國成功開發(fā)了深海半自動熔化極水下電弧切割新技術(shù)，并在20 m及60m水深處對厚20 mm的鋼板進(jìn)行了切割試驗，切割速度高達(dá)20m以上。水下聚能爆炸切割技術(shù)在我國也逐漸興起。西安204所研制的橡皮炸藥具有柔軟輕便、使用簡單、切割精度較高等特點。實際應(yīng)用聚能炸藥切割厚100mm鋼板和直徑1.2 m、具有38 mm鋼套的混凝土套管曾獲得成功。在打撈“阿波丸”號沉船時，還采用了預(yù)制的聚能炸藥進(jìn)行船體拆除，效果較理想 。

起割點的操作

一般情況下，水下切割過程多從被切割工件的邊緣開始，向中間切割，直至切斷；但有時受結(jié)構(gòu)特點或環(huán)境所限，需從中間開始切割。

從工件邊緣開始切割時，首先將割條端部觸及工件邊緣，并垂直于切割面，使割條內(nèi)孔騎到工件邊緣棱線上，然后送電起弧。最好采用接觸法引弧，開始時最好不要移動割條，待工件邊緣形成凹形口后再慢慢向中間移動，開始正常切割；也可在邊緣附近（離邊緣線的距離不超過10mm）引弧，引弧后迅速向邊緣移動，使邊緣口形成凹口，然后再向中間逐步切割。

從中間開始切割時，要比從邊緣開始切割容易一些。首先將割條端部觸及工件，使之與工件的切割面成80°～85°角，然后采用接觸法或劃擦法引弧。引弧后保持原地不動，直至割穿后再開始正常切割。

正常切割的基本操作

正常切割是指起始切口形成后的切割過程，基本操作方法有以下3種：支撐切割法、維弧切割法、加深切割法。

支撐切割法是指在引弧形成起始切口后，割條傾斜并與切割面保持80°～85°角，利用割條藥皮套筒支撐在工件表面上，割條移動過程中，始終不離開工件的電弧-氧切割方法。該方法既可自左向右，也可自右向左，還可靠在規(guī)尺上切割，操作方便，效率較高，適用于中、薄板的水下切割。

維弧切割法是指起始切口形成后將割條提起，離開工件表面約2～3mm，并與工件保持垂直，然后沿切割線均勻地向前移動，始終維持電弧不熄滅。該方法適用于厚度在5mm以下薄鋼板的水下切割。由于潛水員在水下保持身體的穩(wěn)定性較困難，故電弧不易保持穩(wěn)定。另外，切割質(zhì)量也略低于支撐切割法，因此實際應(yīng)用中不大采用維弧切割法。

加深切割法是指在起始切口形成后的切割過程中，割條不斷伸入割縫中，使割縫不斷加深，直到割穿工件，如此往復(fù)進(jìn)行，最終將工件割開。該方法適用于采用支撐切割法一次不易割透的厚板或?qū)影濉２僮鲿r割條上下移動要協(xié)調(diào)均勻，以保持電弧穩(wěn)定燃燒。

各種位置的水下電弧-氧切割技術(shù)

根據(jù)被切割工件或結(jié)構(gòu)在水下的位置，可將水下電弧-氧切割分為平割、立割、橫割及仰割操作技術(shù)。橫割操作是平割及立割操作在橫向被割工件或結(jié)構(gòu)上的運用，而仰割操作不宜應(yīng)用于這種位置。

懸空位置的水下切割技術(shù)

水下切割作業(yè)中，許多工件處于懸空位置，如果直接切割，會給在懸空狀態(tài)下工作的潛水員造成很大的危險性，切割效率也低。因此，首先應(yīng)使?jié)撍畣T穩(wěn)定住身體，能安裝工作臺的盡可能安裝，不能安裝工作臺的可制作一只吊籃，讓潛水員站在吊籃中進(jìn)行切割。另外，也可利用纜繩穩(wěn)定住身體。

對于懸空位置的切割，應(yīng)十分注意切割順序。對于一般工件或結(jié)構(gòu)進(jìn)行橫割或立割時，應(yīng)自上而下逐塊切割。但對于水平管的切割要嚴(yán)加注意，都要在鋼管的上半周處留一段距離，最后再切割或用吊車?yán)瓟唷?/p>

水下氧-火焰切割法通常適用于切割低碳鋼、低合金鋼等易氧化的材料，不適用于切割不銹鋼及除鈦以外的有色金屬，最適宜切割的厚度范圍為10～40mm。切割薄板比較困難，因為薄板在水中的冷卻速度比厚板快得多，難以預(yù)熱到燃點。板厚超過40mm時，雖然也能切割，但操作技術(shù)要求較高。

藥皮焊條切割雖然切口質(zhì)量較差，但應(yīng)用廣泛。既可切割低碳鋼及低合金鋼，也可切割不銹鋼及有色金屬，尤其適合于切割6mm以下的薄板。切割厚板時困難一些，需要采用拉鋸的操作方式使焊條在切口內(nèi)來回拉鋸，以便將熔化金屬除掉。熔化極水噴射切割是一金屬純?nèi)刍^程，可用于切割黑色金屬和有色金屬。

等離子弧能量密度高，水下等離子弧切割法適合于切割所有的金屬材料，也可以切割某些非金屬材料。

水下切割是一項技術(shù)性高、環(huán)境復(fù)雜惡劣、危險性大的潛水作業(yè)，稍有疏忽大意，就可能造成事故，甚至危及生命。所以潛水員在進(jìn)行水下切割作業(yè)時，除了要嚴(yán)格遵守有關(guān)潛水規(guī)則及條例外，還要很好地了解水下切割中的安全知識，嚴(yán)格遵守水下切割中的安全規(guī)定，確保施工安全。

1 水下切割的安全注意事項

目前在生產(chǎn)中常用的水下切割方法大多是帶電作業(yè)，觸電、電擊及腐蝕潛水裝具是主要事故之一。

（1）水下安全電流及安全電壓

人體對通過的電流是有一定抵抗能力的，但當(dāng)電流達(dá)到某一限度時，將使人感到痛苦，危及生命安全。所謂通過人體的安全電流，就是指通過人體而不致使人發(fā)生危險的電流極限值。安全電流因人而異，電流的種類不同，安全電流也不同。

直流電比交流電安全：當(dāng)人體通過60～90mA直流電時將帶來嚴(yán)重后果；而當(dāng)通15～23mA交流電時就將引起嚴(yán)重后果。所以，在進(jìn)行水下切割中不宜采用交流電源，在控制電路或照明電路中也不宜采用交流電。

通過人體電流的大小，取決于人體接觸帶電體的電壓及人體的接觸電阻。安全電壓是指確保通過人體的電流不超過安全電流的電壓極限值。當(dāng)人體處于水中，尤其是處于海水中時，人體的接觸電阻明顯下降，所能承受的安全電壓也就降低。另外，人體的電阻也受所接觸的電壓本身的影響。隨著接觸電壓的增大，人體電阻逐漸降低，人體的安全電流及安全電壓因人而異，而同一個人在不同條件下的安全電流及安全電壓也是不同的，所以確定一個確切的數(shù)值不容易。我國國家標(biāo)準(zhǔn)《水下焊接與切割中的安全》中規(guī)定：凡與潛水員直接接觸的控制電器必須使用隔離變壓器，并備有過載保護(hù)設(shè)施。安全電壓值為：工頻交流電不得超過12V，直流電不得超過36V。

上述安全電壓值是指人體直接接觸的電壓值，而實際水下切割中使用的切割電源電壓多在80V左右（直流電），這雖然遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于安全電壓值，但與人體只要不直接接觸，仍是安全的。

（2）防止水下觸電的措施

為防止?jié)撍畣T在進(jìn)行水下切割作業(yè)過程中觸電，應(yīng)注意以下幾點。

① 施工前應(yīng)對潛水員進(jìn)行安全用電教育，以便了解并掌握安全用電知識，提高思想認(rèn)識。

② 對水下切割用的電器、設(shè)備進(jìn)行絕緣性、水密性檢查，及時更換或維修不符合要求者。

③ 進(jìn)行水下切割的潛水員要戴防水絕緣手套，使手保持干燥狀態(tài)，并且不與帶電體直接接觸。

④ 在水下切割過程中，如要更換割條或割絲時，應(yīng)先通知水面上的工作人員切斷電源。2100433B

Broco水下切割系統(tǒng)是1975年由理解潛水員工作需要和要求的專業(yè)人員開發(fā)的。Broco工程師們一直在改進(jìn)切割槍和切割棒，進(jìn)行精細(xì)的修改，以確保其在所有條件下得到最好的切割性能和最大的安全性?？梢杂糜谒虑懈畎鍢?，去除管狀支承或者修理損壞的支桿。經(jīng)認(rèn)可指定用于海軍（ANU）的，熱別寫入美國海軍“水下切割與焊接”手冊中的Broco水下超熱切割系統(tǒng)被全世界海軍使用。

BROCO水下切割系統(tǒng)配件組成

1、Broco BR-22切割槍。

2、Broco水下超熱切割棒。

3、Broco HVR-4401高容量兩段氧氣調(diào)節(jié)器

4、單刀單投或者雙刀單投安全閘刀開關(guān)（額定容量400安培DC，不熔斷的）

5、C型接地夾子。（適合水下使用）

6、150-200安培100%忙閑度（工作周期）的DC焊接電源，或者12V或24V蓄電池。

7、規(guī)格1/0（最?。┑暮附与娎|用于焊槍電源和接地導(dǎo)線。

8、氧氣供應(yīng)（只要氣態(tài)氧，最低純度為99.5%）

9、3/8”內(nèi)直徑供氧軟管。（調(diào)節(jié)器至切割槍。呈間距為2‘的錐形至切割槍電源電纜）

BROCO水下切割系統(tǒng)配件詳解

BR-22切割槍

按照人機(jī)工程學(xué)設(shè)計的，它使?jié)撍畣T舒適，減輕其前臂疲勞。切割槍用耐久的抗沖擊抗腐蝕的材料做成。全部金屬零件是黃銅的。不導(dǎo)電的擾性聯(lián)結(jié)器將氧氣控制筏與切割槍頭連接，它是一個關(guān)鍵的安全部件，設(shè)計獨特。所有接頭都車了螺紋，易于維修（有成套備件）。堅固的閃光消除器帶有內(nèi)部過濾篩網(wǎng)來保護(hù)潛水員和切割槍，而不阻礙氧氣流動。大的夾頭螺帽是有節(jié)紋的，以確保潛水員牢固地抓住它。梯形螺紋納入污泥或者其他碎削，確?？爝f可靠地插入和保持住切割棒。可互換的夾頭能適合3/8英寸或者1/4英寸的切割棒。而且使BR-22能用作電焊鉗來夾持電焊條。所制作的BR-22切割槍，能以最低的成本無故障地使用多年。用終極價值。

BROCO超熱水下切割棒

以超過10,000華氏度的溫度在棒尖燃燒，Broco的超熱切割棒能切割或者熔化實際上幾乎熱和已知的材料。Broco的有專利權(quán)的切割棒的特征是幾根合金的核心線，它們由一系列圓形皺紋織物保持住。切割棒的這些合金線在切割槍一端凹進(jìn)，有助于防止燃燒返回進(jìn)入切割槍。超熱切割棒可以彎曲90度或者更大的彎度，以便進(jìn)入難以到達(dá)的地方而不妨礙氧氣流動或者導(dǎo)致絕緣劈開或者剝落。雖然他們可被用于最大150安培電流，超熱切割棒沒有電氣設(shè)備。一旦點著以后，只要有氧氣供應(yīng)，他們將繼續(xù)燃燒，直到它們消耗掉為止。Broco的水下超熱切割棒有直徑1/4英寸和3/8英寸的，以適應(yīng)潛水員的工作要求。標(biāo)準(zhǔn)長度為18英寸。對于巨大的切割任務(wù)，3/8英寸*36英寸長的超熱切割棒可以伸得更遠(yuǎn)和經(jīng)過更長的時間才換切割棒。用Broco的水下超熱切割棒在水下進(jìn)行切割，穿孔或者氣創(chuàng)，會更安全，更快速和更低操作成本。

HVR-4401氧氣調(diào)節(jié)器

2-段Broco水下HVR-4401氧氣調(diào)節(jié)器（配用3/8“內(nèi)經(jīng)氧氣軟管）可輸送所需的高容量氧氣，優(yōu)化超熱切割性能。列在U.L.表上的HVR-4401的設(shè)計和制造，力求有耐久性，易于操作和最大效率