第34卷第4期
HEALTH.SAFETYANDENVIRONMENT健康、安全与环境
油气条件下磨料水射流切割安全实验研究
张滕飞邓松圣雷传超管金发
中国人民解放军后勤工程学院军事供油工程系，重庆401311
摘要：针对廉料水射流切割技术在石油天然气工业应急抢修中的应用，设计实验观察火花的产生规律，检测材料升温的大小，研究了可燃油气条件下廉料水射流切割安全。实验结果表明，磨料水射流切割产生火花比较微弱，且只在切割碳钢等部分材料时产生；材料升温持续时间短，不同材料切割过程最高温度都在100℃以下；油气条件下磨料水射流切割碳钢等材料不会引燃引爆油气。磨料水射流切割用于油气条件下的应急抢修是安全可行的。
关键调：磨料水射流：油气条件：安全；切割
D0I:10. 3969 /j. issn. 1006 5539. 2016. 04. 021
0前言
石油天然气工业设备抢修切割作业一般处于油气环境中")，由于油气遇到明火或者高温极易引起燃烧爆炸[2],作业中的不当切割方法会引发油气安全事故[3-4】，故函需采用一种不同于传统切割方法的安全切割方法[5]。磨料水射流切割是在高压水射流技术基础上发展起来的一种高效、安全、清洁的切制方式，近年来在煤矿并下等一些特殊场合的切割作业中得到研究应用[°-9]，比传统切割方式更安全。磨料水射流切割是利用高速水射流作为载体，驱动具有一定硬度和锋利度的磨料粒子高速运动，形成混合射流对材料进行切割。对碳钢等材料进行磨料水射流切割，不仅切割性能优越，而且还是一种相对安全的切割方式[10-11]。
很多学者通过理论计算[12]和试验验证13]等方法对磨料水射流切割安全进行了研究，但主要以煤矿井下甲烷气体环境为研究对象，缺少油气环境中的安全研究以及火花和材料升温的定量研究。本文主要通过实验定量检测材料升温大小，认识摩擦火花产生规律，测试油气条件下切割安全，为磨料水射流切割在石油天然气工业应急抢修切割作业提供安全指导。
实验设计 1
1.1实验系统
实验选用HSQ4020S五轴龙门水切割机作为磨料水射流切割设备，原理为后混式磨料水射流，磨料采用自吸方式。实验采用国内外应用最普遍的石榈石磨料，分别对不锈钢、X60钢、Q235钢以及铝合金、铜合金等多种材料进行切割；采用PT100铂热电阻温度传感器和电子式数显温控仪（温控器温度0~1300℃）进行材料升温温度的采集：利用自制油气产生设备（包括小型气泵和汽油桶）营造危险油气泄漏环境以测试切割安全性。实验系统结构见图1。
传动装置
气票
1.2实验方案
喷头探头油气
切割材料
汽油
模拟油气环境
图1实验系统结构
温度显示
油气条件下磨料水射流切割安全实验是个整体实验，
收稿日期：2016-02-02
基金项目：总后勤部军需物质油料部项目（YX213C208）；重庆市自然科学基金资助项目（CSCT2009BB7177）
作者简介：张滕飞（1990－），男，山东济宁人，硕士研究生，主要从事磨料水射流切割技术研究。万方数据
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