国外团队开发15kW水下激光切割系统，额定深度可达500米

水下的特殊环境，注定使得水下激光切割在切割工艺和切割设备方面，都与常见的空气中激光切割有相当大的不同，并影响最终的切割效果。未来，激光或将有望为拆解拆除和报废市场提供一种低碳、快速、清洁的水下切割方法，相关场景涵盖石油和天然气、核能和海上风电等设备设施的拆解维护，以及水下搜救等危险作业。

对激光功率、气体压力、切割速度等工艺参数进行优化，减少水分子本身对光的吸收、散射，已经成为了推进水下激光切割技术的关键发力点。目前，国内外已有不少研究针对这一方面进行了不懈攻关。比如自2019年以来，工程服务公司Claxton Engineering、阿伯丁大学和英国国家退役中心（NDC）就一直在合作开发功率高达15kW的水下激光切割系统。

（图片来源：Claxton Engineering）

在目前阶段进行的试验中，在切割25mm厚的不锈钢时，这种水下激光切割系统的切割速度高达300mm／分钟，这是目前测试装置可以移动的最快速度。根据上述合作伙伴的说法，对切割过程进一步优化后，其切割速度将会变得更快。

在合作的第一阶段，250次的水下切割实验中，该系统能够在70米深处切割厚度达120mm的结构钢，另外切割头可水下操作的额定深度可达到500米。该阶段中，这种15kW的水下激光切割系统的技术成熟度已验证达到6级，并且适合进一步开发。

而合作的第二阶段计划于2023年至2024年进行，包括进一步开发水下激光切割系统，并在实际海上环境中进行操作试验。为了在特定应用中更好地操纵现有的切削头，上述合作方将配合开发出一种特殊的切割工具。

第二阶段的性能将在实际的海上切割环境中进行验证，将与典型的机械或研磨性切割溶液进行对比。其目的是证明该系统是一种成熟的切割技术，适用于一系列相关应用。该阶段系统的技术成熟度为7级，适合进一步商业化。

（图片来源：Claxton Engineering）

目前有几种主流的海底切割方法可以有效地用于海上设施的拆解报废处理，比如磨料水射流、金刚石线切割和等离子弧切割。其中，激光水下切割的应用潜力非常巨大——对于越来越多走向寿终正寝的大型能源设备设施（如核电站）而言，这将成为一个安全的拆除处理方式。据悉，英国石油、壳牌和康菲石油等公司均已尝试应用激光水下切割方式来进行相关退役设备的拆除分解。市场调研公司Visiongain近期发布的一份名为《2023－2033年海上油气退役》（Offshore Oil ＆ Gas Decommissioning 2023－2033）的报告显示，2022年全球海上石油和天然气退役处理市场价值102．75亿美元，预计在2023－2033年预测期间将以6．5％的复合年增长率增长。

未来，激光切割可广泛用于加工水下存储的辐射性组件，使其能够重新包装组装，以便将来加工或存储。除了能够从内部和外部位置切割结构外，水下激光切割还比传统的切割方法（如水射流或金刚石线切割）更安全、更便宜和更快速，同时占用更少的空间和使用更少的材料，还有利于大幅降低在服役到期的设备拆解过程中产生的有害废物污染，并提高整个操作执行过程的效率。而锯切和水射流切割，则会产生二次废物，然后还需要过滤掉水。此外，借助高功率的水下激光切割，将有望打造出在极端水深环境下高效操作的切割设备。