切管機(jī)刀片材料構(gòu)成

管道切削過程的主要矛盾是切管機(jī)刀具的切除與管道的反切除。影響刀具切削能力的外在因素有刀具結(jié)構(gòu)、幾何角度、磨損情況以及管道材料、切削用量選用情況等，而刀具材料的性能則是決定切削能力的內(nèi)在因素。因此，在使用液壓切管機(jī)自動切削管道的實際施工作業(yè)中，嚴(yán)格按照先鋒管道刀片管理規(guī)定執(zhí)行，在進(jìn)行切管機(jī)刀片的編制工藝、選擇刀具和優(yōu)選切削用量，都必須以刀具材料的性能為依據(jù)。

硬質(zhì)合金刀具是在較大的切削力和較高的切削溫度下切除金屬的，而管道防爆切管機(jī)的刀片是要保持切削溫度在80攝氏度以下，更加嚴(yán)格的切削條件就要求刀片的自身性能在管道切割作業(yè)中刀具與管道表面不斷發(fā)生摩擦條件保持良好的切割功能和散熱功能。在切割石油、天然氣、煤氣管道時尤為重要。而在現(xiàn)場除了管道切割要求機(jī)械冷切割外，還要使用防爆電機(jī)液壓泵站來保證現(xiàn)場的防爆要求。

防爆切管機(jī)的刀片在進(jìn)行管道切割作業(yè)時要具備以下幾方面的要求：

a.較高的硬度和耐磨性能；

b.具有較高的耐熱性；

c.必要的強(qiáng)度與韌性；

d.較好的導(dǎo)熱性；

e.較好的抗粘結(jié)性；

f.制造刀具工藝性和經(jīng)濟(jì)性較好。

各類刀片牌號的性能差別很大、適用范圍也各有不同，沒有一種刀片牌號具備所有的最佳性能，而是各有所長、相互補充的。所以，在防爆切管機(jī)切割不同管材時，應(yīng)當(dāng)依據(jù)先鋒管道切割作業(yè)規(guī)范中所規(guī)定的選擇不同切管機(jī)刀片，以達(dá)到更高的切割效率和管道切割經(jīng)濟(jì)性。

切管機(jī)刀片所使用的刃具鋼，主要指制造車刀、銑刀、鉆頭等切削刀具的鋼種，工作任務(wù)就是在管道搶修和管道維修以及石油、天然氣、煤氣管道帶壓堵漏工程中通過切削加工將鋼管道切斷，同時要保證不怕水浸、危險環(huán)境下不需人工而實現(xiàn)自動防爆切除。

在切削時，切管機(jī)刃具受到管道的壓力，刃部與切屑之間發(fā)生相對摩擦，產(chǎn)生熱量使溫度升高，要確保良好的導(dǎo)熱性、散熱性、必要時使用其它降溫條件來保持刀度溫度控制在合理范圍；而切管機(jī)的切削速度越大，溫度越高，有時可達(dá)500～600℃，因此，要求刀具切削速度不能過快，這就要求刀具要有更高的硬度和強(qiáng)度在低速下切割管道；此外，刀具還承受一定的沖擊和震動。根據(jù)刃具的工作條件，通常對刃具鋼提出如下性能要求：

a.高硬度和高耐磨性能

刃具鋼的耐磨性取決于鋼的硬度以及碳化物的性質(zhì)、數(shù)量、大小、分布狀態(tài)。淬火刃具鋼的硬度主要決定于含碳量，含碳量都在0.65%～1.5%之間，硬度為60～65HRC。通常，鋼的硬度越高，耐磨性越好，如當(dāng)鋼的硬度值提高2～3HRC值時，耐磨性可提高25%～30%。

b.足夠的強(qiáng)度、塑性和沖擊韌性

為防止刃具受沖擊或震動時折斷和崩刃，通過添加適當(dāng)合金元素并配以合理的熱處理工藝使刃具鋼具有足夠的強(qiáng)度、塑性和沖擊韌性。

c.高紅硬性

在高溫下刃具鋼保持高硬度的能力稱為紅硬性，是通過在鋼中添加熔點高、而且能形成難溶碳化物的合金元素（W、V、Nb等），提高鋼的回火穩(wěn)定性來達(dá)到的。

1．防爆切管機(jī)合金刃具鋼分為兩類：低合金刃具鋼和高合金刃具鋼。

1.1低合金刃具鋼

低合金刃具鋼是在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上，加入一些合金元素（總含量小于5%）發(fā)展起來的。低合金刃具鋼除了高的含碳量以外，常加入Cr、Mn、Si、Mo、V等合金元素。最常用的低合金刃具鋼是9SiCr和CrWMn。

9SiCr鋼具有較高的淬透性、紅硬性和較好的不變形性。適用于制造變形要求小的薄刃刀具，如絲錐、板牙、鉸接式切管機(jī)刀片等。

CrWMn鋼具有高淬透性、高強(qiáng)度（64～66HRC） 和高耐磨性，但紅硬性不如9SiCr鋼。由于這種鋼的淬火變形很小，故有“微變形鋼”之稱，適合于制造截面較大、切削刃口不劇烈受熱、耐磨性要求高的工具，如長絲錐、長鉸刀、拉刀等，也可做量具和冷沖壓模具。

以上兩種材料制作的刀具主要應(yīng)用于上世紀(jì)90年代市場上的鉸接式切管機(jī)刀片，其硬度較強(qiáng)，但無法切削美標(biāo)X 系列合金管道以及其它合金管道的缺陷。而且在危險工況下（易燃易爆以及壓力管道搶修場合），需要人力來進(jìn)行切割，其危險系數(shù)太高，不建議使用。

1.2高合金刃具鋼

高合金刃具鋼又稱為高速鋼，鋼中含有W、Mo、Cr、V等合金元素，且總量超過10%。用高速鋼制成的刀具在切削時比低合金刃具鋼刀具更加鋒利，所以又被稱作鋒鋼。高速鋼更主要的特性是具有良好的熱硬性，當(dāng)切削溫度高達(dá)600℃左右時，其硬度仍無明顯下降，從而能比低合金刃具鋼更具有更高的切削速度，所以高速鋼因此而得名。常用的高速鋼是W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2和W18Cr4VCo10。

高速鋼是防爆自動切管機(jī)刀片的主要制造材料，切割合金管道不形變并且散熱及耐磨性較高。因此，防爆自動切管機(jī)的刀片主要選用高速鋼作為刀片的基體。而基體上還要焊接硬質(zhì)合金刀頭來提高切割硬度和耐磨性。

1.3鋼結(jié)硬質(zhì)合金

鋼結(jié)硬質(zhì)合金主要應(yīng)用于防爆自動切管機(jī)刀片的刃片，是以工具鋼、碳素鋼、合金鋼為粘結(jié)相，以碳化鈦、碳化鎢等碳化物為硬質(zhì)相用粉末冶金方法生產(chǎn)硬質(zhì)合金。

鋼結(jié)硬質(zhì)合金按硬質(zhì)相的組成可分為碳化鈦基和碳化鎢基類；按粘結(jié)相的最終組織結(jié)構(gòu)可分為馬氏體、奧氏體、鐵素體基；按機(jī)械性能可分為可加工和不加工兩種鋼結(jié)硬質(zhì)合金。

鋼結(jié)硬質(zhì)合金的密度相比其它硬質(zhì)合金較低一些，但重要的是它可以通過熱處理（淬火或退火）提高和降低硬度。它還可進(jìn)行機(jī)械加工和焊接，同時還具有可鍛造的特性。

介紹了防爆自動切管機(jī)和鉸接式切管機(jī)刀片的不同，相信您也知道了管道切割時，要選擇不同的刀片來進(jìn)行不同管材的切割作業(yè)，這樣既會提高管道切割效率，也會提高其經(jīng)濟(jì)性。

參考文獻(xiàn)：

1.       陳顥, 羊建高, 王寶健,等. 硬質(zhì)合金刀具涂層技術(shù)現(xiàn)狀及展望[J]. 硬質(zhì)合金, 2009(01):54-58.

2.       《天津先鋒管道防爆切管機(jī)刀片管道規(guī)定》TJXF-GDQG03.

3.       LI Yousheng, DENG Jianxin, ZHANG Hui,等. Wear Mechanism of Cemented Carbide Tool in High Speed Machining Titanium Alloy (Ti-6Al-4V)高速車削鈦合金的硬質(zhì)合金刀具磨損機(jī)理研究[J]. 摩擦學(xué)學(xué)報, 2008, 28(5):443-447.

4.       陶國林, 蔣顯全, 黃靖. 硬質(zhì)合金刀具材料發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J]. 金屬功能材料, 2011, 18(003):79-83.

5.       余米香，范洪遠(yuǎn)，熊計. 離子注入在硬質(zhì)合金刀具中的應(yīng)用[J]. 10.3969/j.issn.1000-7008.2008.06.014

6.       鄧文麟, 耿漫. 氮離子注入硬質(zhì)合金切削刀具[J]. 硬質(zhì)合金, 1991, 008(001):22-27.