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1、1水下切割的工艺参数（1）水下电弧-氧切割的工艺参数 影响水下电弧-氧切割质量和效率的工艺参数主要有切割电流、氧气压力及 切割角。采用不同的割条和切割不同的材质，对其切割效率和质量的影响也不同。 下面主要介绍用无缝钢管割条切割碳素结构钢时各工艺参数间的关系。1） 切割电流切割电流取决于工件厚度及割条的直径。被切割工件越厚，割条直径越大， 切割电流就越大。电流过小，电流不稳定，穿透力小，使切割能力降低；但电流 过大，会使割条过热，药皮爆裂，熔池宽度增大，造成熔融金属粘在切口中，进 而使得工件不能被割穿。通常，切割电流 I 可按下式决定，即I=Kd（1） 式中 d割条钢芯外径，mm；K跟工件厚度有
2、关的经验系数，具体见表1。表 1 经验系数 K 值板厚/mm 20K值30 3540 4550表2列出了在10m水深，用直径为8mm钢管割条切割不同厚度钢板时的切割 电流，氧气压力及切割速度。经水下切割施工验证，在相同板厚、相同直径的割条、相同切割材料的条件 下，切割电流越大，切割速度就越大。表3列出了在切割电流不同的情况下，用 长100mm割条切割出的切缝长度及燃弧时间。表 2 直径 8mm 钢管割条的切割工艺参数经验值钢板厚度/切割电流/A氧气压力/MPa切割速度/m.h-15102803200.3 0.456 4010 503203400.4 0.540 3020 503403700.5
3、 0.630 1050 803704000.6 0.7107表 3 切割电流与切割速度的关系切割电流/A第100mm割条得到的 切缝长度/mm氧气消耗量/L.min-1燃弧时间/s纯燃弧时间总燃弧时间150无切割效果一一一1758311646522007110733382509493343730096802729325115512933350135412323从表3可以看出，随着电流的增加，断弧时间越来越少, 时，几乎不断弧，这大当电流增加到350A,同时也降低了耗氧大增加了切割长度，提高了切割速度量。所以，提咼水下切割电流，是提咼切割效率的有效措施总无限制地提高。一方面是受切割电源容量的限制
4、：一般但是，切割电流不能水下电弧-氧切割使用的电源额定输出电流为500A，如超负荷使用，会损坏电源。 另一方面是受割条直径限制：一定直径割条的最大允许使用电流是一定的。电流 过大会使药皮脱落，反而影响切割效果。当然，对于切割不 是相同的电流和相同直径的割条，其切割速度是不一样的,司厚度的钢板，即使 见图1和表4。表4切割不同板厚时的切割速度钢板厚度/58162025405080切割电流/A320320330330340 匚300360360氧气压力/MPa0.40.50.50.60.6 0.60.60.6切割速度/m.hT56.543.234.230.621.613.39.77.92）氧气压力
5、水下电弧-氧切割中，氧气压力是否合适对切割质量及效率影响很大。一般 来说，氧气压力的大小根据被切割金属的材质、厚度及所处水深来选择。切割不易氧化的金属时，氧气压力（氧气流量）要大些；随着板厚及力图2给出了用钢管割条切割碳素钢时耗氧量压力也要随之增加。 深的关系。深的增加，氧气 与工件厚度及水消耗量，可以提高切割速度，而且切口质量良好，背面挂渣 象。但氧气压力也不能无限制地增加，因为 一方面，若吹向割缝的氧气流量过大，会使割缝过冷、电弧 不稳定，反而导致切割速度下降，如图3所示。适当增加氧气的 少，不易出现粘边现 承压能力的限制，另一方面受导气管切割时氧气压力主要根据被切割工件的厚度大小来选用，
6、同时适当考虑到氧 气胶管造成的阻力损失。经验表明，在10m水深切割时可选用表5推荐的氧气压 力大小。钢板厚度/mm 30氧气压力/MPa0.6 0.70.7 0.80.8 0.9 0.9表 5 氧气压力的选择偿。如果切割时水深超过10m，表5中的氧气压力数值应加上水深压力。一般来 说，水深每增加10m，应增加0.1MPa的氧气压力。切割日（2）式中P = p + Kd切割氧气压力（表压），MPa；切割水深压力，MPa；割条内径，mm；考虑了氧气胶管阻力损失及板厚的经验系数，其值的选取见表6。表6经验系数K值的选取钢板厚度/mm 10210 152.515 20320 253.5253）切割角切
7、割角是指割条与工件表面上垂线之间的夹角a （如图4所示）。割 时，切割氧气流相对切口前缘形成一个攻角，这有助于加快切割速度；但对于较 厚的工件，图4给出了切割厚度分别为13mm及20mm碳素钢板时，切割角度a与切割速度之 间的关系。条后倾割条后倾使得氧气流垂直分量的排渣能力不足，反而会影响切害1速度。由图4可以看出，切割厚度为13mm碳素钢板时，割条的切割角a约为30 时的切割速度最高；而切割20mm厚碳素钢板时，割条要前倾约25才能达到最 大切割速度。总之选择合适的切割角应根据被切割工件的厚度而定。上述工艺参数是切割低碳钢时试验得到的结果。切割不锈钢等有色金属时， 氧气流主要起吹除熔化金属的
8、作用，所以有时候也可用压缩空气来代替氧气，但 此时的气体的流量应当比切割碳素钢时大一些。（2）水下等离子弧切割的工艺参数 由于受到水的冷却和压缩，水下等离子弧切割电弧的稳定性差。为确保水下 引弧顺利及切割过程中电弧燃烧稳定，需要较高的电弧电压和较大的切割电流。 经验表明，切割相同厚度的金属材料，水下等离子切割要比陆上切割时电弧电压 提高2050，切割电流增加1 倍以上。表7列出了水下等离子弧切割各种 金属的工艺参数。表 7 水下等离子弧切割各种金属的工艺参数淡水深尺度5m海水深度10m材料厚度/mm切割电流 /A电弧电压 /V喷嘴孔径/mm切割速度/m.h-1切割电流 /A电弧电压 /V喷嘴孔
9、径/mm切割速度/m.h-1备注SiCrCuNi铝合金10450804.228.5一一一一15+155001104.06.7一一一一10一一一一3701103.025.215一一一一4001203.018.820一一一一4801204.09.010+105001104.09.254501104.515.5255001005.08.0一一一一40一一一一5001404.53.010450903.521.9一一一一16一一一一5001004.028.8204601204.017.45401154.58.15405801005.09.05801205.03.48380903.517.65340100
10、3.025.210一一一一3501203.014.35一一一一3401203.038.7510360903.519.83601103.021.0284801204.012.2一一一一304801204.09.25501104.54.5520480805.017.8一一一一28480905.014.0一一一一305001104.08.5一一一一405601104.57.85501504.03.820一一一一4801254.010.0405201205.08.65701304.51.7404801005.01.9一一一一Q235低碳钢工作气体工作气体工作气体工作气体船用碳钢工作气体工作气Ar50%
11、+lCrl8NilOTi不锈钢（3）熔化极水喷射水下切割的工艺参数在熔化极水喷射切割中，作为切割电极的切割丝是连续供给的，从而提高了 生产效率。此外，该切割法既可进行自动切割，也可进行半自动切割；切割时可 以采用实芯割丝，也可采用药芯割丝。用实芯割丝在 200m 水深切割低碳素钢及 铝时的工艺参数见表 8；用药芯割丝对低碳素钢、不锈钢及铝进行熔化极水喷射 切割时的工艺参数分别见表 9、表 10 及表11。表 8 实芯割丝熔化极水喷射水下切割低碳素钢及铝的工艺参数20050600.1+0.354.24010001520050 割丝为直径 2.4mm 的碳素钢丝。 表中水压力值为除水深静压力之外，
12、另行增加的压力值。表 9 药芯割丝熔化极水喷射水下切割低碳素钢的工艺参数注：割丝直径中2.4mm。表 10 药芯割丝熔化极水喷射水下切割不锈钢的工艺参数板厚/mm切割电流 /A切割速度/m.min-1切割电压 /V水压/MPa切口宽度/mm正面背面85000.6022 280.51.02.8 3.23.0 4.08001.3010001.70126000.5522 280.51.02.8 3.23.0 4.08000.9010001.30188000.4525 300.51.02.8 3.23.0 4.011000.80258000.2025 300.51.03.0 4.03.04.511000.45注：割丝直径中2.4mm。表 11 药芯割丝熔化极水喷射水下切割铝的工艺参数板厚/mm切割电流 /A切割速度/m.min-18
