输油气管道的冷切割技术

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摘要: 油气管道的改造、抢维修工作常常是边生产边施工、安全风险高、工期紧。管道换管、管道封堵改线等必须将需要更换管道切除后再进行后续施工，因此在役管道改造时通常因为不能采取有效的切割技术而导致事故的发生。本文介绍了输油气管道冷切割技术的三种施工方法，通过分析三种冷切割技术的优缺点，为管道抢维修队伍针对不同的工作环境、技术条件选择合适的施工方法提供参考。

关键词：管道抢维修 切割 施工

中图分类号：U17文献标识码： A

1前言

随着城市的发展，油气管道的改造、抢维修工作越来越频繁。管道的改造、抢维修工作能否在预定时间内安全顺利的投产备受业主和施工方的重视。油气管道的改造、抢维修常常是边生产边施工、安全风险高、工期紧，因此选择合适的冷切割技术尤为重要。目前国内油气管道封堵改造施工、抢维修动火连头等常用的冷切割技术主要有手动割管器切割、电动爬管机切割和分瓣式液压割管机切割等。

2手动割管器

手动割管器是一种用于切割大口径的金属管道手动切割工具，主要由机架、扶正机构、切割刀、限位轮、铰接螺栓与螺母、进刀手柄、搬杆等零部件组成。适用于小操作空间、切割各种口径的薄壁钢制管道（现场应用见下图）。

2.1工作原理

手动割管器采用了带有圆形锥刃割刀的连接块，由连接块连成一个可转动的圆周体，通过铰接螺栓和螺母将手动割管器固定于管道的切割位置，松紧适度，保证四把割刀与管壁接触良好。将搬杆与机架连接，靠搬动搬杆带动手动割管器均匀旋转，旋转45-60度时，将搬杆取出，再插入另一位置，继续旋转，旋转过程中需对旋转割刀加注机油，通过搬动搬杆和旋动进刀手柄保证割刀紧压管道外壁往复滚动，实现切割管道作业。

2.2手动割管器优点：

2.2.1有结构合理、简单、易于使用；

2.2.2操作空间小、易燃易爆环境（冷切割）；

2.2.3使用手动割管器切割大口径管道时，作业空间小（不小于15cm×20cm）；

2.2.4切割噪声小、使用安全，管道切割后切口形状规则 。

2.3手动割管器缺点：

2.3.1人工操作费时费力，操作不当容易损坏割刀；

2.3.2切割管道壁厚一般不大于1cm；

2.3.3切割坡口角度小，焊接时需加工管端坡口；

2.3.4不能切割椭圆形的变形管道。

3电动爬管机

电动爬管机是一种用于切割大口径的金属管道电动切割工具，主要由动力切割装置、爬行装置和紧固装置三部分组成。其爬行装置采用双链轮、双链条式结构，将双链条固定在待割管道上并与双链轮链合。通过链轮的转动使爬管机沿链条爬行。切割时链条与管壁之间无相对运动，有效地解决了普通爬管机切割时易造成切割口偏移问题。其适用于作业空间大（不小于50cm×60cm）、切割各种大口径钢制管道（现场应用见下图）。

3.1工作原理

电动爬管机安装在管道需要切割位置，安装好链条调整丝杠，使两链条张紧力一致。调试好爬管机后，把所需的刀具安装在爬管机上。在正式切割前应使爬管机顺时针沿管道爬行一圈，观察是否偏移切割位置。切割时先拨动主轴扳手，使割刀逆时针旋转，一人在爬管机旁旋转进刀装置，割刀缓缓切入管壁，要一次切透，同时另一个人需在割刀上加冷水给割刀降温。在操作过程中如果割刀卡在管道内，应使其暂停爬行，立即将割刀提起，排除故障后方继续作业。

3.2电动爬管机优点：

3.2.1该设备使用寿命长、易于维护，可用于易燃易爆环境；

3.2.2拆装方便、传动平稳、切割后端面无毛刺，管道切割口形状规则；

3.2.3可切割椭圆形的变形管道。

3.3其缺点：

3.3.1电动爬管机作业时需要电源，作业空间大（不小于50cm×60cm），易产生火花、振动大；

3.3.2操作过程中易卡刀、损坏割刀。

3.3.3切割管道壁厚一般不大于2cm。

3.3.4切割大口径管道耗时长。

3.3.5切割时噪声、振动大。

4分瓣式液压割管机

分瓣式液压割管机是一种用于切割大口径的金属管道液压切割工具。包括分瓣式固定圈、转动圈( 主体机架)、刀架、进刀装置、夹持装置和液压动力装置等。适用于作业空间小、切割大口径管道与坡口加工等（现场应用见下图）。

4.1工作原理

分瓣式液压割管机安装时首先将两瓣机架张开，通过锁紧螺母将两瓣连接成一个整体，通过旋转夹持装置的螺母将机架固定到管道的管壁上。液压马达通过齿轮驱动转动圈转动，转动圈上的刀盘围绕钢管旋转，同时进刀装置驱动刀架沿钢管径向进刀，实现钢管的切割与坡口的加工。

4.2分瓣式液压割管机优点：

4.2.1适用于作业空间小（不小于20cm×25cm），易燃易爆环境（冷切割）；

4.2.2液压传动机构能承受高强度的切削，设备噪音小，无振动；

4.2.3可同时进行切割及坡口加工，坡口加工精度高，切割管道壁厚可达5cm；

4.2.4坡口角度任意调节，刀架自动走刀，快速方便；

4.2.5采用弹簧架刀架，可切割少量不规则变形的管道；

4.2.6切削时可进行较大范围的无极调速，灵活性大、效率高、质量好。

4.3其缺点：

4.3.1变形管道安装调试较为繁琐。

4.3.2需要根据不同管径配备相应的固定圈设备。

5结束语

随着长距离油气管道的改造、抢维修工作量的不断加大，各施工单位会寻求更加安全、经济和快速切割管道的方法。分瓣式液压割管机解决了在役油气管道切割与坡口加工一次成型，解决了电动爬管机作业空间大、切割时间长，解决了人工操作费时费力等难题，特别适用于工艺管网改造。分瓣式液压割管机安装、拆卸简便，切割效率高，适用于小空间管道的割管和坡口加工作业，提高了在役油气管道改造、抢维修的效率和质量，降低了施工安全风险和劳动强度，在管线改造、抢维修施工中具有广阔的应用前景。

参考文献：

[1] 江勇、张宝强、刘艳利等，机械分瓣式钢管切割机，管技术与设备[J]，2011.5:24-26。

[2] 刘连伟、曲长龙，手动切管机的研制与应用，石油机械[J]，2006.10:58-59。

[作者简介] 肖瑞金（1975-），男，出生于河北省廊坊市，1997年毕业于廊坊石油管道学校，工程师，现从事管道抢维修施工、原油储罐清洗生产管理工作。