ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CẮT BẰNG TIA NƯỚC ÁP SUẤT CAO DƯỚI NƯỚC

Với tính năng ưu việt của mình, công nghệ cắt bằng tia nước áp suất caongày càng được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp. Lĩnh vực ứngdụng lớn nhất trong tương lai sẽ nằm ngoài khơi, nơi các giàn khoan sau một thờigian hoạt động sẽ phải sửa chữa, thay thế hay dỡ bỏ. Khi các phương pháp cắttruyền thống rất khó hay có thể nói là không thể ứng dụng được dưới nước thìcông nghệ cắt bằng tia nước áp suất cao trở nên cực kỳ quan trọng. Các thínghiệm cắt bằng tia nước áp...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CẮT BẰNG TIA NƯỚC ÁP SUẤT CAO DƯỚI NƯỚC ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CẮT BẰNG TIA NƯỚC ÁP SUẤT CAO DƯỚI NƯỚCTóm tắt: Với tính năng ưu việt của mình, công nghệ cắt bằng tia nước áp suất caongày càng được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp. Lĩnh vực ứngdụng lớn nhất trong tương lai sẽ nằm ngoài khơi, nơi các giàn khoan sau một thờigian hoạt động sẽ phải sửa chữa, thay thế hay dỡ bỏ. Khi các phương pháp cắttruyền thống rất khó hay có thể nói là không thể ứng dụng được dưới nước thìcông nghệ cắt bằng tia nước áp suất cao trở nên cực kỳ quan trọng. Các thínghiệm cắt bằng tia nước áp suất cao dưới nước sẽ cho phép ta tối ưu hóa quátrình cắt.1. Giới thiệu Để tăng tính hiệu quả cắt của tia nước trong công nghệ tia nước áp suất cao,người ta đưa hạt mài hòa vào với dòng tia. Những hạt mài nhỏ, cứng và có cạnh sắtkhi chuyển động cùng với tia nước lúc ra khỏi đầu cắt có một năng lượng phá hủy rấtlớn, cho nên chúng là tác nhân chính của quá trình cắt gọt. Sau đây là sơ đồ hai nguyênlý chính của tia nước trộn hạt mài.Nguyên lý tia nước trộn hạt mài không áp Nguyên lý tia nước trộn hạt mài có áp(Abrasive Water Injection Jet – AWIJ) (Abrasive Water Suspenssion Jet – AWSJ) Nước Nước Thùng chứa hạt mài Bình chứa hạt mài có áp Đầu phun Đầu cắt Ống dẫn hội tụ Hình 1 . Hai nguyên lý cơ bản của tia nước trộn hạt mài Do thành phần không khí của tia AWIJ (Nguyên lý tia nước trộn hạt mài khôngáp) rất lớn (từ 90 đến 95 %), nên ứng dụng của nó cho cắt dưới nước chỉ dừng ở độsâu không quá 20m. Với tia AWSJ (Nguyên lý tia nước trộn hạt mài có áp) ta chỉ có haithành phần nước và hạt mài, nên có thể ứng dụng cắt ở độ sâu đến 6000m và sâu hơnnữa.2. Cắt vật liệu thép không rỉ dưới nước2.1 Lựa chọn vật liệu mẫu thử Thép không rỉ là vật liệu khó gia công cắt gọt bằng các phương pháp cơ truyềnthống, lại càng không thể cắt được bằng phương pháp nhiệt, hơn nữa chúng lại đượcsử dụng nhiều ở môi trường nước, cho nên chúng được chọn làm vật liệu mẫu thử thínghiệm.2.2 Các thông số công nghệ ảnh hưởng đến quá trình cắt Trong công nghệ cắt bằng tia nước áp suất cao có hỗ trợ của hạt mài, cácthông số chính quyết định đến quá trình cắt mà người ta phải khảo sát là: - Áp suất bơm p [MPa] - Loại hạt mài - Lưu lượng hạt mài q [Kg/min] - Đường kính đầu cắt d [mm] - Khoảng cách cắt s [mm] - Tốc độ cắt v [mm/min] - Vật liệu cắt - Chiều sâu cắt h [mm] Ngoài những thông số chung trên ra, một thông số rất quan trọng đặc trưng choquá trình cắt dưới nước là áp suất của môi trường cắt p [MPa]2.3 Thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất môi trường và khoảng cách cắt lên quá trình cắt Để nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất môi trường và khoảng cách cắt, haithông số quan trọng ảnh hưởng nhiều nhất lên quá trình cắt, ta phải làm thí nghiệmcắt với các thông số p [MPa] và s [mm] khác nhau. Cụ thể là: * p [MPa] = 0,1 ; 0,3 ; 0,5 ; 0,7 và 0,9 * s [mm] = 5 ; 10 ; 20 và 30 Các thông số cố định là: p = 140 MPa ; d = 0,62 mm ; q = 0,5 Kg/min ;v = 200 mm/min ; loại hạt mài: Ovilin ASOASF 90 ; vật liệu mẫu thử: thép không rỉ14301 (X4 Cr Ni 18 10) Chiều sâu cắt h [mm] Áp suất môi trường p [MPa] Hình 2 . Ảnh hưởng của áp suất môi trường và khoảng cách cắt lên quá trình cắt thép không rỉ Khả năng cắt của tia được đánh giá thông qua chiều sâu cắt của mẫu thử, dovậy chiều dày của mẫu thử phải được chọn sao cho chúng không bị cắt đứt. Ứng vớimỗi khoảng cách cắt, mẫu thử đã được cắt lần lượt theo các áp suất môi trường khácnhau. Sau khi đo chiều sâu cắt được và tổng hợp chúng lại, ta có đồ thị về ảnh hưởngcủa môi trường áp suất và khoảng cách cắt lên quá trình cắt như đã biểu diễn trên hình2.4. Kết luận Qua kết quả thí nghiệm, ta có thể thấy khoảng cách cắt trong môi trường nướcđã ảnh hưởng rất mạnh lên khả năng cắt của tia, lớn hơn rất nhiều so với cắt trongkhông khí. Từ khoảng cách lớn hơn 30 mm trở lên, trong điều kiện áp suất môi trườnglớn hơn 1 MPa, thì khả năng cắt gọt của tia hầu như không còn. Khi áp suất môi trường tăng lên thì chiều sâu cắt giảm và đặc biệt giảm mạnhtừ 0,1 đến 0,7 MPa. Từ áp suất 0,7 MPa trở đi, giảm chậm và đến một áp suất nhấtđịnh, chiều sâu cắt sẽ không giảm nữa. Ngoài hai thông số đặc trưng cho ứng dụng tia nước áp suấp cao dưới nước làkhoảng cách cắt và áp suất môi trường (như đã được trình bày ở trên), các thông sốkhác như: áp suất ...