管道切割施工“水切割”及自爬式切管机对环境健康影响简析

水切割在网络上被神化成“水刀“，名字虽然看起来有着高大上的环保名称，在实际的切割作业中表现差强人意，它无法完成泡在水中的管道切割，并且无法一次性完成管道的坡口作业。

水切割的工作原理是依据电动机加压后形成的高压，将水与磨料的混合物形成射流从而对加工物体一种切割技术。在管道切割作业中是依靠磨料不断的冲刷管道表面，使管道表面金属被分离于管道，这些细小的碎屑及磨料在很长时间内也无法被降解和回收，并且因为所使用的磨料极其细小，因此在野外施工对农业生产和居民用水造成无法挽回的环境污染问题。

     封闭状态下，肉眼可见的磨料高速磨擦金属形成的硅酸盐物质

水切割设备至少需要两个箱体（水箱和磨料箱）和一个发电机组，如果为多级增压的水切割其至少需要100KW功率左右的发电机组才能匹配，其能耗和污染状况较大。

水切割管道原理是高压水和磨料。水首先通过其供水系统，利用水泵将水送入低压水箱，然后通过活塞加压进入增压器，通过增压器的往复压缩产生高压水。由于活塞是往复运动的，此时产生的高压水并不稳定，为了使高压水稳定，需要通过蓄能器进入喷嘴。

所谓的超高压水切割又称水刀和水射流，其原理是将普通的水经过多级增压后产生的高能量(380MPa)水流，再通过一个极细的红宝石喷嘴(Φ0.1-0.35mm)，以喷射的方式进行切割。

1.水切割磨料切割金属的危害

水切割常用的磨料有二氧化硅、石英砂、石榴石砂等。

1.1二氧化硅是用于制造平板玻璃，玻璃制品，铸造砂，玻璃纤维等工业产品的主要原材料，是一种酸性氧化物，对应水化物为硅酸。其不溶于水，与金属氧化物在磨擦状态下反应生成硅酸盐。这种盐类物质与水结合后形成水泥类酸性物质，正是这种带有金属离子的盐类物质会影响水质并造成环境污染。

在水切割作业过程中，因二氧化硅的细小颗粒被高速水流带向喷嘴并进行管道切割加工时，碰撞的粒子被管道表面反弹，造成二氧化硅的颗粒飞扬于空气之中，形成人眼无法观察到的硅尘。硅尘吸入可引起硅肺，由于硅尘不能被肺脏吸收，只能沉积在肺内，最终导致肺纤维化,无法吸收氧气，最终导致窒息，造成一种十分严重的职业病，甚至导致肺癌。因此，操作水切割的人员需要穿着防护服和防尘面具，严重影响工作效率和工作进度。

人体食用含有二氧化硅水质的水后，其会沉积于人体内，导致人体无法排出。如果经胃部或肠道吸收或进入血液中，则会造成血管堵塞及关节损伤等严重后果。

1.2二氧化硅在磨料的价格中较高，从而使用较低价格的石英砂及石榴石来代替。浅层镁铝石榴石矿颜色是粉红的，而硬度高的优质铁铝石榴石因为富含更高含量的Fe2O3和Al2O3成分，颜色呈深红色，属于石榴石族中硬度最大的铁铝石榴石。其主要成分还是二氧化硅，但更多的是含有更多杂质的金属离子经高速磨擦后，形成铁或铝无机盐，这些杂质会更加影响人体健康。水切割采用这种磨料作业时同样会形成人眼无法观测到的金属粒子和二氧化硅类的硅尘和重金属尘。

因此，在进行管道切割作业时，应当确保施工现场完全封闭的作业空间，如果达不到密闭环境，则应穿着防护服和防尘面具。

2.水切割方式进行金属切割作业后形成的酸性无机盐随水流渗入土壤，造成土壤酸性化并使土地板结。形成类似于建筑类水泥垃圾，长时间无法溶解和降解。这种酸性溶液渗入土层后与地下水结合，会对地下水水质及农业生产造成一定程度的影响。

水切割在作业时，所需的磨料消耗较大，尤其是10mm以上厚度的管道，每增加1mm其切割速降低1/4，其所耗用的切割时长将成倍增加。在其低压、高压设备运转及喷砂嘴的磨损忽略不计的前提下，其磨料的使用成本并不是一般企业能够承受的。

水切割在空气中加工条件较为快速，而在海水和供水管道抢修的水环境中如果进行管道切割，那它就失去了其所有的切割特性，因此它不能进行管道切割时的带水作业。

3.而自爬式切管机采用机械冷切割原理进行管道切割作业，其在作业过程中使用轻便高效的液压系统作为动力，驱动液压马达运转来进行管道的抢修切割作业。可以在天然气或石油管道在泄漏的情况下实施切割作业，也就是俗称的“带气切割”。

切割作业中，使用超硬合金刀齿及锋钢基体为刀片对管道进行防爆防水切割作业的同时，还能够增加坡口刀，一次性在进行管道切割作业的同时进行坡口作业，大大提高了劳动生产率。其切割过程中，以较低的切割温度保证的管道材质的金属原有属性。切割时产生的碎屑为管道原有材质，并且不会形成飞尘。其碎屑的分布范围可控，如果考虑对环境有所影响，可进行简单的回收处理即可完成。

又由于其工作原理为机械冷切割方式，不会产生静电和环境污染等得天独厚的切割环境，在石油、天然气管道切割作业中有广泛的应用。

自爬式切管机不仅能够做到石油、天然气管道的防爆切割，还能在水下的管道环境中进行自动切割，也就是俗称的带水切割。

参考文献：

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