Принцип кислородной резки металла и где её применяют

Кислородная (газокислородная, автогенная) резка — один из старейших промышленных методов разделения металла. Ей больше ста лет, а она всё ещё массово применяется на строительных площадках, в металлоломных производствах, в судостроении и при демонтаже металлоконструкций. Причина простая: оборудование дёшево, портативно, не требует электричества и режет металл любой толщины — от 3 до 1 000 мм и выше.

Кислородная резка — это не плавление, а горение металла. Принцип принципиально отличается от лазерной или плазменной резки.

Сначала зону реза разогревают пламенем горючего газа (ацетилена или пропана) с кислородом до температуры воспламенения металла — около 1 200–1 300 °C для углеродистой стали. Затем подают струю чистого кислорода под высоким давлением прямо в разогретую точку. Металл начинает гореть в кислороде — это экзотермическая реакция с выделением большого количества тепла. Продукты горения (оксиды железа) выдуваются из реза струёй кислорода.

Сам процесс самоподдерживающийся: тепло реакции горения подогревает следующий участок металла. Именно поэтому скорость резки при достаточном давлении кислорода ограничена только скоростью перемещения резака.

Метод работает не со всеми металлами — только с теми, у которых температура воспламенения ниже температуры плавления. Для углеродистой стали это условие выполняется. Для большинства других металлов — нет.

Подходит: углеродистая и низколегированная сталь. Толщины — от 3 до 1 000 мм и более. Оптимально — 5–300 мм.

Не подходит: нержавеющая сталь (хром образует тугоплавкий оксид, который блокирует реакцию), чугун (высокое содержание углерода), алюминий (оксид Al₂O₃ с температурой плавления выше металла), медь, титан.

Для нержавейки, алюминия и цветных металлов — плазменная или лазерная резка. Это не компромисс, это другая физика.

Резак — основной инструмент. Конструктивно отличается от сварочной горелки: дополнительный канал для подачи режущего кислорода и рычаг управления его потоком. Подогревающее пламя поддерживает температуру постоянно, режущий кислород включается рычагом в нужный момент.

Кислородный баллон — стандартный голубой баллон под давлением 150 или 200 атм. Расход кислорода при резке — значительный: 1–10 м³/час в зависимости от толщины металла и давления. При нескольких постах расход суммируется быстро.

Баллон с горючим газом — ацетилен (белый) или пропан (красный). Ацетилен разогревает металл быстрее и при меньшем расходе, но дороже и требует строгих ограничений по давлению. Пропан дешевле, безопаснее в хранении, но разогревает медленнее.

Редукторы — отдельно на кислород и на горючий газ. Никогда не меняются местами.

Шланги — цветные: синий для кислорода, красный для горючего газа. По ГОСТ 9356-75.

При нескольких постах резки переход на кислородную рампу — логичный шаг. Один оператор меняет баллоны в одном месте. Давление стабильное на всех постах. Автоматическое переключение — процесс не прерывается.

Кислородные рампы КубСпецТех изготавливают из обезжиренных компонентов и испытывают давлением на заводе. О требованиях к кислородным системам — в статье «Утечки кислорода: как обнаружить и что делать». Общий каталог — kst116.ru.

Качество кислородного реза ниже, чем лазерного или плазменного: кромка с оксидным слоем («шлаком»), грат на нижней кромке. Перед сваркой или покраской — зачистка обязательна.

Зато скорость резки на толстом металле — конкурентоспособна. На стали 100 мм кислородный резак работает со скоростью 150–200 мм/мин. Плазма на такой толщине уже не эффективна, лазер — не экономичен.

Кислород — сильный окислитель. Все правила работы с кислородными системами: никакого масла и жира на арматуре, обезжиренный инструмент, запрет совместного хранения с горючими газами. Шланги и резаки — только специальные. Обратный клапан на шлангах — обязателен: предотвращает обратный удар пламени.

Правильное давление режущего кислорода — критически важно. Слишком низкое давление: кислород не выдувает расплав из реза, шлак налипает на кромку, рез прерывается. Слишком высокое: расход кислорода большой, кромка «рваная», горение нестабильное.

Ориентировочные давления режущего кислорода:

До 20 мм толщины — 2–3 атм. 20–50 мм — 3–5 атм. 50–100 мм — 5–8 атм. Свыше 100 мм — 8–12 атм и выше.

Расход кислорода соответственно растёт: от 1–2 м³/ч при резке тонкого металла до 8–15 м³/ч при резке толстых заготовок. При нескольких постах резки суммарный расход достигает десятков кубометров в час — поштучные баллоны здесь не справляются.

При организации кислородоснабжения нескольких постов резки — кислородные рампы с достаточным числом баллонов. Подробнее о выборе рамп — в статье «На что обратить внимание при выборе газовой рампы».