CHƯƠNG 8 hàn và cắt BẰNG KHÍ

CHNG 8: HN V CT BNG KH 8.1 THC CHT, C IM V NG DNG CA HN KH 8.1.1.Thc cht Hn khớ l quỏ trỡnh nung núng vt hn v que hn n trng thỏi hn: kim loi núng chy bng ngn la ca khớ chỏy (C2H2; CH4 ; C6H6 ) vi O2 8.1.2.c im ca hn khớ: - Hn khớ cú cỏc c im sau: + Thit b hn n gin v r tin + Cú th hn c nhiu vt liu khỏc nh thộp, gang, ng, nhụm + Hn nhng vt liu nhit chy thp, cỏc kt cu mng + Nhc im ln nht ca hn khớ l vt hn d b bin dng, cong vờnh, nng sut hn thp hn 8.1.3.ng dng ca hn khớ: - Hn khớ cú cỏc cụng dng sau: + Hn khớ c s dng rng rói cỏc nh mỏy xớ nghip v cụng trng + i vi mt s thộp thng, kim loi mu, sa cha cỏc chi tit ỳc bng gang, hn ni cỏc ng cú ng kớnh nh v trung bỡnh hn khớ úng vai trũ khỏ quan trng 8.2 VT LIU V THIT B HN KH 8.2.1 Vt liu hn khớ 8.2.1.1 Khớ oxy (O2): hn v ct ta dựng O2 cú tinh khit cao gi l Oxy k thut(nng gn nh nguyờn cht 99.2%) trỡ s chỏy rt tt Oxy cng tinh khit thỡ tc ct cng cao, mộp ct cng gn sch v tiờu phớ Oxy cng ớt - sn xut Oxy cú th dựng phng phỏp: + Phng phỏp húa hc: Dựng cỏc phn ng húa hc gii phúng O2 + Phng phỏp in phõn: in phõn nc nhn c O2 + Phng phỏp phõn gii khụng khớ: Oxy c iu ch t phng phỏp húa lng khụng khớ, nộn khụng khớ di ỏp sut cao sau ú cho bay hi phõn cp da vo im sụi ca N2 = -196 oC, Ar = -186oC, O2 = -183oC thu c khớ oxy(gi l Oxy k thut) Oxy c nộn ỏp sut 150 at bỡnh thộp cú dung tớch 40 lớt (bỡnh cú th cha 6m3 O2 ).Khớ Oxy c iu ch nh vy cú nguyờn cht cú th t t 98 ữ 99.5% 8.2.1.2.Khớ Axetylen: - Khớ Axetylen l gỡ ? L khớ chỏy, mựi hc sn xut bng cỏch cho t ốn (CaC2) tỏc dng vi nc H2O: CaC2 +H2O =Ca(OH) + C2H2 + Q S n ca khớ C2H2 ( Axetylen) cú th xy ỏp sut cao, nhit cao - Hin tng chỏy n C2H2: + Nu ỏp sut p >1.5 at v to>5000C thỡ C2H2 d n + Nu ỏp sut p < at v to< 5400C s xy quỏ trỡnh trựng hp + cỏc ỏp sut, nhit v thi gian xỏc nh, C2H2 tỏc dng vi Cu, Ag to thnh cỏc hp cht axờtenlua Cu,Ag, d n va p mnh hay nhit tng cao + Hn hp ca C2H2 vi cỏc cht cú cha Oxy s to nờn kh nng n: C2H2 húa hp vi khụng khớ ỏp sut khớ tri vi to = (305 ữ 4700C) hoc vi Oxy nguyờn cht ỏp sut khớ tri v to = (297 ữ 3060C) s n 81 8.2.1.3 Que hn -thuc hn: * Que hn: Dõy hn cú =(0.3 ữ 12)mm - Que hn ph dựng b sung kim loi cho mi hn - Que hn hn khớ cn phi: + tonc ca kim loi que hn < tonc ca kim loi c bn + ng kớnh que hn phi tng ng chiu dy vt hn + B mt ca que hn phi sch + Khụng gõy hin tng sụi lm bn kim loi vng hn + Khụng to cỏc bt khớ vng hn v khụng a vo vng hn cỏc cht phi kim * Thuc hn: - Tỏc dng ca thuc hn l trỏnh s oxy húa kim loi ca mi hn v loi b cỏc ụxit kim loi to thnh quỏ trỡnh hn - Trong quỏ trỡnh hn, thuc hn a vo b hn s núng chy v kt hp vi cỏc Oxớt to mt lp x d núng chy ni lờn trờn b mt b hn - Thuc hn cú nhim v hon nguyờn kim loi - Tựy theo tớnh cht ca kim loi hn m dựng thuc hn cú tớnh axit hay baz 8.2.2 Thit b hn khớ S chung ca mt trm hn khớ Cỏc thit b chớnh ca mt trm hn hoc ct bng khớ gm cú cỏc b phn chớnh sau: Bỡnh cha ụxy, bỡnh cha hoc thựng iu ch axờtylen, khúa bo him, van gim ỏp, dõy dn khớ, m hn Hỡnh 8.1 S mt trm hn v ct bng khớ Bỡnh cha ụxy; Bỡnh cha axờtylen; Van gm ỏp; ng h o ỏp Khoỏ bo him; Dõy dn khớ; M hn hoc m ct; Ngn la hn 8.2.2.1.Bỡnh cha: - Bỡnh cha dựng cha khớ nộn hn v ct khớ dựng bỡnh cha cú dung tớch 40 lớt, ỏp sut cú th n 200 at - Bỡnh cha O2cú th cha c m3 O2, (V = 40l, p = 150 at) 82 - Bỡnh cha C2H2 cú dung tớch 40 lớt v ỏp sut p < 19 at+ than hot tớnh v axờton 8.2.2.2.Bỡnh iu ch Axetylen: Dựng khụng cú bỡnh cha sn, xa ch sn xut C2H2 * Phõn loi: - Theo nng sut:cú cỏc loi 0.8; 1.25; 3.2; 5; 10; 20; 40; 80 m3/h - Theo cỏch lp t cú loi di ng v loi c nh - Theo h thng iu chnh v theo s tỏc dng gia CaC2 vi nc * Cỏc loi thựng iu ch Axờtylen : - Loi ỏ ri vo nc: t ốn cha phu 1, ri xung thựng qua ca Sau tỏc dng vi nc khớ C2H2 theo ng i m hn Bó vụi tụi Ca(OH) lt qua sng xung ỏy thựng v c thỏo ngoi bng nỳt Hỡnh 8-2: 1.Phu cha t ốn; 2.Ca; 3.ng dn; 4.ỏy thựng; 5.Nỳt - Loi nc ri vo ỏ: t ốn cha hp c t bung Nc cha b ri xung hp nh khúa Khớ C2H2 c lm ngui giỏn tip bi nc cha thựng ri theo ng i m hn Hỡnh 8-3: 1.Hp cha t ốn; 2.Bung; 3.Phu cha nc; 4.Van khúa; 5.ng; 6.Bung cha khớ - Loi ỏ v nc tip xỳc : 83 t ốn t trờn mt sng ngn phớa bờn phi, nc ngn bờn trỏi, di tỏc dng ca ỏp sut khớ quyn s chuyn qua ngn bờn phi chui qua cỏc l sng tip xỳc vi ỏ (CaC2) Khớ C2H2 sinh theo ng i m hn Hỡnh 8-4: 1.Mt sng; 2.Ngn trỏi; 3.ng dn Hỡnh 8-5: Bỡnh iu ch Axetylen loi hn hp - Loi hn hp: õy l hn hp ca loi nc ti vo t ốn v loi t ốn tip xỳc vi nc Nú cú u im ca loi v hn ch c khuyt im ca loi Loi ny thng dựng cn nng sut nh hn 3,5m3/gi 8.2.2.3 Khúa bo him: L thit b bo v cho bỡnh iu ch khớ C2H2 v dõy dn khụng b chỏy n cú ngn la qut ngc t m hn, m ct truyn n Hin tng ny xy tc chỏy ca hn hp O2 + C2H2 ln hn tc khớ cung cp C2H2 Nửụự c H Hỡnh 8-6: Thit b ngn la tt li kiu h 84 V bỡnh; 2.ng kim tra; 3.Khúa; ng dn; 5.Van; Mng bo him; 7.Phu; 8.ng - Yờu cu ca khúa bo him: + Ngn cn ngn la chỏy tr vo v x hn hp chỏy ngoi + Cú bn ỏp sut cao khớ chỏy + Gim kh nng cn thy lc dũng khớ +Tiờu hao nc ớt dũng khớ chy qua + D kim tra, ra, sa cha - Cú th phõn loi khúa bo him nh sau: + Theo kt cu cú: Khúa bo him kiu h Khúa bo him kiu kớn + Theo kh nng khớ tiờu hao cú: Loi n gin: lng khớ C2H2 tiờu hao di 3,2m 3/h Loi ln vi lng khớ tiờu hao 5ữ 10; 20 ữ 35; 50 ữ 75 m3/h 8.2.2.4.Van gim ỏp: - Van gim ỏp gn trờn bỡnh cha khớ dựng gim ỏp sut v iu chnh lng tiờu hao khớ nộn cha bỡnh t ỏp sut cao ti ỏp sut cn dựng - O2 bỡnh cha l 150 at, m hn ch cn (3ữ 5)at nờn hn phi qua van gim ỏp - C2H2 bỡnh cha l 16at, m hn ch cn (0.3ữ 0.5)at nờn hn phi nh van gim ỏp 85 10 11 Hỡnh 8-7: S cu to v nguyờn lý hnh ca van gim ỏp loi n cp 1.Bung ỏp lc cao; 2.Np van; 3.Np an ton; 4.p k; 5.Bung ỏp lc thp; 6.Lũ xo; 7.Vớt iu chnh; 8.Mng; 9.Cn; 10.p k; 11.Lũ xo 8.2.2.5 M hn õy l dng c dựng pha trn khớ chỏy v ụxy, to thnh hn hp chỏy cú t l thnh phn thớch hp nhn c ngn la hn hoc ct theo yờu cu M hn cú loi l O2 m hn kiu hỳt v m hn ng ỏp a/ C2H2 O2 C2H2 86 b/ Hỡnh 8-8 S nguyờn lý cu to ca m hn khớ a/ M hn kiu hỳt; b/ M hn ng ỏp Dõy dn khớ C2H2 Dõy dn khớ oxy Van iu chnh C2H2 Van iu chnh oxy Bung hỳt u m hn M hn kiu t hỳt (H.4.5a) s dng hn vi ỏp sut khớ C 2H2 thp v trung bỡnh Khớ C2H2 (ỏp sut 0,01 ữ 1,2 at) c dn vo qua ng (1), cũn khớ ụxy (ỏp sut ữ at) c dn vo qua ng (2) Khi dũng ụxy phun u ming phun (5) vi tc ln to nờn mt vựng chõn khụng hỳt khớ C 2H2 theo m hn Hn hp tip tc c ho trn bung (6), sau ú theo ng dn (7) ming m hn v uc t chỏy to thnh ngn la hn iu chnh lng khớ ụxy v C 2H2 nh cỏc van (3) v (4) Nhc im ca m hn t hỳt l thnh phn hn hp chỏy khụng n nh M hn ng ỏp dựng hn vi ỏp lc khớ C 2H2 trung bỡnh Khớ ụxy v C2H2 c phun vo bung trn vi ỏp sut bng (0,5 ữ at) v tip tc c hũa trn ng dn ca m hn, i ming m hn t chỏy to thnh ngn la - Phõn loi m hn cú nhiu cỏch: + Theo s ngn la cú:loi mt ngn la v loi nhiu ngn la + Theo kớch thc v lng cú:loi bỡnh thng v loi nh + Theo loi khớ dựng:axờtylen, hyrụ, benzen + Theo phng phỏp s dng:bng tay v bng mỏy + Theo nguyờn lý truyn khớ chỏy bung hn hp cú: m hỳt v m ng ỏp 8.3 CễNG NGH HN KH 8.3.1 iu chnh ngn la hn: Ngn la hn cú th chia lm ba loi: S chỏy ca hn hp Oxy Axờtylen xy mt nhit nht nh Vỡ vy cú ngn la hn ta phi cung cp cho nú mt nhit lng no ú, tc l phi chõm mi Nh cú hiu ng nhit ca phn ng chỏy nung núng phn ln hn hp khớ cha chỏy v bự vo s mt nhit mụi trng xung quanh m quỏ trỡnh chỏy c trỡ liờn tc v n nh Cu to ca ngn la hn cú th chia lm vựng: nhõn ngn la cú mu sỏng trng, vựng trung tõm cú mu sỏng vng, vựng uụi (ụxy hoỏ) mu vng sm cú khúi Khi hn khớ, tu thuc vo t l thnh phn ca hn hp chỏy cú th nhn c ba loi ngn la hn khỏc nhau: Ngn la bỡnh thng, ngn la ụxy húa, ngn la cỏcbon húa H8.9 S cu trỳc ngn la hn I Nhõn ngn la II Vựng chỏy cha hon ton III Vựng chỏy hon ton I II III 87 Kớch thc, hỡnh dng, mu sc ca cỏc vựng ny ph thuc ch yu vo t l v th tớch gia khớ Oxy v khớ Axờtylen Th tớch khớ H s = O2 tớch khớ Th C2H2 Cỏc loi ngn la hn: Ngn la Cacbon hoỏ Ngn la bỡnh thng Ngn la Oxy hoỏ Ngn la bỡnh thngH8.10 Ngn la hn O2 = 1.1 ữ 1.2 Ngn la bỡnh thng nhn c t l C2 H Ngn la ny chia lm vựng: a Vựng nhõn ngn la Trong vựng ny xy phn ng phõn hy C2H2: C2H2 2C + H2 Ngn la cú mu sỏng trng, nhit thp v thnh phn cú giu Cacbon nờn khụng dựng hn vỡ lm cho mi hn d thm Cacon tr nờn giũn b Vựng chỏy khụng hon ton Trong vựng ny xy phn ng chỏy khụng hon ton ca cacbon C2H2 + O2 = 2CO + H2 + Q Ngn la ny cú mu sỏng xanh, nhit cao nht (32000C) Khớ cha nhiu CO v H2 l nhng cht hon nguyờn Nhng cht ny khụng tham gia vo phn ng cỏcbon húa v Oxy húa nờn gi l vựng hon nguyờn c Vựng chỏy hon ton Trong vựng ny xy phn ng chỏy hon ton, sn phm ca vựng trờn chỏy vi 88 ụxy ca khụng ca khụng khớ : 2CO + H2 + 1,5O2kk = 2CO2 + H2O + Q Ngn la vựng ny cú mu sm, cha nhiu CO2 v H2O l nhng cht ụxy hoỏ (khi tip xỳc vi kim loi núng chy s Oxy húa kim loi) v nhit thp hn vựng gia T(oC) 31500C 20000C 10000C 3-5mm L (mm) I II III H8.11 S phõn b nhit theo chiu di ngn la bỡnh thng Ngn la bỡnh thng cú tỏc dng tt, vựng cỏch nỳt nhõn ngn la 2-3mm cú nhit cao nht v cú thnh phn ca khớ hon nguyờn ( CO v H2 ) nờn dựng hn Ngn la ụxy húa Ngn la Oxy húa nhn c t l : O2 > 1.2 C2 H Quỏ trỡnh chỏy chia lm vựng v vựng chỏy khụng hon ton xy theo phn ng sau: C2H2 + 1,5O2 = 2CO + H2 + 0,5O2 + Q Sau ú chỳng li chỏy tip Oxy ca khụng khớ 2CO + H2 + 0,5O2 + O2kk = 2CO2 + H2O + Q Chỳng ta nhn thy nhõn ca ngn la ngn li, vựng gia d O2 v cha c CO nờn cú tớnh ụxy húa mnh v gia vựng khụng phõn bit rừ ranh gii, ngn la cú mu t vng nht n vng sm Ngn la ụxy húa ch dựng hn ng thau, ct v t sch b mt cỏc chi tit mỏy hoc kt cu mỏy Ngn la cỏcbon húa Ngn la Oxy húa nhn c t l : O2 < 1.1 C2 H 89 Quỏ trỡnh chỏy nh sau: C2H2 + 0,5O2 = CO + H2 + C + Q Sau ú chỳng li chỏy tip Oxy ca khụng khớ CO + H2 + C + 2O2kk = 2CO2 + H2O +Q Nhõn ca ngn la kộo di, vựng gia cú mt nguyờn t cacbon t nờn ngn la mang tớnh cỏcbon hoỏ v cú nõu sm Ngn la cỏcbon húa c dựng hn gang, thộp giú v thộp hp kim, hoc tụi b mt cỏc chi tit mỏy 8.3.2 Phng phỏp hn phi v hn trỏi Tựy thuc vt liu hn, chiu dy vt hn cú th s dng hai phng phỏp hn khỏc nhau: hn trỏi v hn phi a) b) H8.12 S cỏc phng phỏp hn khớ a) Hn phi b) Hn trỏi M hn Que hn ph Mi hn Vt hn a Phng phỏp hn phi: Khi hn phi (H8.12a), quỏ trỡnh hn ngn la hn hng v phớa mi hn, m hn luụn i trc que hn * u im: - Nhit ch yu trung vo vng hn nờn ngu ca mi hn sõu - Vựng hon nguyờn hng vo mộp hn, mi hn ngui chm v c bo v tt - Lng tiờu hao khớ gim * Nhc im: - B mt mi hn thng cú vy, cú nhp nhụ khú kim soỏt Phng phỏp ny c ng dng hn cỏc tm dy hoc kim loi vt hn dn nhit nhanh Thng dựng S > 5mm b Phng phỏp hn trỏi (H8.12b): Trong quỏ trỡnh hn ngn la hn hng v phớa cha hn, que hn i trc m hn 90 i sau * u im: - Mộp hn c nung núng s b nờn kim loi vng hn c trn u hn - Quan sỏt mi hn d, mt ngoi mi hn p * Nhc im: - Tn tht nhit nhiu, s kim soỏt ngu mi hn kộm - Tỏc dng bo v ca ngn la kộm Phng phỏp ny c dựng hn cỏc tm mng (S < 3mm) hoc kim loi vt hn d chy 8.3.3 Chun b chi tit hn * Cỏc loi mi hn: - Mi hn giỏp mi: + Vi vt hn cú b dy S 2mm dựng mi hn gp mộp (hỡnh a) hoc khụng gp mộp(hỡnh b) + Vi vt hn cú chiu dy S = (2ữ 5)mm cú th khụng cn vỏt mộp nhng phi cú khe h(hỡnh c) - Mi hn ch T(hỡnh h) - Mi hn gúc(hỡnh l, i ) - Mi hn mt u(hỡnh k) 60 -70 a) 2- 2- 45 - 60 e) S 15 mm c) 2- S =(2 - 5) mm 2- 1- 1- 60 -70 d) g) S =(5 - 15) mm S