CN111551087A - 一种并行管道影响的线性聚能切割器及试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种并行管道影响的线性聚能切割器及试验方法，包括切割器外壳、药型罩、主装药、***放置槽体和电子***；切割器外壳底端开口，顶端封闭，且封闭端开有通孔；药型罩置于切割器外壳中，且与切割器外壳封闭端底部不接触；主装药铺设在切割器外壳封闭端底部和药型罩之间形成的容腔，***放置槽体为上下开口的长方体方框状，位于切割器外壳封闭端顶部；电子雷置于***放置槽体内；药型罩的聚能穴方向与切割器外壳上开有的通孔、***放置槽体的中心线三者均同轴；药型罩的聚能穴方向与切割器外壳的开口方向一致。本发明采用固体***带V型槽的长方体装药结构，此种装药结构具有装药密度大、能量集中均匀、便于安放的特点。
Description
技术领域
本发明属于管道***切割技术领域，具体涉及一种并行管道影响的线性聚能切割器及试验方法。
背景技术
输气管道断裂控制试验通过模拟真实输气管道运行条件，采用天然气介质开展高压输气管道全尺寸断裂研究，真实模拟管道破裂释放的天然气***后对环境产生的影响，完成对环境造成的灾害评估。开展这项工作的关键之一在管道初始裂纹的产生，并行管道影响的线性聚能切割器应运而生。根据***基本理论，***爆轰产物运动方向具有与药包表面垂直或大体垂直的基本规律。利用这一规律在药包底部预留聚能穴(或加金属药型罩)，并选取适当的炸高。在药包爆轰时，靠聚能穴闭合时产生的高温、高速、高密度的气体(金属)射流，使得爆轰产物在一定方向上聚集，***能量密度大大提高，沿轴线向外射出高能流密度的聚能流，这种射流具有很强的穿透能力，从而大大提高了药包对该方向上的局部破坏作用，这种效应称为“聚能效应”，又称为“诺尔曼效应”。利用这种聚能效应制成聚能切割器，并应用到大型钢结构物的***切割中，不仅可以缩短工期，减小工作量，还可以大大提高***切割的安全性和可靠性。
然而，目前线型聚能切割器的制作没有一个统一的标准，只有一些经验和公式，每次使用都是根据工程的需要进行设计制作，使之既具有足够的切割能力达到工程设计的要求，又没有太多的***能量剩余，同时还要便于安放，十分不便。
发明内容
针对现有技术中的不足之处，本发明提供一种并行管道影响的线性聚能切割器，可远程起爆聚能切割装置后形成稳定的射流刀，射流刀在管道壁上切开一定尺寸的裂纹，可提高整个施工过程的安全性、可靠性和便捷性。本发明另一目的在于提供一种并行管道影响的***切割验证性试验方法。
为了达到上述目的，本发明技术方案如下：
一种并行管道影响的线性聚能切割器，包括切割器外壳、药型罩、主装药、***放置槽体和电子***；切割器外壳底端开口，顶端封闭，且封闭端开有通孔；药型罩置于切割器外壳中，且与切割器外壳封闭端底部不接触；主装药铺设在切割器外壳封闭端底部和药型罩之间形成的容腔，***放置槽体为上下开口的长方体方框状，位于切割器外壳封闭端顶部；电子雷置于***放置槽体内；药型罩的聚能穴方向与切割器外壳上开有的通孔、***放置槽体的中心线三者均同轴；药型罩的聚能穴方向与切割器外壳的开口方向一致，实现纵向三点位置切割管道。
进一步的，所述切割器外壳选用5mm厚的钢板。
进一步的，所述药型罩选用1.5mm厚度的压制成形的紫铜板。
进一步的，所述电子***选用双发数码电子***，采用并联连接。
进一步的，所述主装药采用混合***。
还包括固定支架，所述固定支架将切割器外壳底部固定在管道上。
还包括防护罩，所述防护罩盖住切割器外壳和***放置槽体的外侧。
一种并行管道影响的***切割验证性试验方法，包括以下步骤：
S1防腐材料打磨、点焊切割器，安装固定支架；
S2铺设起爆主线，并做好检测；
S3进行电子***注册；
S4安装切割器、防护罩；
S5网路连接；
S6人员撤离、做好警戒；
S7起爆线性聚能切割器；
S8爆后检查；结果测量。
有益效果：本发明采用固体***带V型槽的长方体装药结构，此种装药结构具有装药密度大、能量集中均匀、便于安放的特点。
附图说明
图1为本发明的并行管道影响的线性聚能切割器结构示意图；
图2为本发明的并行管道影响的线性聚能切割器截面示意图；
图3为本发明的并行管道影响的线性聚能切割器计算标注示意图；
图4为本发明的并行管道影响的线性聚能切割器安装示意图；
图5为本发明的并行管道影响的***切割验证性试验方法流程图；
图6为本发明的***试验中线性聚能切割器纵向三点位置切割管道示意图。
图中，1-切割器外壳，2-药型罩，3 -主装药，4-***放置槽体，5-电子***，6-通孔，7-固定支架，8-防护罩。
具体实施方式
以下参照具体的实施例来说明本发明。本领域技术人员能够理解，这些实施例仅用于说明本发明，其不以任何方式限制本发明的范围。
如图1和图2所示，一种并行管道影响的线性聚能切割器，包括切割器外壳1、药型罩2、主装药3、***放置槽体4和电子***5；切割器外壳1的横截面为倒置的类V型槽，其底端开口，顶端封闭，且封闭端开有通孔6；药型罩2的横截面为标准的倒置V型板状，其置于切割器外壳1中，且与切割器外壳1封闭端底部不接触；主装药3铺设在切割器外壳1封闭端底部和药型罩2之间形成的容腔，主装药3根据施工需求选择，选用高爆压、威力大的TNT、太安、黑索金混合***，为了提高侵彻能力，还必须尽可能地提高装填密度；***放置槽体4为上下开口的长方体方框状，位于切割器外壳1封闭端顶部；电子***5置于***放置槽体4内；药型罩2的聚能穴方向与切割器外壳1上开有的通孔6、***放置槽体4的中心线三者均同轴；药型罩2的聚能穴方向与切割器外壳1的开口方向一致，实现纵向三点位置切割管道。需要说明的是，需要保证药型罩两侧的装药量和装药密度均一致。如果两侧装药量不一致，切割光速都不会成型，达不到切割效果。
具体的，如图4所示，并行管道影响的线性聚能切割器底部通过固定支架7固定在管道上，其上方还设有防护罩8。
具体的，选用5mm厚的钢板作为切割器外壳1和防护罩8；选用1.5mm厚度的压制成形的紫铜板作为药型罩2。
具体的，电子***5选用双发数码电子***，采用并联连接，以提高起爆安全可靠性。
如图3所示，切割器计算数据
D：外壳底部宽度
d：聚能穴宽度 d=0.370D
λ：聚能穴上部***高度 λ=0.625D(1-0.25/tanα)
h：聚能穴高度 h=0.47D/tanα
h 1：外壳高度 h 1=0.18D/tanα
H：装药总高度 H=0.625D(1+0.5/tanα)
d 1：药型罩顶部宽 d 1=0.14D；
d0通过计算得出来的，d0=19mm。
具体的，药型罩母线长、罩厚、装药厚度等参数对射流的速度和质量也有一定的影响，它们之间存在一个最合适的匹配关系，可以通过正交实验法优化得到。药型罩厚度为其底部宽度0.05～0.08倍时切割效果最好。根据切缝控制在10mm及药型罩厚度，确定药型罩底部宽度为35mm，装药高度设计为92mm，药型罩母线长度选为25mm。切割器药型罩张开角的范围是60°～101°之间，本次工程应用中取为70°。切割器的最佳炸高一般近似取药型罩底部宽度，切割深度随着炸高的增加而加深，但装药时如果炸高超过最佳炸高，则金属射流会发散，使切割深度明显降低。。
制造时，先将药型罩2放入切割器外壳1内，聚能穴方向与切割器外壳1开口方向一致，在药型罩2与主装药3相接触的一面涂上粘结剂，然后将压制成型的主装药1放在药型罩2上方；最后将电子***5安装与连接，完成管道线性聚能切割装置的制造，将制造完成后的线性聚能切割装置固定在待切割的管道上，将电缆两接线头与安全***两脚线连接，盖上土层，两公里外起爆，完成切割任务。
一种并行管道影响的***切割验证性试验方法，如图5所示，包括以下步骤：
S1防腐材料打磨、点焊切割器，安装固定支架；
S2铺设起爆主线，并做好检测；
S3进行电子***注册；
S4安装切割器、防护罩；
S5网路连接；
S6人员撤离、做好警戒；
S7起爆线性聚能切割器；
S8爆后检查；结果测量。
测试试验：
1. 管道断裂控制试验场：距离哈密市南湖花园乡以南50km的戈壁滩。
2. ***施工内容：如图6所示，线性聚能切割器纵向三点位置切割管道。
3. ***试验参数：
3.1 ***对象：OD1219 X80 16.5mm厚的钢管；
3.2线性***切割器参数：
1）切割器材质：2mm厚紫铜；长度：50cm；炸高：2cm；聚能角：70°；
2）主装药选用TNT：黑索金：太安=45：45：10；
3）切割器均为两发***起爆，采用中间起爆方式；装药量：476g；
3.3起爆网络的电缆：
1）型号：RVSP2*2.0，采用屏蔽双绞线；
2）2080米电阻：40欧姆；
2.4 起爆距离：2040m。
4. ***试验目标：使用线型聚能切割器在直径为OD1219 X80 16.5mm的X80输气管道上纵向三点位置切割一条长500mm宽10mm的裂缝；同时高性能***切透一侧钢管后不允许损伤对面的钢管内壁；确保短时间内管道内泄出的高压空气形成物理***。
5. ***试验：
5.1 在进行切割前，要在管道内灌输空气，使管道内的压力达到12MPa；切割器要保证能完全侵彻穿透管道壁，在切割透管道壁后，高压空气随即向上空喷射；从而完成此次试验；
5.2 ***试验工作流程：
为实施可靠安全的起爆，结合类似工程经验，确定采用电子微芯片控制线型聚能切割器的***时间，确保***前检测是否存在问题，保证在恶劣条件下使用，实现了全过程只需按一下控制仪上的起爆按钮，安全无误完成起爆。
6. ***试验效果：
（1）在现场查看时未发现哑炮、盲炮，说明***器材已全部正常作用；
（2）切缝长度在500mm，两端比较尖锐，切缝宽度在10mm；管道的切割断面平整，断裂方向是沿侧向3点位置方向展开的，满足了试验技术要求；
（3）切割器切透最上侧的钢管后没有损伤对面的钢管内壁；
（4）空气喷射出来后达到一定高度后形成很典型，可视效果很好，达到了预期的目的；
（5）线性***切割器完全切透OD1219mm X80 16.5mm管道钢板，满足切割要求；
（6）距起爆点2000米采用PSVP2*2.0型电缆能可靠起爆。
7. 试验总结：
（1）实验结果表明，当切口质量要求较高时，采用切割厚度略大于待切钢板厚度的切割器，能获得较好的切割效果，但药量不宜过大，否则切口处会发生卷曲或出现缺口；
（2）对同样材质和厚度的钢板进行切割，采用聚能装药可以大大减少药量，而且聚能切割器具有体积小、布设方便、切割迅速等优点；
（3）当切割器装药采用中间起爆时，则切口比较均匀，切割槽深度相近；起爆点设置于切割器上方时，对切割器中爆轰波的传播和药型罩形成金属粒子射流有利，可明显改善切割效果。
Claims (10)
1.一种并行管道影响的线性聚能切割器，其特征在于：包括切割器外壳、药型罩、主装药、***放置槽体和电子***；切割器外壳底端开口，顶端封闭，且封闭端开有通孔；药型罩置于切割器外壳中，且与切割器外壳封闭端底部不接触；主装药铺设在切割器外壳封闭端底部和药型罩之间形成的容腔，***放置槽体为上下开口的长方体方框状，位于切割器外壳封闭端顶部；电子雷置于***放置槽体内；药型罩的聚能穴方向与切割器外壳上开有的通孔、***放置槽体的中心线三者均同轴；药型罩的聚能穴方向与切割器外壳的开口方向一致，实现纵向三点位置切割管道。
2.如权利要求1所述的并行管道影响的线性聚能切割器，其特征在于：所述药型罩选用1.5mm厚度的压制成形的紫铜板。
3.如权利要求1所述的并行管道影响的线性聚能切割器，其特征在于：所述电子***选用双发数码电子***，采用并联连接。
4.如权利要求1所述的并行管道影响的线性聚能切割器，其特征在于：所述主装药采用TNT、太安、黑索金混合***。
5.如权利要求1所述的并行管道影响的线性聚能切割器，其特征在于：所述药型罩厚度为其底部宽度0.05～0.08倍。
6.如权利要求1所述的并行管道影响的线性聚能切割器，其特征在于：所述药型罩张开角的最佳范围是70°。
7.如权利要求1所述的并行管道影响的线性聚能切割器，其特征在于：还包括固定支架，所述固定支架将切割器外壳底部固定在管道上。
8.如权利要求1所述的并行管道影响的线性聚能切割器，其特征在于：还包括防护罩，所述防护罩盖住切割器外壳和***放置槽体的外侧。
9.一种并行管道影响的***切割验证性试验方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1防腐材料打磨、点焊切割器，安装固定支架；
S2铺设起爆主线，并做好检测；
S3进行电子***注册；
S4安装切割器、防护罩；
S5网路连接；
S6人员撤离、做好警戒；
S7起爆线性聚能切割器；
S8爆后检查；结果测量。
10.如权利要求9所述的并行管道影响的***切割验证性试验方法，其特征在于：线性聚能切割器进行纵向三点位置切割管道。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200818 |
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