海洋平台中小尺寸废弃套管水下等离子内切割新方法研究

摘要

提出一种适用于海洋平台中小尺寸废弃石油套管的等离子内切割技术，以解决传统套管切割方法切割小尺寸套管时应力大、环境污染严重以及成本高等问题。针对传统等离子割炬存在冷却效果差、损耗快等问题，研制一种新型等离子割炬，通过对冷却流场的流线分布进行研究，揭示冷却流道结构影响散热效果的内在机制，并进行结构优化设计，显著改善割炬的冷却性能；通过套管切割实验研究得到切割电流、进气气压和切割速度对套管切割质量的影响规律，并揭示其影响等离子束能量密度的内在机制；利用响应面法优化切割工艺参数，预测最佳切割速度时切割电流及进气气压。结果表明，采用新方法可以在3 min内完成管径为88.9 mm废弃石油套管的整圈切断，切割断面整齐光滑，实现了小尺寸废弃石油套管的高效切割。

关键词

等离子切割 / 小尺寸套管 / 流固热耦合 / 响应面法

基金资助

国家自然科学基金项目(51675535); 装备预研教育部联合基金创新团队项目(8091B042209); 泰山学者工程专项(tsqn202306118)