對(duì)小尺度對(duì)象切割時(shí),可在作業(yè)的ROV(水下機(jī)器人)中安置切割噴嘴裝置。對(duì)大尺度對(duì)象,則需在水下配置一個(gè)工作模塊,在水面進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。
目前這種技術(shù)能切割305m深處有5層鋼組成的夾層結(jié)構(gòu)。不換切割噴嘴也可完成對(duì)有水泥填充和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的切割,切割時(shí)刀具沒有震動(dòng)和搖晃(假設(shè)被割物體也是固定狀態(tài)),切口較精確和干凈;另一優(yōu)點(diǎn)是除在海床上遺留下研磨砂的沉積外,不會(huì)對(duì)海洋環(huán)境造成污染。該技術(shù)的主要問題在于噴嘴的磨損速度很快。
1、研料高壓水射流系統(tǒng)的構(gòu)成
關(guān)鍵部件是高壓泵、水射流、研料補(bǔ)給系統(tǒng)和研料射流噴嘴,其它部件還包括研料回收器及一些附件如控制閥、高壓水籠等。
①高壓水泵:研料高壓水射流系統(tǒng)中壓力是重要參數(shù)。實(shí)踐表明當(dāng)壓力范圍在172.3-310MPa之間,水射流流量為11.3L/min時(shí),該方法可對(duì)Z硬的金屬進(jìn)行切割,以現(xiàn)在的技術(shù)完全可以提供這樣的壓力和流量。
?、谏淞髑懈顕娮欤簢娮煊蓪毷┛字圃欤瑧?yīng)用時(shí),其穿孔直徑為0.51-0.76mm,服役壽命為250-500h。
?、垩辛献⑷胂到y(tǒng):對(duì)于研料高壓水射流系統(tǒng)來說,研料流量的準(zhǔn)確控制是Z基本的要求。研料注入系統(tǒng)可以對(duì)研料流量進(jìn)行準(zhǔn)確、穩(wěn)定地控制。在水射流形成后,干研料被注入集料器,水流對(duì)研料進(jìn)行加速。
2、研料高壓水射流系統(tǒng)的缺點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)
?、偃秉c(diǎn):在使用過程中,機(jī)械噪聲與空氣動(dòng)力噪聲Z為嚴(yán)重,有時(shí)需向操作工提供保護(hù)裝置。機(jī)械噪聲主要來自于柴油或汽油發(fā)動(dòng)機(jī);空氣動(dòng)力噪聲主要來自于研料粒子高速穿過空氣的過程,作用距離越遠(yuǎn),噪聲越明顯。研料顆粒有反彈的可能,是由于切割的材料較厚,研料顆粒不能直接穿過造成的,可能造成一定的危險(xiǎn)。在噴嘴處設(shè)置防護(hù)裝置可有效解決這一問題。另外,為防止污染環(huán)境,嚴(yán)格遵守管理規(guī)范,在切割完成后,應(yīng)進(jìn)行研料回收和清理。
?、趦?yōu)點(diǎn):該方法的應(yīng)用范圍極廣,由于技術(shù)的先進(jìn)性,許多工業(yè)項(xiàng)目都可使用,并能迅速得到收益。在油氣開發(fā)工業(yè),裝備研料高壓水射流系統(tǒng)的船可從事海洋廢棄平臺(tái)的切割、救生、平臺(tái)拆除和修補(bǔ)及水下建筑工作。
二、金剛石串珠曲線鋸法
金剛石串珠曲線鋸法是從開采工業(yè)中發(fā)展來的,在石油天然氣工業(yè)中也有所應(yīng)用,當(dāng)發(fā)生井噴和油井著火時(shí),需采用該技術(shù)進(jìn)行井口遠(yuǎn)程切割。
目前開發(fā)商已完成技術(shù)的改進(jìn),制作了專用工具,進(jìn)行了用金剛石串珠曲線鋸法切割直徑比隔水套管還要大的鋼管水下結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)。金剛石串珠曲線鋸法的優(yōu)點(diǎn)在于其作業(yè)的高可靠性。
實(shí)踐證明,即使在巨大的軸向壓力作用下也可成功地切割導(dǎo)管架的主要管件,因?yàn)殂@粒珠直徑經(jīng)改進(jìn)后減小,使鉆粒纜在截面上切割速度比被鋸開的管件由于壓力釋放而使鋸口閉合的速度快得多,因此在鋸口閉合前鉆粒纜已經(jīng)離開,不會(huì)造成鋸縫卡住鉆粒纜運(yùn)動(dòng)的故障。
金剛石串珠曲線鋸切割方法利用一系列遙控操作設(shè)備,對(duì)鋼、混凝土或其它材質(zhì)進(jìn)行外部切割。系統(tǒng)不受目標(biāo)的大小、材質(zhì)、及海洋結(jié)構(gòu)的水深的影響,并可對(duì)任何構(gòu)件進(jìn)行高質(zhì)量的切割。這些特點(diǎn)使其成為進(jìn)行外部切割的理想工具。
1、金剛石串珠曲線鋸系統(tǒng)的構(gòu)成
剛石串珠曲線鋸系統(tǒng)由三個(gè)主要部分組成:能量單元、驅(qū)動(dòng)單元和鉆石曲線,由BLUECIASS公司提供的金剛石串珠曲線鋸系統(tǒng)。
?、偎δ芰繂卧?0Hp電動(dòng)機(jī),流量124.9L/min,Z大壓力206.7MPa,質(zhì)量為635.6kg。
②金剛石串珠曲線鋸:直徑81.3cm驅(qū)動(dòng)輪,轉(zhuǎn)速為0-50r/min,體積為74×31×38(長×寬×高),質(zhì)量為544.8kg。
?、壑慰蚣埽航饎偸榍€鋸的線體由鋼索、彈簧和外部嵌有金剛石的鋼珠組成。鋼索從鋼珠和彈筍的內(nèi)部穿出,鋼珠之間有彈簧分隔。
2、金剛石串珠曲線鋸的長度計(jì)算及其技術(shù)參數(shù)
金剛石串珠曲線鋸的長度=2×(切割深度+切割高度)+切割高度。
3、金剛石串珠曲線鋸法的缺點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)
?、偃秉c(diǎn):該方法操作較復(fù)雜,從而產(chǎn)生不完全切割,容易損壞吊裝設(shè)備及駁船。根據(jù)不同金剛石串珠曲線鋸切割能力和尺寸,需為其設(shè)計(jì)制造專門的夾具和索具。
?、趦?yōu)點(diǎn):安裝方便,可由潛水員或ROV(水下機(jī)器人)完成,對(duì)水深無要求,環(huán)境安全可靠,對(duì)切割目標(biāo)無明顯的物理體積限制,可切割的材料多,切割質(zhì)量高。
三、旋轉(zhuǎn)內(nèi)割刀法
雖然研料高壓水射流法、金剛石串珠曲線鋸法優(yōu)點(diǎn)很多,但使用費(fèi)用相當(dāng)大,設(shè)備價(jià)格昂貴。內(nèi)割刀具有結(jié)構(gòu)簡單、易加工制造且成本低、適用壽命長的優(yōu)點(diǎn),對(duì)于導(dǎo)管架樁腿的切割,可選用套管割刀。套管割刀是在進(jìn)行封井作業(yè)時(shí)用來割斷套管的。
旋轉(zhuǎn)內(nèi)割刀切割過程:
?、偾宄龢锻葍?nèi)的淤泥及雜物,以便順利安裝切割工具。方法是用高壓水噴射沖泥,用氣舉法將水與泥排出樁外。
?、谠谄脚_(tái)上搭設(shè)割刀的工作框架,將割刀從水面上樁腿的上口放進(jìn)樁腿。
?、蹖⒏畹恫迦?,到達(dá)預(yù)定位置后,液壓控制的刀臂張開使割刀在油管內(nèi)固定,然后刀片在油管內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行環(huán)向切割。
這種割刀在我國已使用多年,主要用來切割套管,在樁腿切割方面尚無應(yīng)用先例。雖然該切割工具要求進(jìn)行垂直作業(yè),即被切割物應(yīng)該垂直放置,但對(duì)平臺(tái)而言,樁腿普遍具有8-10°的傾角,不會(huì)對(duì)切割產(chǎn)生大的影響。另外,該割刀的刀片價(jià)格比其它工具經(jīng)濟(jì),且技術(shù)相對(duì)成熟。
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