Mitä on happipolttoaineen leikkaaminen ja miksi turvallisuus on etusijalla
Happi-polttoaineleikkaus on lämpöprosessi, jossa polttokaasu yhdistetään puhtaan hapen kanssa korkean lämpötilan liekin tuottamiseksi, joka pystyy leikkaamaan useiden tuumajen paksuisia rautametaleja. Toisin kuin mekaaniset leikkausmenetelmät, happipolttoaine ei vaadi sähköä, toimii pellolla tai tehtaalla ja on edelleen yksi kustannustehokkaimmista tavoista leikata raskasta teräslevyä, rakenneosia ja putkia – minkä vuoksi se on ollut tuotannon, rakentamisen, purku- ja pelastustoiminnan kulmakivi yli vuosisadan ajan.
Samat ominaisuudet, jotka tekevät happipolttoaineleikkauksesta niin tehokkaan, tekevät siitä myös todella vaarallisen väärin käsiteltynä. Prosessi asettaa paineistetut syttyvät kaasut, puhdas happi, avotuli, sula metallikuona ja infrapunasäteily kaikki lähelle käyttäjää. Palamiskolmion – polttoaine, happi ja sytytys – ymmärtäminen ja kaikkien kolmen hallitseminen on turvallisen happi-polttoainekäytännön perusta. Palaminen vaatii kaikkia kolmea elementtiä samanaikaisesti; minkä tahansa niistä poistaminen pysäyttää reaktion. Jokainen happipolttoaineleikkauksen turvallisuussääntö on olemassa tämän kolmion yhden tai useamman sivun hallitsemiseksi.
Tämä opas kattaa ensisijaiset polttokaasut, joita käytetään leikkaavat taskulamput , niiden liekkien ominaisuudet ja vaaraprofiilit sekä olennaiset turvallisuusmenettelyt, joita sovelletaan riippumatta siitä, mitä polttoainetta käytetään.
Hapen ymmärtäminen: hapettava aine, ei polttoaine
Kriittinen ja usein väärinymmärretty kohta: happi ei ole polttoaine happipolttoaineleikkauksessa - se on hapetin. Happi yhdistyy kemiallisesti polttokaasun kanssa vapauttaen lämpöä palamisen aikana, ja erillinen korkeapaineinen happisuihku leikkauspolttimen keskiaukosta on se, mikä saa metallin palamaan ja poistumaan urasta.
Leikkaussovelluksissa käytettävä puhdas happi toimitetaan 99,5 %:n tai korkeammalla puhtaudella, joka on selvästi yli 21 % ilmakehän ilmassa. Näillä pitoisuuksilla materiaalit, jotka ovat normaalisti syttymättömiä – mukaan lukien rasvat, öljyt, kumi ja tietyt metallit – voivat syttyä räjähdysmäisesti. Tämä on tärkein yksittäinen turvallisuusperiaate, joka ohjaa happisylinterin ja säätimen käsittelyä: öljy ja rasva eivät saa koskaan joutua kosketuksiin happilaitteiston, venttiilin tai liittimen kanssa. Jopa pieni määrä öljyvoiteluainetta hapensäätimen venttiilissä voi aiheuttaa voimakkaan tulipalon tai räjähdyksen, kun sylinteri avataan.
Happisylinterit on säilytettävä pystyasennossa, suojattu kaatumista vastaan ja pidettävä vähintään 20 jalan (6 metrin) etäisyydellä polttoainekaasupulloista tai erotettuna vähintään 5 jalkaa korkealla palonkestävällä esteellä. Avaa happisylinterin venttiilit kokonaan käytön aikana; osittain auki oleva happiventtiili luo paine-eron istukkaan, joka nopeuttaa kulumista ja lisää vuodon riskiä.
Kaasu polttimen leikkaamiseen: neljä ensisijaista polttoainevaihtoehtoa
Neljä kaasua muodostaa suurimman osan happipolttopolttimien polttoainevaihtoehdoista: asetyleeni, propaani, propeeni ja MAPP-kaasu. Jokaisella on erillinen kemiallinen koostumus, liekin lämpötila, BTU:n tehon jakautuminen, happi-polttoainesuhteen vaatimus ja siihen liittyvä turvallisuusprofiili. Oikean polttokaasun valitseminen sovellukseen – ja tälle kaasulle mitoitettujen laitteiden käyttö – on sekä suorituskyvyn että turvallisuuden edellytys.
Asetyleeni (C2H2): kuumin liekki, suurin riski
Asetyleeni on yleisimmin käytetty polttokaasu happipolttoaineleikkaukseen ja ainoa polttokaasu, joka soveltuu happipolttoainehitsaukseen. Se tuottaa kuumimman liekin kaikista tavallisista leikkauspolttoaineista noin 5 720 °F (3 160 °C) , jonka suurin osa lämmöstä - noin 507 BTU - keskittyi sisäiseen liekkikartioon. Tämä sisäkartion konsentraatio antaa asetyleenille sen nopean lävistysnopeuden ja minimaalisen kuumuuden aiheuttaman vyöhykkeen leikkausreunoilla, mikä tekee siitä parhaan vaihtoehdon tarkkuusleikkaukseen, ohuiden ja keskikokoisten levyjen työskentelyyn ja kaikkiin sovelluksiin, joissa hitsin laatu on välittömästi leikkauksen vieressä.
Asetyleeni sisältää kuitenkin enemmän turvallisuusrajoituksia kuin mikään muu polttokaasu. Se on kemiallisesti epästabiili ylipaineissa 15 PSI (1 baari) ; korkeammissa paineissa asetyleeni voi hajota räjähdysmäisesti ilman happea. Tästä syystä asetyleenisylinterit eivät ole onttoja – ne on pakattu huokoisella massalla, joka on kyllästetty nestemäisellä asetonilla, joka liuottaa asetyleenin ja pitää sen vakaana. Jos sylinteri asetetaan kyljelleen tai vedetään ulos liian nopeasti, nestemäistä asetonia pääsee letkuun ja polttimeen, jolloin liekki tippuu kärjestä palavaa liuotinta.
Turvallinen poistonopeus asetyleenisylinteristä ei saa koskaan ylittää yksi seitsemäsosa sylinterin kokonaistilavuudesta tunnissa. Tämän nopeuden ylittäminen vetää asetonia pois huokoisesta massasta kaasun mukana. Asetyleeni on myös erittäin altis takaiskulle - tilalle, jossa liekki kulkee taaksepäin polttimen ja letkun läpi sylinteriä kohti. Takaiskusuojat on aina asennettava sekä polttoaine- että happilinjoihin asetyleenin kanssa työskennellessä. Asetyleeni on ilmaa kevyempää; vuodon sattuessa se nousee ja voi kerääntyä kattotiloihin. Sen erottuva valkosipulin kaltainen haju on havaittavissa alle 2 %:n pitoisuuksissa paljon ennen kuin se saavuttaa alemman 2,5 %:n räjähdysrajan.
Propaani (C3H₈): Taloudellinen, korkea-BTU, hitaampi lävistys
Propaani on suosituin vaihtoehtoinen polttoaine happipolttoleikkaukseen, jota arvostetaan ensisijaisesti asetyleeniin verrattuna huomattavasti alhaisempien kustannusten, laajan saatavuuden ja yksinkertaisemman varastoinnin vuoksi. Se tuottaa liekin lämpötilan noin 5 122 °F (2 828 °C) - noin 600 °F viileämpi kuin asetyleeni - mutta huomattavasti korkeampi kokonaislämpöarvo, noin 2600 BTU kuutiojalkaa kohti. Kriittisesti propaani toimittaa suurimman osan lämmöstään ulompi liekkikartio sisäkartion sijaan. Tämä muuttaa asetyleenin palamisgeometrian päinvastaiseksi: propaani on erinomainen suuren massan esilämmityksessä ja on erittäin tehokas lämmitys- ja taivutussovelluksissa, mutta vaatii pidempiä esilämmitysaikoja leikkaamiseen ja johtaa hitaampiin lävistysnopeuksiin leikkauksen alkaessa.
Propaani vaatii polttoaineen ja hapen suhteen noin 1:4 (yksi osa propaania neljään osaan happea) verrattuna asetyleenin 1:1-suhteeseen. Tämä korkeampi hapentarve tarkoittaa, että propaanileikkauslaitteistot kuluttavat happea nopeammin, mikä käyttäjien on otettava huomioon sylinterisuunnittelussa suuria määriä varten. Koska propaani on ilmaa raskaampaa, se vajoaa lattiatasolle vuodon sattuessa, mikä aiheuttaa kaasun kerääntymisen vaaran matalalla sijaitsevilla alueilla, lattiakaivoissa ja kellareissa. Varastointitilat on tuuletettava lattiatasolla ja pidettävä erillään sytytyslähteistä. Propaanilaitteet – säätimet, letkut ja polttimen kärjet – on mitoitettu erityisesti propaanille; asetyleeniletkut ja -kärjet eivät ole keskenään vaihdettavissa.
Propyleeni (C3H₆): Keskimaa
Propyleenillä on suorituskykyasema asetyleenin ja propaanin välissä. Sen liekin lämpötila vaihtelee noin 4800°F - 5300°F , ja sen kokonaislämpöarvo on noin 2 400 BTU kuutiojalkaa kohden. Propaanin tavoin propeeni toimittaa suurimman osan lämmöstään ulompaan kartioon – mutta sen BTU-arvo on suurempi sisäkartiossa kuin propaani, mikä antaa sille lyhyemmän lävistysajan ja leikkausprofiilin, joka muistuttaa enemmän asetyleeniä kuin propaania. Propyleenin täydellinen palaminen vaatii 3,5 osaa happea yhtä osaa polttoainetta kohti, mikä on hieman tehokkaampi kuin propaanin suhde 4:1.
Propeenin leikkauskärjeissä on 1/16" syvennys kärjen pinnassa, mikä ottaa huomioon sen hitaamman palamisnopeuden verrattuna asetyleeniin (13,5 jalkaa sekunnissa vs. 29 jalkaa sekunnissa asetyleenin kanssa). Asetyleenikärjen käyttäminen propeenin kanssa johtaa epävakaaseen, tehottomaan liekkiin. Propyleenin katsotaan yleensä vähentävän jälkipolttoa ja vähentävän asetyleenia. siivousaika rakenneleikkaustöissä.
MAPP-kaasu (metyyliasetyleeni-propadieeni): Erikoissovellukset
MAPP-kaasu – teknisesti MPS (metyyliasetyleeni-propadieeni stabiloitu) alkuperäisen Dow Chemical -koostumuksen lopettamisen jälkeen – tuottaa propeenia vastaavan liekin lämpötilan ja kokonaislämpöarvon noin 2 400 BTU kuutiojalkaa kohden, ja suurin osa lämmöstä keskittyy toissijaiseen kartioon. Se vaatii 2,5 osaa happea per osa polttoainetta. MAPP:n tärkein etu muihin vaihtoehtoisiin polttoaineisiin verrattuna on sen suorituskyky korkeapaineiset uppoleikkaussovellukset , kuten vedenalainen purku, jossa sen vakaus paineen alaisena antaa sille merkityksellisen edun. Tavallisessa pintaleikkauksessa MAPP ei tarjoa merkittävää suorituskykyetua propeeniin tai propaaniin verrattuna ja on tyypillisesti kalliimpi. Sen käyttö rajoittuu nykyään suurelta osin pienten osien lämmitykseen, juottamiseen ja vedenalaisiin erikoistöihin.
Polttoainekaasuvertailu yhdellä silmäyksellä
| Kaasu | Liekin lämpötila (°F) | Yhteensä BTU/CF | Huippulämpöalue | O₂: Polttoainesuhde | Paras käyttö |
|---|---|---|---|---|---|
| Asetyleeni | ~5 720 | 1 470 | Sisäinen kartio | 1:1 | Tarkkuusleikkaus, hitsaus, korjaus |
| Propaani | ~5 122 | 2 600 | Ulompi kartio | 4:1 | Lämmitys, taivutus, romun leikkaus |
| Propyleeni | 4 800–5 300 | 2 400 | Ulompi kartio | 3,5:1 | Yleisleikkaus, puhtaampi viimeistely |
| KARTTA / MPS | ~5 300 | 2 400 | Ulompi kartio | 2,5:1 | Vedenalainen leikkaus, juotto |
Sylinterin ja säätimen turvallisuus: happi-polttoaineturvallisuuden perusta
Useimmat happipolttoainetapahtumat eivät johdu polttimen kärjestä, vaan sylinterin ja säätimen tasolta, missä paineistetun kaasun väärä käsittely luo edellytykset vuodoille, tulipaloille ja katastrofaalisille vioille. Seuraavista käytännöistä ei voida neuvotella riippumatta siitä, mikä polttokaasu on käytössä.
Lue aina sylinterin etiketit. Sylinterit eivät ole yleisesti värikoodattuja - toimittajat voivat maalata sylinterit minkä tahansa värin. Älä koskaan oleta sylinterin sisältöä pelkän värin perusteella. Jokaisessa sylinterissä on YK:n tunnusnumero: UN 1072 hapen osalta, YK 1001 asetyleeni, YK 1978 propaani ja UN 1077 propeeni. Jos sylinterissä ei ole luettavaa etikettiä, älä käytä sitä.
Säilytä sylinterit erikseen. Polttokaasu- ja happisylinterit on säilytettävä vähintään 20 metrin etäisyydellä toisistaan tai erillään palonkestävällä seinällä. Molemmat on säilytettävä pystyasennossa ja kiinnitettävä kiinteään rakenteeseen kaatumisen estämiseksi. Asetyleenipullojen on aina pysyttävä pystyasennossa – jos sylinteri on ollut kyljellään, nosta se pystyasentoon ja anna sen levätä vähintään tunnin ajan ennen käyttöä, jotta asetoni kyllästää huokoisen massan uudelleen ennen kaasun poistamista.
Tarkista säätimet ennen jokaista käyttöä. Tarkista säätöventtiilit, istukat ja kierteet öljyn, rasvan, roskien ja fyysisten vaurioiden varalta. Kaikki saastuneet komponentit on huollettava ammattimaisesti ennen käyttöä. Kun avaat happisylinterin venttiiliä, seiso sivussa – ei säätimen edessä – ja avaa venttiili kokonaan. Avaa asetyleenin osalta sylinterin venttiiliä enintään kolme neljäsosaa kierrosta, jolloin venttiili voidaan sulkea nopeasti hätätilanteessa. Vaihtoehtoiset polttoaineventtiilit voidaan avata kokonaan.
Suorita painevuototesti ennen jokaista käyttökertaa. Säätimet kiinnitettyinä, aseta happi arvoon 10 PSI ja sulje sylinterin venttiili. Tarkkaile molempia mittareita kahdesta kolmeen minuuttia; mikä tahansa paineen lasku osoittaa vuotoa, joka on paikannettava ja korjattava ennen polttimen sytytystä. Käytä saippuavesiliuosta – ei koskaan avotulta – vuotojen paikantamiseen liittimistä ja liitännöistä. Toista testi polttokaasupuolen osalta.
Letkun, polttimen ja kärjen turvaohjeet
Happi-polttoaineletkut ovat värikoodattuja ja kierrekoodattuja vaarallisten ristiliitosten estämiseksi. Asetyleeniletkut (ja muut polttokaasut) ovat punaisia ja niissä on vasenkätiset kierteet , joka voidaan tunnistaa sovitusmutterin poikki työstetystä urasta. Happiletkut ovat vihreitä ja niissä on oikeakätiset kierteet ilman uraa. Tämä tekninen suojaus tarkoittaa, että oikeita liitäntöjä ei voida tehdä päinvastoin – vaan vain, jos käyttäjä käyttää oikeita, muokkaamattomia letkuja jokaiselle kaasulle. Älä koskaan korvaa propaania tai muita vaihtoehtoisia polttoaineita asetyleeniletkuilla; propaani hajottaa kemiallisesti asetyleeniluokiteltujen letkujen sisäkalvoa, jolloin se hilseilee ja mahdollisesti tukkii polttimen kärjen tai säätimen.
Ennen kuin sytytät polttimen, puhdista molemmat letkut erikseen. Aseta säädin noin 5 PSI:iin, avaa polttimen venttiili hetkeksi, jotta kaasu pääsee virtaamaan läpi ja syrjäyttämään mahdolliset ilman tai epäpuhtaudet, ja sulje sitten venttiili. Tyhjennys eliminoi riskin siitä, että letkuun muodostuu kaasuseostasku, joka voi aiheuttaa takaiskun sytytyksen yhteydessä.
Tarkista polttimen kärjet ennen jokaista käyttöä. Asetyleenikärjet ovat tasaiset tai hieman koverat. Vaihtoehtoiset polttoainekärjet upotetaan asteittain — propeeni 1/16", MAPP 1/32", propaani ja maakaasu 3/32". Väärän polttokaasukärjen käyttäminen muuttaa liekin geometriaa, tehokkuutta ja vakautta. Puhdista likaiset tai tukkeutuneet kärjet erityisillä kärjenpuhdistusaineilla; älä koskaan käytä lankoja tai poranteriä, jotka voivat laajentua.
Käytä aina kitkasytytintä polttimen sytyttämiseen – älä koskaan tulitikkua, butaanisytytintä tai avotulta. Avaa ensin polttoaineventtiili (noin neljäsosa kierrosta), sytytä välittömästi ja lisää sitten hitaasti happea, jotta liekki muuttuu neutraaliksi. Normaali leikkausliekki on neutraali liekki, jossa sisäkartio on selkeästi rajattu ilman höyheniä ja ylimääräistä happisumua. Hiiltyvä (ylimääräinen polttoaine) liekki osoittaa riittämättömän hapen; hapettava liekki (ylimääräinen happi) muodostaa pienemmän, terävän sisäkartion, ja sitä tulee välttää useimmissa metalleissa, koska se tuo oksideja leikkaukseen.
Takaisku, takaisku ja hätäapu
Kaksi erillistä polttimen toimintahäiriötä edellyttävät välitöntä tunnistamista ja reagointia. A takaisku on hetkellinen liekin taantuminen takaisin polttimen kärkeen, johon yleensä liittyy kova poksahdus. Se johtuu useimmiten kärjen koskettamisesta työkappaleeseen, väärällä paineella toimimisesta tai likaisesta kärjestä. Useimmissa tapauksissa liekki sammuu itsestään ja voidaan sytyttää uudelleen, kun kärki on jäähtynyt ja tarkastettu. Takaisinpalo on varoitusmerkki, ei vähäinen häiriö – se osoittaa tilan, joka voi kärjistyä, jos sitä ei korjata.
A takauma on paljon vakavampi: liekki palaa takaisin polttimen rungon läpi letkuun sylinteriä kohti. Takauma voidaan tunnistaa polttimen korkeasta vinkumisesta tai sihisevästä äänestä, jatkuvasta liekistä polttimen rungossa ilman näkyvää liekkiä kärjessä tai epätavallisen kuumista taskulampun kahvoista. Takauksen sattuessa: sulje happipolttimen venttiili välittömästi ja sulje sitten polttoaineventtiili. Älä vain sammuta polttoainetta ensin – polttoaineen poistaminen hapen virtauksen jatkuessa voi vetää liekin kauemmaksi. Kun olet sulkenut molemmat polttimen venttiilit, sulje molemmat sylinterin venttiilit. Anna kaikkien laitteiden jäähtyä täysin ennen kuin tarkastat vaurioiden varalta. Älä käytä uudelleen laitteita, jotka ovat kokeneet takaiskun, ennen kuin ne on ammattimaisesti tarkastettu ja sertifioitu.
Takauksensuojat – asennettuna polttimen runkoon tai säätimen ulostuloihin sekä polttoaine- että happilinjoihin – sisältävät takaiskuventtiilejä ja lämpökatkoja, jotka on suunniteltu estämään takaisku ennen kuin se saavuttaa letkut ja sylinterit. Ne ovat pakollisia monilla lainkäyttöalueilla asetyleenijärjestelmissä, ja niitä suositellaan voimakkaasti kaikille happipolttoaineasennuksille polttoainetyypistä riippumatta.
Henkilökohtaisia suojavarusteita ja työtilaa koskevat vaatimukset
Happi-polttoaineleikkaus tuottaa kipinöitä, sulaa kuonaa, ultravioletti- ja infrapunasäteilyä, metallihöyryjä ja palamisen sivutuotteita. Henkilökohtaisten suojavarusteiden on puututtava kaikkiin näihin vaaroihin samanaikaisesti.
Silmien ja kasvojen suojauksesta ei voida neuvotella. Koko kasvot peittävä hitsaussuoja ja suodatinlinssit, jotka on mitoitettu sopivaan sävyyn leikkausta varten – tyypillisesti sävy 3–6 happipolttoainetta varten intensiteetistä riippuen – suojalasien päällä käytettynä tarjoaa sekä vaaditun optisen suojan että roiskesuojan kuonaa vastaan. Prosessi tuottaa infrapunasäteilyä määrinä, jotka ovat riittäviä aiheuttamaan sarveiskalvovaurioita toistuvasta suojaamattomasta altistumisesta.
Kehon suojaamiseksi tiiviisti kudotut luonnonkuidut ovat parempia kuin synteettiset materiaalit. Villa on luonnostaan palamista hidastavaa; denim tarjoaa kohtuullisen suojan. Synteettiset kankaat – polyesteri, nylon, akryyli – sulavat mieluummin kuin hiiltyvät ja pahentavat palovammoja dramaattisesti. Nahka- tai tulenkestävä hitsaustakki, nahkakäsineet ja nahkasaappaat, joissa ei ole paljaita nauhoja, tarjoavat leikkaustöihin sopivan kerrostetun suojan. Vältä ylösalaisin käännettyjä hihansuita, avoimia paidan kauluksia ja hihansuissa olevia housujen lahkeita – nämä toimivat putoavien kipinöiden ja kuonan keräyspisteinä.
Työtilan tulee olla koko ajan hyvin tuuletettu. Päällystetyn, galvanoidun tai maalatun teräksen happipolttoaineleikkaus tuottaa metallihöyryä, joka sisältää sinkkioksideja, lyijyyhdisteitä ja muita myrkyllisiä sivutuotteita riippuen perusmateriaalista ja pinnoitteesta. Pinnoitettuja materiaaleja leikattaessa vaaditaan paikallinen poistoilmanvaihto tai vähintään metallihöyryä estävä hengityssuojain. Työalue on puhdistettava syttyvistä materiaaleista vähintään 35 jalan (10 metrin) säteellä kaikkiin suuntiin ennen leikkaamisen aloittamista, ja palovartijan tulee olla paikallaan vähintään 30 minuuttia katkaisun lopettamisen jälkeen, koska kuona voi sytyttää palavat aineet, jotka eivät näy heti leikkausasennosta.
