Tài liệu Acetylene Nhiên liệu hàn khí thích hợp nhất doc

Acetylene Nhiên liệu hàn khí thích hợp nhất Có ba lọai khí nhiên liệu thường được sử dụng trong hàn và cắt bằng khí , đó là : Acetylene , LPG và gas bếp Các khí này kết hợp với Oxy sẽ

Acetylene

Nhiên liệu hàn khí

thích hợp nhất

Có ba lọai khí nhiên liệu thường được sử

dụng trong hàn và cắt bằng khí , đó là :

Acetylene , LPG và gas bếp

Các khí này kết hợp với Oxy sẽ cung cấp

các nhiệt btrị khác nhau

Sau đây chúng ta sẽ xem xét các nhân tố ảnh

hưởng của từng lọai khí

Ngọn lữa hàn khi

Khi cháy với oxy , khí nhiên liệu tạo ra ngọn

lữa gồm hai phần khác nhau – Phần nhân ,

và phần cháy hòan tòan

Phần nhân là phản ứng cháy của nhiên liệu

với oxy cung cấp cho quá trình Hình dạng

của phần nhân được xác định hòan tòan bởi

tốc độ dòng khí thóat ra từ mỏ đốt

Phần thứ hai là quá trình cháy các thành

phần phân hóa từ khí nhiên liệu với lượng

oxy thừa hoặc oxy từ không khí

Năng lượng nhiệt phân bố giữa các phần của

ngọn lữa tùy thuộc vào thành phần khí nhiên

liệu được áp dụng

2 Acetylene cho ngọn lữa có nhiệt độ cao

nhất

Nhiệt độ cũa ngọn lữa Oxy- acetylen vào khỏang 31500C nóng hơn khí hóa lỏng LPG

3500C và nóng hơn ngọn lữa cung cấp bởi oxy và gas bếp 3700C Vì acetylen là khí endothermic , nghĩa là nó sinh ra nhiệt lượng khi phân hũy

Ngọn lữa oxy-acetylen có những ưu điểm sau :

• Hiệu suất trao đổi nhiệt cao

• Tốc độ nung cao

• Tẩy sạch được bụi bẫn và lớp oxýt trên

bề mặt chi tiết

• Giãm thời gian cắt do tốc độ nung lớn

3 Ngọn lữa Acetylene có năng lượng tập trung cao

Đứng ở góc độ nhiệt cung cấp , thì acetylene cung cấp nhiệt lượng thấp hơn các khí khác như LPG và gas bếp Tuy nhiên nhiệt hữu ích của acetylen tập trung 34% ở vùng ngay trước nhân Tỉ lệ này gấp đôi so với khí LPG

và gấp 9 lần so với gas bếp Đơn vị đo nhiệt tập trung là kJ/m3

Nhiệt lượng tập trung ở ngay trước nhân là Nhiệt lượng sinh ra ở phần thứ cấp , phần

Acetylene

Tổng 54772 kJ/M 3

Sơ cấp 18890 kJ/M 3

Thứ cấp 35882 kJ/M 3

LPG

Tổng 95758 kJ/M 3

Sơ cấp 10433 kJ/M 3

Thứ cấp 85325 kJ/M 3

Gas bếp

Tổng 37260 kJ/M3

Sơ cấp 1490 kJ/M3 Thứ cấp 35770 kJ/M 3

W3(VN)- 4 Cắt Oxy - Acetylen 47

không kiểm sóat được và phân tán nên chỉ

có thể sử dụng cho nung nóng Nhiệt thứ

cấp cũa khí LPG và gas bếp khá lớn do vậy

khi dùng chúng để hàn hoặc cắt vùng ảnh

hưởng nhiệt của chi tiết sẽ rộng hơn Sự

nung nóng thừa này làm nóng chi tiết hàn và

gây nhiều khó khăn cho thợ

Vùng ngay trước nhân (ngọn lữa sơ cấp) của

khí acetylene do vậy có hiệu suất sử dụng

cao hơn LPG Khi dùng acetylen lượng nhiệt

thừa ít hơn do vậy mà chi tiết khi hàn hoặc

cắt sẽ ít bị biến dạng hơn

4 Giãm lượng oxy tiêu thụ

Acetylene cần ít oxy hơn các khí khác để tạo

ra ngọn lữa có nhiệt độ cao nhất Ở 31500C

một thể tích acetylene chỉ cần hổn hợp với

1.1 thể tích oxy , trong khi LPG cần 4 thể

tích oxy và gas bếp cần oxy nhiều hơn 70%

so với acetylen

5 Tương tác hóa học

Acetylene ở nhiệt độ tối ưu cho ngọn lữa

trung tính – không oxy hóa cũng không có

tính khữ Tuy nhiên chúng ta có thể hiệu

chỉnh tính chất ngọn lữa oxy acetylen dễ

ndàng thông qua việc hiệu chỉnh tỉ lệ

acetylen : oxy

Đối với khí LPG , lượng oxy dùng gấp bốn

lần nên ngọn lữa có tính oxy hóa rất mạnh

Do vậy hầu như không thể dùng ngọn lữa

này để hàn

a- quá gió / thừa oxy b- Trung hòa c- quá

đá / thừa acetylen Tóm lại trên cơ sở các phân tích trên ta thấy ngọn lữa Acetylen- Oxy là ngọn lữa thích hợp nhất để hàn và cắt

6 An tòan

Tất cả các khí nhiên liệu đều tiềm ẩn các nguy hiễm trừ phi chúng được sử dụng

và bảo quản đúng cách

Tuy nhiên , acetylene ở chừng mực nào

đó an tòan hơn LPG vì nó nhẹ hơn không khí nên có xu hướng bay lên không lắng đọng ở các hốc / hố

Tỉ trọng của các khí nhiên liệu

Natural 0.62 Bay lên

Chúng ta cũng thường cho rằng khí có giới hạn cháy (nồng độ / nhiệt độ / áp suất ) thấp

sẽ an tòan hơn Song điều đó không có nghĩa

là nguy cơ cháy / nỗ sẽ không xảy ra Vấn

đề là phải kiểm sóat sao cho các trị số tới hạn (nồng độ / nhiệt độ / áp suất ) hòan tòan

bị lọai trừ

7 Truyền nhiệt

Acetylene có tốc độ truyền nhiệt lớn nhờ

vào tốc độ lan truyền của ngọn lữa (vận tốc

bắt cháy của dòng khí thóat ra từ mỏ hàn /

cắt )

Để tạo được nhiệt độ cao , hỗn hợp Oxy -

LPG cần đạt tỉ lệ 4 : 1 do vậy áp suất oxy sẽ

cao hơn , đòi hỏi phải dùng mỏ hàn có lỗ

thóat lớn hơn do vậy mà vùng ảnh hưởng

nhiệt cũng sẽ lớn hơn

Hình sau cho ta so sánh cở mỏ đốt và độ tập

trung nhiệt

8 Khả năng mồi ngọn lữa

Giới hạn bắt cháy của acetylen trong không

khí rất rộng , từ 2.5% đến 80% Trong khi

của LPG là 2.3% đến 9.5% và gas bếp từ

5% đến 9.5% Điều đó cho thấy là acetylen

rất dễ mồi

Và acetylene cũng khó bị dập tắt dưới tác

dụng của gió hoặc điều kiện dòng khí không

thích hợp (Nói cách khác , khã năng ổn

định và phạm vi điều chỉnh của ngọn lữa

Oxy – acetylen rộng hơn các khí khác

9 Đáp ứng các yêu cầu vận hành

Như đã nói ngọn lữa Oxy-acetylen có nhiều

ưu điểm Nó dễ mồi và cháy ổn định , dễ

hiệu chỉnh theo các chế độ nhiệt / hóa mong

muốn Acetylen thích hợp cho các quá trình

hàn , cắt , hàn vãy

Ngọn lữa acetylen lại tập trung nhiệt cao

không gây việc nung nóng thái quá chi tiết

hàn hoặc cắt

Hàn Oxy – acetylen

1 Hàn nóng chảy

Ngòai acetylen không khí nhiên liệu nào thích hợp cho hàn nóng chảy Có hai lý do –

Sự tập trung nhiêt và khả năng hiệu chỉnh của ngọn lữa

Khi dùng nhiệt nung nóng vùng hàn , một phần nhiệt lượng sẽ lan truyền do dẫn nhiệt

Để có thể hàn nóng chảy được , Nhiệt cung cấp phải đủ lớn để bù đắp cho sự thất thóat

do dẫn nhiệt Nhiệt độ vùng hàn phải bằng nhiệt độ nóng chảy của vật liệu hàn

Vùng hàn càng nhỏ thì chúng càng nhanh chóng đạt trạng thái hàn , nguy cơ gây ra các biến dạng nhiệt càng thấp Ngọn lữa acetylen có nhiệt độ cao nên truyền nhiệt nhanh hơn và chỉ có nó mới đủ nóng với trạng thái trung hòa đáp ứng cả điều kiện môi trường và nhiệt độ hàn Các khí khác

dù có nhiệt độ cao hơn song nhiệt độ đó chỉ

có thể đạt được với ngọn lữa oxy hóa

W3(VN)- 4 Cắt Oxy - Acetylen 49

Nhiệt cung cấp từ hỗn hợp cháy oxy – LPG

không đủ để hàn trừ phi chúng đạt tỉ lệ 4:1

Với tỉ lệ đó lượng oxy tồn tại trong ngọn lữa

sẽ làm cho bể hàn bị oxyt hóa và mối hàn sẽ

bị nhiễm bẫn hoặc có nhiều bọt khí Ngòai

ra ngọn lữa Oxy- acetylen có ba trạng thái

dễ nhận biết ứng với ba đặc tính khác biệt

của ngọn lữa , đó là quá đá , trung hòa và

quá gió

2 Cắt

Có bốn phương pháp cắt kim lọai thông

dụng – Cắt bằng ngọn lữa , Cắt cơ khí , Cắt

bằng plasma và cắt bằng hồ quang / không

khí nén

Cắt bằng Oxy – acetylen đáp ứng cả yêu cầu

công nghệ và an tòan so với các khí khác

Các ưu điểm vượt trội

Đối với các ứng dụng cắt bằng nhiệt thì hỗn

hợp Oxy- acetylen có chất lượng và hiệu quả

cao nhất Khi cắt bằng máy trên thép sạch có

bề dày trên 50mm , thì nhiệt độ cao của

phần nhân ngọn lữa Oxy – LPG cung cấp

quá trình nung sơ bộ tốt nhất do vậy mà

năng suất cắt cao hơn Hầu hết các ứng

dụng cắt dưới 50mm thì acetylen là chọn lựa

tốt nhất Khác với các khí khác acetylen có

thể thực hiện quá trình cắt trên các bề mặt

bụi bẫn và có lớp oxit dày Bề mặt cắt

không cần phải làm sạch

Việc nung nóng nhanh góp phần tăng năng

suất khi cắt Giãm thời gian khởi động lại

do vậy cũng làm giãm tiêu hao khí

Bảng sau cho so sánh về chỉ tiêu tiêu hao khí

cho 1000 metes đường cắt

Như vậy khi sử dụng acetylen có thể tiết kiệm được 10% đến 20% chi phí cho oxy Đặc biệt là chi phí vận chuyển và bảo quản Tính dễ hiệu chỉnh của ngọn lữa cũng cho phép việc điều chỉnh công suất ngọn lữa phù hợp với tốc độ cắt đây cũng là một trong các yếu tố quan trọng khi so sánh các chỉ tiêu kinh tế

Ngòai các yếu tố về giá thành , chất lượng đường cắt cũng cần được quan tâm đúng mức Chất lượng đường cắt tồi , tốn thời gian mài sửa và làm tăng giá thành sản xuất

3 Khóet (Gouging)

Khóet bằng ngọn lữa là một nguyên công quan trọng cho việc sửa chữa mối hàn Hình dưới cho thấy một mối hàn đang được khóet / tẩy bằng ngọn lữa

Mặc dù khóet bằng hồ quang carbon ngày nay được ưa chuộng hơn do dễ thực hiện , rãnh khóet sạch , năng suất cao , song đứng ở góc độ an tòan thì khóet bằng ngọn lữa an tòan hơn

Các thông số cắt bằng Oxy-Acetylen

Bảng 1 Cắt Oxy – Acetylene thủ công

Bề dày

mm (in) Cở mỏ cắt Oxy cắt nung Oxy Acetylen

Tốc độ cắt mm/

min (in/min) Oxy cắt

Oxy nung Acetylen

40

200(30) 100(15)

90(3.5) 400(800) 20(40) 20(40)

Bảng 2 Cắt bằng Oxy- LPG thủ công

Bề dày

mm (in) Cở mỏ cắt Oxy cắt nung Oxy LPG

Tốc độ cắt mm/

min (in/min) Oxy cắt

Oxy

40

200(30) 100(15)

90(3.5) 400(800) 56(112) 14(28)