管道機(jī)械冷切割機(jī)的刀具磨損原因

管道機(jī)械冷切割機(jī)是一種采用液壓方式驅(qū)動(dòng)，并由機(jī)械鋸片方式的切割方法，在管道切割過(guò)程進(jìn)行溫度控制或低溫的技術(shù)手段或方法，使被切割的管道材質(zhì)保持原有材料特性，切割過(guò)程在切削液、水冷卻下，切割溫度沒(méi)有劇烈的升溫變化的設(shè)備總稱(chēng)。

管道機(jī)械冷切割機(jī)一般適用于原油管道、天然氣管道、煤氣管道、機(jī)場(chǎng)燃料管道的搶維修作業(yè)，同樣適合水下40米作業(yè)深度。

機(jī)械冷切割機(jī)適用的切割管材為合金鋼管（含X系列管道）、不銹鋼管道、鋼管（含螺旋鋼管）、鑄鐵管、PE管等。依據(jù)切割的管材不同，換裝不同的管道切割刀片。

機(jī)械冷切割機(jī)目前在認(rèn)識(shí)上存在誤區(qū)，尤其是安全切割作業(yè)，如應(yīng)急管理部指定的可燃?xì)怏w的環(huán)境下作業(yè)，要求非常嚴(yán)格。千萬(wàn)不要將液壓鋸、燃油機(jī)切割鋸、水降溫等離子、高壓水切割歸類(lèi)為安全冷切割機(jī)具，這是極其危險(xiǎn)的。

管道機(jī)械冷切割機(jī)既然采用的是機(jī)械鋸片方式進(jìn)行切割，就存在刀具磨損現(xiàn)象。嚴(yán)格按照《天津先鋒管道切割規(guī)范》進(jìn)行操作下，正常的切割狀態(tài)，磨損分為正常磨損和非正常磨損，下面就刀具磨損的原因進(jìn)行分析和研究：

1.刀具磨損

刀具在進(jìn)行管道切割時(shí)，按磨損原因可分為：

1.1管道材料磨損

被切割的管道材料中常有一些硬度極高的微小顆粒，能在冷切割機(jī)刀具表面劃出溝紋，這就是管道材料磨砂損。管道材料磨損在各個(gè)面都存在，刀具的前刀面最明顯。而且在進(jìn)行管道切割過(guò)程中以不同的切削速度下都能發(fā)生材料磨損。嚴(yán)格按照《天津先鋒管道切割規(guī)范》進(jìn)行操作，對(duì)管道進(jìn)行低于0.3mm/S的速度進(jìn)行低速切削時(shí)，由于切削溫度較低，其它原因產(chǎn)生的磨損都不明顯，因而管道材料磨損是其主要原因。另外，刀具硬度越低管道材料磨損的現(xiàn)象越嚴(yán)重。

因此，在進(jìn)行管道切割作業(yè)過(guò)程中，如果只存在管道材料磨損情況下，盡量選用硬度較高的刀具效果越好，反正更加節(jié)省成本。此種管道切割環(huán)境下作業(yè)，不會(huì)產(chǎn)生刀瘤，并不需要選用添加了快速散熱物質(zhì)的刀片來(lái)輔助散熱。

1.2冷焊磨損

冷切割機(jī)刀片進(jìn)行管道切削時(shí)，管道壁、切削與前后刀面之間，存在很大的壓力和強(qiáng)烈的摩擦，局部溫度降溫措施不足而導(dǎo)致溫度升高后因而會(huì)發(fā)生冷焊。由于摩擦副之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，冷焊將產(chǎn)生破裂被一方帶走，從而造成冷焊磨損。嚴(yán)格按照《先鋒管道切割規(guī)范》進(jìn)行操作冷焊磨損一般是在管道切割的中等切削速度下比較嚴(yán)重。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)表明，脆性金屬比塑性金屬的抗冷焊能力強(qiáng)；多相金屬比單向金屬??；金屬化合物比單質(zhì)冷焊傾向小；化學(xué)元素周期表中B族元素與鐵的冷焊傾向小。高速鋼與硬質(zhì)合金低速切削時(shí)冷焊比較嚴(yán)重。

1.3擴(kuò)散磨損

如果機(jī)械冷切割機(jī)在進(jìn)行管道切割過(guò)程中降溫措施不到位或無(wú)降溫措施時(shí)，刀片在高溫下切削、管道壁與刀具接觸過(guò)程中，雙方的化學(xué)元素在固態(tài)下相互擴(kuò)散，改變刀具的成分結(jié)構(gòu)，使刀具表層變得脆弱，加劇了刀具的磨損。

管道切割的刀具材料擴(kuò)散現(xiàn)象總是保持著深度梯度高的物體向深度梯度低物體持續(xù)擴(kuò)散。例如硬質(zhì)合金在800℃時(shí)其中的鈷便迅速地?cái)U(kuò)散到切屑、工件中去，WC分解為鎢和碳擴(kuò)散到鋼中去；刀具在切削鋼、鐵材料時(shí)當(dāng)切削溫度高于800℃時(shí)，碳原子將以很大的擴(kuò)散強(qiáng)度轉(zhuǎn)移到工件表面形成新的合金，刀具表面石墨化。鈷、鎢擴(kuò)散比較嚴(yán)重，鈦、鉭、鈮的抗擴(kuò)散能力較強(qiáng)。故YT類(lèi)硬質(zhì)合金耐磨性較好。

陶瓷和PCBN切削時(shí)，當(dāng)溫度高達(dá)1000℃-1300℃時(shí)，擴(kuò)散磨損尚不顯著。 合金類(lèi)管道管材、切屑與刀具由于材料的不同，切削時(shí)在接觸區(qū)將產(chǎn)生熱電勢(shì)，這種熱電勢(shì)有促進(jìn)擴(kuò)散的作用而加速刀具的磨損。這種在熱電勢(shì)的作用下的擴(kuò)散磨損，稱(chēng)為“熱電磨損”。

1.4氧化磨損

當(dāng)溫度升高時(shí)，刀具表面氧化產(chǎn)生較軟的氧化物被切屑摩擦而形成的磨損稱(chēng)為氧化磨損。如：在700℃~800℃時(shí)空氣中的氧與硬質(zhì)合金中的鈷及碳化物、碳化鈦等發(fā)生氧化反應(yīng)，形成較軟的氧化物;在1000℃時(shí)PCBN與水蒸氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

進(jìn)行管道機(jī)械冷切割作業(yè)時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意按照天津先鋒管道切割作業(yè)規(guī)范進(jìn)行，刀片的降溫和采取適當(dāng)?shù)慕禍胤绞剑ㄈ顼L(fēng)冷、水冷、氣冷和強(qiáng)制冷氣以及速凍方式等）才能做做節(jié)省刀片和真正的安全冷切割。

機(jī)械冷切割的降溫方式在以后的章節(jié)中有所闡述，這里就不進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

1.劉志國(guó). 淺談石油管道安全運(yùn)行管理及維護(hù)[J]. 中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量, 2014, 000(013):214-214,193.

2. 俞江龍, 趙輝. 天然氣管道的管理與維護(hù)[J]. 科技與企業(yè), 2013(15):87-87.

3.杜亞利.先鋒管道泄漏應(yīng)急管理措施[J].中國(guó)化工貿(mào)易,2019(7):33