毛云 丁陽 湯升林

（安陽鋼鐵股份有限公司，河南安陽 455000）

焦?fàn)t煤氣切割技術(shù)應(yīng)用與推廣

毛云 丁陽 湯升林

（安陽鋼鐵股份有限公司，河南安陽 455000）

傳統(tǒng)切割技術(shù)生產(chǎn)成本高、能耗大且污染嚴(yán)重，本著節(jié)能降效、經(jīng)濟(jì)可行的原則，我們提出了焦?fàn)t煤氣替代乙炔切割方案，并進(jìn)行了應(yīng)用和推廣。這種輔助設(shè)施簡(jiǎn)單，使用方便，安全可靠，很大程度上節(jié)省了乙炔費(fèi)用，節(jié)省了連接乙炔氣瓶的時(shí)間，節(jié)省了施工成本，另外解決了生產(chǎn)中運(yùn)送乙炔氣體、保存、看管等問題，并且節(jié)省了運(yùn)輸費(fèi)用等成本。

煤氣 切割 技術(shù)

1 前言

我廠主要承接公司內(nèi)部檢修、備件制作、技改工程施工，在施工中，焊接結(jié)構(gòu)件是應(yīng)用最為廣泛的，而板材切割是焊接成品加工過程中的首要步驟，也是保證焊接質(zhì)量的重要工序，采用先進(jìn)的切割技術(shù)和切割材料，不但可以保證產(chǎn)品的焊接質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，同時(shí)也使企業(yè)產(chǎn)品的制造成本大幅度下降。傳統(tǒng)使用的氧—乙炔切割主要用于鋼板下料、開坡口、切割零部件，在設(shè)備制造、安裝以及檢修中起著重要的作用。乙炔氣火焰大、切割快，在建筑施工中得到廣泛應(yīng)用，但是乙炔氣生產(chǎn)成本高、能耗大且污染嚴(yán)重。我廠每年承接檢修項(xiàng)目200多項(xiàng)，技改項(xiàng)目30多項(xiàng)、備件加工3000多噸。施工作業(yè)中，乙炔使用量比較大，并且需要耗費(fèi)大量人工和機(jī)械進(jìn)行搬運(yùn)，氧-乙炔切割消耗成本較高。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，20 12年全年消耗乙炔氣約20000瓶，僅乙炔費(fèi)用花費(fèi)近200萬元，本著節(jié)能降效、經(jīng)濟(jì)可行的原則，我們提出了焦?fàn)t煤氣替代乙炔切割方案，這樣一來，節(jié)省了乙炔外購費(fèi)用，還減少人工和機(jī)械搬運(yùn)費(fèi)、保管費(fèi)，很大程度降低了施工成本。

2 系統(tǒng)特點(diǎn)研究

焦?fàn)t煤氣具有易燃、易爆、熱值高，生成廢氣密度小，廢氣中水蒸氣較多，能預(yù)熱等特點(diǎn)，并且成分明確、穩(wěn)定，合乎氣割燃?xì)庖?，可用于氣割氣焊，特別適用于焦?fàn)t煤氣為燃料的企業(yè)，焦?fàn)t煤氣成分及熱值見表1、2。

2.1 實(shí)施工藝

廠區(qū)焦?fàn)t煤氣一般壓力較高，不適于直接長(zhǎng)時(shí)間切割使用，為更安全、可靠地用焦?fàn)t煤氣替代乙炔氣，設(shè)計(jì)如下工藝進(jìn)一步保證焊割作業(yè)質(zhì)量及安全：焦?fàn)t煤氣一減壓閥減壓一冷卻器一干燥器一裝乙炔表使用。通過減壓閥可將焦?fàn)t煤氣減壓至6KPa，然后再通過冷卻器降溫冷卻至60 ℃左右，另考慮到焦?fàn)t煤氣經(jīng)脫硫反應(yīng)生成的水冷卻冷凝后，不利于焊割使用。所以，冷卻后的焦?fàn)t煤氣最好設(shè)置一干燥器，在干燥器內(nèi)裝填電石塊（電石塊易吸水），使冷卻后的焦?fàn)t煤氣干燥，避免氣體中凝結(jié)下來的水分被帶到焊、割炬里面而使切割、焊接火焰溫度降低，影響切削速度及質(zhì)量。而且，電石塊遇水后可分解生成乙炔氣，又可與焦?fàn)t煤氣混合使用。這樣既不破壞焦?fàn)t氣燃燒成分，還能提高切割火焰的燃燒值。

我單位根據(jù)焦?fàn)t煤氣這一切割工藝過程，將廠區(qū)焦?fàn)t煤氣管道接出臨時(shí)接頭，連接QD-20型乙炔減壓器，使焦?fàn)t煤氣由原來的0. 6Mpa降低到6KPa，另外選用制氧廠生產(chǎn)的純度99.9%，壓力1.1MPa的氧氣一瓶，安裝QD-1型氧氣減壓器，調(diào)節(jié)減壓器出口壓力至0. 5MPa，另選型號(hào)為G01-100型割槍，安裝3#割嘴，使用中興火焰，試切割δ=20mm、40mm、60mm低碳鋼板，切割速度與使用乙炔氣一致。切割后檢查對(duì)比，對(duì)兩種燃?xì)獾臍馇懈顢嗝孢M(jìn)行觀察分析，發(fā)現(xiàn)焦?fàn)t煤氣切割時(shí)切割斷面光滑，平整無凹凸，斷面下緣基本不掛渣，而氧-乙炔切割時(shí)斷面凹凸不平整，不光滑，斷面下緣掛渣較多，因此，使用焦?fàn)t煤氣切割鋼材，可為后期加工制作提供優(yōu)質(zhì)基礎(chǔ)，進(jìn)而可以提高最終產(chǎn)品的質(zhì)量。通過氧—焦?fàn)t煤氣切割低碳鋼、低合金鋼試驗(yàn)后認(rèn)為：氣割時(shí)氧燃?xì)庋娴淖饔檬穷A(yù)熱鋼材和切割氧，保證切割點(diǎn)處鋼板的氧化反應(yīng)溫度，因此高熱值和高的火焰溫度能保證較快的切割速度，用于切割時(shí)，由于金屬材料預(yù)熱時(shí)間稍短，可以減少切口邊緣的過燒現(xiàn)象，所以，連續(xù)切割性好，切割質(zhì)量?jī)?yōu)于氧～乙炔切割，更適用于切割鋼材類工件。

2.2 方案實(shí)施

通過理論數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)證明，焦?fàn)t煤氣替代乙炔切割可行，項(xiàng)目組決定首先從公司煤氣管網(wǎng)敷設(shè)一趟焦?fàn)t煤氣管道至金屬結(jié)構(gòu)部院內(nèi)。 在集團(tuán)公司相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)幫助下，從120t轉(zhuǎn)爐煤氣加壓站南北綜合管網(wǎng)焦?fàn)t煤氣管道引出一根DN50的煤氣支管，沿管網(wǎng)桁架敷設(shè)至工程技術(shù)分公司加工車間內(nèi)，沿車間南北墻根每隔6m設(shè)置一個(gè)分氣缸，各用氣點(diǎn)從分氣缸引出，安裝接頭接乙炔表使用，以供應(yīng)加工車間和露天平臺(tái)切割用氣。通過減壓、冷卻、干燥后的焦?fàn)t氣便可在廠內(nèi)鋪設(shè)管網(wǎng)至各使用焊剖現(xiàn)場(chǎng)，安裝接頭接乙炔表使用。特別象我公司的金屬結(jié)構(gòu)部，有固定的下料場(chǎng)、加工場(chǎng)、鉚焊工房，焊接作業(yè)集中，煤氣使用量大，更適宜這樣接管使用。

一煉軋扇形段維保焦?fàn)t煤氣管道施工實(shí)例：

（1）截?cái)嘬囬g原有的煤氣管道，在斷面位置安裝了三通、法蘭閥等，并在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置安全標(biāo)志牌，增加監(jiān)控設(shè)施。

（2）把原有煤氣管道引接到扇形段維修施工現(xiàn)場(chǎng)，增加了煤氣閥門煤氣分氣筒和放水閥。

檢查橡膠管、壓力表等是否正常，將氣割設(shè)備按操作規(guī)程連接好。切割前，首先將工件墊平，工件下面流出一定的間隙，以利于氧化鐵渣的吹除。檢查風(fēng)線，點(diǎn)燃火焰，打開切割氧閥門，觀察切割氧流形狀，風(fēng)線應(yīng)筆直、清晰的圓柱體并有適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度。

（3）從工藝上來看，QD一20型乙炔減壓器，本身裝有安全閥，當(dāng)輸出壓力大于0.18 MPa時(shí)開始自動(dòng)泄氣，輸出壓力大于0.24 MPa時(shí)安全閥會(huì)打開。QD一20型減壓器的工作壓力為0.15 MPa時(shí)，最大流量為9 m5/h，該減壓器本身裝有高壓表，高壓表量程為0～25MPa，低壓表量程為0-0.25MPa，在乙炔減壓器的壓力表上均有指示該壓力表的最大許可工作壓力的紅色刻虛線，以便在使用中嚴(yán)格控制。因此，使用QD-20型乙炔減壓器可確保操作安全。

（4）為了保證在日常施工中的煤氣使用安全，在煤氣接點(diǎn)設(shè)置安全箱和注意煤氣的安全標(biāo)志牌以及滅火器設(shè)施，并制定煤氣切割使用安全管理規(guī)程制度。每個(gè)工段設(shè)置多個(gè)煤氣報(bào)警裝置，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)煤氣進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)焊工進(jìn)行煤氣作業(yè)安全培訓(xùn)，防止應(yīng)急事件發(fā)生，并制定了應(yīng)急預(yù)案，對(duì)應(yīng)急預(yù)案參與人員的職責(zé)分工明確，設(shè)置安全應(yīng)急通道等。

……

……

3 施工技術(shù)效果和經(jīng)濟(jì)效益分析

通過焦?fàn)t煤氣和乙炔氣比價(jià)，焦?fàn)t煤氣的成本比乙炔氣低得多。焦?fàn)t煤氣是管道供氣，與乙炔氣相比，節(jié)省了換氣時(shí)間。在冬天使用時(shí)，乙炔氣容易上凍，切割時(shí)間短，往往需要幾瓶氣交替使用，增加了輔助工作時(shí)間，降低了勞動(dòng)生產(chǎn)率，焦?fàn)t煤氣則節(jié)省了連接乙炔氣瓶的時(shí)間，方便了使用，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。并且，焦?fàn)t煤氣輔助設(shè)施十分簡(jiǎn)單、安全可靠。而乙炔化學(xué)性質(zhì)較為活潑，極容易發(fā)生燃燒爆炸事故，安全性較低，如操作不當(dāng)易對(duì)人身安全造成危險(xiǎn)，因此使用焦?fàn)t煤氣可大大提高現(xiàn)場(chǎng)操作的安全性。焦?fàn)t煤氣切口表面光滑干凈、不掛渣、切割厚度大、割縫寬窄一致，氧化物熔渣便于清理。因此，焦?fàn)t煤氣替代乙炔氣切割金屑材料，開發(fā)潛力巨大，并可獲得很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。目前，焦?fàn)t煤氣替代乙炔切割工藝主要用在各維保工地以及小高爐拆除工地，輔助設(shè)施十分簡(jiǎn)單、安全可靠，很大程度上節(jié)省施工成本，整個(gè)改造施工在各方安全監(jiān)管情況下進(jìn)行安裝，因改造范圍、作業(yè)實(shí)施難易，改造所需費(fèi)用1500元-1萬元不等，并在安裝完成后進(jìn)行測(cè)壓等一系列安全測(cè)試后，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到使用要求。改造后節(jié)省了連接乙炔氣瓶的時(shí)間，方便了使用。改造后節(jié)省了乙炔費(fèi)用，每瓶乙炔氣體90多元，通過成本數(shù)據(jù)表明，我廠目前已在部分廠區(qū)實(shí)施這一方案，每月節(jié)省乙炔氣2000瓶，節(jié)省乙炔費(fèi)用18萬元，另外解決了生產(chǎn)中運(yùn)送乙炔氣體、保存、看管等問題并且節(jié)省了運(yùn)輸費(fèi)用等成本，如果全廠區(qū)實(shí)施煤氣切割作業(yè)，估計(jì)能節(jié)省費(fèi)用300多萬元。

4 結(jié)語

該方法工藝簡(jiǎn)單、操作方便，進(jìn)過兩年的實(shí)踐，已推廣實(shí)施到了二煉軋150t轉(zhuǎn)爐檢修、爐卷檢修、廠區(qū)定修、小高爐拆除以及備件制作中，得到良好的使用效果及經(jīng)濟(jì)效益。

表2 焦?fàn)t煤氣組分熱值 單位：KJ/m3

表1 焦?fàn)t煤氣成分（單位 %）