水切割与爬管机在暴露环境下管道切割作业中的职业健康及污染分析

水刀切割机的原理与清洁生锈工件表面的喷砂设备相同，是靠水流的动能带动磨料对工作进行磨砂作业，区别只是加水与不加水的关系。它常用于机械加工的厂房内密闭空间中采用特殊防尘和严密的保障操作人员职业健康安全条件下，进行机械加工的切割工具。

水切割应当在密闭且有水缓冲条件下进行防尘切割 露天环境下对人体造成伤害，对环境造成污染

用水刀切割机切割出的工件材料损失较小，切割速度较快（工件在10mm厚度下，如超过10mm每增加1mm，其速度降低1/4，14mm碳钢管道切割管道速度仅为4cm/分种，且不能坡口），可切割较为复杂的工作模型，属于工件冷切割范畴。

而爬管机是专业用于野外管道工程建设、管道抢修作业的机械冷切割设备。其采用先进的超硬合金或纳米CBN作为刀具（与数控加工中心所用的刀具材质相同，硬度更高），具有切割精度高和切割稳定性强等特点，20mm厚度碳钢管道的切割速度为10cm/分钟，还可以在切割作业的同时进行坡口作业，一次性完成管道切割和坡口作业。

  采用超硬合金技术制造的超硬刀片 散热效率好切割精度高

下面简述两种切割设备在露天环境下管道切割作业中工作原理、耗材、环保、效率等方面进行简要比较和分析：

1.设备工作原理

1.1 水切割是利用一级或多级加压泵把水进行一次或多级加压（原理与洗车水枪相同），为了保持较为稳定的压力，还需要在加压泵后增加储能罐以维持相对恒定的压力。在加工作业中使水就获得了压力，并形成一定速度的水流流向喷嘴。

你以为这样就可以切割了？很环保是么？不，如果切割材质较硬的金属材料，还需要使用20-80目左右二氧化硅（较为纯净，价格较高）、石英砂或石榴石（含有金属杂质，是二氧化硅的替代品，价格较低800-1200元/吨）磨料颗粒添加进来。在高速水流的冲击下，使磨料也获得了动能，其水与磨料的混合物经红宝石或合金喷嘴形成较细的水流完成磨擦管道表面进行工件的加工作业，切割作业时有较大的噪音和污染。

露天环境下进行切割，人眼无法观测飘浮于空气中的硅尘，人体吸入后造成尘肺

1.2爬管机（防爆切管机）工作原理是依靠液压泵站形成的液压能经高压胶管传递切管机液压马达。液压马达高效地将液压能转换为机械能后驱动切削轴进行作业。其中经过变速箱将速度降低提高扭矩，带动管道冷切割刀片实现对管道的机械冷切割作业。其工作压力10MPa，设备运转平稳无噪音。

依靠液压马达驱动，能够实现沿紧固管道的链条自主爬行，直至管道实现自动切割完毕。

        双机同时并行进行自来水DN1200管道切割，提高工作效率

2.切割作业对人体的伤害和环境污染问题

2.1水切割并不是用水切割，其真实的原理是类似于清洁工年表面的磨砂设备加水。在水流的带动下，磨料经喷嘴高速地向管道表面喷射，一点点地将管道表面磨出一道口子。从而看似象是切割，其实是磨料的不断冲刷而形成的。切割时虽然肉眼看不到管道切割后的碎屑，其中一部分细小的碎屑被二氧化硅粒子带入至空气中，形成金属尘埃；另一部分则在高速的冲击下进行化学反应形成了硅酸盐并与水混合。这种类似于水泥类的硅酸盐如果渗入土壤会造成建筑类水泥垃圾，无法得到有效的降解，并且会使土壤板结和酸化，渗入土层则会严重影响地下水水质，造成次生危害。

而二氧化硅磨料粒子经磨擦管道表面并经管道的反弹后形成人眼无法看到的硅尘而分布于现场四周。人体吸入后无法排出，长时间累积作业会造成呼吸急促、困难，使肺部纤维化，造成尘肺，甚至肺癌。

2.2爬管机是利用切削轴带动超硬合金刀片，对管道进行机械冷切削作业。由于先锋管道在硬质合金刀具的二十年研究与技术积累，其生产也严格按照《先锋管道切割生产流程》生产，确保管道抢修、管道切割作业能够出色且安全的完成。

由于超硬合金的硬度比管材高，且刀齿锋利，切削时类似于剪刀剪纸一样，还因其良好的散热功能和水冷却作用，使切割温度不超过60摄氏度。如果对切削温度有较高的要求，可以使液氮来进行冷却，其切削温度为-10至0摄氏度。

切割作业中会形成切屑分散于管道周围，属于固态切屑，肉眼可见，无污染和化学反应物。

       管道切割现场，肉眼可见切屑，对人体无害且绿色环保

3.露天环境下管道切割作业防护

3.1水切割本属于机械加工厂房内密闭空间中进行，如果非要使用水切割在露天环境下进行管道切割就应当做好如下几个防护问题，且不能完全有效防止：

a.首先从操作人员的职业健康角度，就必须要求操作者穿着防护服及佩戴防尘面具来进行作业。如果涉及易燃易爆的石油天然气工作场所，既要做到防毒还要做到防尘，则不可能两者同时实现；

b.其次要解决空气污染问题。需要提前在管道切割现场建立封闭式防尘罩或防尘车间，使硅尘全部被控制住，且人员进入则要穿着防护服和防尘面具；

c.作业现场应有水尘、砂尘防外溢回收装置和措施，其地面上也要有防渗保护措施。

3.2爬管机在露天环境下进行管道切割，只需穿着工作服即可。

明天的文章中会对两种设备的价格、耗材价格、便携性、工作效率及价格进行详细分析，这样才能确保您 在石油燃气管道切割设备选型工作中不被表面现象所迷惑。关注天津先锋管道带压开孔百家号，讲述管道工程技术的先进技术和真实理念。

      爬管机进行燃气管道切割坡口一次完成施工

参考文献

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