水下切割工艺.doc

1．水下切割的工艺参数 （1）水下电弧-氧切割的工艺参数 影响水下电弧-氧切割质量和效率的工艺参数主要有切割电流、氧气压力及切割角。采用不同的割条和切割不同的材质，对其切割效率和质量的影响也不同。下面主要介绍用无缝钢管割条切割碳素结构钢时各工艺参数间的关系。 1) 切割电流 切割电流取决于工件厚度及割条的直径。被切割工件越厚，割条直径越大，切割电流就越大。电流过小，电流不稳定，穿透力小，使切割能力降低；但电流过大，会使割条过热，药皮爆裂，熔池宽度增大，造成熔融金属粘在切口中，进而使得工件不能被割穿。通常，切割电流I可按下式决定，即 I＝Kd （1） 式中 d——割条钢芯外径，mm； K——跟工件厚度有关的经验系数，具体见表1。 表1 经验系数K值 板厚/mm 10 10～20 20 K值 30～35 40～45 50 表2列出了在10m水深，用直径为8mm钢管割条切割不同厚度钢板时的切割电流，氧气压力及切割速度。 经水下切割施工验证，在相同板厚、相同直径的割条、相同切割材料的条件下，切割电流越大，切割速度就越大。表3列出了在切割电流不同的情况下，用长100mm割条切割出的切缝长度及燃弧时间。 表2 直径8mm钢管割条的切割工艺参数经验值 钢板厚度/ 切割电流/A 氧气压力/MPa 切割速度/m.h-1 5～10 280～320 0.3～0.4 56～40 10～50 320～340 0.4～0.5 40～30 20～50 340～370 0.5～0.6 30～10 50～80 370～400 0.6～0.7 10～7 表3 切割电流与切割速度的关系 切割电流/A 第100mm割条得到的切缝长度/mm 氧气消耗量 /L.min-1 燃弧时间/s 纯燃弧时间 总燃弧时间 150 无切割效果 － － － 175 83 116 46 52 200 71 107 33 38 250 94 93 34 37 300 96 80 27 29 325 115 51 29 33 350 135 41 23 23 从表3可以看出，随着电流的增加，断弧时间越来越少，当电流增加到350A时，几乎不断弧，这大大增加了切割长度，提高了切割速度，同时也降低了耗氧量。所以，提高水下切割电流，是提高切割效率的有效措施。 但是，切割电流不能无限制地提高。一方面是受切割电源容量的限制：一般水下电弧-氧切割使用的电源额定输出电流为500A，如超负荷使用，会损坏电源。另一方面是受割条直径限制：一定直径割条的最大允许使用电流是一定的。电流过大会使药皮脱落，反而影响切割效果。当然，对于切割不同厚度的钢板，即使是相同的电流和相同直径的割条，其切割速度是不一样的，见图1和表4。 表4 切割不同板厚时的切割速度 钢板厚度/ 切割电流/A 氧气压力/MPa 切割速度/m.h-1 5 320 0.4 56.5 8 320 0.5 43.2 16 330 0.5 34.2 20 330 0.6 30.6 25 340 0.6 21.6 40 300 0.6 13.3 50 360 0.6 9.7 80 360 0.6 7.9 2) 氧气压力 水下电弧-氧切割中，氧气压力是否合适对切割质量及效率影响很大。一般来说，氧气压力的大小根据被切割金属的材质、厚度及所处水深来选择。切割不易氧化的金属时，氧气压力（氧气流量）要大些；随着板厚及水深的增加，氧气压力也要随之增加。图2给出了用钢管割条切割碳素钢时耗氧量与工件厚度及水深的关系。 适当增加氧气的消耗量，可以提高切割速度，而且切口质量良好，背面挂渣少，不易出现粘边现象。但氧气压力也不能无限制地增加，因为一方面受导气管承压能力的限制，另一方面，若吹向割缝的氧气流量过大，会使割缝过冷、电弧不稳定，反而导致切割速度下降，如图3所示。 切割时氧气压力主要根据被切割工件的厚度大小来选用，同时适当考虑到氧气胶管造成的阻力损失。经验表明，在10m水深切割时可选用表5推荐的氧气压力大小。 表5 氧气压力的选择 钢板厚度/mm 10 10～20 20～30 30 氧气压力/MPa 0.6～0.7 0.7～0.8 0.8～0.9 0.9 注：该表仅限于30m长氧气胶管，若氧气胶管增加，则每增加10m，应给予0.01～0.02MPa的压力补偿。 如果切割时水深超过10m，表5中的氧气压力数值应加上水深压力。一般来说，水深每增加10m，应增加0.1MPa的氧气压力。 切割时氧气压力也可用以下经验公式求