Druckregler und Brennschneiden: Optimierung des Prozesses

Druckregler für das Brennschneiden

Druckregler. Druckminderer oder Druckregler werden verwendet, um den Druck von Gasflaschen für die Arbeit beim Brennschneiden zu reduzieren. Die Sauerstoffverbrauchsrate ist nicht entscheidend für den Erfolg des Oxy-Bogen-Unterwasserschneidens. Zufriedenstellende Ergebnisse können in einem weiten Bereich des Sauerstoffzuflusses erzielt werden. Allerdings kann eine geringere als die optimale Rate den Betrieb verlangsamen und mehr Aufmerksamkeit erfordern, wodurch der Taucher unnötig ermüdet. Die Verwendung von mehr Sauerstoff als nötig ist eine Verschwendung, führt zur Kühlung und kann unnötig den Druck in der Halterung erhöhen, was den Taucher zusätzlich belastet. Die empfohlene Position für den Sauerstoffregler ist so, dass eine ausreichende Sauerstoffzufuhr von 2 m³/min (70 ft³/min) gewährleistet ist. Dazu empfehlen wir einen zweistufigen Regler. Der Druck an der Spitze der Elektrode ist in Tabelle 4-2 angegeben. Zur Bestimmung des Druckreglerausgangs gilt: pro 50 Meter Schlauch werden 1 kg/cm² (14,2 PSI) und pro 10 Meter Tiefe 1 kg/cm² (14,2 PSI) benötigt. Die Regler-Einstellung (kg/cm²) = (Tiefe/10) + (Schlauchlänge in Metern/50) + Arbeitsdruck an der Elektrode.

Grundlagen des Oxy-Brennschneidens

OXI-ALLGEMEINE Grundlagen. Das Brennschneiden von Metallen beruht auf der Tatsache, dass Sauerstoff eine hohe Affinität zu Eisen hat, insbesondere bei hohen Temperaturen, gemäß der Gleichung: 2 Fe₃ O₄ + 3Fe + O₂ = 270 cal. Die Verbrennungsprodukte bestehen aus schwarzem Eisenoxid. Eisen wird verbrannt, im Gegensatz zum Schmelzen, da es chemisch mit Sauerstoff bei der Zündtemperatur reagiert. Wir können das Oxyfuel-Schneiden von Metallen als einen Prozess der lokalisierten Verbrennung durch einen Sauerstoffstrom definieren. Die Schnittflächen sind nicht perfekt glatt, da der Sauerstoffstrahl Spuren von gebogenen Rillen hinterlässt.

Einfluss der Oxidbildung beim Schneiden

Oxide bilden können. Je nach Temperatur können die Schlacken aus Festkörpern, Flüssigkeiten oder Gasen bestehen. Im ersten Fall bildet sich auf der Oberfläche des Schnitts ein Sieb, das den Kontakt mit dem Metall verhindert und die Reaktion stoppt. Dies ist der Fall bei Aluminium, das ein Oxid (Al₂ O₃) bildet, das einen sehr hohen Schmelzpunkt hat. Die Bildung eines Oxidgases ist schädlich, weil die Gase in der Metalloberfläche eine sauerstoffarme Atmosphäre schaffen und die Reaktionsgeschwindigkeit verringern. Die flüssige Oxidbildung begünstigt die Reaktionsgeschwindigkeit erheblich, da die Flüssigkeitsoberfläche an den Seiten eine katalytische Rolle spielt. Sauerstoff und Metalloxid lösen sich in der Flüssigkeit, innerhalb derer die Reaktion mit großer Intensität abläuft. Gasförmige Oxide beeinträchtigen die Atmosphäre, während Feststoffe und Flüssigkeiten durch den Katalysator abgeschirmt werden.

Die Rolle der Metallzusammensetzung

Zusammensetzung des Metalls. Die Eigenschaften von Stählen werden durch eine Reihe von Zusatzstoffen wie Kohlenstoff, Silizium, Nickel, Chrom, Wolfram, Kobalt, Kupfer usw. oder Verunreinigungen wie Phosphor und Schwefel beeinflusst. Dies beeinflusst den Prozess des Brennschneidens durch wichtige physikalische Eigenschaften wie spezifische Wärme und Wärmeleitfähigkeit oder durch chemische Eigenschaften, die die Oxidation beeinträchtigen. Im Folgenden wird der Einfluss der einzelnen Elemente, die Teil des Stahls werden, kurz dargestellt.

Einfluss einzelner Elemente auf den Schneidprozess

a. Kohlenstoff. Gelöster Kohlenstoff begünstigt das Sauerstoffschneiden. Ein erhöhter Kohlenstoffgehalt reduziert die Zündtemperatur. Wenn Kohlenstoff frei (Graphit) oder in Kombination vorliegt, verursacht dies endotherme Reaktionen, wodurch die Reaktionsgeschwindigkeit verringert wird. Auch die Verbrennung von Graphit bildet gasförmige Produkte, die die Sauerstoffatmosphäre beeinträchtigen. Daraus folgt, dass weiche und mittelharte Stähle leicht zu schneiden sind, während mit zunehmendem Kohlenstoffgehalt der Schnitt schwieriger wird und eine stärkere Erwärmung erfordert.

b. Silizium. Viel Silizium kann das Schneiden erschweren.

d. Chrom. Wenige Prozent sind unproblematisch, größere Mengen jedoch nicht.

e. Nickel. Wenig ist unproblematisch, größere Mengen jedoch nicht.

f. Molybdän. Allein oder mit Chrom und Nickel lässt es sich gut schneiden.

i. Kupfer, Kobalt und Vanadium. Stähle mit diesen Zusätzen oder Verunreinigungen lassen sich leicht brennschneiden.

j. Schwefel und Phosphor. Haben keinen Einfluss, aber der entstehende Rauch ist giftig.

Sauerstoffreinheit und ihre Bedeutung

Reiner Sauerstoff. Sauerstoff wird durch Destillation von flüssiger Luft gewonnen, wobei die restlichen Gase als Verunreinigungen zurückbleiben. Der Einfluss von Verunreinigungen im Sauerstoff wirkt sich nicht auf die chemische Natur aus, sondern auf die verringerte Menge an Sauerstoff, die an der Reaktion beteiligt ist. Die wichtigsten Störungen kommen von Wasserdampf, der 0,002% bei 63 ºC nicht überschreiten darf. Die Reinheit des technischen Sauerstoffs beträgt in der Regel nicht weniger als 97,5%. Sauerstoff mit einer Reinheit unter 80% ist für das Schneiden ungeeignet. Mit 85% können 25 mm Platten geschnitten werden, wobei die Geschwindigkeit ein Drittel der mit 99,5% erzielten beträgt.