電弧切割

用電弧作為熱源的熱切割。與氣割相比，電弧切割質量較差，但因電弧溫度較高，能量較集中，能切割的材料種類比氣割廣泛。

基本介紹

• 中文名：電弧切割
• 外文名：arc cutting
• 特點：能切割的材料種類廣泛
• 分類：碳弧切割、氣刨和空心焊條
• 加工方法：碳弧氣刨、碳弧刨割條等
• 學科：冶金工程

概念介紹

所有的金屬材料幾乎都可以用電弧切割。電弧切割分為碳弧切割、氣刨和空心焊條電弧切割3種。

①碳弧切割：用鉗式割炬夾持圓柱形、扁形或矩形的碳棒作為電極之一，另一電極為工件。壓縮空氣從割炬噴氣孔噴出，並沿碳棒側面或四周噴向電弧在工件上的燃著點，吹除熔化金屬和熔渣，形成切口。碳弧切割可用於切除焊縫缺陷、開坡口、切除鑄件冒口、飛邊、毛刺和缺陷，以及廢品廢料的解體等。

②氣刨：用碳弧切割的方法在工件表面上開槽。

③空心焊條電弧切割：原理和用途與碳弧切割相似。電極用特製的空心焊條，焊條的藥皮起穩定電弧和增大熔化金屬流動性的作用。壓縮空氣從焊條中心孔噴出，吹除被電弧熔化的金屬和熔渣，形成切口。

加工方法

電弧切割主要有碳弧氣刨、碳弧刨割條和等離子弧切割三種加工方法。

1．等離子弧切割是一種常用的金屬和非金屬材料切割的工藝方法。它利用高速、高溫和高能的等離子氣流來加熱和熔化被切割材料。

2．碳弧氣刨

碳弧氣刨是利用碳極電弧的高溫；把金屬的局部加熱到熔化狀態，同時用壓縮空氣的氣流把熔化金屬吹掉，從而達到對金屬進行切割的一種加工方法。

3．碳弧刨割條

碳弧刨割條的外形與普通焊條相同。是利用藥皮在電弧高溫下產生的噴射氣流，吹除熔化金屬，達到刨割的目的。工作時只需交、直流弧焊機，不用空氣壓縮機。

範圍及特點

（1）在清除焊縫缺陷和清理焊根時，能在電弧下清楚地觀察到缺陷的形狀和深度，生產效率高，同時可對缺陷進行修復。

（2）可用來加工焊縫坡口，特別適用於開U型坡口；

（3）使用方便，操作靈活；

（4）可進行全位置操作。可以清理鑄件的毛邊、飛刺、澆鑄冒口及鑄件中的缺陷；

（5）加工多種不能用氣割加工的金屬，如鑄鐵、高合金鋼、銅和鋁及其合金等，對有耐腐蝕要求的不鏽鋼一般不採用此種方法切割。

（6）設備、工具簡單，操作使用安全。

（7）碳弧氣割可能產生的缺陷有夾碳、粘渣、銅斑、割槽尺寸和形狀不規則等。

安全操作

1、手工電弧焊的安全操作

(1)手工電弧操作保同必須進行安全技術培訓，考試合格並取得操作證後，方可獨立作業。

(2)在禁火區內進行焊割前，必須實行動火審批制度，由有關部門出具動火許可證後，方可作業。

(3)搬運焊機、檢修焊機、更換保險絲、改變極性等必須切斷電源開關才能進行。

(4)安裝、檢修焊機或更換保險絲等應由電工進行，焊工不得擅自進行。

(5)在焊接作業場地l0m範圍內，不得有易燃易爆物品。

(6)焊工的手或身體的某一部分不能接觸導電體。在潮濕地點操作時，地面上應鋪設橡膠絕緣墊。

(7)工作前要檢查設備、工具的絕緣層有無破損，接地是否良好。

(8)工作時必須按規定穿戴好個人防護用品。

(9)推、拉電源閘刀時，要戴絕緣手套，站在側面，用左手推閘，動作要快，以防電弧火花灼傷臉部。

(10)在容器及艙室內焊接要設監護人和通風裝置。使用的行燈電壓為12V。

(11)登高作業之前，應先檢查作業點下面地面是否符合安全要求。腳手架、橋板是否牢靠。登高作業應扎標準防火安全帶，並要注意防止重物和工具下落傷人。

(12)焊接過程中要注意防爆、防火。

(13)工作結束後要認真檢查現場，確認安全後方可離開。

2、電弧切割的安全操作

除遵守手工電弧焊的有關規定外，還應注意以下幾點：

(1)電弧切割時電流較大，要防止焊機過載發熱。

(2)電弧切割時煙塵大，操作者應佩戴送風式面罩。作業場地必須採取排煙除塵措施，加強通風。

(3)電弧切割時大量高溫液態金屬及氧化物從電弧下被吹出，應防止燙傷和火災。

(4)電弧切割時噪聲較大，操作者應戴耳塞。

切割裝置

海上油氣井及採油平台拆除中最重要的、也是首先要解決的一道工序是對廢棄井口的處理，根據相關的法律法規，必須把泥線以下四米包括水下井口頭系統在內的套管水泥環切割回收，泥線上不得遺留任何人工構建物。因此，需要派遣專業的作業人員，採用特殊的水下切割工具和井口頭回收工具，才能完成水下特殊環境的拆除任務。然而，水下工作環境比較惡劣，同時泥線以下的只能從套管內部切割，作業空間有限，傳統的切割方法和工具很難實現切割任務。因此研究開發新型的水下套管切割工藝和設計高效的切割工具是我們的主要任務。

深水套管電弧切割裝置的原理如下：深水套管電弧切割裝置主要由井口懸掛器、上扶正器、旋轉電機、電弧切割裝置、下扶正器和導向裝置等組成。

其作業過程是：深水套管電弧切割裝置通過絲扣和鑽桿連線。開始切割作業之前，首先將該設備放入水下套管之中，當切割工具下放到預定位置時，懸掛工具鎖緊在井口頭的絲扣上，作為整個設備的基座。然後撐開上、下扶正器，在套管內壁上產生一定的扶正力，使切割工具固定在套管內壁，同時也起到對中作用，通過井口懸掛器和扶正器的雙重保障，確保了切割工具的切割穩定性。接著，開始對電源進行控制，首先將電源的正極通過井口頭載入到套管上，其次把電源的負極通過電纜和導電環載入到工具電極上，然後接通電源，使電極和套管直接形成電場。最後通過伺服控制系統驅動控制執行電機，驅動電極伺服進給；當工具電極與套管的距離達到擊穿間隙的範圍，在高壓高頻引弧電源的作用下將產生電弧放電，隨後由大功率 IGBT 逆變直流切割電源維持低壓大電流電弧，放電時產生的高溫和高壓會瞬間融化剝蝕套管，在工具電極伺服進給之下，套管和電極之間維持穩定放電，套管局部點在一定時間內被切透。在電極伺服進給的時候，整個電極送進機構由旋轉電機帶動進行驅動旋轉，實現套管全圓周的穩定放電環切。