Подводная резка металлов

Категория:
Резание металла


Подводная резка металлов

Разработка и усовершенствование способов огневой резки и электрической сварки металлов иод водой значительно расширили возможности выполнения подводных технических работ — судоремонтных, судоподъемных, аварийно-спасательных, строительных и т. д.

Подводные работы по огневой резке металла отличаются многими специфическими особенностями, часто сопряжены с исключительными трудностями и значительной опасностью для работающих. Разрезаемый металл погружен в водную среду, интенсивно его охлаждающую; это весьма затрудняет достаточный подогрев металла. Работающий стеснен в своих движениях тяжелым и неудобным водолазным снаряжением и имеет недостаточную устойчивость. Видимость при подводных работах обычно очень плохая. Кроме того, имеются дополнительные трудности, создаваемые течением и волнением воды, значительными глубинами, загрязнениями поверхности металла и др. Чаще всего приходится резать многослойный металл, причем слои пакета нередко расшатаны взрывом или ударом при аварии и т. и.

Простейшим способом является дуговая резка, исследованная автором книги. Дуговую резку под водой обычно выполняют металлическим стальным электродом диаметром 6—7 мм. Для электродных стержней применяется катаная проволока, на которую наносят слой обмазки в количестве около 30% веса стержня, например, следующего состава: 38% мела; 56% железной окалины; 6% портландцемента; 35 частей на 100 частей сухой смеси жидкого стекла (водный раствор).

После просушки и прокалки электродов при температуре 250—300 °С слой обмазки пропитывается водонепроницаемым составом путем погружения в лак или другой подходящий раствор. Слой обмазки должен обладать достаточной механической прочностью и образовывать при горении дуги на конце электрода выступающий козырек, заметно улучшающий процесс резки. Расплавленный металл вытекает из полости реза под действием силы тяжести, выдувается струей газов и паров, создаваемой дугой, и удаляется движениями электрода, которые производит резчик, в особенности при резке металла значительных толщин.

Дуговая резка стальным электродом имеет ряд несомненных достоинств, придающих методу практическую ценность: сравнительная простота необходимого оборудования; простота изготовления и недефицитность электродов, для которых пригодна любая стальная проволока подходящего диаметра, имеющаяся под рукой; сравнительно небольшой диаметр электрода, обычно меньше ширины получаемого реза, поэтому электрод можно вводить в полость реза, что позволяет резать металл значительной толщины — до 80 мм и, что особенно важно для подводных работ, резать многослойные пакеты последовательно, слой за слоем.

Для осуществления дуговой резки под водой с приемлемыми скоростями необходим мощный источник тока для питания дуги; обычно применяются токи 500—1000 и. Работа ведется чаще всего

Рис. 1. Дуговая резка металла значительных толщин

Подводные резаки строят с подогревательной частью для различных горючих газов. Наибольший тепловой эффект дает ацетилен, но взрывоопасность и возможность самопроизвольного взрывчатого распада ацетилена при давлении свыше 1,5—2 ати затрудняют его применение в подводных работах, так как даже при небольших речных глубинах часто приходится превышать допустимые пределы давления для ацетилена, чтобы преодолеть противодавление столба воды.

В настоящее время ацетилен для подводной резки совершенно не применяется, чаще всего используется водород. Водород невзрывоопасен, поэтому он позволяет работать на глубинах до 30—40 м и дает длинный факел подогревательного пламени. Как подогревательный газ, водород имеет и крупные недостатки, к которым относится его малая плотность. Баллон, вмещающий б м3 водорода, по весу содержит его всего 0,54 кг. Поэтому требуется транспортирование значительного количества баллонов с водородом для обеспечения работ, что часто встречает большие затруднения.

Водородно-кислородное пламя не имеет четко выраженного ядра вследствие отсутствия частиц углерода в пламени, что усложняет регулирование пламени. Водород даёт меньшую калорийность пламени на 1 м3 ио сравнению с углеводородами; это увеличивает его расход и замедляет процесс резки, увеличивая время разогрева при начале каждого реза.

Возможными экономически более выгодными заменителями водорода могут служить различные газообразные углеводороды и их смеси. В связи с трудностью обеспечения подводных работ горючими газами давно встал вопрос о применении для этих работ жидких горючих, в первую очередь бензина. Первоначальные подводные бензорезы, по аналогии с обычными бензорезами для работ на воздухе, конструировались с предварительным испарением бензина и подачей его паров в камеру смешения подогревательной части бензореза. В подводных бензорезах применялся электрический подогрев бензина. Эти бензорезы оказались непригодными для производственного применения.

Новый принцип конструирования подводных бензорезов был предложен и реализован в период второй мировой войны. Оказалось возможным отказаться от предварительного испарения бензина и заменить испарение распылением, или пульверизацией.

Рис. 2. Схема подводного зажигания резака: 1 — резак; 2 — зажигательная дощечка; 3 — аккумуляторная батарея; 4 — реостат

Бензин распыляется кислородом, и в зону подогревательного пламени подается тончайшая бензиновая пыль, успевающая испариться и сгореть полностью. Это изобретение резко повысило эксплуатационные качества подводного бензореза и выдвинуло бензинокислородную резку, пожалуй, на первое место среди способов подводной газокислородной резки.

Современный подводный бензорез имеет следующее устройство. Бензин под значительным давлением поступает в камеру смешения по нескольким спиральным каналам малого сечения и входит в камеру отдельными тонкими струйками. К каждому выходному отверстию бензина тангенциально подходит струйка подогревательного кислорода, распыляющая бензин в камере смешения особого устройства, где происходит испарение и воспламенение распыленного бензина, догорающего в наружном факеле подогревательного пламени. Бензин подается из напорного бачка, необходимое давление в котором создается инертным негорючим газом, обычно азотом, подаваемым из баллона через редуктор. Нормальная установка, помимо бензореза со шлангами, включает батарею из 6—12 баллонов кислорода, бачок для бензина и баллон с азотом. Бензорез расходует за 1 ч непрерывной работы 30—60 м3 кислорода, 10—12 кг бензина; расход азота незначителен и идет лишь на создание давления в бензиновом бачке, поэтому одного баллона достаточно на несколько дней работы.

Рис. 3. Подводный бензорез

Преимуществами бензинокислородной резки является большая тепловая мощность подогревательного пламени, сокращение расходов на транспортирование баллонов с водородом, недефицитность горючего — бензина. Бензино-кислородное пламя имеет хорошо очерченное ядро, облегчающее регулирование пламени.

Продукты сгорания пламени содержат много неконденсирующихся газов СО и С02, образующих устойчивый защитный газовый пузырь, что делает излишним подведение дополнительного защитного воздуха или кислорода, упрощает и удешевляет установку и ее эксплуатацию.

Подводная газокислородная резка обеспечивает высокую производительность. Необходимая для резки установка транспортабельна, негромоздка, всегда готова к действию и достаточно надежна в работе. Наряду с указанными достоинствами, подводная газокислородная резка имеет серьезные недостатки, часто заставляющие прибегать к другим процессам. К этим недостаткам относится, например, довольно заметное реактивное действие струи газов, вытекающих из резака, мешающее работе водолаза-резчика. Кроме того, размеры мундштука газокислородного резака настолько значительны, что он не может быть введен в полость реза, а потому при разрезке многослойных неплотных пакетов для доступа к нижележащему элементу необходимо вырезать и удалить довольно широкую полосу из вышележащего элемента пакета, что обычно трудно и требует много времени. Одним из серьезных недостатков подводной газокислородной резки является трудность зажигания и регулирования подогревательного пламени. Операция зажигания и регулирования пламени под водой трудна и редко применяется. Зажигание и регулирование пламени над водой и последующий спуск водолаза требуют много времени, особенно при значительных глубинах.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум