Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Газокислородная резка и сварка металла — группа технологических процессов, в которых тепло для нагрева, плавления или сжигания металла получают от пламени, образующегося при сгорании горючего газа в струе технически чистого кислорода. Несмотря на широкое распространение плазменной, лазерной и контактной обработки, газовая сварка и кислородная резка остаются базовыми процессами для углеродистых и низколегированных сталей, ремонтных работ, монтажа трубопроводов и резки толстолистового проката. Ниже разобраны физические основы процесса, требования к горючим газам и кислороду, аппаратура (резаки, горелки, редукторы, рукава), режимы резки и сварки по толщине, типичные дефекты реза и требования промышленной безопасности.
Газокислородная резка основана на сгорании (интенсивном окислении) металла в струе технически чистого кислорода и принудительном удалении этой струёй образующихся оксидов из полости реза. Процесс протекает в две стадии:
Кислородная резка — это не плавление, а управляемое горение металла в струе кислорода с механическим удалением шлака.
По характеру образуемого реза различают:
Не каждый металл поддаётся газокислородной резке. Чтобы процесс был устойчивым и экономичным, материал должен одновременно удовлетворять нескольким условиям.
Сфера действия ГОСТ 14792-80 на качество поверхности реза ограничена кислородной резкой листовой углеродистой стали обыкновенного качества толщиной 5–100 мм и плазменно-дуговой резкой стали и алюминия толщиной 5–60 мм — это прямое отражение перечисленных физических ограничений.
Технический газообразный кислород для резки и сварки регламентирован ГОСТ 5583-78 (идентичен ИСО 2046-73). Стандарт устанавливает три сорта кислорода с минимальной объёмной долей: 1-й сорт — не менее 99,7 %, 2-й сорт — не менее 99,5 %, 3-й сорт — не менее 99,2 %. Снижение чистоты кислорода даже на 1 % заметно ухудшает скорость и качество резки, поэтому для машинной кислородной резки целесообразно применять кислород не ниже 1-го сорта.
Ацетилен (C₂H₂) обеспечивает наивысшую температуру пламени среди технических горючих газов. Технические условия регламентированы ГОСТ 5457-75 «Ацетилен растворённый и газообразный технический». Растворённый ацетилен поставляется в стальных баллонах с пористой массой, пропитанной ацетоном, что позволяет безопасно хранить его под давлением.
Пропан и пропан-бутановые смеси применяют при резке, нагреве, пайке, при правке металла. Для сварки сталей пропан-кислородным пламенем не применяется из-за окислительного характера пламени и недостаточной температуры. Преимущества пропана — больший срок хранения, безопасность, удобство транспортировки, меньшая стоимость в массовых процессах резки.
Пламя имеет три характерные зоны: ядро (яркая часть с резкими очертаниями), восстановительная (среднюю) зона и факел. Сварку и резку ведут восстановительной зоной, в которой наиболее высокая температура и наименьшее содержание свободного кислорода. Для ацетилено-кислородного нормального пламени химический состав восстановительной зоны определяется реакцией C₂H₂ + O₂ → 2CO + H₂.
В зависимости от соотношения горючего газа и кислорода различают три вида пламени:
Типы, основные параметры и общие технические требования к инжекторным резакам для ручной кислородной разделительной резки нелегированных и низколегированных низкоуглеродистых сталей установлены ГОСТ 5191-79. Стандарт распространяется на резаки трёх типов и наконечники к сварочным горелкам:
В конструкции инжекторного резака подогревающий кислород увлекает горючий газ через сопло-инжектор, образует горючую смесь в смесительной камере и подаёт её в подогревающий мундштук. Режущий кислород подаётся через центральный канал отдельным потоком и регулируется собственным вентилем. Шероховатость выходных каналов мундштуков по ГОСТ 5191-79 — Ra ≤ 2,5 мкм (по ГОСТ 2789).
Детали резаков, контактирующие с ацетиленом до смесительной камеры, не должны изготавливаться из меди и медных сплавов с содержанием меди более 65 % — образование ацетиленидов меди создаёт риск взрыва.
Однопламенные универсальные ацетилено-кислородные горелки для сварки, пайки и подогрева регламентированы ГОСТ 1077-79. Конструктивно горелка проще резака: она формирует только подогревающее (сварочное) пламя без потока режущего кислорода. Производительность определяется номером сменного наконечника, подбираемым по толщине свариваемого металла.
Редукторы для газопламенной обработки регламентированы ГОСТ 13861-89. Стандарт распространяется на газовые редукторы для понижения давления рабочих газов, поступающих в редуктор из баллона, рампы или газопровода, и автоматического поддержания постоянного рабочего давления при питании постов и установок газовой сварки, резки, пайки, наплавки и нагрева. Редукторы классифицируются по назначению (баллонные, рамповые, сетевые), по виду газа (кислород, ацетилен, пропан-бутан и другие) и по схеме редуцирования (одноступенчатые, двухступенчатые).
Резиновые рукава для газовой сварки и резки металлов регламентированы ГОСТ 9356-75. Стандарт устанавливает три класса рукавов в зависимости от назначения:
Стальные бесшовные баллоны малого и среднего объёма для газов на рабочее давление до 19,6 МПа (200 кгс/см²) регламентированы ГОСТ 949-73. Отличительная окраска и идентификация баллонов установлены приложением 3 к техническому регламенту Таможенного союза ТР ТС 032/2013 «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением»:
Кислородные баллоны и арматура должны быть тщательно обезжирены. Контакт кислорода под давлением с маслами, жирами и нефтепродуктами вызывает их самовозгорание и взрыв.
Основными параметрами режима резки являются: мощность подогревающего пламени, давление режущего кислорода, скорость резки и диаметр режущего сопла. Все параметры взаимосвязаны и подбираются по толщине разрезаемого металла.
Мощность пламени выбирают по толщине и состоянию металла: прокат, поковка, литьё, наличие окалины. При резке стали толщиной до 300 мм применяют нормальное пламя; для толщин выше 400 мм — слабо науглероживающее пламя с небольшим избытком ацетилена для удлинения факела и прогрева нижней кромки.
Давление режущего кислорода зависит от толщины металла, формы режущего сопла и чистоты кислорода. При недостаточном давлении струя не выдувает оксиды и металл не прорезается на всю толщину. При избыточном давлении расход кислорода возрастает, а рез становится шире и грязнее.
Скорость подбирается так, чтобы поток искр и шлака на выходе из реза был направлен преимущественно вертикально вниз с небольшим отклонением назад по ходу резака. Если скорость занижена — оплавляются верхние кромки, увеличивается ширина реза. Если завышена — кислородная струя «отстаёт», на нижней кромке появляются непрорезанные участки и грат.
Ориентировочный диапазон скоростей ручной разделительной кислородной резки стали (зависит от типа резака, сопла, чистоты кислорода, состояния поверхности):
Точные значения определяются по технологическим картам производителя резака и проверяются пробным резом.
Конкретные значения давления режущего кислорода, расходов газов и скоростей резки следует брать из паспорта (руководства по эксплуатации) применяемого резака под конкретный мундштук и сорт кислорода. Универсальной таблицы, пригодной для всех типов резаков, не существует.
Тонкие листы режут пакетом: листы складывают, плотно сжимают струбцинами и режут как монолитную заготовку. Это позволяет получать аккуратный рез на листах малой толщины, при которых обычная резка нестабильна. Общая толщина пакета подбирается под возможности резака.
Газовая сварка применяется при ремонте, монтаже трубопроводов малых диаметров, тонколистовых работах, сварке цветных металлов и чугуна, наплавке. По характеру движения горелки и присадочной проволоки различают два способа:
Мощность горелки выбирают по расходу ацетилена на 1 мм толщины свариваемой стали. Точные значения и подбор номера наконечника указываются в паспорте горелки и в технологических картах. При сварке цветных металлов и сплавов расход и тип пламени корректируют с учётом теплопроводности и склонности к окислению.
Точность вырезаемых деталей и показатели качества поверхности реза при механизированной кислородной и плазменно-дуговой резке регламентированы ГОСТ 14792-80. Стандарт распространяется на детали и заготовки, вырезаемые механизированной кислородной резкой из листовой углеродистой стали обыкновенного качества толщиной 5–100 мм и плазменно-дуговой резкой стали и алюминия толщиной 5–60 мм.
Класс вырезаемой детали обозначается четырёхзначным числом, в котором последовательно указываются: класс точности (1, 2 или 3), класс по отклонению поверхности реза от перпендикулярности, класс по шероховатости поверхности реза, класс по глубине зоны термического влияния. Перед числом ставится буква, указывающая способ резки: К — кислородная, П — плазменно-дуговая.
Условное обозначение детали, вырезаемой плазменно-дуговой резкой 1-го класса точности, 2-го класса по отклонению от перпендикулярности, без требований по шероховатости, 2-го класса по зоне термического влияния: П 1202 ГОСТ 14792-80.
П 1202 ГОСТ 14792-80
Работы по газовой сварке и кислородной резке относятся к огневым и регулируются Федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности, утверждёнными приказами Ростехнадзора, и Правилами противопожарного режима в Российской Федерации. Ниже — обобщённый перечень принципов, не заменяющий действующих нормативных документов и инструкций предприятия.
При обратном ударе пламени резак или горелку немедленно перекрывают: сначала закрывают кислородный вентиль, затем — вентиль горючего газа. После обратного удара аппаратура подлежит проверке исправности и герметичности до возобновления работ.
В обоих процессах источником тепла служит пламя, образующееся при сгорании горючего газа в струе кислорода. При сварке пламя расплавляет кромки и присадочную проволоку, формируя шов. При резке пламя только разогревает металл до температуры воспламенения в кислороде, после чего металл сжигается в струе режущего кислорода, а оксиды выдуваются из реза. Резка — это управляемое горение, а не плавление.
Ацетилен даёт наивысшую температуру пламени с кислородом — около 3150 °C, и пригоден как для сварки сталей, так и для резки, пайки, наплавки. Пропан и пропан-бутан дают температуру около 2800 °C, удобнее в хранении и транспортировке, экономичнее в массовой резке, но для сварки сталей не применяются из-за окислительного характера пламени и недостаточной температуры.
Хорошо режутся низкоуглеродистые и низколегированные стали с содержанием углерода до 0,3 %. Среднеуглеродистые стали режутся с предварительным подогревом. Высокоуглеродистые, высоколегированные, аустенитные коррозионностойкие стали, чугун, медь, алюминий и их сплавы обычной кислородной резке не поддаются — для них применяют кислородно-флюсовую или плазменно-дуговую резку.
По ГОСТ 5583-78 предусмотрены три сорта технического кислорода: 1-й — не менее 99,7 %, 2-й — не менее 99,5 %, 3-й — не менее 99,2 %. Падение чистоты кислорода на 1 % снижает скорость резки примерно на 20 % и ухудшает качество поверхности реза. Для машинной резки предпочтителен 1-й сорт; кислород ниже 2-го сорта применять для резки нецелесообразно.
ГОСТ 5191-79 устанавливает три типа резаков для ручной кислородной разделительной резки: Р1 — малой мощности, Р2 — средней мощности (универсальный), Р3 — большой мощности для толстолистового проката, а также наконечники для резки РВ1 и РВ2 к сварочным горелкам. Стандарт не распространяется на флюсовую резку, резку горячей стали, литья и резку при повышенных давлениях.
Различие — в соотношении кислорода и горючего газа. Нормальное пламя (соотношение O₂/C₂H₂ около 1,0–1,2) применяется для сварки сталей и большинства задач. Окислительное (свыше 1,3) — для резки и сварки латуни; для сталей не подходит, так как выжигает углерод. Науглероживающее (менее 1,0) — для сварки чугуна и наплавки твёрдыми сплавами.
Сжатый кислород при контакте с маслами, жирами и нефтепродуктами вызывает их самовозгорание. В замкнутом объёме это превращается во взрыв. Поэтому кислородная арматура должна быть тщательно обезжирена, для уплотнений применяют только материалы, допущенные для кислорода, а ветошь и инструменты, контактирующие с кислородной линией, не должны иметь следов масла.
ГОСТ 14792-80 устанавливает три класса точности вырезаемых деталей и три класса по каждому из показателей качества поверхности реза: отклонение от перпендикулярности, шероховатость поверхности, глубина зоны термического влияния. Класс детали записывается четырёхзначным числом с префиксом «К» (кислородная) или «П» (плазменно-дуговая резка). Класс точности и показатели качества определяют после удаления шлака и грата с поверхности реза.
Обратный удар — резкое распространение пламени из мундштука в смесительную камеру резака, а иногда дальше — в рукав горючего газа и затем в баллон. Сопровождается хлопком и затуханием пламени. Для защиты на линии горючего газа устанавливают сухой предохранительный затвор и обратный клапан. При обратном ударе нужно немедленно перекрыть сначала кислород, затем горючий газ; после охлаждения резак и затвор проверяют на герметичность.
Резиновые рукава для газовой сварки и резки металлов — ГОСТ 9356-75; стандарт устанавливает классы I (горючие газы), II (жидкое топливо), III (кислород) и требования к давлению и прочности. Стальные бесшовные баллоны малого и среднего объёма для газов на давление до 19,6 МПа — ГОСТ 949-73. Отличительная окраска баллонов — приложение 3 к ТР ТС 032/2013: кислород — голубой с чёрной надписью, ацетилен — белый с красной, пропан — красный с белой.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.