Кислородно-флюсовая резка бетона и железобетона

Для резки железобетона применяют ручные и машинные резаки, работающие по схеме с внешней подачей флюса. Флюс к резаку подается сжатым воздухом или азотом. Для обеспечения цилиндричности кислородной струи применяют цилиндричные и конусные сопла, сужающиеся книзу.

Процесс кислородно-флюсовой резки железобетона мало отличается от кислородно-флюсовой резки высоколегированных сталей, чугуна и цветных металлов. При резке железобетона также применяется подогревающее пламя, а порошкообразный флюс вдувается в режущую струю кислорода.

На окисление вводимого в зону резки флюса расходуется 15—20% кислорода, а на удаление из полости реза расплавленных материалов и шлаков 80—85% кислорода. При кислородно-флюсовой резке железобетона применяется флюс, состоящий из 75—85% железного порошка и 25—15% алюминия.

Резка кислородным копьем.

При прожигании бетона используют трубы, имеющие наибольшую толщину стенки. Для сгорания 1 кг железа расходуется 200— 270 литров кислорода. При прожшании отверстий в бетоне кислород расходуется не только на горение трубки, но и на выдувание из полости реза продуктов горения копья и расплавленного бетона. В начале кислород подается под меньшим давлением, после воспламенения копья давление кислорода доводят до рабочего.

Кислородное копье прижимается горящим концом с достаточно большим усилием к бетону. Образуемые в процессе прожигания отверстия шлаки давлением кислорода и газов выносятся наружу, в зазор между копьем и стенкой прожигаемого отверстия. Для лучшего удаления расплавленных остатков из отверстия копьем производят вращательные и возвратно-поступательные движения.

Резка копьем применяется для удаления прибылей стального литья, для прожигания отверстий при разделительной кислородной резке, при резке бетона и железобетона.

Для резки бетона и железобетона широкое применение получила резка порошковым копьем. Порошково-копьевую резку можно производить при толщине железобетона от 100 до 2000 мм и более.

Кислородно-флюсовая резка высоколегированных сталей

Высоколегированные стали в зависимости от содержания легирующих элементов по структуре подразделяются на основные три группы: аустенитные, ферритные и мартенситные. Легирующие элементы по-разному влияют на процесс резки высоколегированных сталей. Одни из них не влияют на процесс резки, другие вызывают способность кромки реза воспринимать закалку, третьи — замедляют процесс резки и образуют карбиды хрома.

Стали аустенитного и ферритного класса перед резкой не подвергаются подогреву, а стали мартенситного класса подогреваются до 250—350°С. Высоколегированные стали обладают низкой теплопроводностью, а процесс кислородно-флюсовой резки вызывает интенсивное тепловое воздействие на разрезаемый металл, так как одновременно с кислородом вводится железный порошок, который, сгорая, выделяет дополнительное тепло. В результате низкой теплопроводности и большого выделения тепла в зоне реза в металле возникают большие внутренние напряжения, которые приводят к образованию деформаций разрезаемых листов, а при жестком закреплении — трещин.

Перед резкой линия реза тщательно очищается от грязи, ржавчины и масла, а флюс просеивается и прокаливается. Резку начинают от края листа или от предварительно сделанного отверстия.

Режимы кислородно-флюсовой резки высокохромистых сталей отличаются от режимов резки низкоуглеродистых сталей. Мощность подогревающего пламени берется на 15—25% больше, чем при резке низкоуглеродистых сталей такой же толщины. Расстояние от конца мундштука до поверхности разрезаемого металла также больше, чем при обычной кислородной резке. Делается это для того, чтобы частицы флюса успели нагреться до температуры воспламенения, при этом уменьшается возможность засорения выходных каналов подогревающего пламени.

На процесс кислородно-флюсовой резки влияют правильный выбор давления и расхода режущего кислорода, марка и расход флюса, мощность подогревающего пламени, скорость резки и другие параметры. Техника кислородно-флюсовой резки, в основном, такая же, как и при обычной кислородной резке. Резка осуществляется как ручными, так и машинными резаками. В качестве горючего газа применяется ацетилен и газы-заменители ацетилена (пропан-бутановая смесь и природные газы).

Правильный выбор расхода флюса устанавливают визуально. На кромках реза остаются небольшие валики расплавленного железного порошка. Большой расход флюса вызывает увеличение размеров валиков и замедляет процесс резки. Малый расход флюса также замедляет процесс резки из-за недостаточного количества выделившегося тепла. При кислородно-флюсовой резке вентиль подачи флюса на резаке необходимо открывать после зажигания подогревающего пламени. При выключении необходимо сначала закрыть вентили подачи флюса и режущего кислорода, а затем — вентили горючего газа и кислорода. Продолжительность подогрева металла при кислородно-флюсовой резке меньше, чем при обычной кислородной резке. Резак относительно разрезаемого металла должен перемещаться равномерно, по окончании процесса резак необходимо задержать, чтобы прорезать металл по всей его толщине.

Флюсы

Флюс наносят заранее на кромки свариваемого металла и на присадочные прутки, либо вносят в ванну в процессе сварки периодическим погружением присадочного прутка в сосуд с флюсом.

В случае применения флюса в виде паров (например, флюса БМ-1 при сварке меди, медных и никелевых сплавов) он подается в пламя горелки автоматически в строго дозированном количестве специальным прибором.

В процессе сварки флюсы, вводимые в сварочную ванну, расплавляются и образуют с окислами легкоплавкие шлаки, всплывающие на поверхность сварочной ванны. При этом пленка покрывает расплавленный металл шва, предохраняя его от дальнейшего воздействия атмосферного воздуха. Необходимость применения флюсов при сварке цветных металлов и сплавов, высоколегированных сталей и чугуна вызывается тем, что при нагревании металлов до высокой температуры на их поверхности образуется окисная пленка, которая при расплавлении переходит в сварочную ванну, препятствуя при этом надежному сплавлению основного и присадочного металла. При сварке углеродистых сталей флюсы, как правило, не применяют.

К сварочным флюсам, применяемым при сварке и пайке, предъявляются следующие требования:

• флюс должен быть более легкоплавким, чем основной и присадочный металлы;
• расплавленный флюс должен хорошо растекаться по нагретой поверхности металла, т.е. обладать достаточной жидкотекучестью;
• расплавленный флюс не должен выделять ядовитых газов в процессе сварки и вызывать коррозию сварного соединения;
• флюс должен обладать высокой реакционной способ ностыо, активно раскислять окислы, переводить их в бо лее легкоплавкие химические соединения или удалять их, растворяя так, чтобы процесс растворения заканчивался до затвердевания сварочной ванны;
• образовавшийся в процессе сварки шлак должен хорошо защищать металл от окисления кислородом и азотом воздуха;
• шлаки должны хорошо отделяться от шва после сварки;
• плотность флюса должна быть меньше плотности основного и присадочного металла, чтобы в процессе сварки образуемый флюсом шлак всплывал на поверхность сварочной ванны, а не оставался в металле шва,
• флюс должен сохранять свои свойства на протяжении всего процесса сварки;
• флюс должен быть дешевым и недефицитным.

В качестве флюсов используется бура, борная кислота, окислы и соли бария, калия, лития, натрия, фтора и др. Состав флюса выбирают в зависимости от свойств свариваемого металла.

При кислородной резке нержавеющих сталей, чугуна и цветных металлов флюс вводится в струю режущего кислорода. Основой флюса для кислородной резки служит железный порошок. Составы флюсов и способы их применения рассмотрены ниже, при описании технологии сварки и резки соответствующих металлов.

Свойства кислорода и способы его получения

Кислород является распространенным элементом на земле, встречающимся в виде химических соединений с различными веществами: в земле — до 50% по массе, в соединении с водородом в воде — около 86% по массе и в воздухе — до 21% по объему и 23% по массе.

Кислород при нормальных условиях (температура 20°С, давление 760 мм рт. ст.) — это бесцветный, негорючий газ, немного тяжелее воздуха, не имеющий запаха, но активно поддерживающий горение.

При нормальном атмосферном давлении и температуре 0°С масса 1 м3 кислорода равна 1,43 кг, а при температуре 20°С и нормальном атмосферном давлении — 1,33 кг.

Кислород имеет высокую химическую активность, образуя соединения со всеми химическими элементами, кроме инертных газов (аргона, гелия, ксенона, криптона и неона). Реакции соединения с кислородом протекают с выделением большого количества тепла, т.е. носят экзотермический характер.

При соприкосновении сжатого газообразного кислорода с маслами, жирами или твердыми горючими веществами, находящимися в распыленном состоянии, происходит их самовоспламенение, что служит причиной взрыва или пожара. Для предупреждения несчастных случаев кислородную аппаратуру необходимо тщательно обезжиривать. Кислород способен образовывать в широких пределах взрывчатые смеси с горючими газами или парами жидкостей в определенных соотношениях кислорода при наличии открытого огня или искры. Технический чистый кислород получают разделением воздуха методом глубокого охлаждения или разложением воды при пропускании через нее электрического тока (электролиз).

Атмосферный воздух представляет собой смесь, содержащую по объему: азота — 78,08%, кислорода — 20,95%, инертные газы — 0,94%. остальное — углекислый газ, водород и другие газы. При получении кислорода из воздуха происходит разделение воздуха на кислород, азот. Аргон и азот так же, как и кислород, применяют при сварке в качестве защитного газа. Сущность способа получения кислорода из атмосферного воздуха заключается в охлаждении его с переходом в жидкое состояние, что достигается при нормальном атмосферном давлении и температуре —182,9°С.

Кислород получают из воздуха в специальных установках, где воздух, проходя через фильтр, очищается от вредных примесей, пыли, углекислоты, а также осушается от влаги. Перерабатываемый воздух сжимается компрессором до давления 200 кгс/см2, после чего охлаждается в теплообменниках до сжижения.

Разделение жидкого воздуха на кислород и азот основано на разнице температур их кипения: температура кипения жидкого азота —196°С, а жидкого кислорода — 182,9°С при нормальном атмосферном давлении. При испарении в газообразную фазу сначала будет переходить азот, как имеющий более низкую температуру кипения, а по мере его выделения жидкость будет обогащаться кислородом.

Кислород направляется в газгольдер, откуда и наполняется в кислородные баллоны под давлением 150—165 кгс/см2. К месту сварки кислород доставляется в кислородных баллонах, а в жидком виде — в специальных сосудах с хорошей теплоизоляцией. Для превращения жидкого кислорода в газ используются газификаторы или насосы с испарителями для жидкого кислорода. При нормальном атмосферном давлении и температуре 20°С 1 дм3 жидкого кислорода при испарении дает 860 дм3 газообразного. Поэтому доставлять кислород к месту сварки целесообразно в жидком состоянии, так как при этом в 10 раз уменьшается масса тары, что позволяет экономить металл на изготовление баллонов, уменьшать расходы на транспортировку и хранение баллонов.