氧—汽油火焰切割機(jī)在廢棄樁管內(nèi)的切割試驗(yàn)

任國(guó)柱，趙 軍，趙陸民，王 喆

（1.北華航天工業(yè)學(xué)院工程技術(shù)訓(xùn)練中心，河北廊坊065000；2.北華航天工業(yè)學(xué)院材料工程學(xué)院，河北廊坊065000）

氧—汽油火焰切割機(jī)在廢棄樁管內(nèi)的切割試驗(yàn)

任國(guó)柱，趙 軍，趙陸民，王 喆

（1.北華航天工業(yè)學(xué)院工程技術(shù)訓(xùn)練中心，河北廊坊065000；2.北華航天工業(yè)學(xué)院材料工程學(xué)院，河北廊坊065000）

闡述了火焰切割的工作原理，介紹了氧-汽油火焰切割機(jī)的結(jié)構(gòu)形式與工作流程，通過(guò)對(duì)氧—汽油火焰切割機(jī)在廢棄樁管內(nèi)的切割實(shí)驗(yàn)與分析，得出了一組在廢棄樁管中能夠快速切割的優(yōu)化參數(shù)數(shù)據(jù)；氧—汽油火焰切割機(jī)在廢棄樁管中的成功切割應(yīng)用，為我國(guó)海洋廢棄樁管的切割應(yīng)用提供了一種思路與工程實(shí)踐指導(dǎo)，在我國(guó)海洋廢棄樁管的切割應(yīng)用中具有較大優(yōu)勢(shì)與廣泛前景，具有一定的工程實(shí)踐指導(dǎo)意義。

火焰切割；樁管；工作原理

0 火焰切割的工作原理

火焰切割的工作原理為：首先通過(guò)燃燒的火焰產(chǎn)生的熱量預(yù)熱被切割金屬表面，使被切割部位的金屬（鐵元素）達(dá)到在氧氣中燃燒的溫度，使被切割表面的金屬呈流體活性化形態(tài)；此時(shí)加入速度響應(yīng)快、濃度比較高的切割氧，使被切割金屬充分燃燒，同時(shí)燃燒生成的氧化鐵廢渣釋放出巨大熱量，燃燒熱與熔渣潛熱進(jìn)一步將這些熱量傳導(dǎo)到切口金屬；與此同時(shí)，切割氧還把燃燒掉的氧化鐵熔渣吹散，當(dāng)割炬槍相對(duì)被切工件表面移動(dòng)時(shí)，在其之間便形成割縫[1]?；鹧媲懈畹氖疽馊鐖D1所示。

1 氧-汽油火焰切割機(jī)結(jié)構(gòu)形式與工作流程

1.1 氧-汽油火焰切割機(jī)結(jié)構(gòu)形式

氧-汽油火焰切割機(jī)由汽油儲(chǔ)油罐、輸出控制閥、安全壓力控制閥、氣泵、輸油與輸氣膠管和氧氣瓶等部分組成，如圖2所示。其主要技術(shù)參數(shù)為：（1）輸入電壓為高壓點(diǎn)火裝置AC 220 V/50 Hz，控制電磁AC 220 V/50 Hz；（2）汽油切割主機(jī)輸入電壓DC 12 V；（3）輸出功率50 W；（4）電磁閥輸出功率3 W；（5）注油器壓力運(yùn)行范圍0.06～0.08 MPa；（6）汽油標(biāo)號(hào)為93#普通汽油；（7）最大切割厚度小于等于100 mm；（8）適用環(huán)境溫度-20℃～50℃。

圖1 火焰切割示意

圖2 氧-汽油火焰切割機(jī)工作示意

1.2 氧-汽油火焰切割機(jī)的工作流程

圖2中氧-汽油火焰切割機(jī)的工作流程為：（1）加注汽油，旋啟儲(chǔ)油器汽油輸出接口控制閥使汽油處于可輸配狀態(tài)；（2）旋啟氧氣瓶高壓閥開關(guān)接通氧氣，然后調(diào)整減壓器低壓閥將氧氣調(diào)至所需工作壓力，使氧氣處于可輸配狀態(tài)；（3）接通主機(jī)電源開關(guān)，啟動(dòng)主機(jī)氣泵輸送系統(tǒng)壓力；（4）啟動(dòng)低壓氧氣（預(yù)熱氧）球閥；（5）啟動(dòng)汽油電磁控制閥；（6）啟動(dòng)高壓點(diǎn)火器自動(dòng)點(diǎn)火；（7）手動(dòng)調(diào)整火焰強(qiáng)弱，火焰要盡量大一些；（8）下送設(shè)備至切割工位，對(duì)工件部位進(jìn)行預(yù)熱；待工件預(yù)熱部位呈亮紅色時(shí)，啟動(dòng)切割氧電磁控制閥，輸送切割氧，并適速調(diào)整割炬運(yùn)行速度，然后即可進(jìn)入正常的切割作業(yè)；（9）切割完畢后斷開切割氧電磁閥；（10）斷開汽油輸出系統(tǒng)電磁閥；（10）斷開預(yù)熱氧電磁閥，關(guān)機(jī)完畢；（11）收回氧-汽油火焰切割機(jī)。

表1 物矩距離標(biāo)定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

表2 預(yù)熱時(shí)間標(biāo)定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

2 氧-汽油火焰切割試驗(yàn)分析

表1～表3的試驗(yàn)條件為：在實(shí)際廢棄樁管內(nèi)進(jìn)行切割，廢棄樁管管壁直徑1 200 mm，厚度26 mm，等壓式割槍，使用93#汽油和工業(yè)氧氣為介質(zhì)，切割氧氣出口恒定壓力設(shè)定為0.6 MPa。

圖3～圖5為切割實(shí)驗(yàn)中切割不穩(wěn)定、比較穩(wěn)定、與穩(wěn)定的工作狀態(tài)。

3 氧-汽油火焰切割試驗(yàn)結(jié)果分析

氧-汽油火焰切割機(jī)在廢棄樁管中的切割試驗(yàn)結(jié)果分析。

表3 切割速度標(biāo)定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

圖3 切割不穩(wěn)定，吹渣不暢狀態(tài)

圖4 切割比較穩(wěn)定，吹渣比較穩(wěn)定

（1）根據(jù)上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，單割炬用油用氧量分別為：用油量0.048±0.05 L/min，或電機(jī)20 r時(shí)0.25± 0.05 L/m；用氧量260±5 L/m。

（2）電機(jī)轉(zhuǎn)速8～30 r/min，割炬切割速度100～375mm/min；穩(wěn)定的切割速度推薦電機(jī)轉(zhuǎn)速20r/min，割炬切割速度240 mm/min。

圖5 切割穩(wěn)定，割縫均勻，狀態(tài)較理想

（3）根據(jù)實(shí)際切割效果，切割角度、物矩距離和預(yù)熱時(shí)間的確定。

切割角度：割炬垂直于管壁最佳；物矩距離：12± 1 mm為最佳；預(yù)熱時(shí)間：40～60 s為合適。

試驗(yàn)切割完的廢棄樁管如圖6所示。

圖6 試驗(yàn)切割完的廢棄樁管

4 結(jié)論

汽油作為一種液體燃料完全可以代替乙炔氣體進(jìn)行切割。經(jīng)過(guò)核算，切割完成同等管徑與壁厚的廢棄樁管其汽油消耗量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于乙炔氣體的消耗量，加工效率也大大提高；另外，由于在汽油儲(chǔ)油罐里放置了高性能的防爆材料，其安全性能也大大提高。氧-汽油火焰切割機(jī)在廢棄樁管中的成功切割應(yīng)用，為我國(guó)海洋廢棄樁管的切割提供了一種新思路與工程實(shí)踐參考。

[1]中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì).焊工手冊(cè)（手工焊接與切割（第3版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001：165.

[2]閆玉芹，呂來(lái)泉，李勇，等.氧-汽油火焰切割的開發(fā)研究及應(yīng)用[J].機(jī)械工人（熱加工），2004（1）：28-30.

[3]李憲臣，蔣應(yīng)田，胡傳順，等.氧乙醇汽油火焰燃燒分析及切割實(shí)驗(yàn)[J].焊接技術(shù)，2012（6）：30-34.

Cutting experiment using Oxygen-Gasoline flame cutting machine in the waste pile pipe

REN Guozhu，ZHAO Jun，ZHAO Lumin，WANG Zhe
（1.Engineering Technical Training Center of North China Institute of Aerospace Engineering，Lanfang 065000，China；2.The School of Material Engineering of North China Institute of Aerospace Engineering，Lanfang 065000，China）

The structure and working process of Oxygen-Gasoline flame cutting machine was introduced，the working principle of flame cutting was described.The experimental study on cutting using Oxygen-Gasoline flame cutting machine in the waste pile pipe was analyzed.A group of the optimization parameter data for quickly cutting the waste pile pipe was achieved.It provides a way of thinking and engineering practice guidance for China's marine waste pile pipe cutting applications that the successful application of cutting using Oxygen-Gasoline flame cutting machine，it has a certain practical engineering significance and great advantage and wide prospect for China's marine waste pile pipe cutting applications.

flame cutting；pile pipe；working principle

TG111

：A

1001-2303（2015）09-0142-03

10.7512/j.issn.1001-2303.2015.09.31

2014-10-24；

2015-12-17

廊坊市科技廳項(xiàng)目（2014011006）

任國(guó)柱（1980—），男，河北懷安人，實(shí)驗(yàn)師，主要從事機(jī)械制造工作設(shè)計(jì)、CAD/CAM建模等方面的教學(xué)與科研工作。