水下切割即在水中對工件進行的切割。水下切割主要用在海難救撈和核污染結構件的水中解體。水下切割按切割原理可分為水下熱切割、水下爆炸切割和水下機械切割3類。
水下熱切割:水中施工使用最廣泛的一種切割技術,約占水下切割總量的90%以上。水下熱切割方法有4種。
1、火焰切割:水中火焰切割采用氫氣作為可燃氣體。乙炔在水深15米左右的壓力下就要分解而導致爆炸,所以未被推廣應用。
2、電弧-氧切割:借助空心割條產生的電弧把工件熔化,并用空心割條中噴射出的氧氣把熔化金屬吹開,形成割口。空心割條用鋼管或碳化硅等陶瓷管,外涂穩弧劑并覆以防水漆或環氧樹脂。切割氧氣壓力應比水深壓力高0.5~0.7兆帕。電弧-氧切割速度比火焰切割高,技術要求低,設備簡單,是水中解體最常用的方法。
3、熔化極水噴射電弧切割:借助高壓噴射水把由電弧熔化的金屬吹開。這種切割割口表面清潔,背面掛渣少。熔化極連續送進,切割電流大,切割速度高,又不需要氧氣,是一種很有發展的水下快速切割方法。
4、等離子弧切割:由于水壓對等離子弧的壓縮和冷卻作用,水下等離子弧的切割電源的空載電壓要求高達180伏以上,一般采用遙控切割以確保安全。主要用于核污染結構件的水中解體。
(1) 水下環境對焊接過程的影響 水下環境使得焊接過程比陸上焊接復雜得多,除焊接技術本身外,還涉及到潛水作業技術等諸多因素。這里只論述直接在水下焊接時,水下環境對焊接過程有影響的幾個主要問題。
(2) 能見度差 由于水對光線的吸收、反射、及折射等作用,使光線在水中的傳播能力顯著減弱,只及在大氣中的千分之一左右。采用濕法水下焊接或國外通常用的局部干法焊接時, 電弧周圍產生氣泡的影響,潛水焊工很難看清焊接熔池狀態,妨礙了焊接技術的正常發揮。
(3) 急冷效應 海水的熱傳導系數較高,約為空氣的 20 倍左右。即使是淡水,其熱傳導系數也為空氣的個幾倍。若采用濕法或局部干法水下焊接時,被焊工件直接處在水中,水對焊縫的急冷效應極明顯,容易產生高硬度的淬硬組織。只有采用干法焊接時,才能避免急冷效應。
(4) 增加了焊縫含氫量 濕法水下焊接時,電弧周圍的水被電弧熱分解產生大量的氫和氧,使電弧氣氛中φ(H) 高達 62 %~ 82 %,則熔池中溶解或吸附大量的氫。致使焊縫金屬含氫量達 20 ~ 70mL / 100g 的范圍內,高于陸上焊接的數倍。
高壓干法水下焊接時,雖然工件不直接處在水中,但電弧氣氛壓力高,氫的溶解度大,也比陸上相同焊接方法焊接的焊縫含氫量高。只有常壓干法水下焊接與陸上焊接相似。
(5) 水壓力使電弧被壓縮,降低了電弧穩定性。水深每增加 10m ,則壓力增加 0.1MPa ,隨著壓力增加,電弧弧柱變細,焊道寬度變窄,焊縫高度增加。同時導電介質密度增加,從而增加了電離難度, 電弧電壓隨之升高,電弧穩定性降低。飛濺和煙塵也增多。
(6) 水下焊接電弧特件 水下焊接電弧與陸上焊接電弧一樣均處在氣體介質中,但在水下焊接時,由于水對電弧周圍氣體產生壓力,使氣體密度加大。對電弧的冷卻作用加強,則電弧被壓縮變細,弧柱的電位梯度隨之增大,因此,隨著水深增加,電弧靜特性曲線逐漸向上移,上升的斜率也逐漸變大
對水庫淤積問題的認識:水庫區水流形態主要有變水流態和均勻流態兩種。均勻流態的抉沙特征與一般天然河道相同,稱為均勻明流輸沙流態,這種流態挾帶的泥沙數量沿程不變。當來沙量與水流可以挾帶的沙量不一致時,就會發生沿程淤積或沿程沖刷。在壅水流態下,庫區可以發生以下3種輸沙流態:①渾水進入庫區壅水段后,泥沙擴散到水流全斷面,由于壅水,流速沿程遞減,水流能挾帶的泥沙數量也沿程遞減;②入庫渾水含沙較濃且細顆粒較多,則渾水進入壅水段后,不與庫內清水發生全局性摻混,而潛到清水下面沿庫底向下游運動,則形成所謂的異重流輸沙流態;③異重流抵達壩前而不能排出庫外時,異重流渾水在壩前清水水面以下滯蓄而形成渾水水庫。在望水明流輸沙流態時,如泄流量很小,庫區壅水程度較大,流速極小而來沙較多較細時,也會形成渾水水庫輸沙。綜上所述,庫區不同的水流形態有著與之相應的輸沙流態。而不同的輸沙流態,又產生不同的淤積形態。
水庫清淤的必要性:水庫的功能是防洪、灌溉、供水和發電,但淤積卻會給水庫帶來一系列危害:①水庫的有效庫容減少,導致水位抬高,削弱了原有的防洪能力;②有效庫容減少,可用于灌溉供水和發電的水量減小;③壩前的淤積,阻礙水流進入發電機,并增加進入發電機的泥沙,從而磨損渦輪機葉片和閘門座槽;④由于淤積高過取水口,引進黃泥水,嚴重影響供水質量,如彎肚坑水庫是一宗集防洪 灌溉供水的多功能水庫,年飲用取水口常抽出黃泥水,年底由于干旱露出庫區河床,庫區河床淤積zui大厚度近,取水口兩側淤泥高出取水口約 ,需挖一條引水渠才能取水,該庫泥沙淤積占 用有效庫容約,嚴重影響其使用壽命。
由于水庫的淤積,對周圍環境引起一些影響:①水庫淤積將使水庫回水區的河道水位升高,相應抬高周圍地區的地下水位,這樣就可能導致這些地區土地的鹽漬化現象,或加劇其鹽堿化;②泥沙淤積會改變水庫以及庫尾以上河道的地形,從而改變水生生物的生存環境,可能引起水庫及庫區以上河道內水流的富營養化,從而使下泄的清水缺乏必要的養份;③由于淤積,加大了水庫的坡降,使庫內水位不斷抬高,因而使因水和它引起的再淤積不斷上延,引起新的淹沒與浸沒。水庫的淤積帶來的經濟問題如下:①如果要維持現有的供水發電能力,損失庫容的機會成本表現為新建庫容的重置成本;②直接損失表現為水電發電量、灌區作物產量和洪水控制能力的削減;③被淤滿的水庫,沒有任何收益來維持其正常運行,這對水庫管理單位而言是一筆債務,也可能會成為一個潛在的危險;④被淤滿的水庫可能會被拆除,這會產生直接或間接的費用。
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