Пламъчно рязане

Какво е пламъчно рязане и как точно функционира то?

Bild

Газокислородното пламъчно рязане е процес за рязане на конструкционни стомани. Той се прилага както ръчно (горелки за ръчно рязане, в повечето случаи разрези за отделяне), така и механизирано (машина за пламъчно рязане, качествени разрези).
Процесът на газокислородно пламъчно рязане (механизиран) позагуби значението си поради разработването на високоякостни стомани и на други способи за рязане, като лазерно и плазмено рязане. Въпреки това той все още е икономичен процес за рязане за ламарини с дебелина 20 mm и по-голяма. Газокислородното пламъчно рязане представлява процес на изгаряне (по време на оксидирането металите реагират с кислорода), при който значителна част от необходимата за процеса енергия се осигурява от изгарянето на материала. Газокислородното пламъчно рязане позволява едновременна работа с множество горелки за рязане.
 
Нагряващият пламък, смес от горивен газ и кислород, загрява мястото на срязване до температура на запалване. След като тази температура бъде достигната, се включва режещ кислород и така започва процесът на рязане. В струята режещ кислород стоманата изгаря до железен оксид (шлака). Налягането и скоростта на изтичане на струята режещ кислород изхвърлят шлаката от образуващата се при рязането фуга. За да може да се извърши процесът на пламъчно рязане, стоманата трябва да бъде „годна за пламъчно рязане“. Това означава, че основното условие е температурата на запалване (~1150° C) да бъде по-ниска от температурата на топене (~1500° C).

Какъв горивен газ трябва да се използва – и има ли чистотата на кислорода отражения върху процеса?

Горивни газове за процеса на рязане

За нагряващия пламък при пламъчното рязане се използват „обичайните“ горивни газове:

  • ацетилен
  • пропан
  • природен газ (метан)
  • етилен

При механизирания процес на пламъчно рязане икономичността е важен критерий, но също така и работните условия, като захранване с газове, цени на газа, разход на газ и т. н. За стартирането на процеса на рязане и за следващия процес на пламъчно рязане е важно да има мощен нагряващ пламък (горивен газ).
Изгарянето на въглеводородни съединения се извършва на две степени. В първичната зона на пламъка се извършва непълно изгаряне от подавания нагряващ кислород. С поглъщането на кислород от околния въздух горивният газ изгаря напълно във втората зона на пламъка. Горивните газове се различават по температурата на пламъка и скоростта на запалване и изгаряне, а с това и по мощност на първичната зона на пламъка (kJ/cm2. S).
При газокислородните процеси от особено значение е действието на първичната зона на пламъка.

Ацетилен

  • Максимална температура на пламъка и мощност на първичната зона на пламъка
  • Висока производителност на рязане в сравнение с други горивни газове
  • При постоянен разход на газ > 500 l/h трябва да се свържат няколко газови бутилки (бутилков блок). Поради тази причина захранването с газ е по-скъпо, отколкото при пропан/етилен

Пропан

  • По-ниска мощност на първичната зона на пламъка; следователно по-ниска производителност на рязане (предимно при коси разрези)
  • Дълги времена на предварително подгряване и пробиване
  • Разходът на кислород за нагряващия пламък е около четири пъти по-висок в сравнение с ацетилена
  • Пропанът се съхранява в течно състояние, поради което има на разположение големи количества газ

Задачи на кислорода

Режещ кислород

Режещият кислород е технологичен газ, той има следните задачи:

  •  да оксидира стоманата (изгаряне)
  •  да изхвърли продуктите на реакциите (шлака, железни оксиди) от образуващата се при рязането фуга и така да формира образуващата се при рязането фуга

Кислород за нагряващ пламък

Кислородът за нагряващ пламък е необходим за изгарянето на горивния газ (нагряващ пламък). Чрез високата мощност на пламъка се получава по-ефективно пламъчно рязане!
Стандартната чистота/стандартното качество на кислорода е 99,5 об. % (2.5). Това качество е достатъчно за процеса
на пламъчно рязане. При по-висока чистота на кислорода, напр. 99,95 об. % (3.5), се получава по-висока производителност на рязане с
по-добро качество на рязането.

Разходът на газ зависи от размера на горелката.
Таблиците за рязане са важни документи за гарантиране на качеството и производителността на рязането – основата за задаването на параметри при газокислородното пламъчно рязане.

Какви материали могат да се обработват чрез пламъчно рязане и какво означава въглероден еквивалент?

Bild

Материалите, които отговарят на условията за пламъчно рязане, са:

  • нелегирана стоманa
  • нисколегирана стомана
  • лята стомана
  •  титан

Пригодност за рязане на стоманени сплави:

Не само съдържанието на въглерод, но и броят и количеството на други легиращи елементи оказват влияние върху пригодността за рязане:

Легиращи елементи

Свойства
Въглерод

всички нелегирани, чисти въглеродни стомани с макс. 0,3% C.
По-високото съдържание на въглерод изисква и по-висока температура на предварително подгряване, горната граница на въглерода е 2%.

Силиций стомани с макс. 2,5% Si., при макс. 0,25% съдържание на въглерод
Манган чисти манганови стомани с до 13% Mn и 1,3% C. 
Хром

Увеличаващото се съдържание на Cr намалява пригодността за рязане, макс. съдържание на Cr, 2,2%. Нагряващ пламък при пламъчно рязане с хромови стомани с леко превишено съдържание на ацетилен.

Никел

Стомани с макс. 5% Ni могат да се режат с пламъчно рязане без проблеми.

Мед с макс. 0,7% Cu. 
Волфрам

Съдържанието на W може да бъде макс. 10%, при 0,8%C

Молибден

Mo влошава пригодността за пламъчно рязане, може да се сравнява с Cr.

Алуминий

Обичайните съдържания на Al не влияят върху пригодността за рязане

 

Въглероден еквивалент в %:

80% от конструкционните стомани могат да се режат с пламъчно рязане без проблем, също и без допълнително загряване. При дебелини на ламарината > 30 mm трябва да се подгрява предварително. За изчисляването на предварителното подгряване може да се прилага формулата за въглероден еквивалент.
За оценка на това, от каква дебелина на ламарината, респ. при
какъв материал е необходимо предварително подгряване, за
да се избегне повишаване на твърдостта, може да се използва въглеродният еквивалент
за стомани.

Безопасност на труда при пламъчно рязане

При пламъчното рязане могат да възникнат множество замърсявания на хигиената на работното място:

 Дим, прахове
  • Вследствие на реакцията на кислород със стомана, респ. със сплавите (оксиди) се образуват дим и прах.

  • Дим: представлява газообразен остатък от изгарянето, може да съдържа сажди и оксидни частици.

  • Прах: това е общо наименование на фино разпределените твърди частици в газове, особено във въздуха.

  • Стойност ПДК пределно допустима концентрация): 5,0 mg/m3
Нитрогазове или азотни оксиди, NOx
  • Започваща от нагряващия пламък реакция на N2 и O2 (термичен NOx, NO + NO2).

  • Повишените концентрации в атмосферния въздух на NOx влияят отрицателно върху функцията на белите дробове.

  • Стойност ПДК пределно допустима концентрация): NO2, 3 ppm, NO, 25 ppm
Оптично лъчение

Излъчваното от нагряващия пламък оптично лъчение може да причини увреждания на очите.
Носенето на защитни очила със степен на защита 4-5 е задължително.

Шум

Звуковото налягане при пламъчното рязане, особено с високопроизводителни дюзи, може да бъде над 85 dB
(гранична стойност за въздействие). Препоръчва се да се носят антифони.

 

Могат да бъдат вдишани вредни газове, изпарения, дим и прахове, предимно в тесни помещения.

Имате ли въпроси? Моля попълнете формуляра за контакт!

Нашите експерти ще ви се обадят в рамките на 24 часа!
Съгласен съм Air Liquide да използва предоставената от мен информация, за да се свърже с мен, да комуникира с мен и да обработи искането ми. Декларацията за защита на данните може да видите тук. Забележка: Можете да възразите срещу това използване от страна на Air Liquide по всяко време.