專利名稱：一種水下手工快速切割材料的制作方法
技術領域：
本發明屬于用于水下手工快速切割的金屬材料切割技術領域，涉及ー種手工水下快速切割材料。
背景技術：
21世紀是海洋的世紀，隨著海洋的開發，大量的海上建筑被建造，同時，也必將造成大量的廢舊碼頭、廢棄鉆井平臺等水下建筑需要被拆除，為航海清除障礙。而這些水下建筑破障的難點在于水下部分結構只能在水下拆除，而且這些水下建筑具有鋼筋混凝土結構，也增加了拆除的難度。現在，拆除水下金屬結構和鋼筋混凝土結構主要采用水下切割技木，目前常用的 水下切割技術有氧-可燃氣切割、水下氧-弧切割、金屬-電弧切割、水下機械切割、水射流切割、水下等離子切割、爆炸切割等。氧-可燃氣切割不適宜于切割耐腐蝕鋼、不銹鋼、鑄鐵和除鈦以外的有色金屬，水下氧-弧切割、金屬-電弧切割、水下機械切割、水射流切割、水下等離子切割都需要帶電作業，存在安全隱患，而且水射流切割、水下等離子切割所需要的設備較為復雜，設備造價昂貴、龐大不易便攜，而爆炸切割危險性較大。專利申請CN201010536018. 5公開了ー種手工快速切割材料，ー種手工快速切割材料，其特征在干由外部的切割管材和內部的多根切割絲材組成的中空管狀結構，其中所述切割管材是采用鍛壓エ藝制備而成的鋼管，鋼管內外采用電鍍エ藝各鍍有O. Imm厚的鍍銅層；所述切割絲材長度與切割管材相同，由外皮和粉芯組成，所述外皮為低碳鋼08F鋼帶，其化學組成為以重量百分比計，C O. 05% O. 11%，Si彡O. 03%，Mn O. 25% O. 50%, P ^ O. 035%, S ^ O. 035%, Ni ( O. 25%, Cr ^ O. 10%，其余為鐵和不可避免的雜質；所述粉芯以重量百分比計，組成為CuO粉2 8%,稀土鋪O. 4 2%,余量為鐵粉。但是，該手工快速切割材料的粉芯組分及組分含量只適合在空氣中進行切割，其放熱合金CuO和Fe在氧氣中燃燒放出的熱量遠遠不夠支持切割材料在水中持續不斷的燃燒,從而無法滿足其在水下進行切割。因此，亟需在研究電弧引燃放熱合金材料產生高能量原理的基礎上，開發ー種無需切割燃氣和切割電源，切割速度快，安全，攜帯方便、操作簡單且成本低的水下切割材料，用于水下環境鋼結構及鋼筋混凝土的快速切割和拆裝。

發明內容
本發明針對現有各種水下切割技術的缺陷，利用放熱材料在氧氣中的燃燒特性，提供一種無需切割燃氣和切割電源，切割效率高，切割對象范圍廣，攜帯方便、安全，操作簡單且成本低的水下手工快速切割材料及其制備方法，用于水下金屬和鋼筋混凝土的快速切割和破解。本發明的技術方案是一種水下手工快速切割材料，其特征在于該切割材料由外部的切割管材和內部的多根切割絲材組成，切割管材外側有ー層絕緣層；所述切割絲材長度與切割管材長度相同，切割絲材由外皮和粉芯組成，所述外皮包括兩種材料，一種外皮為SPCC-SD型冷軋鋼帶，其化學成分為以重量百分比計，C彡O. 15%，Mn彡0.60%，P^O. 1%, O. 025%，其余為鐵和不可避免的雜質；另ー種外皮為鋁帶，兩種不同外皮材料的切割絲材的比例為2 I 6 1，所述粉芯以重量百分比計，組成為Cu2O粉3 20%，CuO粉5 25%，Al粉2 10%，稀土鈰I 7%，余量為Fe粉。進ー步地，外部的切割管材是采用鍛壓エ藝制備而成的鋼管，鋼管內外采用電鍍エ藝各鍍有O. Imm厚的鍍銅層，所述切割絲材沿外部的切割管材內壁均布，并在切割管材中心位置形成中空結構。進ー步地，外部的切割管材由復合金屬帶繞制而成，并由此實現切割管材的柔性彎曲，所述切割絲材沿外部管材內壁均布，并在切割管材中心位置形成中空結構。
進ー步地，所述復合金屬帶的上下表面采用電鍍エ藝各鍍有O. Imm厚的鍍銅層。進ー步地，復合金屬帶為中間部分厚、邊緣薄的結構；復合金屬帶纏繞過程中，邊緣相互重疊，邊緣重疊之后的厚度與復合金屬帶中間部分的厚度一致，從而使得纏繞切割絲材后形成的切割管材的外表面平滑。進ー步地，所述鐵粉粒度為-80 200目，CuO粉粒度為_80 200目，Cu2O粉粒度為-80 200目，稀土鈰粒度為-300目。進ー步地，所述絕緣層是纏繞在切割管材外側的聚こ烯膠帶層或涂敷在切割管材外側的環氧樹脂層。進ー步地，所述切割絲材的直徑與切割管材的壁厚之比范圍在2. I 3。進ー步地，用低碳鋼08F鋼帶替換SPCC-SD型冷軋鋼帶，替換后的化學組成為以重量百分比計，C O. 05% O. 11%, Si 彡 O. 03%, Mn O. 25% O. 50%, P 彡 O. 035%,S彡O. 035%, Ni く O. 25%, Cr く O. 10%，其余為鐵和不可避免的雜質。進ー步地，用低碳鋼08F鋼帶替換SPCC-SD型冷軋鋼帶，低碳鋼08F鋼帶的化學組成為以重量百分比計，C O. 05% O. 11%，Si彡0.03%，Mn O. 25% O. 50%，P彡O. 035%, S ( O. 035%, Ni ( O. 25%, Cr ( O. 10%，其余為鐵和不可避免的雜質。本發明的有益效果是I)便攜性，整個系統主要有引弧電源、エ業氧氣瓶、切割槍等，切割過程中，蓄電池引弧電源、エ業氧氣瓶處在水面以上，操作人員只需要攜帯切割槍和切割材料在水下工作，單人就可以攜帶，不必像機械切割、等離子切割等需要復雜笨重的設備；2)不需要切割電源和切割燃氣，只需要在水下引燃切割材料就可以斷開引弧電源，借助氧氣助燃作用，利用切割材料燃燒自身放出的熱量支持水下手工快速切割材料進一步持續燃燒對エ件進行切割，不需要切割電源和切割燃氣；3)通過改變外皮的材料，特別是采用鋁做外皮后，增強了切割材料的易燃性，使得其燃燒過程中放出的能量進ー步提高；4)切割效率高，手工快速切割材料燃燒可以達到5000°C以上的高溫，切割效率是氧-可燃氣體切割的8-20倍，具有較高的切割速度，切割效率高。5)切割對象范圍廣，水下手工快速切割材料是利用材料燃燒本身放出的熱量支持切割材料進ー步持續燃燒，本發明所述的切割材料甚至在超過60米水深的水下進行作業，同時，該材料不像氧-こ炔火焰那樣受所切割對象材料成分的限制，可以切割所有金屬材料，也可以切割混凝土、磚或巖石等非金屬材料，切割對象范圍廣。6)成本低，該水下手工快速切割材料不需要復雜的設備，所用的材料成分主要為鐵，因此，制造成本較低。


附圖I是切割管材為鋼管構成的水下手工快速切割材料示意圖；附圖2是切割管材為復合金屬帶構成的水下手工快速切割材料的橫截面示意圖；附圖3是規格I的水下手工快速切割材料的橫截面示意圖；附圖4是規格2的水下手工快速切割材料的橫截面示意圖；附圖5是規格3的水下手工快速切割材料的橫截面示意圖； 附圖6是復合金屬帶的示意圖。其中，I-切割管材；2_切割絲材；3_絲材外皮；4_絕緣層
具體實施例方式下面結合實施例和附圖I 6對本發明作進ー步的描述本發明所述的ー種水下手工快速切割材料，該切割材料由外部的切割管材和內部的多根切割絲材組成，切割管材外側有ー層絕緣層；所述切割絲材長度與切割管材長度相同，切割絲材由外皮和粉芯組成，所述外皮包括兩種材料，ー種外皮為低碳鋼鋼帶，另ー種外皮為鋁帶，兩種不同外皮材料的切割絲材的比例為2 : I 6 : 1，所述粉芯以重量百分比計，組成為Cu2O粉3 20%，CuO粉5 25%，Al粉2 10%，稀土鈰I 7%，余量為Fe粉。本發明中切割絲材中Cu2O粉和CuO粉的加入，是為了利用Cu2O粉和CuO粉與鋁、鐵反應放出大量熱量，支持在水下切割的順利進行。當Cu2O粉重量百分比小于3%，Cu0粉重量百分比小于5%時，放出的熱量少，切割速度較小，而當Cu2O粉重量百分比大于20%，CuO粉重量百分比大于25%吋，反應劇烈，燃燒速度過快，不容易控制。Cu2O粉和CuO粉的同時加入可以使得反應過程平穩、持續，水下切割過程也比較平穩。Al粉的加入是因為鋁與Cu2O粉和CuO粉反應放出大量熱量，其含量范圍是由Cu2O粉和CuO粉的含量決定的。稀土鈰的加入可以提高切割材料的燃燒效率，促進切割材料在氧氣中充分燃燒。當稀土鈰重量百分比小于1%時，對燃燒效率的提高作用很小，在I 7%范圍內，隨著稀土鈰重量比的増大，對燃燒效率的提高也越來越大，但超過7 %，對燃燒效率的提高與7 %的相比變化不大，而稀土鈰價格較高，為了節約成本，選為I 7 %。本發明的優選實施方式中，ー種外皮為SPCC-SD型冷軋鋼帶，其化學成分為以重量百分比計，C彡O. 15%,Mn く O. 60%,O. 1%,S^ 0. 025%，其余為鐵和不可避免的雜質；所述粉芯以重量百分比計，組成為Cu2O粉3 20%，CuO粉5 25% ,Al粉2 10%，稀土鈰I 7%，余量為Fe粉。另外ー種外皮材料為鋁。根據工程應用的不同需求，外皮鋼帶還可以為低碳鋼08F鋼帶以重量百分比計，C O. 05% O. 11%，Si 彡 O. 03%, Mn O. 25% O. 50%, P 彡 O. 035%, S 彡 O. 035%,Ni ^ O. 25%, Cr ^ O. 10%，其余為鐵和不可避免的雜質。根據工程應用的不同需求，可以加工規格不同的切割材料，例如
規格I :選用壁厚約O. 7mm的鍛壓無縫鋼管，再采用電鍍エ藝，在其內外兩側鍍上約厚O. Imm的鍍銅層，或者制備出具有銅-鉄-銅三層結構的復合管材，所述制造復合管材的復合金屬帶的上下表面采用電鍍エ藝各鍍有O. Imm厚的鍍銅層。制備復合金屬帶，可采用鍛壓エ藝制備成厚度為O. 8mm的鐵-銅-鐵的復合金屬帶，再進行鍍銅，鍍銅流程為丙酮除油-水洗_7%稀鹽酸除銹-水洗-電鍍鎳打底-水洗-鍍銅-水洗-吹干；再將復合金屬帶纏繞在多根切割絲材上，制備成具有中空結構的切割材料，在切割管材外側有ー層絕緣層，是由一種聚こ烯膠帶纏繞在切割管材外側而形成。如圖6所示，復合金屬帶為中間部分厚、邊緣薄的結構；復合金屬帶纏 繞制成復合管材過程中，邊緣相互重疊，邊緣重疊之后的厚度與復合金屬帶中間部分的厚度一致，從而使得形成的切割管材的外表面平滑。切割管材總的壁厚約為O. 9mm ；內徑5. 2mm,外徑7mm,制備的切割管材長約為600mmo切割絲材直徑為2. 4mm,長約為600mm,共3根裝配在切割管材中。所述切割絲材沿外部管材內壁均布，并在切割管材中心位置形成中空結構。規格2 :選用壁厚約O. 8mm的鍛壓無縫鋼管，再采用電鍍エ藝，在其內外兩側鍍上約厚O. Imm的鍍銅層，如上所述，或制備出具有銅-鐵-銅三層結構的復合管材。管材總的壁厚約為Imm ;內徑6. 6mm,外徑8. 6mm,制備的切割管材長約為600mm。切割絲材直徑為2. 4mm,長約為600mm,共5根裝配在切割管材中。規格3 :選用壁厚約O. 8mm的鍛壓無縫鋼管，再采用電鍍エ藝，在其內外兩側鍍上約厚O. Imm的鍍銅層，如上所述，或制備出具有銅-鐵-銅三層結構的復合管材。管材總的壁厚約為Imm ;內徑8mm,外徑IOmm,制備的切割管材長約為600mm。切割絲材直徑為2. 4mm,長約為600mm,共7根裝配在切割管材中。經過試驗研究發現，所述切割絲材的直徑與切割管材的壁厚之比范圍在2. I 3，可達到較好的燃燒效果。根據工程應用的不同需求，可以采用不同的重量百分比粉芯加工切割材料，例如實施例I其中，所述鐵粉粒度為-80 200目，CuO粉粒度為-80 200目，Cu2O粉粒度為-80 200目，稀土鈰粒度為-300目。然后通過多功能粉芯絲材成型機，采用多輥連續軋制和多道連續拔絲減徑方法制造，經過裁帶、軋帶、填粉、封ロ、拔絲、校直和剪切エ序，即得切割絲材；制備絲材速度為約40m/min,校直速度約為5m/min。采用鍛壓エ藝制備而成的鋼管作為外部的切割管材，鋼管內外采用電鍍エ藝各鍍有O. Imm厚的鍍銅層；采用聚こ烯膠帶纏繞在切割管材外側作為絕緣層。將3根切割絲材裝配至所述切割管材內腔中，形成水下手工快速切割材料，其中，兩根為低碳鋼外皮，一根為鋁外皮。其中，切割管材也可以使用前述的銅-鐵-銅三層結構的復合管材，由復合金屬帶繞制而成的切割管材可實現切割管材的柔性彎曲，并如軟繩股盤繞在一起。表I
權利要求
1.一種水下手工快速切割材料，其特征在于該切割材料由外部的切割管材和內部的多根切割絲材組成，切割管材外側有一層絕緣層；所述切割絲材長度與切割管材長度相同，切割絲材由外皮和粉芯組成，所述外皮包括兩種材料，一種外皮為SPCC-SD型冷軋鋼帶，其化學成分為以重量百分比計，C彡O. 15%,Mn ( O. 60%,P ^ O. I%, S ^ O. 025%，其余為鐵和不可避免的雜質；另一種外皮為鋁帶，兩種不同外皮材料的切割絲材的比例為2 I 6 1，所述粉芯以重量百分比計，組成為Cu2O粉3 20%，CuO粉5 25%，Al粉2 10%，稀土鈰I 7%，余量為Fe粉。
2.一種如權利要求I所述的水下手工快速切割材料，其特征在于外部的切割管材是采用鍛壓工藝制備而成的鋼管，鋼管內外采用電鍍工藝各鍍有O. Imm厚的鍍銅層，所述切割絲材沿外部的切割管材內壁均布，并在切割管材中心位置形成中空結構。
3.—種如權利要求I所述的水下手工快速切割材料，其特征在于外部的切割管材由復合金屬帶繞制而成，并由此實現切割管材的柔性彎曲，所述切割絲材沿外部管材內壁均布，并在切割管材中心位置形成中空結構。
4.一種如權利要求3所述的水下手工快速切割材料，其特征在于所述復合金屬帶的上下表面采用電鍍工藝各鍍有O. Imm厚的鍍銅層。
5.一種如權利要求3所述的水下手工快速切割材料，其特征在于復合金屬帶為中間部分厚、邊緣薄的結構；復合金屬帶纏繞過程中，邊緣相互重疊，邊緣重疊之后的厚度與復合金屬帶中間部分的厚度一致，從而使得纏繞切割絲材后形成的切割管材的外表面平滑。
6.一種如權利要求I所述的水下手工快速切割材料，其特征在于所述鐵粉粒度為-80 200目，CuO粉粒度為-80 200目，Cu2O粉粒度為-80 200目，稀土鈰粒度為-300目。
7.—種如權利要求I所述的水下手工快速切割材料，其特征在于所述絕緣層是纏繞在切割管材外側的聚乙烯膠帶層或涂敷在切割管材外側的環氧樹脂層。
8.—種如權利要求I任一所述的水下手工快速切割材料，其特征在于所述切割絲材 的直徑與切割管材的壁厚之比范圍在2. I 3。
9.一種如權利要求I所述的水下手工快速切割材料，其特征在于用低碳鋼08F鋼帶替換SPCC-SD型冷軋鋼帶，低碳鋼08F鋼帶的化學組成為以重量百分比計，CO. 05% O.11%, Si ^ O. 03%, Mn O. 25 % O. 50%，P 彡 O. 035 %，S 彡 O. 035%, Ni ^ O. 25%,Cr ( O. 10%，其余為鐵和不可避免的雜質。
全文摘要
本發明涉及一種水下手工快速切割材料，其特征在于由外部的切割管材和內部的多根切割絲材組成的中空管狀結構，切割管材外側有一層絕緣層；其中所述切割管材是采用鍛壓工藝制備而成的鋼管，鋼管內外采用電鍍工藝各鍍有0.1mm厚的鍍銅層；所述切割絲材由外皮和粉芯組成，所述外皮包括兩種材料，一種外皮為鋼帶，另一種外皮為鋁帶，兩種不同外皮材料的切割絲材的比例為2∶1～6∶1，所述粉芯以重量百分比計，組成為Cu2O粉3～20％，CuO粉5～25％，Al粉2～10％，稀土鈰1～7％，余量為Fe粉。該材料用于水下環境鋼結構及鋼筋混凝土的快速切割和拆裝，無需切割燃氣和切割電源，切割效率高，切割對象范圍廣，攜帶方便、安全，操作簡單且成本低。
文檔編號B23K35/22GK102699552SQ201210008269
公開日2012年10月3日 申請日期2012年1月12日 優先權日2012年1月12日
發明者柳吉蘭, 衣衍亮 申請人:柳吉蘭