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数控切割机选择用于氧气切割的气体

发布时间:2019/10/15 20:22

数控切割机选择用于氧气切割的气体

特征和警告

发表时间:2019年

作者:江苏科茂自动化有限公司
关于:数控切割机激光切割机
数控切割机
长期以来,火焰切割一直用于金属的切割和加热,但是金属制造商对制造过程中这一非常普遍的部分真正了解多少?我们是否有足够的了解,可以为氧气切割的最佳选择燃气?

富氧切割是用于在高温下通过氧气与金属的化学反应切断钢的过程。一旦氧气与燃料气体混合,温度就会迅速升高到足以熔化并点燃钢的温度。氧气切割过程无非就是快速氧化-也称为燃烧。

当然,成本始终是制造商关注的问题,而燃料气体的成本(无论是乙炔,丙烯还是丙烷)通常占总切割成本的20%至25%。但是,除了成本以外,安全是最重要的问题。

OSHA Subpart Q 29 CFR 1910.253对氧气切割和焊接有一些严格的要求。如果工人不了解和理解这些要求,则可能会导致严重的灼伤和爆炸。美国国家消防协会(NFPA)标准51,焊接,切割用氧气系统和NFPA 58,液化石油气的存储和处理也涵盖了燃气。OSHA 49 CFR 195涵盖了压缩气瓶的公路运输,该法规由州交通运输部执行。

数控切割机

以下三种燃料气体的比较适用于它们在约2760华氏度的熔点下切割碳钢时的使用。为了精确比较这些气体,制造商必须考虑其传热特性,火焰温度,氧气消耗量,热分布,安全的操作压力,运输和搬运。数控切割机的使用者必须确保他们具有适合应用的合适的割炬尺寸和样式,气管和调节器设置。

乙炔

乙炔由化学教授埃德蒙·戴维(Edmund Davy)于1836年首次发现,已用于切割已有100多年的历史。当与适量的氧气(1比1)结合使用时,它具有最高的火焰温度(超过5800华氏度和5580度的中性火焰温度)和最低的次级火焰温度。次级火焰(围绕内部白色火焰柱的较大的外部灯泡(通常为蓝色))的工作是预热钢,以实现内部(初级)火焰的熔化或切割作用。

乙炔的热量为每立方英尺1,470 BTU,是除天然气以外的所有燃料气体中最低的。由于二次火焰温度低,在重切削应用中气体可能需要大量的预热时间。

是什么使乙炔与其他燃料气体如此不同?一方面,气瓶不是开放式气瓶。乙炔是一种不稳定的,对冲击敏感的气体。如果不稳定,装有未加工乙炔的钢瓶会自行破裂。在圆筒的制造过程中,圆筒内部填充有吸收剂。通常,较新的圆柱体中的这种吸收剂是硅酸钙,类似于沙子。

在乙炔填充操作之前,用丙酮(稳定剂)将钢瓶填充到大约80%。接下来,将钢瓶连接到歧管系统,当碳化钙暴露于水并缓慢注入钢瓶中以被丙酮吸收时,会产生乙炔气体。丙酮将气体保持在溶液中,即吸收气体的液体。

丙酮极易燃,因此乙炔的使用量不得超过15磅。如果乙炔的抽出速率超过15磅,则丙酮不能足够快地释放出气体,因此该过程除乙炔外还会吸出丙酮。这是一个很大的安全隐患;丙酮会从内向外缓慢溶解燃气软管,另外,液体火焰会从割炬中掉落。因此,切勿将气瓶放下使用。使用前必须直立放置约两个小时,以确保内容物稳定。

从乙炔气瓶中安全排出的气体不超过气瓶容积的1/7。一些专家将其降低到1/10。较高的抽气速率将破坏气缸中丙酮的平衡,并增加通过调节器和燃气软管排出丙酮的可能性。

如果不遵循这些规则,则乙炔是仅次于氧气的第二大危险气体。它有适得其反的趋势。如果火焰在基体金属上接地,则看起来会熄灭,但实际上实际上是在割炬内燃烧回去,这种现象称为回火。新的割炬通常具有内置的回火防止器,以防止燃烧倒流到软管中,但是回火燃烧得非常快,这是非常严重的状况(发生多次回火时有可能会导致数控切割机的回火防止器堵塞,进而影响输出气体的压力)。

像所有燃料气体一样,乙炔的气瓶内含压力取决于环境温度。0°F时充满气缸的表压约为85 PSI。在华氏60度时,平均表压为225磅。在100华氏度下,表压为355磅。压力高于300磅。不能接受,因此气瓶不应存放在阳光直射的地方。

不管这些问题如何,乙炔都具有其他燃气所不具备的几种优良品质。即使非常经济地消耗氧气(1比1),它也比丙烯和丙烷提供更热的中性火焰。乙炔是唯一可用于气焊的燃料气体。它非常适合火焰喷涂,表面硬化,预热和铜的软焊接。乙炔在小火炬和微型火炬中的效果要优于其他两种气体,并且可以在单软管吸气炬中使用。请与您的气体供应商联系以获取所需的燃气软管等级。
(数控火焰切割机在使用时应该尽量避免使用丙烷气体,但是丙烷在预热薄钢板时 有很大的优点)。

丙烯

丙烯已迅速成为业内最优选的含氧气体。在自然界中发现,丙烯是炼油和天然气加工的副产品,自1970年代初以来,丙烯已用于金属加工行业。

丙烯的炬嘴和燃气调节器与乙炔不同。螺母和奶嘴都是CGA-510(压缩气体协会的连接配件标准),但是在15 PSI的压力下未标出输送表。两个调节器的端口也不同。可以在钢瓶压力下使用丙烯和丙烷,但应将输送压力表设置为预期用途所需的压力。更多不是更好。它会影响切割质量。

丙烯在一次和二次火焰中有很高的热量释放。二次火焰的BTU含量是乙炔的两倍多,为1,960 BTU / ft。3主火焰的速度为440 BTU / ft。3-类似于乙炔。总火焰BTU含量约为2,400,是乙炔的两倍。

与乙炔相比,丙烯的使用寿命将延长五倍。在任何温度下,丙烯在任何液态燃料气体中均具有最高的蒸气压和排出速率。中性的含氧燃料火焰温度约为5,280华氏度,比乙炔低约300华氏度。

与乙炔一样,丙烯和丙烷需要将气瓶装在一起以完成大型工作,而大型工作则需要具有大量燃气的大加热头。如果撤出速度超过90英尺3 /小时,则气缸中的液体燃料不能足够快地沸腾。

丙烯是非常稳定的气体,有适度的回火倾向。中性火焰的氧气用量为3比1。凭借其较高的二次火焰,丙烯的切割速度比乙炔快,并且通常产生更少的炉渣。

100磅 丙烯汽缸约为23.4加仑,在70华氏度下为922英尺3的气体。(丙烯是数控火焰切割机使用成本最低的气体)

丙烷

丙烷于1910年由美国矿务局首次鉴定,丙烷是天然气加工和石油精炼的副产品。在汽车燃料,家庭供暖,炊具,煤气烤架和谷物干燥等应用中,它比其他两种工业燃料气使用更广泛。

美国商用丙烷的标准是90%的丙烷和10%的填充剂(乙烷,丁烷,乙基硫醇和丙烯)。其最令人希望的特征之一是燃烧过程的产物是水蒸气和二氧化碳。

周围温度每升高10华氏度,丙烷膨胀1.5%。换句话说,丙烷将从0到100华氏度膨胀15%。因此,丙烷气瓶不能填充到其内部空间的80%以上。它需要在气缸中的液化丙烷上方留有顶部空间,以进行温度膨胀。液态丙烷还需要腾出空间,以便在丙烷蒸气被割炬燃烧所消耗的气体排出时使用。气缸中的液态气体会沸腾成产生火焰所需的蒸气。随着蒸气压的消耗,它是连续的作用。与丙烯一样,割炬燃烧的是气体而不是液体。

如果加热嘴消耗的气体超过每小时85英尺3,则需要将两个气瓶连接在一起。不能蒸发出足够的气体来满足割炬燃烧速率所需的供给。使割炬缺乏压力会导致其过热。

使用从调节器到割炬的一根软管的加热割炬通常与丙烷一起使用。这些火炬可以产生一百万个BTU。不需要氧气。这是一种非常经济的方法,可以在很短的时间内预热900°F或更高的厚板和铸件。

丙烷在商用钢瓶中按公斤出售。对于中性火焰,它的耗氧量为4比1。丙烷的单火焰温度为1,750华氏度,而富氧火焰温度为4,820华氏度。

这种气体只会适得其反。它的主要火焰为255 BTU / ft。3;二次火焰为2,240 BTU。像丙烯一样,丙烷也需要两件式的割嘴。火炬加热头与乙炔不同,不能互换。

只有基础

请注意,我们仅介绍了基础知识。为了在技术水平上比较常见的燃料气体,需要考虑许多情况。但是这里介绍的基本信息(一种燃料101)至少应该为数控切割机的使用者提供了一些参考。