老区站内改造需要在输油气管线上进行大量的开窗及切断作业,目前主要有机械刀具切割和乙炔火焰切割,由于这两种作业方式均属于“热切割”,施工过程中存在局部高温与明火,一旦管线前期扫线、冲洗不彻底,极易引发爆炸事故。针对该问题,本研究基于磨料射流的“冷切割”特性,分别设计了磨料射流自动开圆孔与开长方孔两套装置,且后者兼具切断功能。两套切割装置共用一套螺杆锁紧卡盘机构,装夹输油气管线的最大直径为200mm。开圆孔装置通过液压马达驱动磨料射流喷嘴按照圆形轨迹运动,从而实现对管线的开圆孔作业,且所开孔径、喷距与喷嘴移动速度连续可调。开长方孔装置上装有液压马达和液压缸两套动力执行元件,当两套动力元件联合动作时,通过分别调节液压马达转速和液压缸的伸缩速度,可控制喷嘴按照长方形轨迹运行,进而实现开长方孔作业,且所开长方形孔的大小连续可调;当液压马达单独动作时,喷嘴沿管线做匀速圆周运动,从而实现对管线的切断作业。通过样机实验发现,本研究设计的两套装置运行平稳可靠,作业效率高,为输油气管线的安全开窗及切断作业提供了一种行之有效的方法,填补了该领域的空白。