Сжатый воздух вместо кислорода для резки

Кислород не такой безопасный, как кажется

Сжатый воздух вместо кислорода для резки

Кислород не оказывает вредного влияния на окружающую среду. Является не токсичным, не взрывоопасным и не горючим, но поддерживающим горение газом. На первый взгляд он кажется полностью безопасным, но необходимо помнить, что кислород — сильный окислитель, который увеличивает способность материалов к горению и его активность возрастает с ростом давления и температуры.

В чистом кислороде горение происходит гораздо интенсивнее, чем в воздухе, и чем выше давление, тем быстрее горение. Негорючие или трудно поддающиеся возгоранию, в обычных условиях, материалы моментально загораются в атмосфере чистого кислорода

Например: при контакте с маслами, жирами, горючими пластмассами, угольной пылью, ворсинками органических веществ и т.п. чистый кислород способен окислять их с большими скоростями, в результате чего они самовоспламеняются или взрываются. И в дальнейшем может послужить причиной пожара.

Источником воспламенения может служить теплота, выделяющаяся при быстром сжатии кислорода (поскольку реакция носит экзотермический характер и протекает с выделением большого количества теплоты), трение или удар твердых частиц о металл, а также электростатический искровой разряд в струе кислорода и другие явлениями. Имели место случаи взрыва наполненного баллона в результате резкого удара о металлические предметы при низкой температуре.

По этой причине цилиндры кислородного компрессора смазывают дистиллированной водой, в которую добавляют 10% глицерина. Кроме того, поршневые кольца компрессоров для накачивания кислорода изготавливают из графита или другого антифрикционного материала работающего без смазки и не загрязняющего кислород органическими примесями.

Если в кислороде присутствует избыток влаги, внутренняя стенка баллона начинает подвергаться коррозии. В результате образуются рыхлые массы гидратов оксида железа (Fe(OH), Fe(OH)2, Fe(OH)3) в которые свободно проникает кислород, что содействует распространению коррозии вглубь стенки.

Если баллоны наполнены сухим кислородом, то происходит очень медленное окисление железа в тонком поверхностном слое. В результате образующиеся окислы покрывают стенку сплошной пленкой препятствующей дальнейшему процессу окисления. Практика показывает, что при отсутствии влаги в баллоне даже после 20 лет эксплуатации не наблюдается заметной коррозии металла на внутренней стенке.

В процессе газовой сварки или газовой резки в конце опорожнения баллона из-за низкого давления кислорода возможно перетекание горючего газа (ацетилена, пропана, метана) находящегося в баллоне под более высоким давлением, что приводит к образованию взрывоопасной смеси взрывающейся при обратном ударе. Поэтому при наполнении баллоны очень тщательно проверяют на наличие в них посторонних газов.

Горючие газы и пары образуют с кислородом смеси, обладающие весьма широкими пределами взрываемости при воспламенении. Взрывная волна распространяется в таких смесях с очень большой скоростью (3000 м/с и выше), когда взрыв сопровождается детонацией.

Различные пористые органические вещества, такие, как угольная мелочь и пыль, сажа, торф, шерсть, ткани из хлопка и шерсти и т. п. будучи пропитаны жидким кислородом, образуют так называемые оксиликвиты, при воспламенении которых вследствие детонации происходит сильный взрыв.

В кислороде могут загораться и углеродистые стали при достаточном количестве тепла в месте соприкосновения и незначительной массе металла (например, при трении тонких пластин о массивные детали машин, наличии частиц окалины, стружки или железного порошка).

Для предотвращения возможности возникновения пожара необходимо строго следить, чтобы объемная доля кислорода в рабочих помещениях не превышала 23%.

Несмотря на то, что человеку жизненно необходим кислород, но при длительном вдыхании чистого кислорода происходит поражение органов дыхания и легких с возможным последующим летальным исходом.

В статье Кислород – рождающий кислоты мы писали о том, что жидкий кислород имеет низкую температуру, поэтому при попадании на кожу или в глаза он вызываем моментальное обморожение.

Симптомы у человека при недостатке кислорода в воздухе

Нормальное содержание кислорода в воздухе находится в пределах 21%. При понижении количества кислорода в результате сгорания или вымещения инертными газами (аргон, гелий) возникает недостаток кислорода, последствия, и симптомы которого указаны в таблице ниже.

кислорода (% по объему)Последствия и симптомы (при атмосферном давлении)
15-19% Снижение работоспособности. Может произойти нарушение координации. Первые симптомы могут проявиться у людей с нарушением коронарного кровообращения, общего кровообращения или работы легких
12-14% Затруднение дыхания, учащение пульса, нарушение координации и восприятия.
10-12% Еще более глубокое и учащенное дыхание, потеря здравомыслия, посинение губ. При нахождении в атмосфере, содержащем 12% и менее кислорода, потеря сознания происходит внезапно и так быстро, что у человека не остается времени на то, чтобы предпринять какие-то меры.
8-10% Нарушение мыслительной деятельности, обморок, потеря сознания, мертвенно-бледное лицо, синие губы, рвота.
6-8% 8 мин — 100% летальный исход; 6 мин — 50%; 4-5 мин — возможно спасение жизни с медицинской помощью.
4-6%. Через 40 секунд — кома, конвульсии, прекращение дыхания, смерть.
Читайте также  Какая фанера лучше для лазерной резки?

При наличии вышеуказанных симптомов пострадавшего следует быстро вынести на свежий воздух и дать ему подышать кислородом или сделать искусственное дыхание. Необходима немедленная медицинская помощь. Ингаляция насыщенного кислородом воздуха должна проводиться под наблюдением врача.

Правила безопасности при использовании, хранении и транспортировке кислорода

  • Необходимо внимательно следить за тем, чтобы кислород не находился в контакте с горючими легковоспламеняющимися веществами.
  • Следить за тем, чтобы не было утечка кислорода в воздух, поскольку даже при незначительном увеличении количества кислорода в воздухе может произойти самовозгорание горючих материалов или волос на теле, одежде и т.п.
  • Все лица, в том числе и сварщики, работающие с кислородом никогда не должны надевать рабочую одежду, на которых присутствуют следы смазки или масла.
  • Запрещено применение кислорода вместо воздуха для запуска дизельного двигателя.
  • Запрещено использование кислорода с целью удаления пыли с рабочей одежды. При случайном попадание избыточного объема кислорода на одежду потребуется много времени для его выветривания, вплоть до нескольких часов.
  • Запрещено применение кислорода для освежения воздуха.
  • Вся кислородная аппаратура, кислородопроводы и баллоны необходимо тщательно обезжиривать. В процессе эксплуатации исключить возможность попадания и накопления масел и жиров на поверхности деталей, работающих в контакте с кислородом.
  • Оборудование, работающее в непосредственном контакте с кислородом не должно содержать пыль и металлические частицы во избежание самовозгорания.
  • Перед проведением ремонтных работ или освидетельствованием трубопроводов, баллонов, стационарных и передвижных реципиентов или другого оборудования, используемого для хранения и транспортирования газообразного кислорода, необходимо продуть все внутренние объемы воздухом. Разрешается начинать работы только после снижения объемной доли кислорода во внутренних объемах оборудования до 23%.
  • Запрещается баллоны, автореципиенты и трубопроводы, предназначенные для транспортирования кислорода, использовать для хранения и транспортирования других газов, а также производить какие-либо операции, которые могут загрязнить их внутреннюю поверхность.
  • При погрузке, разгрузке, транспортировании и хранении баллонов должны применяться меры, предотвращающие их падение, удары друг о друга, повреждение и загрязнение баллонов маслом. Баллоны должны быть защищены от атмосферных осадков и нагрева солнечными лучами и другими источниками теплоты.

Все вышеуказанные свойства и особенности кислорода нужно иметь в виду при его использовании, хранении и транспортировке.

Источник: http://weldering.com/kislorod-takoy-bezopasnyy-kazhetsya

Руководство по выбору плазмообразующего газа — Компания С-АВТ

Сжатый воздух вместо кислорода для резки

Многие производители выбирают системы плазменной резки, в которых используется несколько газов. Это означает, что для различных применений можно использовать разные плазмообразующие и защитные газы. Резаки, позволяющие использовать несколько газов, самые гибкие, т. к. они позволяют выполнять резку различных материалов.

В зависимости от типа материала и его толщины используются различные газы, чтобы добиться наилучшего баланса качества резки, срока службы расходных деталей, производительности и общей стоимости обработки.

В большинстве руководств по системам плазменной резки большие массивы технологических карт резки и рекомендаций по выбору газа могут сбить оператора с толку.

Цель этой статьи — привести краткий обзор преимуществ и недостатков каждого газа, а также дать рекомендации для «идеального варианта» резки трех наиболее широко распространенных материалов: низкоуглеродистой стали, нержавеющей стали и алюминия.

Воздух

Воздух — это самый универсальный плазмообразующий газ. Он позволяет получить хорошее качество и скорость резки для низкоуглеродистой, нержавеющей стали и алюминия. Кроме того, воздух понижает стоимость эксплуатации системы, поскольку нет необходимости покупать газы. (По этой причине системы воздушно-плазменной резки не очень популярны у поставщиков газов). Однако воздух тоже не бесплатный.

Производственный сжатый воздух должен быть очищенным от таких загрязнений, как частицы, масляный туман и влага. Наилучшее решение для систем воздушно-плазменной резки — это отдельный воздушный компрессор подходящих размеров, рефрижераторный осушитель и набор фильтров для очистки воздуха от частиц, масла и оставшейся влаги. Другая проблема воздушно-плазменной резки — свариваемость кромки реза.

При воздушно-плазменной резке происходит определенное нитрирование и окисление поверхности резки. Это может привести к образованию пор в сварных швах. Обычно эту проблему удается решить, просто используя сварочную проволоку хорошего качества с добавками для деазотирования и раскисления.

Для многих ремонтных мастерских воздух — это хороший вариант, поскольку обеспечивает универсальность, хорошую скорость, низкие уровни окалины и срок службы деталей, составляющий до 600 запусков. Если в качестве плазмообразующего газа используется воздух, то наилучшим вариантом для защитного газа будет воздух.

Кислород

Кислород стал отраслевым стандартом для резки низкоуглеродистой стали, поскольку он обеспечивает наилучшее качество резки и самую высокую скорость резки по сравнению со всеми остальными плазмообразующими газами. (Не рекомендуется использовать кислород для резки нержавеющей стали или алюминия).

Кислород, как плазмообразующий газ, вступает в реакцию с низкоуглеродистой сталью, в результате чего образуются небольшие брызги: каждая капля имеет меньшее поверхностное натяжение. Эти расплавленные брызги легче выдуваются из разреза. Недостаток использования кислорода — его стоимость и меньший срок службы расходных деталей.

Однако в современных системах кислородно-плазменной резки наряду с кислородом, как плазмообразующим газом, используются инертные газы запуска (например, азот), позволяя достичь такой же продолжительности службы расходных деталей, как в системах резки с использованием азота или воздуха. Срок службы деталей на этих системах может достигать 800–1500 запусков.

Читайте также  Деталь резки швеллера для выгиба косоура

Более высокие затраты на расходные детали и газ обычно оправдываются меньшей необходимостью дорогостоящей доработки для снятия окалины и выравнивания скошенных деталей. Если в качестве плазмообразующего газа используется кислород, то обычно воздух используется в качестве защитного.

Азот

Азот применялся в большинстве ранее использовавшихся плазменных резаков. Он все еще остается наилучшим вариантом для резки больших объемов алюминия и нержавеющей стали. При этом качество резки и срок службы деталей имеют очень хорошие характеристики.

(Обычно срок службы составляет более 1000 запусков), однако при резке материалов большой толщины (больше 12 мм) на пределе возможностей Вашей системы плазменной резки следует перейти к использованию смеси аргон-водород. Если в качестве плазмообразующего газа используется азот, то наилучшим вариантом для защитного газа будет воздух.

CO2 работает хорошо, слегка улучшая качество поверхности, скорость резки и срок службы расходных деталей по сравнению с воздухом. Но CO2 стоит больше по сравнению с воздухом. Для подачи адекватного потока нужно использовать газовые баллоны с системой распределительных трубок или объемную систему подачи.

Вода — это хороший второй компонент резки для использования с плазмообразующим азотом, если это позволяет система. Ее применение позволяет получить очень гладкую блестящую поверхность резки на нержавеющей стали и алюминии. Резку с использованием воды в качестве второго компонента необходимо выполнять на водяном столе.

Аргон-водород

Вариант аргон-водород подходит для резки листов нержавеющей стали и алюминия большой толщины (> 12 мм). В данной смеси обычно используется 35 % водорода и 65 % аргона (H-35). Аргон-водород — это смесь плазмообразующих газов, при горении которых достигается самая высокая температура и обеспечивается возможность резки материалов самой большой толщины.

(Смесь аргон-водород используется в резаках с впрыском воды с силой тока до 1000 А для резки нержавеющей стали толщиной до 152 мм). В резаках с поддержкой использования нескольких газов смесь аргон-водород обеспечивает прямой рез и очень гладкую, почти полированную, поверхность на нержавеющей стали. Вдоль нижней кромки может образовываться некоторое количество окалины в виде зубцов.

Со смесью аргон-водород в качестве защитного газа используется азот. Недостаток этой комбинации состоит в ее высокой стоимости.

Иллюстрированное руководство по выбору плазмообразующего газа:

Плазмообразующий/защитный газ Низкоуглеродистая сталь Нержавеющая сталь Алюминий
Воздух/воздух Хорошие показатели качества/скорости резки. Экономичность Хорошие показатели качества/скорости резки. Экономичность Хорошие показатели качества/скорости резки. Экономичность
Кислород (O2)/воздух Отличные показатели качества/скорости резки. Очень мало окалины Не рекомендуется Не рекомендуется
Азот (N2)/CO2 Удовлетворительное качество резки, определенное количество окалины. Отличный срок службы деталей Хорошее качество резки. Отличный срок службы деталей Отличное качество резки. Отличный срок службы деталей
Азот (N2)2/воздух Удовлетворительное качество резки, определенное количество окалины. Отличный срок службы деталей Хорошее качество резки. Отличный срок службы деталей Хорошее качество резки. Отличный срок службы деталей
Азот (N2)/H2 Удовлетворительное качество резки, определенное количество окалины. Отличный срок службы деталей Отличное качество резки. Отличный срок службы деталей Отличное качество резки. Отличный срок службы деталей
Аргон-водород/N2 Не рекомендуется Отличное качество резки на большой толщине > 12 мм Отличное качество резки на большой толщине > 12 мм

Вывод:

Наиболее подходящий для использования газ в основном зависит от трех условий: качества резки, производительности и экономичности.

  • Использование кислорода в качестве плазмообразующего газа с воздухом в качестве защитного газа при резке низкоуглеродистой стали позволяет получить следующие преимущества: наилучшее качество резки, самые низкие уровни образования окалины, минимальная доработка, отличная свариваемость и самые высокие показатели скорости и производительности резки.
  • Чтобы обеспечить наилучшее качество резки нержавеющей стали и алюминия толщиной до 12 мм, используйте комбинацию азота (плазмообразующий газ) и воздуха (защитный газ), которая позволит получить хороший баланс качества резки и доступности. Чтобы получить немного более высокие качество и скорость резки, используйте CO2 в качестве защитного газа. Если позволяет Ваша система, используйте воду в качестве защитного материала, что позволит получить наилучшее качество кромок.
  • Наилучшее качество резки нержавеющей стали и алюминия большой толщины можно получить, используя смесь аргон-водород с азотом в качестве защитного газа. Ваша система должна быть оборудована для безопасного использования смеси газов аргон-водород.
  • По соображениям экономии для резки низкоуглеродистой стали, нержавеющей стали и алюминия лучше всего использовать сухой чистый производственный сжатый воздух.

Источник статьи: Hypertherm Inc.

Источник: http://c-avt.com/rukovodstvo-po-vyboru-plazmoobrazuyushhego-gaza-2/

Газы для плазменной резки металла

Сжатый воздух вместо кислорода для резки

В процессе резки металла с помощью оборудования для плазменной резки используются различные газы:

1. Плазмообразующий газ (PG):

Плазмообразующий газ — это все газы или смеси газов, которые можно использовать для создания потока плазмы и осуществления процесса резки. Принято различать две основные фазы плазменной дуги: фазу зажигания и фазу резки. Соответственно, плазмообразующий газ можно подразделять на зажигающий и режущий. Эти фазы различаются как по типу газа, так и по его объемному расходу.

Пусковой газ (ZG):

Этот газ служит для зажигания плазменной дуги. Он должен облегчать процесс зажигания и может положительно влиять на срок службы катода.

Режущий газ (SG):

В результате ионизации режущий газ становится электропроводным и может образовывать основную электрическую дугу между катодом и обрабатываемой деталью. Сначала материал расплавляется энергией электрической дуги, а затем выдувается режущим газом, истекающим с большой скоростью. Для достижения оптимальных результатов резки режущие газы выбираются с учетом типа и толщины материала. (пример: пусковой газ — воздух, режущий газ — O2 или пусковой газ — Ar, режущий газ — Ar/H2, Ar/H2/N2, Ar/N2)

Маркировочный газ (MG):

Термин «маркировочный газ» используется для обозначения газа при плазменной маркировке.

2. Вихревой газ (WG):

Этот газ обволакивает струю плазмы. Он способствует повышению качества резки, так как дополнительно сужает и охлаждает электрическую дугу, а также защищает быстроизнашивающиеся детали при прожигании первоначального отверстия и при резке в воде. В качестве этого газа также можно использовать различные газы.

Барьерный газ (SpG):

Барьерный газ — это вихревой газ, подаваемый с уменьшенным расходом во время перерывов плазменной резки в воде. Он предотвращает проникновение воды в головку горелки при погруженной горелке.

3. Контрольный газ (KG):

Этот газ направляется на головку горелки и контролирует наличие защитного колпачка на головке. Благодаря этому установку можно включить только при правильно смонтированной горелке.

Идентифицирующий газ (IG):

Этот газ представляет собой контрольный газ, возвращающийся от горелки. Он служит для распознания (идентификации) различных сменных головок горелки.

Газы имеют решающее значение для качества резки материалов. В зависимости от типа разрезаемого металла применяются различные газы или сочетания газов. Каждый газ имеет специфические свойства , используемые для резки материалов различной вязкости. Ниже дан обзор типовых газов, применяемых при плазменной резке для различных типов металла.

Читайте также  Плазмотрон для ручной воздушно плазменной резки

Газы для резки различных типов металла

МатериалПлазмообразующий газВихревой газ Конструкционная сталь

Высококачественная сталь

 

Алюминий

 

 

O2 O2, воздух, N2
  • Перпендикулярность поверхности среза как при лазерной резке
  • Гладкая поверхность без «бороды»
N2/H2 N2
  • Для тонкой высококачественной стали (CrNi) от 1 до 6 мм
Ar/H2 N2
  • Хорошая перпендикулярность поверхности среза
  • Гладкая поверхность без «бороды»
воздух N2
  • Для тонкого алюминия от 1 до 8 мм
N2/H2 N2
  • Для тонкого алюминия от 1 до 8 мм
Ar/H2 N2
  • Почти перпендикулярный срез

Свойства газов для плазменной резки

Газы оказывают большое влияние на качество резания. Чтобы процесс плазменной резки был экономичен и при этом достигались оптимальные результаты, должны использоваться плазмообразующие технологические газы, соответствующие обрабатываемому материалу. При этом решающее значение имеют их физические свойства. Необходимо учитывать их энергию ионизации и диссоциации, теплопроводность, атомную массу и химическую реакционную способность.

Аргон

Аргон является инертным газом. Это означает, при процессе резки он не реагирует с материалом. Благодаря его большой атомной массе (самой большой среди всех газов для плазменной резки), он эффективно выталкивает расплав из прорези.

Это происходит благодаря тому, что может достигаться большая кинетическая энергия струи плазмы. С учетом малого потенциала ионизации он превосходно пригоден для зажигания струи плазмы.

Однако аргон не может использоваться в качестве единственного газа для резки, так как он имеет низкую теплопроводность и малую теплоемкость.

Водород

В отличие от аргона, водород имеет очень хорошую теплопроводность. Кроме того, водород диссоциирует при высоких температурах. Это означает, что от электрической дуги отбирается большое количество энергии (а также при ионизации) и, тем самым, происходит более хорошее охлаждение граничных слоев. Благодаря этому эффекту электрическая дуга сжимается, т. е.

достигается более высокая плотность энергии. В результате процессов рекомбинации отобранная энергия снова высвобождается в виде тепла в расплаве. Однако водород тоже не пригоден в качестве единственного газа, так как, в отличие от аргона, он имеет очень малую атомную массу и поэтому не может достигаться достаточная кинетическая энергия для выталкивания расплава.

Смеси газов

Вышеперечисленные газы часто применяются и в виде смесей. Так, например, хорошие тепловые свойства водорода можно сочетать с большой атомной массой аргона. Высоколегированные стали и алюминий можно резать начиная с толщины 5 мм. При этом доля водорода выбирается в зависимости от толщины материала. Чем толще материал, тем выше должна быть доля водорода. Можно использовать максимум 35 объемных %. Разумеется, возможны и другие сочетания, например, смеси азота с водородом или смеси аргона, азота и водорода.

Чистота газа

Для наилучших и воспроизводимых результатов резки рекомендуется следующая чистота газов:

Плазмообразующий газ
  Сжатый воздух: Максимальный размер частиц 0,1 мкм, класс 1, в соответствии с ISO 8573, максимальное остаточное содержание масла 0,1 мг/м³, класс 2, в соответствии с ISO 8573, максимальная температура точки росы в условиях давления +3°C по классу 4 в соответствии с ISO 8573
Кислород: 99,5 %
Азот: 99,999 %
Водород: 99,95 %
Аргон: 99,996 %
Вихревые газы
Кислород: 99,5 %
Азот: 99,996% (лучше 99,999%)
Защитный газ из смеси водорода и азота (смесь N2 95%, H2 5%)

Вы можете получить любые консультации по выбору оборудования для плазменной резки у наших специалистов.

Источник: https://CyberSTEP.ru/plasma-gaz