独特的水汽环境及水压环境使得水下切割技术的理论探索较为独特, 从1908年成功使用氧-乙炔割炬在8 m内水深进行切割开始, 人们不断改进水下切割技术, 朝着高效、安全、自动化方向不断前进.水下切割技术分类繁杂, 常见的分类方法是根据是否对工件加热熔化将其分为冷切割和热切割, 那么 来讲讲水下冷切割技术。

水下冷切割是利用机械能或动能对工件切割的一种技术, 基本可以适用于所有材料的切割, 但其对工件的尺寸、形状有要求.利用水下冷切割技术获得的割口缝宽较窄, 割口面平整, 热变形较小.常见的水下冷切割技术包括机械切割、高压水切割、聚能爆炸切割.

1. 机械切割

水下机械切割是利用铣刀、车刀等工具对被切割件进行挤压破坏并实施切割.根据驱动系统的不同, 可将水下机械切割系统细分为液压功率驱动系统, 气动功率驱动系统和电动功率驱动系统。

总的来说, 机械切割在切割过程中不对工件加热, 工件的材质性能变化小, 切割材料也不局限于金属材料.机械切割易于实现自动化, 切割过程相对于其他切割方式环保, 但设备体积大, 投资较多, 切割速度也较慢.

2. 高压水切割

高压水切割技术是对工件进行连续高压水流冲击而实现工件的切割, 该技术工作噪音小, 割缝狭窄, 割口整齐; 属无刃切割, 设备价格较低、故障率低.超高压水射流技术是目前较为先进的一种高压水切割技术, 该技术是在水中加入金刚砂、铜矿渣等磨料颗粒后增压, 形成一股高速磨料液流, 水流速度可600~1 000 m/s, 切割效率显著提高.

水下高压水切割技术在国外已被应用多年并形成了系列化产品, 初在20世纪70年代, 由美国的Ingersoll Rand公司在Alton建立了 套工业应用装置.在国内关于水下高压水切割技术, 特别是其在深水条件作业的研究尚鲜见报道.

3. 聚能爆炸切割

水下聚能爆炸切割是上个世纪60年代由陆地爆炸切割发展而来.利用炸药爆炸产生的能量对基体进行切割.早期水下爆炸切割技术采用的是接触爆炸装药, 即在构件周围直接安放炸药, 通过爆炸产生能量将工件撕裂, 获得的割口很不规则, 一般在后续进行加工时需二次切割.近些年来成型装药爆炸切割技术由于其切割成型精密得到了飞快的发展, 将炸药装在软金属管(铜, 铝等)中后引爆, 通过爆炸后产生的高速金属质点切割工件.

水下爆炸切割受水压的影响很大, 随着水深增大炸药的爆速和猛度会迅速减小, 因此需要更多的装药量.在10 m水深处(0.1 MPa)爆速降低11%、猛度降低10%; 在30 m水深时(0.3 MPa), 爆速降低26%、猛度降低33%, 爆破效果显著降低.同时, 由于水下可视性差, 对炸药定位设置的要求也较陆地高很多.