前面幾篇文章中對(duì)水切割與爬管機(jī)在工作原理、職業(yè)健康安全、環(huán)保等方面進(jìn)行了比較，其中水切割在露天環(huán)境中管道切割作業(yè)所形成的硅塵對(duì)操作人員的職業(yè)健康安全以及產(chǎn)生的硅酸鹽對(duì)土壤環(huán)境以及地下水源的影響是較為突出的。

因此，使用水切割設(shè)備進(jìn)行機(jī)械加工、管道切割的企業(yè)或工程施工隊(duì)伍應(yīng)當(dāng)取得相應(yīng)的職業(yè)健康安全及環(huán)境評(píng)估后才能進(jìn)行相關(guān)的生產(chǎn)施工。尤其是露天環(huán)境施工情況下，每一個(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)，都應(yīng)提供相應(yīng)的防護(hù)、降塵及回收措施來(lái)進(jìn)行制定施工方案并提交審核。

下面就兩種設(shè)備的管道切割性能、耗材等進(jìn)行簡(jiǎn)要分析和探討：

        DN1400自來(lái)水管道三機(jī)并行切割，確保居民生活用水

1.切割速度

1.1水切割

依據(jù)水切割的工作原理是磨料的不斷沖刷管道表面來(lái)清除管道金屬粒子脫離出管材，金屬粒子一部分被散布于空氣中形成金屬粉塵，一部分與磨料高速磨擦形成了硅酸鹽。管道被慢慢沖刷出一個(gè)口子，這個(gè)口子形成的時(shí)間就是管道破口時(shí)間，被稱為沖擊點(diǎn)時(shí)間。而管道切割時(shí)的路徑可以看成有無(wú)數(shù)個(gè)這樣的點(diǎn)構(gòu)成，它由驅(qū)動(dòng)軸或電機(jī)慢慢移動(dòng)所形成的軌跡。

因此，沖擊點(diǎn)時(shí)間的長(zhǎng)短取決于以下幾個(gè)方面?zhèn)€因素：

a.磨料初始速度

根據(jù)水切割的工作原理，磨料的運(yùn)動(dòng)速度是由高壓水流帶動(dòng)而形成動(dòng)能，磨料本身在未與高壓水流混合之前不存在壓力（有部分設(shè)備對(duì)磨料有增壓功能，但要加強(qiáng)過(guò)渡段壓力管的強(qiáng)度以免損耗過(guò)大），即使有運(yùn)動(dòng)的壓力存在，方向也不相同，其大小可以忽略不計(jì)。因此其初始速度與水壓有關(guān)。

因此，水壓較大的多級(jí)加壓能形成較高的水壓，其沖擊點(diǎn)時(shí)間就小，管道或工件的沖刷速度快。

b.管道的厚度

只有經(jīng)過(guò)沖擊點(diǎn)時(shí)長(zhǎng)后，才能將管道完全沖刷透，形成沖刷口，然后再進(jìn)行下一點(diǎn)的沖刷。管道壁厚數(shù)數(shù)值越大，其沖擊點(diǎn)時(shí)長(zhǎng)越大，因此管道被沖刷斷的時(shí)間越長(zhǎng)。

c.噴嘴直徑大小

高壓水流經(jīng)噴嘴沖刷管道時(shí)，噴嘴直徑越大，其形成的點(diǎn)越大，其沖刷的點(diǎn)直徑就越大。水切割的軌跡是由多個(gè)點(diǎn)位移動(dòng)所形成，點(diǎn)位越少，其相應(yīng)的沖斷管道所需時(shí)間就越少。

當(dāng)然，噴嘴直徑變大，不僅對(duì)水壓有著更高的要求，其所消耗的磨料就更多。其制造成本會(huì)呈指數(shù)級(jí)上升。

         超硬合金刀片及銑刀片，在切割的同時(shí)形成坡口一次完成

d.噴射距離

理論上講，磨料與水的混合水流在真空中是不存在動(dòng)能損失的，但在空氣介質(zhì)中，其粒子的運(yùn)動(dòng)與空氣高速摩擦，是存在衰減的。其衰減的速度與混合水流的面積、磨料大小等相關(guān)因素有關(guān)。

并且磨料在水流的帶動(dòng)下要經(jīng)過(guò)孔徑細(xì)小的紅寶石或合金噴嘴，粒子的運(yùn)動(dòng)形成孔徑效應(yīng)，因此，磨料粒子在經(jīng)過(guò)噴嘴被噴出時(shí)，各個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)方向呈放射線散開(kāi)狀態(tài)。距離越遠(yuǎn)形成的散射現(xiàn)象越大，動(dòng)能失去也就越多。動(dòng)能減小造成的沖刷管道速度就越慢，時(shí)間就會(huì)更長(zhǎng)。

但也不可能無(wú)限地接近管道表面。依據(jù)動(dòng)能原理及物體間受力原理，如果噴嘴距離管道越近，那么對(duì)管道沖刷的動(dòng)能越大，而反過(guò)來(lái)，管道對(duì)噴砂設(shè)備的反作力也就越強(qiáng)。如果反作用力過(guò)大，那么就要加固噴砂設(shè)備。

由于水切割的噴砂設(shè)備一般為單軌運(yùn)行，有些還是簡(jiǎn)單的人工手持，因此距離過(guò)近，會(huì)造成沖刷的軌跡偏離，切口則會(huì)出現(xiàn)毛刺且不平整，且偏離軌跡后無(wú)法沖斷管道（切口無(wú)法重合）。

混合水流的壓力不穩(wěn)也會(huì)造成管道切口不規(guī)則和不平整，甚至無(wú)法重口（俗稱切偏）。

e.噴嘴的耐磨程度。一般使用紅寶石噴嘴，當(dāng)然價(jià)格較高，現(xiàn)在都使用低價(jià)的合金噴嘴來(lái)代替。噴嘴在水切割作業(yè)中屬于易耗品，其成本遠(yuǎn)高于爬管機(jī)刀片價(jià)格。

F.每工作20-30分鐘需要停機(jī)，并對(duì)設(shè)備進(jìn)行加水加沙時(shí)間。

綜合以上因素，水切割在沖斷較薄的金屬管道作業(yè)中，屬于中等水平，隨著管道厚度的增加，其沖斷的速度會(huì)越來(lái)越慢。

              爬管機(jī)帶水切割，環(huán)保健康無(wú)污染且不影響水質(zhì)

1.2爬管機(jī)

爬管機(jī)是利用刀片切割的原理對(duì)管道真正進(jìn)行機(jī)械冷切割的設(shè)備，其在管道切割作業(yè)對(duì)環(huán)境無(wú)污染并且無(wú)須其它特殊安全方面防護(hù)措施。

爬管機(jī)的液壓馬達(dá)將液壓泵站的液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械動(dòng)能后，經(jīng)變速箱均勻降速和提高扭矩帶動(dòng)切削軸上的刀片勻速切割。

切管機(jī)刀片使用超硬合金刀齒或更高硬度顆粒壓制所形成的刀片，其具有低噪音、高散熱和更高的紅硬指標(biāo)。

在切割金屬管材時(shí)使用水冷卻方式即可達(dá)到60度切割溫度，如對(duì)管道切割溫度有更高要求的汽油、氫氣等管道可使用液氮作為冷卻介質(zhì)，不僅可以有效降低至-10至0攝氏度的切割溫度，并且切割速度提高20%。

由于爬管機(jī)切割管道是采用機(jī)械冷切割方式，其切削力及切削速度都是以先鋒管道切管機(jī)生產(chǎn)流程中規(guī)定的最佳切削狀態(tài)調(diào)試出廠，因此，大幅度提高切割管道的速度，不僅會(huì)加劇刀片的磨損還會(huì)影響管道切割表面的光滑度以及坡口表面的光潔度。

刀片在切割管道初始時(shí)，刀片逐漸深入管道并同時(shí)破壁形成斷口，這是其它旋轉(zhuǎn)式（或叫分瓣式）機(jī)械切管機(jī)無(wú)法完成的動(dòng)作。主要的作用體現(xiàn)在石油、燃?xì)夤艿佬枰诠艿榔票诤筇崛〔⒎治龉艿纼?nèi)混合氣體或介質(zhì)成分。

在管道切割作業(yè)前加入坡口刀，可以在切割管道的同時(shí)給管道打出坡口，并隨著管道切割作業(yè)的完成，坡口作業(yè)也隨之完成。既節(jié)省了大量的勞力，還獲得光滑、平整的坡口，更加有利于管道后續(xù)的焊接、承插坡口作業(yè)。

由于其鏈條的緊固作用，能夠緊密貼合于受力變形的橢圓管道，能夠一次性自動(dòng)完成管道切割不卡刀，不停頓，這也是其它旋轉(zhuǎn)式切管機(jī)無(wú)法完成的。

影響爬管機(jī)切割速度的因素

a.管道材質(zhì)：鑄鐵管道、碳鋼管及玻璃鋼管切割速度并無(wú)差別，石油管道X80及以下，不銹鋼管等合金管道，由于其存在粘性其切割速度有2-6%降低。

b.管道厚度：管道厚度的增加會(huì)對(duì)刀片在管道切割作業(yè)時(shí)形成的阻力增大，主要表現(xiàn)為DN1000以上大口徑管道厚度超過(guò)20mm以上的管道才有所表現(xiàn)。其中DN3000管道厚度為32mm鑄鐵或碳鋼管道速度降低10%左右。其它管道并無(wú)影響。

          爬管機(jī)帶水作業(yè)，水下自動(dòng)切割完成坡口作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)

2.下面簡(jiǎn)要列出水切割與爬管機(jī)切割速度

2.1水切割

6mm厚度管道切割速度為12cm/分鐘；8mm厚度切割速度為10cm/分鐘；10cm/分鐘；14mm厚度管道切割速度僅為4cm/分鐘  （理論值，不含中間加砂，加工時(shí)間）

2.2爬管機(jī)

20mm及以下厚度切割速度為12cm/分鐘；24mm厚度切割速度為11cm/分鐘，32mm厚度切割速度為10cm/分鐘（切割過(guò)程無(wú)須停工，無(wú)需其它時(shí)間）

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