一种金属管道切割装置及方法与流程

本发明涉及的是一种金属管道切割，特别是涉及金属管道洁净切割。

背景技术：

在船舶金属管路安装过程中，会经常出现各种原因，需要将己安装成型的管路进行切割修改，但在这种情况下，管路已经形成系统，与各种设备或精密仪器相连，在切割过程就需要防止有切割碎屑及其他异物进入管路内。目前返修管路切割常用采用电动砂轮机、带锯机、管割刀或采用大型切割设备切割。以上方法虽然能够将管路切割完成，满足切割尺寸要求，但分别存在不足之处：使用电动砂轮机或带锯切割，一般用于敞口管路下料，在切割过程中会产生大量的碎屑进入管路内部，无法满足对已经成型的系统管路切割；管割刀一般适用于小口径，薄壁管，刀具强度有限；大型切割设备能够满足切割尺寸要求，但系统成型后，舱室内管路布置复杂，空间狭小无法实现系统返修切割。

目前,大口径厚壁管路修改切割通常采用电动砂轮机、带锯机或大型切割设备切割，但在切割过程中存在以下几点问题：

1、切割过程中清洁度难以控制，不能保证全程无切割碎屑进入管道内部。碎屑会通过管路进入系统的设备内，影响设备正常运行；

2、在实际切割过程中，现场切割管路位置有限，无法采用大型成套的切割设备切除；

3、厚壁管路切割会经常出现夹刀现象；

4、在现场舱室切割时，切割碎屑飞溅，场地清理难度大。

技术实现要素：

为了能够解决金属管道切割过程中的碎屑溅落管道内的洁净问题，保持管道内部的清洁、实现无屑切割，本发明提出了一种金属管道切割装置及方法。该方法通过先使用切割刀粗加工，再采用滚动切割刀切断管路，同时将清洁控制装置置入管道内从而实现实现切割管道过程中无异物及碎屑落入管道内，保持管道内部的清洁，使得管道正常运行，解决金属管道无屑切割的技术问题。

本发明解决技术问题所采用的方案是：

一种金属管道切割装置，具有圆环形状卡盘的切割装置安装在待切割管道的外部切割位置的下部，切割装置的卡盘上设有冷却液浇注装置，切割装置的下部设置有废液与碎屑收集装置，废液与碎屑收集装置下部通过引流管连接有用于收集的废液桶，待切割管道内部切割位置下部设有清洁控制装置阻挡废液与碎屑进入管道内。

所述切割装置是在圆环形状的卡盘上分别设有切割刀ⅰ、u型坡口刀ⅱ和滚动切割装置，卡盘通过电机带动刀具围绕待切割管道旋转切割。

所述滚动切割装置为滚轮式，圆环形状滚动切割刀ⅲ通过双头螺柱与螺母安装在滚动割刀刀架上，当切割形成切割时产生的内凸时，更换滚动切割刀ⅲ代替切割刀ⅰ进行后续切割。

所述切割时产生的内凸壁厚为。

所述冷却液浇注装置的主体为圆筒形状的冷却液贮存器，冷却液贮存器一侧的螺栓通过支撑杆和固定板连接在切割装置的圆环卡盘径向上；冷却液贮存器的另一侧设有冷却液引流管，冷却液引流管通过阀门连接冷却液浇注管将冷却液输送至切割装置的切割加工处。

所述废液与碎屑收集装置是由薄板卷制两个半闭扇形，其中间采用双头螺柱及配套螺母和密封垫圈连接构成圆锥的扇形收集器，扇形收集器的底部外侧设有半闭式卡环，半闭式卡环将扇形收集器连接在待切割管道上，扇形收集器的底部还设有引流孔通过引流管将废液输送至废液桶。

所述清洁控制装置采用根据带切割管道直径适配的橡胶球，橡胶球上通过软管连接充气阀使之密闭。

一种金属管道切割装置的工作方法，先使用切割刀ⅰ粗加工，再采用滚动切割刀ⅲ切断管道，同时将清洁控制装置置入管道内，包括以下步骤：

1、量尺画线标记待切割管道的切割位置；

2、安装切割装置并装配切割刀ⅰ及u型坡口刀ⅱ；

3、使用起重工具将待切割管道脱离部分起吊，预防管道重力导致的切割变形。

4、安装冷却液浇注装置，并注入冷却液；

5、安装废液与碎屑收集装置，并安置废液桶；

6、启动切割装置电机，打开冷却液浇注装置进行切割；

7、切割刀ⅰ在切割过程中会对管壁施加径向的力，将管壁向内部挤压，形成切割时产生的内凸，切割壁厚剩下时，更换滚动切割装置的滚动切割刀ⅲ；

8、从待切割管道的敞口处将清洁控制装置放置于切割位置下侧，进行充气封堵管道。

9、启动电机，打开冷却液浇注装置阀门，使用滚动割刀ⅲ进行工作直至完全切割完成；

10、关闭电机，关闭冷却液浇注装置阀门，卸下滚动割刀ⅲ，使用起重工具将切割下的管道搬运卸下；

11、启动电机，打开冷却液浇注装置阀门，u型坡口刀ⅱ继续加工直至符合工艺标准；

12、关闭电机，卸下切割装置、冷却液浇注装置和废液与碎屑收集装置。

13、使用强力吸尘器，将坡口加工时依附在清洁度控制装置中橡胶球上部的废液与碎屑吸出，取出清洁度控制装置。

14、清理现场。

积极效果，由于本发明采用先使用切割刀粗加工，再采用滚动切割刀切断管道，同时将清洁控制装置置入管道内的方法，实现了现场大口径厚壁金属管路切割并保证了管路切割时全程无碎屑进入管道内部，进而确保碎屑不会进入精密设备内，有效的保证了设备正常运作。在形成回路管道修改中，能够保证切割过程管路系统内无屑，实现了大口径厚壁管路的互换性，大大减少了施工者的劳动强度。适宜作为一种金属管道切割装置及方法应用。

附图说明

图1为管道切割装置示意图；

图2为冷却液浇注装置示意图；

图3为废液与碎屑收集装置主视图；

图4为废液与碎屑收集装置附视图；

图5为废液与碎屑收集装置剖面图；

图6为清洁控制装置示意图；

图7为滚动切割装置示意图；

图8为滚动切割过程中产生管壁内凸剖面图；

图9为滚动切割过程中产生管壁内凸俯视图。

图中，1.待切割管道，2.冷却液浇注装置，3.u型坡口刀ⅱ，4.废液与碎屑收集装置，5.废液桶，6.清洁控制装置，7.滚动切割装置，8.切割刀ⅰ，9.切割装置，10.冷却液贮存器，11.螺栓，12.支撑杆，13.固定板，14.冷却液引流管，15.阀门，16.冷却液浇注管，17.扇形收集器，18.引流管，19.半闭式卡环，20.密封垫圈，21.引流孔，22.双头螺柱及配套螺母，23.充气阀，24.软管，25.橡胶球，26.滚轮割刀刀架，27.双头螺柱，28.螺母，29.滚动切割刀ⅲ，30.切割时产生的内凸。

具体实施方式

据图所示，具有圆环形状卡盘的切割装置9安装在待切割管道1的外部切割位置的下部，切割装置的卡盘上设有冷却液浇注装置2，切割装置的下部设置有废液与碎屑收集装置4，废液与碎屑收集装置下部通过引流管18连接有用于收集的废液桶5，待切割管道内部切割位置下部设有清洁控制装置6阻挡废液与碎屑进入管道内。

所述切割装置是在圆环形状的卡盘上分别设有切割刀ⅰ8、u型坡口刀ⅱ3和滚动切割装置7，卡盘通过电机带动刀具围绕待切割管道旋转切割。

所述滚动切割装置为滚轮式，圆环形状滚动切割刀ⅲ29通过双头螺柱27与螺母28安装在滚动割刀刀架26上，当切割形成切割时产生的内凸30时，更换滚动切割刀ⅲ代替切割刀ⅰ进行后续切割。

所述切割时产生的内凸壁厚为。

所述冷却液浇注装置的主体为圆筒形状的冷却液贮存器10，冷却液贮存器一侧的螺栓11通过支撑杆12和固定板13连接在切割装置的圆环卡盘径向上；冷却液贮存器的另一侧设有冷却液引流管14，冷却液引流管通过阀门15连接冷却液浇注管16将冷却液输送至切割装置的切割加工处。

所述废液与碎屑收集装置是由薄板卷制两个半闭扇形，其中间采用双头螺柱及配套螺母22和密封垫圈20连接构成圆锥的扇形收集器17，扇形收集器的底部外侧设有半闭式卡环19，半闭式卡环将扇形收集器连接在待切割管道上，扇形收集器的底部还设有引流孔21通过引流管将废液输送至废液桶。

所述清洁控制装置采用根据带切割管道直径适配的橡胶球25，橡胶球上通过软管24连接充气阀23使之密闭。

一种金属管道切割装置的工作方法，先使用切割刀ⅰ粗加工，再采用滚动切割刀ⅲ切断管道，同时将清洁控制装置置入管道内，结合附图，以￠168x17为例，进一步说明本发明技术方案，包括以下步骤：

1、量尺画线标记待切割管道的切割位置；

2、安装切割装置并装配切割刀ⅰ及u型坡口刀ⅱ，安装时确保切割刀ⅰ在前，坡口刀ⅱ在后；

3、使用起重工具将待切割管道脱离部分起吊，预防管道重力导致的切割变形。

4、安装冷却液浇注装置，并注入冷却液，用以降低切割时切割刀和母材的温度，防止卡刀和电机损坏；将冷却滚浇注装置固定在切割装置卡盘上，使用时将该装置的冷却液贮存器中装入约2/3的冷却液，凭借冷却液自重，从下方通过阀门控制的引流管注入切割刀具上；

5、安装废液与碎屑收集装置，并安置废液桶；在切割过程中会

出现冷却液废液、切割碎屑飞溅的情况，为避免废液和切割碎屑进入管道中，设计制作废液、碎屑收集装置；圆锥型收集器是根据管路￠168的外径，由两张不锈钢板卷制而成，将两个不锈钢板卷制成两个扇形半闭环，中间用螺栓连接，采用橡胶密封，在靠底部一侧留有导管将收集的废液引出到废液桶中；

6、启动切割装置电机，打开冷却液浇注装置进行切割；手动控制切割刀ⅰ和u型坡口刀ⅱ的进给量，运行一周切割深度约0.1mm，使切割刀i和u形坡口刀ii均正常工作；

7、切割刀ⅰ在切割过程中会对管壁施加径向的力，将管壁向内部挤压，形成切割时产生的内凸，切割壁厚剩下时，更换滚动切割装置的滚动切割刀ⅲ；用游标卡尺测量切割深度，示数为时更换刀具，切割到管壁厚度大于4/5时，内凸量约为1mm。

8、从待切割管道的敞口处将清洁控制装置放置于切割位置下侧，进行充气封堵管道；清洁控制装置所采用的橡胶球根据管径适配，选用容积为0.7l的橡胶球，在充满状态下可将内径为￠134管路密封，并提前做好密封性试验；测试确定橡胶球满足密封管路时打气筒的抽拉次数约为50次；清洁防护装置主要用来保证坡口加工时无异物进入管道内，起到保护作用；

9、启动电机，打开冷却液浇注装置阀门，使用滚动割刀ⅲ进行工作直至完全切割完成；

10、关闭电机，关闭冷却液浇注装置阀门，卸下滚动割刀ⅲ，使用起重工具将切割下的管道搬运卸下；

11、启动电机，打开冷却液浇注装置阀门，u型坡口刀ⅱ继续加工直至符合工艺标准；

12、关闭电机，卸下切割装置、冷却液浇注装置和废液与碎屑收集装置。

13、使用强力吸尘器，将坡口加工时依附在清洁度控制装置中橡胶球上部的废液与碎屑吸出，取出清洁度控制装置。

14、清理现场。

经验证管道的坡口尺寸及光洁度满足技术指标要求，管路全过程无异物进入，清洁控制有效，满足了管道修改切割施工需求，施工顺利完成。特别适用大口径dn85以上，厚壁10mm以上己安装管路修改切割。

工作原理：在切割时，利用滚轮的滚动以及径向的力，将切割时的滑动摩擦变为滚动摩擦，同时切割刀与管壁接触处产生大量的应力集中，从而将管路挤压裂开，有效的避免了切削碎末。但刀具硬度有限，无法将厚管壁一次切割完成。为此，在实际操作时，应先用普通切削刀ⅰ将管道切割到壁厚剩余，再更换滚动切割刀ⅲ，确保了刀具的正常使用。