氧—汽油火焰切割機在廢棄樁管內的切割試驗

任國柱，趙 軍，趙陸民，王 喆

（1.北華航天工業學院工程技術訓練中心，河北廊坊065000；2.北華航天工業學院材料工程學院，河北廊坊065000）

氧—汽油火焰切割機在廢棄樁管內的切割試驗

任國柱，趙 軍，趙陸民，王 喆

（1.北華航天工業學院工程技術訓練中心，河北廊坊065000；2.北華航天工業學院材料工程學院，河北廊坊065000）

闡述了火焰切割的工作原理，介紹了氧-汽油火焰切割機的結構形式與工作流程，通過對氧—汽油火焰切割機在廢棄樁管內的切割實驗與分析，得出了一組在廢棄樁管中能夠快速切割的優化參數數據；氧—汽油火焰切割機在廢棄樁管中的成功切割應用，為我國海洋廢棄樁管的切割應用提供了一種思路與工程實踐指導，在我國海洋廢棄樁管的切割應用中具有較大優勢與廣泛前景，具有一定的工程實踐指導意義。

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：首先通過燃燒的火焰產生的熱量預熱被切割金屬表面，使被切割部位的金屬（鐵元素）達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；此時加入速度響應快、濃度比較高的切割氧，使被切割金屬充分燃燒，同時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一步將這些熱量傳導到切口金屬；與此同時，切割氧還把燃燒掉的氧化鐵熔渣吹散，當割炬槍相對被切工件表面移動時，在其之間便形成割縫[1]。火焰切割的示意如圖1所示。

1 氧-汽油火焰切割機結構形式與工作流程

1.1 氧-汽油火焰切割機結構形式

氧-汽油火焰切割機由汽油儲油罐、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。其主要技術參數為：（1）輸入電壓為高壓點火裝置AC 220 V/50 Hz，控制電磁AC 220 V/50 Hz；（2）汽油切割主機輸入電壓DC 12 V；（3）輸出功率50 W；（4）電磁閥輸出功率3 W；（5）注油器壓力運行范圍0.06～0.08 MPa；（6）汽油標號為93#普通汽油；（7）最大切割厚度小于等于100 mm；（8）適用環境溫度-20℃～50℃。

圖1 火焰切割示意

圖2 氧-汽油火焰切割機工作示意

1.2 氧-汽油火焰切割機的工作流程

圖2中氧-汽油火焰切割機的工作流程為：（1）加注汽油，旋啟儲油器汽油輸出接口控制閥使汽油處于可輸配狀態；（2）旋啟氧氣瓶高壓閥開關接通氧氣，然后調整減壓器低壓閥將氧氣調至所需工作壓力，使氧氣處于可輸配狀態；（3）接通主機電源開關，啟動主機氣泵輸送系統壓力；（4）啟動低壓氧氣（預熱氧）球閥；（5）啟動汽油電磁控制閥；（6）啟動高壓點火器自動點火；（7）手動調整火焰強弱，火焰要盡量大一些；（8）下送設備至切割工位，對工件部位進行預熱；待工件預熱部位呈亮紅色時，啟動切割氧電磁控制閥，輸送切割氧，并適速調整割炬運行速度，然后即可進入正常的切割作業；（9）切割完畢后斷開切割氧電磁閥；（10）斷開汽油輸出系統電磁閥；（10）斷開預熱氧電磁閥，關機完畢；（11）收回氧-汽油火焰切割機。

表1 物矩距離標定實驗數據

表2 預熱時間標定實驗數據

2 氧-汽油火焰切割試驗分析

表1～表3的試驗條件為：在實際廢棄樁管內進行切割，廢棄樁管管壁直徑1 200 mm，厚度26 mm，等壓式割槍，使用93#汽油和工業氧氣為介質，切割氧氣出口恒定壓力設定為0.6 MPa。

圖3～圖5為切割實驗中切割不穩定、比較穩定、與穩定的工作狀態。

3 氧-汽油火焰切割試驗結果分析

氧-汽油火焰切割機在廢棄樁管中的切割試驗結果分析。

表3 切割速度標定實驗數據

圖3 切割不穩定，吹渣不暢狀態

圖4 切割比較穩定，吹渣比較穩定

（1）根據上實驗數據分析，單割炬用油用氧量分別為：用油量0.048±0.05 L/min，或電機20 r時0.25± 0.05 L/m；用氧量260±5 L/m。

（2）電機轉速8～30 r/min，割炬切割速度100～375mm/min；穩定的切割速度推薦電機轉速20r/min，割炬切割速度240 mm/min。

圖5 切割穩定，割縫均勻，狀態較理想

（3）根據實際切割效果，切割角度、物矩距離和預熱時間的確定。

切割角度：割炬垂直于管壁最佳；物矩距離：12± 1 mm為最佳；預熱時間：40～60 s為合適。

試驗切割完的廢棄樁管如圖6所示。

圖6 試驗切割完的廢棄樁管

4 結論

汽油作為一種液體燃料完全可以代替乙炔氣體進行切割。經過核算，切割完成同等管徑與壁厚的廢棄樁管其汽油消耗量要遠遠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-汽油火焰切割機在廢棄樁管中的成功切割應用，為我國海洋廢棄樁管的切割提供了一種新思路與工程實踐參考。

[1]中國機械工程學會焊接學會.焊工手冊（手工焊接與切割（第3版）[M].北京：機械工業出版社，2001：165.

[2]閆玉芹，呂來泉，李勇，等.氧-汽油火焰切割的開發研究及應用[J].機械工人（熱加工），2004（1）：28-30.

[3]李憲臣，蔣應田，胡傳順，等.氧乙醇汽油火焰燃燒分析及切割實驗[J].焊接技術，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

廊坊市科技廳項目（2014011006）

任國柱（1980—），男，河北懷安人，實驗師，主要從事機械制造工作設計、CAD/CAM建模等方面的教學與科研工作。