管道切割施工“水切割”及自爬式切管機(jī)對(duì)環(huán)境健康影響簡(jiǎn)析

水切割在網(wǎng)絡(luò)上被神化成“水刀“，名字雖然看起來(lái)有著高大上的環(huán)保名稱(chēng)，在實(shí)際的切割作業(yè)中表現(xiàn)差強(qiáng)人意，它無(wú)法完成泡在水中的管道切割，并且無(wú)法一次性完成管道的坡口作業(yè)。

水切割的工作原理是依據(jù)電動(dòng)機(jī)加壓后形成的高壓，將水與磨料的混合物形成射流從而對(duì)加工物體一種切割技術(shù)。在管道切割作業(yè)中是依靠磨料不斷的沖刷管道表面，使管道表面金屬被分離于管道，這些細(xì)小的碎屑及磨料在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)也無(wú)法被降解和回收，并且因?yàn)樗褂玫哪チ蠘O其細(xì)小，因此在野外施工對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民用水造成無(wú)法挽回的環(huán)境污染問(wèn)題。

     封閉狀態(tài)下，肉眼可見(jiàn)的磨料高速磨擦金屬形成的硅酸鹽物質(zhì)

水切割設(shè)備至少需要兩個(gè)箱體（水箱和磨料箱）和一個(gè)發(fā)電機(jī)組，如果為多級(jí)增壓的水切割其至少需要100KW功率左右的發(fā)電機(jī)組才能匹配，其能耗和污染狀況較大。

水切割管道原理是高壓水和磨料。水首先通過(guò)其供水系統(tǒng)，利用水泵將水送入低壓水箱，然后通過(guò)活塞加壓進(jìn)入增壓器，通過(guò)增壓器的往復(fù)壓縮產(chǎn)生高壓水。由于活塞是往復(fù)運(yùn)動(dòng)的，此時(shí)產(chǎn)生的高壓水并不穩(wěn)定，為了使高壓水穩(wěn)定，需要通過(guò)蓄能器進(jìn)入噴嘴。

所謂的超高壓水切割又稱(chēng)水刀和水射流，其原理是將普通的水經(jīng)過(guò)多級(jí)增壓后產(chǎn)生的高能量(380MPa)水流，再通過(guò)一個(gè)極細(xì)的紅寶石噴嘴(Φ0.1-0.35mm)，以噴射的方式進(jìn)行切割。

1.水切割磨料切割金屬的危害

水切割常用的磨料有二氧化硅、石英砂、石榴石砂等。

1.1二氧化硅是用于制造平板玻璃，玻璃制品，鑄造砂，玻璃纖維等工業(yè)產(chǎn)品的主要原材料，是一種酸性氧化物，對(duì)應(yīng)水化物為硅酸。其不溶于水，與金屬氧化物在磨擦狀態(tài)下反應(yīng)生成硅酸鹽。這種鹽類(lèi)物質(zhì)與水結(jié)合后形成水泥類(lèi)酸性物質(zhì)，正是這種帶有金屬離子的鹽類(lèi)物質(zhì)會(huì)影響水質(zhì)并造成環(huán)境污染。

在水切割作業(yè)過(guò)程中，因二氧化硅的細(xì)小顆粒被高速水流帶向噴嘴并進(jìn)行管道切割加工時(shí)，碰撞的粒子被管道表面反彈，造成二氧化硅的顆粒飛揚(yáng)于空氣之中，形成人眼無(wú)法觀察到的硅塵。硅塵吸入可引起硅肺，由于硅塵不能被肺臟吸收，只能沉積在肺內(nèi)，最終導(dǎo)致肺纖維化,無(wú)法吸收氧氣，最終導(dǎo)致窒息，造成一種十分嚴(yán)重的職業(yè)病，甚至導(dǎo)致肺癌。因此，操作水切割的人員需要穿著防護(hù)服和防塵面具，嚴(yán)重影響工作效率和工作進(jìn)度。

人體食用含有二氧化硅水質(zhì)的水后，其會(huì)沉積于人體內(nèi)，導(dǎo)致人體無(wú)法排出。如果經(jīng)胃部或腸道吸收或進(jìn)入血液中，則會(huì)造成血管堵塞及關(guān)節(jié)損傷等嚴(yán)重后果。

1.2二氧化硅在磨料的價(jià)格中較高，從而使用較低價(jià)格的石英砂及石榴石來(lái)代替。淺層鎂鋁石榴石礦顏色是粉紅的，而硬度高的優(yōu)質(zhì)鐵鋁石榴石因?yàn)楦缓吆康?/span>Fe2O3和Al2O3成分，顏色呈深紅色，屬于石榴石族中硬度最大的鐵鋁石榴石。其主要成分還是二氧化硅，但更多的是含有更多雜質(zhì)的金屬離子經(jīng)高速磨擦后，形成鐵或鋁無(wú)機(jī)鹽，這些雜質(zhì)會(huì)更加影響人體健康。水切割采用這種磨料作業(yè)時(shí)同樣會(huì)形成人眼無(wú)法觀測(cè)到的金屬粒子和二氧化硅類(lèi)的硅塵和重金屬塵。

因此，在進(jìn)行管道切割作業(yè)時(shí)，應(yīng)當(dāng)確保施工現(xiàn)場(chǎng)完全封閉的作業(yè)空間，如果達(dá)不到密閉環(huán)境，則應(yīng)穿著防護(hù)服和防塵面具。

2.水切割方式進(jìn)行金屬切割作業(yè)后形成的酸性無(wú)機(jī)鹽隨水流滲入土壤，造成土壤酸性化并使土地板結(jié)。形成類(lèi)似于建筑類(lèi)水泥垃圾，長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法溶解和降解。這種酸性溶液滲入土層后與地下水結(jié)合，會(huì)對(duì)地下水水質(zhì)及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成一定程度的影響。

水切割在作業(yè)時(shí)，所需的磨料消耗較大，尤其是10mm以上厚度的管道，每增加1mm其切割速降低1/4，其所耗用的切割時(shí)長(zhǎng)將成倍增加。在其低壓、高壓設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)及噴砂嘴的磨損忽略不計(jì)的前提下，其磨料的使用成本并不是一般企業(yè)能夠承受的。

水切割在空氣中加工條件較為快速，而在海水和供水管道搶修的水環(huán)境中如果進(jìn)行管道切割，那它就失去了其所有的切割特性，因此它不能進(jìn)行管道切割時(shí)的帶水作業(yè)。

3.而自爬式切管機(jī)采用機(jī)械冷切割原理進(jìn)行管道切割作業(yè)，其在作業(yè)過(guò)程中使用輕便高效的液壓系統(tǒng)作為動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)進(jìn)行管道的搶修切割作業(yè)?？梢栽谔烊粴饣蚴凸艿涝谛孤┑那闆r下實(shí)施切割作業(yè)，也就是俗稱(chēng)的“帶氣切割”。

切割作業(yè)中，使用超硬合金刀齒及鋒鋼基體為刀片對(duì)管道進(jìn)行防爆防水切割作業(yè)的同時(shí)，還能夠增加坡口刀，一次性在進(jìn)行管道切割作業(yè)的同時(shí)進(jìn)行坡口作業(yè)，大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。其切割過(guò)程中，以較低的切割溫度保證的管道材質(zhì)的金屬原有屬性。切割時(shí)產(chǎn)生的碎屑為管道原有材質(zhì)，并且不會(huì)形成飛塵。其碎屑的分布范圍可控，如果考慮對(duì)環(huán)境有所影響，可進(jìn)行簡(jiǎn)單的回收處理即可完成。

又由于其工作原理為機(jī)械冷切割方式，不會(huì)產(chǎn)生靜電和環(huán)境污染等得天獨(dú)厚的切割環(huán)境，在石油、天然氣管道切割作業(yè)中有廣泛的應(yīng)用。

自爬式切管機(jī)不僅能夠做到石油、天然氣管道的防爆切割，還能在水下的管道環(huán)境中進(jìn)行自動(dòng)切割，也就是俗稱(chēng)的帶水切割。

參考文獻(xiàn)：

1. 陳允菊. 二氧化硅粉塵對(duì)人體抗氧化防御系統(tǒng)的影響[J]. 現(xiàn)代中西醫(yī)結(jié)合雜志, 2000(17):2.

2. 張忠義. 二氧化硅誘發(fā)人體淋巴細(xì)胞姐妹染色單體交換[J]. 環(huán)境與職業(yè)醫(yī)學(xué), 1991(1):54-54.

3. 饒東升. 硅酸鹽物理化學(xué)[M]. 冶金工業(yè)出版社, 1991.

4. 韓來(lái)成. 天然氣管道搶修作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的安全管理[J]. 化工管理, 2021(16):2.

5. 左曉華. 天然氣管道泄漏的搶修與維護(hù)[J].  2019.