更新时间：2024-09-20 19:45
水下切割是在水中对工件进行的切割，是在水下以热熔解或机械的手段破坏金属内部联系的一种工艺方法。水下切割主要用在海难救捞和核污染结构件的水中解体，主要优势是可以在高辐射环境下进行工作，这使得它成为核能设施拆解中的一种潜在解决方案。
水下切割技术于1908年在德国首先使用，采用的是一般的氧-乙炔割炬，其工作水深在8m以内。1925年水下切割技术获得了重大突破，当时的美国海军为了便于进行海上打捞，研制出一种使用压缩空气作为外部屏障来隔绝水的氢-氧割炬，其设计原理至今仍被许多水下切割设备所采用。
依据各种水下切割法的基本原理和切割状态不同，大体上可将现有的水下切割法分为两大类，即水下热切割法和水下冷切割法。按照采用的切割介质不同，水下切割技术还可分为水下流体切割(包括液态切割、气态切割)、水下固体切割及水下混合切割等类型。常用的水下切割技术包括机械切割、电弧-氧切割、熔化极电弧切割、激光切割、火焰切割、高压磨料射流切割、聚能爆破等。常用的水下切割工具主要包括金刚石绳锯机、绳索切刀、电缆切割机等。
1802年，美国学者HumphreyDavy就指出电弧能够在水下连续燃烧，即指出了水下切割的可能性。
1895年，法国Le Chatelier发明了氧乙炔火焰，1900年，Fouch和Picard制造出了第一把氧乙炔割炬，氧乙炔火焰切割作为一种热切割方法开始被应用于生产实践，但当时仅限于陆地切割使用。
水下切割是1908年德国人使用陆地上的氧乙炔割炬实现的，其工作水深在8m以内，但由于周围水的强烈冷却作用，切口处很难预热，且火焰不稳定，切割效果并不好。1915年，水下电弧氧切割才开始使用。其基本原理与水下氧-火焰切割一样，只是用电弧代替火焰，氧气通过空心电极喷出，而电弧则在空心电极的端部产生。
1925 年，水下切割技术获得重大突破，美国海军为了便于进行海上打捞，研制出一种使用压缩空气作为外部屏幕的氧-氢割炬，在实际应用中获得了良好的效果。
人们根据带电粒子弧的特点开发了水下等离子弧切割技术，这种方法成功用于水下切割的报道最早见于1960年。其原理和设备与等离子弧焊基本相同，不同的是切割时应用的电流和气流都比较大。美国和意大利在水深1~7m的范围内拆除了核反应堆容器中有放射性的部件，第一次将等离子弧割炬应用于水下。
20世纪50年代，研制高压设备及试验高压水。1953年从技术上证明了使用金刚石串珠绳锯开采大理石的可行性，但没有应用实际生产。1959-1968年，随着人造金刚石的出现，人们开发出结合了钢丝绳的柔软性和金刚石坚硬锋利的数控刀具性的金刚石串珠绳。
1969年，原西德申请了一项水下带电粒子弧切割枪的专利。1969-1970年，在意大利维罗纳的石材博览会上展出了成品串珠绳及串珠绳锯机，同时在意大利的大理石矿山首次进行了试验并获得成功。1977年，意大利Luigi Madrigali发明了被称为“Madrigali自行车”的金刚石绳锯机，使得金刚石绳锯切割正式成为开采大理石的关键技术。1990年，第一台数控串珠锯投入工厂实际使用。
1971年，苏联研制出了“orrP-1"型水下等离子弧切割设备，该设备使用氢-氮混合气体，可在10m深的水下切割40mm厚的不锈钢。英国皇家军备研究和发展中心根据深水中等离子弧切割的特性，在模拟装置中进行了370m深的水下等离子弧切割。国外研究人员从20世纪70年代开始进行磨料射流切割技术的理论和试验研究，已研发出各种水下切割清洗设备并得到应用。同时，对制作家具的硬木进行水射流切割获得成功，引起了国际关注。20世纪80年代，美国又率先把水磨料射流切割技术应用于实践。20世纪90年代，水射流切割技术开始应用。
中原地区水下切割技术起步较晚，但发展较为迅速。最早应用的水下切割技术是20世纪50年代从国外引进的水下电弧氧切割技术，20世纪60年代自行制造了水下割条——特304。1978年打捞“阿波丸”号沉船时，采用了水下电弧-氧切割技术，切割船体总长度约2400m，消耗氧气2600多瓶。
20世纪70年代末以来，开始对水下熔化极水喷射切割、水下聚能爆炸切割、水下带电粒子弧切割等新的水下切割技术进行研究。在日本水喷射熔化极切割原理的基础上，中国成功开发了深海半自动熔化极水下电弧切割新技术，并在20m及60m水深处对厚20mm的钢板进行了切割试验，切割速度高达20m/h以上。水下聚能爆炸切割技术在我国也逐渐兴起。西安近代化学研究所研制的橡皮炸药具有柔软轻便、使用简单、切割精度较高等特点。实际应用聚能炸药切割厚100mm钢板和直径1.2m、具有38mm钢套的混凝土套管曾获得成功。在打捞“阿波丸”号沉船时，还采用了预制的聚能炸药进行船体拆除，效果较理想。水下带电粒子孤切割技术近10多年来在中国发展起来，这种水下切割技术与陆地数控等离子弧切割不同之处在于割炬具有排水、防水功能。
20世纪90年代，哈尔滨焊接研究院有限公司对水下空气等离子弧切割技术进行了研究，开发了成套设备，并解决了深水引弧困难的问题。20世纪90年代末，该所还开发了遥控水下等离子弧自动切割技术，开发了具有实用性的直角坐标五轴机械手式数控自动切割设备，并在2000年初利用该技术完成我国首次退役核设施中大厚度活化部件的水下切割任务。
中原地区国内科研院所从20世纪90年代开始进行水射流水下应用的研究，磨料射流的水下应用研究较少，相应的磨料切割设备研发成功较少。
1994年，研究纯水水射流动压力分布规律，对石油钻井围压条件模拟。2000年，进行高围压空化水射流冲蚀性能水下环境模拟，水深小于200m。2002年，研制出水下磨料射流的冲蚀性能，水下高围压磨料射流切制模拟，水深小于100m。
从1908年成功使用氧-乙炔割炬在8m内水深进行切割开始，人们不断改进水下切割技术，使其朝着高效、安全、自动化方向不断前进。经过近百年发展，已经有几十种水下切割方法问世。依据各种水下切割方法的基本原理和切割状态不同，大体上可将现有的水下切割方法分为两大类，即水下热切割和水下冷切割。
使用的水下切割方法中，热切割技术应用居多，占水下切割总量的90%以上。但水下冷切割技术在许多领域仍然不可替代，水下热切割和冷切割技术在可预见的长时间内仍会协同发展并相互补充。
水下冷切割是利用机械能或动能对工件切割的一种技术，基本可以适用于所有材料的切割，但其对工件的尺寸、形状有要求。利用水下冷切割技术获得的割口缝宽较窄，割口面平整，热变形较小。常见的水下冷切割技术包括机械切割、高压水切割、聚能爆炸切割等。
以上参考
水下机械切制的原理与陆上的机械切割-一样，也是采用锯、磨、刨、铣等方法对构件进行切割，切割速度比热切割慢得多，但切口质量和精度很高，可按照标准要求对工件进行精确加工。
水下成型药包是装在软质金属(如铜、铝及铅等)外壳内的、成分经特别配制的一种炸药(如RDX等)，药包的断面通常呈倒V形，水下成型药包爆炸切割的原理是：把药包置于被切割工件的待切割部位，当炸药起爆.爆炸波将金属外壳破坏时，所形成的高温高速金属粒子流(伴有高能冲击波)定向集中地喷射到工件很小的面积上，把工件击穿而形成切口。
水刀是利用从喷嘴中喷出的高速高压水射流将工件破断，以达到切割的目的。该切割法属于冷切割，切割过程中无热影响，不会造成工件切口附近材料金相组织变化，也不会产生热变形。另外，切口质量良好，并能切割三维曲形工件。
水下热切割技术是通过加热工件使材料熔化或在氧气中燃烧，并将熔化的金属及熔渣去除的一种技术。水下热切割技术对被切割材料有-定要求，但对被切割工件的形状要求较少。值得注意的是，在水压、紊流等复杂条件的影响下，水下电弧并不稳定。利用水下热切割技术获得的割口缝宽较大，割口粗糙，热变形较大，在进行如水下焊接、水下安装等操作之前一般需要再加工。水下热切割技术包括熔化切割、氧化切割、熔化-氧化切割等。
以上参考
水下电弧-氧切割是一种利用空心电极(即割条)与工件之间产生的电弧使工件熔化，氧气从电极孔中吹出，使热态工件金属氧化燃烧，并吹掉熔化的金属及熔渣，从而形成切口的切割方法。
水下等离子弧切割是利用高温高速等离子气流来熔化待切割金属，并借助高速气流或水流把熔化金属除掉而形成切口的切割方法。由于等离子弧难以在电极和工件之间形成，必须利用高频或直接接触的方式首先在钨极和喷嘴之间引燃引导电弧(即小弧)，然后再转移过渡到钨极和工件之间。目前用于水下金属材料切割的等离子弧切割枪都是转移弧形式的。
熔化极水喷射水下切割是利用电弧产生的热量将金属熔化，并用高压水射流将被熔化的金属及熔渣吹掉，从而形成清洁的切口表面。
水下氧-火焰切割是先利用气体火焰将被切割工件表面预热到燃烧点，然后喷射氧气使金属燃烧，并吹掉熔化金属及熔渣，从而形成切口，具体过程如下：
热割矛是一根装满钢丝的钢管，当从外部对钢管出气端预热并使其达到燃点时，将氧气从钢管内的钢丝间吹出，钢管及钢丝开始燃烧放出大量的热量，从而使工件熔化而达到切割的目的。热割矛放出的热量及通过热割矛吹出的氧气使被切工件熔化、燃烧而形成切口，是一熔化氧化的过程。但与水下电弧氧切割不同的是，热割矛是以本身氧化产生的热量起主导作用，而水下电弧氧切割是以氧化金属为主。
热割缆是用细钢丝制成的空心缆，外面用密封套套着。其切割原理与热割矛切割基本一样，先将热割缆出气端预热到燃点，然后供氧气使热制缆燃烧，放出的热量使工件熔化，从而达到切割目的。
以上参考
水下切割技术主要存在的问题有：
一般来说，水下切割过程主要从切割工件的边缘开始，切割到中间，直到切割；但有时受结构特征或环境的限制，需要从中间开始切割。
从工件边缘开始切割时，首先将切割端接触到工件边缘，垂直于切割面，使切割内孔骑到工件边缘边缘，然后送电起弧。采用接触法引弧。不要在开始时移动切割条。工件边缘形成凹口后，慢慢向中间移动，开始正常切割；也可以靠近边缘(离边缘线不超过10mm）引弧，引弧后迅速向边缘移动，使边缘口形成凹口，然后逐渐向中间切割。
从中间切割比从边缘切割容易。首先，将切割条的端部接触到工件，使其与工件的切割面形成80%°～85°角，然后采用接触法或划痕法引弧。引弧后保持原地不动，直至切割后开始正常切割。
加深切割法是指在初始切割形成后的切割过程中，切割条不断伸入切割缝，使切割缝不断加深，直至切割工件，切割工件。该方法适用于支撑切割法中不易切割的厚板或覆铜箔层压板。操作时，切割条上下移动协调均匀，保持电弧稳定燃烧。
维弧切割法是指在开始切口形成后提起切割条，离开工件表面约2~3mm，并与工件垂直，然后沿切割线均匀向前移动，始终保持电弧不熄灭。该方法适用于厚度为5的厚度mm以下薄钢板的水下切割。由于潜水员很难在水下保持身体稳定，电弧不易保持稳定。此外，切割质量略低于支撑切割法，因此维弧切割法在实际应用中并不常用。
支撑切割法是指在引弧形成起始切口后，切割条倾斜，与切割面保持80%°～85°角，用切片皮套支撑在工件表面，切片移动时永远不要离开工件的电弧氧切割方法。该方法可从左到右或从右到左切割，也可靠切割在尺子上，操作方便，效率高，适用于中薄板的水下切割。
水下切割是一项涉及到船舶、桥梁、深海管线以及海洋工程等很多领域的工程。这是一个在水下环境中进行的切割方式，因此需要考虑许多因素和技术。以下是水下切割要注意的六个要点：
水下切割是一个高度危险的任务，因为水下环境很难控制。船员必须穿戴适当的装备和防护设备，并遵循严格的安全程序。必须确保没有其他船舶或潜水员与切割区域发生冲突，并确保切割机械和其他设备的正确使用。
所有切割材料必须适应水下环境。不同的材料需要适应不同的水下条件，如水温、盐度和水压。在使用不同的材料时，操作员必须选择合适的切割工具和切割技术。
水下切割需要使用大量的能量来实现和维护。因此，操作员必须考虑电源和切割设备之间的配合关系，以及使用不同能量源的可能性，如潜水器载体机械等。
不同的切割机械有不同的形状和设计。因此，操作员必须根据不同的任务选择适当的切割机器，并保障机器与水下环境的一致。
水下切割需要使用不同的切割技术，如离线切割、浸入切割、摩擦切割和带电粒子切割等。因此，操作员必须确保技术的选择符合任务的特殊需求，并考虑时间和其他可用资源。
水下切割后需要进行后期工作。在这个过程中，操作员必须使用清洁和自动化的技术，以减少残留物和棘手的排放问题。同时，还需要在切割后进行检查和保养，以确保切割工作的质量和可持续性。
船舶维修是一个非常重要的行业，而船舶的维修过程中，水下切割是一项必要的技术。主要应用在船舶的螺旋桨、舵、推进器、管道、油舱、氧气瓶、暖气锅炉、柴油机缸体等部位的拆装和维修。水下切割技术早期应用于船舶拆除领域。由于船舶的生命周期有限，存在老化和退役的现象，因此需要对船舶进行拆解和回收。在这个过程中，传统的拆解方式往往会对环境造成污染和危险，因此水下切割技术的应用得到了开发和推广。
水下切割技术不仅可以用于船舶拆解，也可以用于船舶的维修和改装。水下切割技术不仅可以用于船舶拆解，也可以用于船舶的维修和改装。
水下切割是一种在水下环境下进行切割和拆解工作的技术。它的主要优势是可以在高辐射环境下进行工作，这使得它成为核能设施拆解中的一种潜在解决方案。核能设施拆解是一个复杂而危险的任务。核电站、核燃料加工厂和核燃料储存设施等核能设施在运营结束后需要进行拆解和清理。这些设施通常包含大量的辐射性废物和放射性材料，因此需要采取特殊的安全措施来处理它们。传统的拆解方法包括使用手工切割和机械切割工具进行操作，但这些方法存在许多限制。
使用水下切割工艺可以提高拆解的效率。水下切割设备可以进行连续工作，而不受工人暴露时间的限制。这可以减少工作时间，并降低拆解的成本。另外，水下切割工艺可以针对不同类型的材料进行切割，如金属和混凝土等。水下切割可以减少辐射废物的产生。水下环境可以吸收和屏蔽一部分辐射，从而减少辐射废物的排放。水下切割设备可以进行准确的切割，大大限度地减少切割浪费和辐射污染。因此，水下切割可以减少废物处理和处置的成本。
然而，水下切割工艺也存在一些限制。综合水下环境，对切割设备和材料的要求较高。需要对水流和水压进行适当的控制和调节，以确保水下切割的效果和安全性。
水下切割工程主要有水下切割钢围堰、水下切割钢管桩、水下切割钢筋笼、水下切割钢护筒、水下切割灌注桩等。
陆地资源日益匮乏，海洋资源开发日益受到人们的重视，《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006--2020年)》明确将海洋资源高效开发利用、大型海洋工程技术与装备等列为优先发展领域。被广泛应用于水下施工制造、水下打捞与水下拆除等领域的水下焊接/切割技术，得到了前所未有的发展契机和空间。水下切割技术主要应用于水下沉船打捞、水下切割拆除、海洋结构拆除等方面。在沉船打捞工程中船体往往较大，吊装难度大，需要使用水下切割技术进行切割拆解。施工时，切割长度往往可达数百米。中国一大批中国海洋石油集团有限公司平台即将到达服役期限，其主体和水下柱桩及井口拆解需大量应用水下切割技术和装备。几十年来中国海洋石油废弃平台的切割作业都由国外几家大的公司所垄断，他们一般只提供服务不出售工具，且费用极其昂贵，如在南海1200m深的深水井口头切割回收作业服务每日需要18万美元。由此可见，水下切割技术和装备在海洋工程中具有重要的作用。
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