X80（L系列）管線搶修作業(yè)防爆切割操作

2021年4月22日習(xí)近平主席在出席“領(lǐng)導(dǎo)人氣候峰會”上講話指出，氣候變化給人類生存和發(fā)展帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。面對全球環(huán)境治理前所未有的困難，國際社會要以前所未有的雄心和行動，共商應(yīng)對氣候變化之策，共謀人與自然和諧共生之道，勇于擔(dān)當(dāng)，勠力同心，共同構(gòu)建人類與自然生命共同體。

在這個大背景下，使用能源清潔化是全球能源發(fā)展的重要趨勢，天然氣作為當(dāng)前最重要、應(yīng)用最廣泛的清潔能源之一，在我國對天然氣的需求量逐年增長。由于天然氣管道輸送能力同管徑和輸送壓力成正比，大直徑高壓輸送已成為國內(nèi)外重大管道工程必然的發(fā)展趨勢。同時，隨著管道設(shè)計輸送能力的增加，超大輸量長輸管道用管線鋼向著更高鋼級、更大壁厚發(fā)展。

而X80管道鋼在國內(nèi)西氣東輸及中俄東線天然管道工程中得到了普通應(yīng)用，其使用前景十分廣泛。西氣東輸二線工程采用X80管線鋼，Φ1219 mm螺旋埋弧焊管用熱軋板卷最大壁厚18.4 mm，而中俄東線天然氣管道工程工程采用X80管線鋼，Φ1422 mm螺旋埋弧焊管用熱軋板卷壁厚達(dá)到21.4 mm。如此硬度的合金管道，其壁厚管徑比也達(dá)到了0.015。其切割難度隨著厚度的增加而呈指數(shù)級增長。

切割這類X80管道時使用液壓防爆切管機(jī)（XJ-QG-1），其具有的機(jī)械冷切割特性以及對非對稱、圓率較低的管道有著較高的適應(yīng)性和寬泛性。其切割刀片（XJ-DX03）是以粉末冶金高速鋼為基體制成，避免了熔煉法生產(chǎn)所造成的碳化物偏析而引起機(jī)械性能降低和熱處理變形。高速鋼是一種含多量碳（C）、鎢（W）、鉬（Mo）、鉻（Cr）、釩（V）等元素的高合金鋼，熱處理后具有高熱硬性。當(dāng)切削溫度高達(dá)600攝氏度以上時，硬度仍無明顯下降?？箯潖姸瓤蛇_(dá)4700MPa,在切割X80管道時，切割溫度不超過80攝氏度，使有水冷卻方法即可；當(dāng)要求切割溫度不超過10攝氏度時，可采用液氮冷卻方式進(jìn)行石油及燃?xì)夤艿狼懈钭鳂I(yè)。

高性能高速鋼刀具與普通刀具相比，有更好的硬度和熱硬性，這是通過改變高速鋼的化學(xué)成分，提高管道切割性能而新研發(fā)的專門應(yīng)用于X80（國內(nèi)L系列）管道的切割作業(yè)刀片。在不進(jìn)行冷卻的切割破壞性實驗中，切削溫度達(dá)650攝氏度時，硬度仍然保持了60HRC以上。其耐用性為普通刀片的6倍，適用于切割高溫合金、不銹鋼、鈦合金、高強度鋼、合金鋼等材質(zhì)管道。

下面詳細(xì)研究一下X80（國內(nèi)L系列）管道特性：

X80管道鋼的碳當(dāng)量CEpcm=C+Si/30+（Mn+Cu+Cr）/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B。

其成分含量w（C）w（S i）w（M n）w（P）w（S）w（N b+V+T i）w（Cu+Cr+Mo+Ni）w（B）CEpcm≤0.07≤0.30≤1.80≤0.01 5≤0.0050≤0.150≤1.20≤0.0005≤0.22。

拉伸性能屈服強度/M P a 抗拉強度/M P a 延伸率/%屈強比彎曲（180°， 彎心直徑2.0t，t為試樣厚度）HV10555～690625～780≥21≤0.93無裂紋≤265

-2 0℃比沖擊韌性沖擊功/J 剪切面積/-2 0℃DWTT剪切面積/單值均值單值均值單值均值≥205≥275≥70≥85≥70≥85

21.4 mm特厚壁X80鋼熱軋板卷開發(fā)的技術(shù)難點，采用低C-Mn-Nb成分體系，同時加入Cr、Mo、Ni、Cu等合金元素。主要生產(chǎn)工藝流程：鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、爐外精煉（LF+RH+鈣處理）、連鑄、鑄坯加熱、2250 mm熱連軋機(jī)軋制、超快冷冷卻、卷取。

采用低C的成分設(shè)計關(guān)鍵在于提高鋼的斷裂韌性；較高的Nb含量可以通過組織強化和析出強化提高強韌性；同時高鋼級特厚壁管線鋼中通常加入Mo元素提高淬透性，有利于形成針狀鐵素體組織，改善低溫韌性；添加Cr、Ni、Cu等元素有利于提高低溫韌性和耐蝕性。冶煉工藝通過鐵水預(yù)處理+轉(zhuǎn)爐冶煉+爐外精煉的全流程控制和鈣處理，提高鋼質(zhì)純凈度；通過全保護(hù)澆鑄、動態(tài)二冷水控制和動態(tài)輕壓下實現(xiàn)高均質(zhì)化鑄坯控制。熱軋過程在2250 mm熱連軋機(jī)上采用兩階段軋制完成，軋后充分利用超快冷設(shè)備獲得全板厚方向細(xì)小均勻的針狀鐵素體組織。

對X80石油及燃?xì)夤艿肋M(jìn)行搶修和切割作業(yè)時，依據(jù)《石油燃?xì)夤艿谰S搶修管理程序》規(guī)定，現(xiàn)場應(yīng)當(dāng)使用防爆類電器及液壓工具、手動工具入場。電動機(jī)切割、手砂輪、氣割、高速粒子水切設(shè)備均不得在搶修現(xiàn)場使用。搶修物資實行集裝管理，在搶修后，搶修物資消耗應(yīng)按程序及時進(jìn)行補充。其中液壓防爆切管機(jī)銑刀片及坡口刀片應(yīng)備數(shù)量為10片和4片。

維搶修在進(jìn)行管道切割時，應(yīng)按照預(yù)警信息的內(nèi)容，做好人員、設(shè)備、物資的準(zhǔn)備工作，同時啟動事故搶修應(yīng)急處置方案。攜帶必要的勞保用品、現(xiàn)場安全檢測設(shè)備和搶修工具前往事故現(xiàn)場。

與普通管道切割的不同點

1.選擇使用與管徑相同的強度鏈條，在進(jìn)行管道切割預(yù)緊時，使其拉應(yīng)力比普通管道的扭矩提高10N.m左右，注意左右兩副鏈條相對管道的垂直度與相互的平行關(guān)系。如果兩副鏈條存在不平行時，存在較大的切割應(yīng)力不僅使切管機(jī)發(fā)生切割軌道偏移還會使切管刀片加劇磨損。

2.選擇使用XJ-DX03型刀片。在安裝刀片時，不得使用硬物敲擊、擊打刀齒及刀片，以防止變形和刀片脫落。旋起切管機(jī)，使刀片與管道表面保持20-30mm的距離，防止安裝時刀片刀齒刮劃管道表面，造成切管機(jī)刀片變形。

3.使用水冷卻時，應(yīng)當(dāng)保持水流勻速噴灑，均勻施灑于刀片表面，地面應(yīng)當(dāng)有石油回收槽或冷卻水回收槽，防止水量過大而影響作業(yè)坑施工；使用液氮冷卻時，注意其低溫特性對體的傷害。使用液氮添加時，應(yīng)當(dāng)穿戴防凍手套，避免與液氮大面積和長時間接觸。如果切管機(jī)切割管道時處于狹小的空間，一定要注意操作安全，操作人員應(yīng)當(dāng)戴壓縮空氣進(jìn)行管道切割作業(yè)，防止液氮大面積蒸發(fā)后對人員造成窒息。