Техника кислородной резки

Степень закалки, образующиеся структуры и максимальная твердость кромки реза определяются в первую очередь химической обработке. Простые углеродистые стали, содержащие менее 0,3 % углерода, при резке почти не закаливаются. У легированных сталей и сталей с повышенным содержанием углерода часто значительно повышается твердость по кромке реза. Металл нагревается до наивысшей температуры у поверхности кромок, где обычно происходит полное аустенитное превращение, наблюдаются максимальные изменения структуры и твердости. В низкоуглеродистых сталях образуется сорбитная структура; по мере повышения содержания углерода и легирующих элементов в стали появляется троостит, а затем и мартенсит, свидетельствующий о высокой твердости и хрупкости металла. По мере удаления от кромки изменения структуры постепенно становятся менее заметными, твердость уменьшается и на расстоянии несколько миллиметров от кромки основной металл сохраняет первоначальную структуру.

Ширина зоны термического влияния при кислородной резке зависит от химического состава и толщины разрезаемого металла, возрастая вместе с ней. При резке низкоуглеродистой стали толщиной 10 мм ширина зоны влияния не превышает 1 мм; при толщине 150-200 мм ширина этой зоны составляет около 3 мм. Стали легированные и с повышенным содержанием углерода толщиной 100 мм могут иметь зону термического влияния шириной до 6 мм.

Исследования структуры и механических свойств металла показали, что кислородная резка меньше изменяет свойства кромки, чем механическая резка ножницами и фрикционной пилой. Для низкоуглеродистой стали нет необходимости удалять поверхностный слой металла с кромки реза; при последующей сварке достаточно очистить кромки от окалины. После резки сталей, чувствительных к термической обработке, иногда приходится прибегать к дополнительным операциям: механическому строганию кромки, местному отжигу. Особенно опасным является возникновение мелких трещин в зоне влияния, что иногда наблюдается у сталей, легко закаливающихся. В подобных случаях используют предварительный подогрев металла. Он уменьшает коробление, внутренние напряжения, изменения структуры, твердость металла. Поэтому подогрев часто является единственным надежным средством, обеспечивающим качественную кислородную резку легко закаливающихся легированных и углеродистых сталей. При машинной кислородной резке подогрев осуществляется мощными многопламенными горелками, смонтированными на режущей машине и перемещающимися вместе с кислородным резаком вдоль поверхности разрезаемого металла.

Помимо структурных превращений металла, при кислородной резке происходит изменение его химического состава на глубину до 2-3 мм. Наиболее существенным является повышение содержания углерода у поверхности реза, что можно объяснить науглероживающим действием подогревательного пламени. Однако повышение содержания углерода происходит и при использовании водородного пламени, которое не может науглероживать металл. По-видимому, основной причиной является миграция (перемещение) углерода при неравномерном нагреве металла в более нагретые области. Так как наиболее сильно нагревается поверхность кромки реза, то наблюдается перемещение углерода из внутренних менее нагретых слоёв металла к поверхности кромки.

Резаки.

Классификация резаков. Резаки – основной инструмент, который используется при кислородной резке. Они служат для смешивания горючего газа или жидкости с кислородом, разогрева металла подогревающим пламенем и подачи струи кислорода в зону резки.

Ручные резаки для газовой резки классифицируются по следующим признакам:

                   роду горючего газа, на котором они работают (для ацетилена, газов-заменителей, жидких горючих);

                   принципу смешения горючего газа и кислорода (инжекторные и безынжекторные);

                   назначению (универсальные и специальные);

                   виду резки (разделительная, поверхностная, кислородно-флюсовая, копьевая).

Особенности конструкции резаков. Как и сварочные горелки, резаки имеют инжекторное устройство, обеспечивающее их работу при любом давлении горючего газа. Инжекторный резак отличается от инжекторной горелки тем, что имеет отдельные канал для подачи кислорода и специальную головку, которая представляет собой два съемных мундштука – внутренний и наружный.

Ацетиленокислородный инжекторный резак включает две основные части – ствол и наконечник. Ствол состоит из рукоятки с ниппелями и для присоединения кислородного и ацетиленового рукавов, корпуса с регулировочными кислородным и ацетиленовым вентилями, инжектора, смесительной камеры, трубки, головки резака с внутренним мундштуком и наружным, трубки режущего кислорода с вентилем. Ствол присоединяется к корпусу накидной гайкой.

Кислород из баллона поступает в резак через ниппель и в корпусе идёт по двум канала. Часть газа, проходя через вентиль, поступает в инжектор. Выходя из инжектора с большой скоростью, струя кислорода создаёт разрежение и подсасывает ацетилен. В результате в камере получается горячая смесь, которая, проходя через зазор между наружными и внутренними мундштуками, сгорает, создавая подогревающее пламя.

Другая часть кислорода через вентиль поступает в трубку и, выходя через центральный канал внутреннего мундштука, образует струю режущего кислорода.

Основной деталью резака является мундштук, который в процессе резки быстро изнашивается. Мундштуки разделяют на две группы: к первой группе относятся цельные неразборные, ко второй – составные. Последние состоят из двух самостоятельных мундштуков, имеют кольцевую щель для выхода горючей смеси, которая поступает по кольцевому зазору между внутренним и наружным мундштуками. По центральному каналу внутреннего мундштука подаётся кислород.

Составные резаки с кольцевой щелью легче изготавливать и заменять.

Вид режущей струи кислорода зависит от формы (профиля) каналов сопла мундштука, их размеров, давления кислорода перед соплом, расхода кислорода в единицу времени, давления внутри сопла и скорости истечения.

При резке металла толщиной 10-350 мм наиболее широкое распространение получили сопла со ступенчатым расширением на выходе. Эти сопла используют при давлении кислорода от 0,3 до 1,2 МПа. При давлении кислорода на входе в сопло до 0,3 МПа применяют простые цилиндрические сопла без расширения на выходе. Их используют при резке металла толщиной до 10 мм и свыше 350 мм. Наименьшие потери давления кислорода обеспечивают мундштуки, сопла которых имеют плавное расширение на выходе.

Давление кислорода выбирают в зависимости от толщины разрезаемого металла и конструкции сопла.

Резаки универсальные. В настоящее время широкое применение получили универсальные резаки. К ним предъявляют следующие требования: возможность резки стали толщиной от 3 до 300 мм и в любом направлении; устойчивость к обратным ударам; малая масса; удобство в использовании. Машинные резаки часто применяют в безынжекторном исполнении.

Принцип работы резаков инжекторного типа аналогичен принципу работы горелок для сварки и нагрева. Однако в отличие от горелок резаки имеют каналы для подвода кислорода и специальную головку, к которой крепятся два сменных мундштука – внутренний и наружный.

Ручной резак РАВ-1 предназначен для ручной разделительной резки низкоуглеродистой стали толщиной 3-300 мм с использованием подогревающего пламени, образующегося при сгорании смеси ацетилена с кислородом. Резак – безынжекторный, работает при давлении ацетилена 0,05-0,07МПа, характеризуется повышенной устойчивостью к обратным ударам, продолжительным временем горения пламени, повышенной скоростью резки низкоуглеродистой стали, экономичностью расхода ацетилена. Меняя мундштук, можно применять различное горючее. При оснащении приспособлением подачи флюса резак можно использовать для флюсовой резки легированных сталей, чугуна, цветных металлов, а также неметаллических материалов. Резак состоит из ствола, присоединительных ниппелей для резинотканевых рукавов, головки, вентиля для режущего кислорода, вентиля для кислорода подогревающего пламени и горючего газа, а также рукоятки. На торце мундштука имеются кольцевой ряд отверстий для горючей смеси и канал для режущего кислорода. Источниками питания резака являются баллоны или рампы для баллонов, газопроводы, ацетиленовые генераторы среднего давления. Масса резака 1,3 кг; его комплектуют шестью сменными мундштуками.

Резак РАП-1 инжекторного типа предназначен для удаления струёй кислорода корней сварных швов и выправки небольших пороков с стальном литье. Состоит из корпуса, рукоятки, наконечника со смесительной камерой и инжектором. На корпусе расположены рукоятка и вентили: для подачи режущего кислорода, подогревающего кислорода и ацетилена. В качестве горючего используют ацетилен. Расход ацетилена и кислорода для подогревающего пламени регулируют соответствующими вентилями. Работа резака основана на использовании инжектирующего действия струи кислорода, поступающего в резак под давлением, значительно превышающим давление инжектируемого ацетилена. Масса резака 1,2 кг; комплектуют двумя сменными мундштуками №1 и 2.

Резак Р2А-01 (средней мощности) состоит из ствола, ниппелей, инжектора, смесительной камеры, трубок для подачи кислорода и горючих газов, головки и сменных мундштуков. Предназначен для ручной резки низкоуглеродистой и низколегированной сталей толщиной от 3 до 200 мм. Работает на ацетилене.

Резак Р3П-01 (большой мощности) предназначен для тех же целей, что и резак Р2А-01, но работает на газах-заменителях (пропан-бутане или природном газе). Диапазон разрезаемых толщин металла – от 3 до 300 мм. По сравнению с резаком Р2А-01 имеет большие диаметры проходных каналов инжектора, смесительной камеры и выходных каналов внутренних мундштуков.

Резаки вставные. Используются при выполнении монтажных, ремонтных и других работ в условиях индивидуального рабочего поста, когда часто приходится осуществлять и сварку, и резку. Вставные резаки присоединяются к стволам универсальных горелок. Выпускаются в двух исполнениях.

Резаки РВ-1А-02 присоединяется к стволу горелки Г2-04. Предназначен для ручной кислородной резки низкоуглеродистых и низколегированных сталей толщиной 3-100 мм. Работает на ацетилене. Комплектуется двумя наружными мундштуками (№1А, 2А) и пятью внутренними мундштуками (№0А, 1А, 2А, 3А,4А).

Резак РВ-2А-02 присоединяется к стволу горелки Г3-03 и позволяет разрезать сталь толщиной 3-200 мм. Комплектуется дополнительным внутренним мундштуком №5А.

Резаки специальные. Используют для ручной разделительной резки металла толщиной более 300 мм, поверхностной резки и резки с пользованием жидкого горючего.

Резаки РПК-2-72 и РПА-2-72 предназначены для ручной поверхностной резки низкоуглеродистой и низколегированной сталей с целью удаления местных дефектов с поверхности литья и чёрного проката. Резаки состоят из корпуса с наружным и внутренним мундштуками, вентилей и рычага пуска режущего кислорода. Проходные сечения и диаметры выходных каналов в мундштуках несколько увеличены по сравнению с универсальными резаками с целью получены по сравнению с универсальными резаками с целью получения широкой и мягкой струи режущего кислорода. Длина резака 1350 мм, масса 2,5 кг.

В резаке РПК-2-72 используется в качестве горючего коксовый или природный газ давлением не менее 0,02 МПа (0,2 кгс/см2), а в резаке РПА-2-72 – ацетилен давлением не менее 0,01 МПа (0,1 кгс/см2).

Резак РЗР-2 служит для ручной разделительной резки поковок, отливок и прибылей из низкоуглеродистой и низколегированной сталей толщиной 300-800 мм. Резак – с внутрисопловым смешиванием горючего газа и подогревающего кислорода. Для повышения устойчивости горения подогревающего пламени давления горючего газа на входе в резак составляет не менее 0,05 МПа (0,5 кгс/см2). В качестве горючего газа используется пропан-бутан. Наибольший расход его – 7,5, кислорода – 114,5 м3/ч. Для контроля режущего кислорода предусмотрен манометр. Питание газом осуществляется от цеховых магистралей или распределительных рамп. В последнем случае необходима кислородная рампа на 10 баллонов и пропанобутановая рампа на 3 баллона. Масса резака 5,5 кг.

Охрана труда при газопламенных работах.

Эксплуатация оборудования.

Общие сведения. Газопламенные работы (сварка, резка, строжка, выплавка пороков металла, нагрева изделий и др.) должны производиться на расстоянии не менее 10 м от передвижных генераторов, 5 м – от баллонов и бачков с жидким горючим, 1,5 м – от газопроводов и газоразборных постов.

Перед началом работ необходимо проверить исправность используемой аппаратуры, передвижного ацетиленового генератора, баллонов и рукавов и герметичность разъёмных соединений, а также пломб на затворах «сухого» типа и редукторах. При работе от газоразборного поста следует убедиться в работоспособности защитного устройства и проверить уровень залитой жидкости по контрольному крану на жидкостном затворе. Вблизи рабочего места сварщика должен находиться сосуд с чистой водой для охлаждения горелки. При перегреве горелки работу нужно прекращать.

По окончании работ следует перекрыть вентили на баллонах или газоразборного поста, вывернуть регулировочный винт редуктора, открыть вентиль на горелке (резаке), привести в порядок рабочее место и убрать оборудование в специально отведённое место.

Запрещается:

                   проводить газопламенные работы при нарушении герметичности соединений и рукавов;

                   работать без спецодежды и средств индивидуальной защиты, замасленной одежде, применять замасленную ветошь и инструмент;

                   использовать кислород для очистки одежды от пыли; выполнять газопламенные работы при отсутствии средств пожаротушения;

                   курить при работе с передвижным ацетиленовым генератором, карбидом кальция, жидким горючим;