Сварка, резка и пайка металлов |
![]() |
Подводная газокислородная резка
Ранее всего для подводных работ стала применяться газокислородная резка. Практически пригодные методы и аппаратура были созданы к началу первой мировой войны, на протяжении которой они нашли уже достаточно широкое и разнообразное применение, например, для расчленения взорванных и затопленных пролётных строений мостов с целью расчистки русел и извлечения металла. Давно уже было обнаружено, что пламя ацетилено-кислородной горелки, направленное вертикально вниз, не потухает при осторожном погружении горелки в воду и продолжает гореть в газовом пузыре, образуемом продуктами сгорания, оттесняющими воду и не допускающими проникновения воды во внутренние части пламени.
Подводное пламя может нагревать металл до белого каления. При подаче кислородной струи на разогретую поверхность металл загорается и идёт процесс кислородной резки. Под. водой металл охлаждается весьма интенсивно, для его подогрева требуется пламя в 10—15 раз более мощное, чем для аналогичных работ на воздухе.
Подводные резаки отличаются особо мощной и развитой подогревательной частью и устройствами для создания и поддержания стабильного газового пузыря, оттесняющего воду от пламени и нагреваемой поверхности металла.
образующиеся при сгорании углерода, избыточный кислород, дополнительно вдуваемый воздух и т. д.
Для образования устойчивого защитного газового пузыря пригодны лишь неконденсирующиеся газы. Защитный пузырь может быть создан продуктами сгорания пламени, но часто в современных подводных резаках для создания защитного пузыря вдувается воздух по дополнительной наружной кольцевой щели. За неимением сжатого воздуха на месте работ иногда заменяют его кислородом.
Устройство нормального газокислородного подводного резака показано на фиг. 248. Конструкция резака предусматривает создание защитного газового пузыря посредством вдуваемого дополнительно воздуха или кислорода. Подогревательное пламя резака обычно зажигается и регулируется на воздухе, после чего водолаз спускается с зажжённым резаком к месту работ. При потухании подогревательного пламени производится подъём водолаза, зажигание и регулирование пламени резака и последующий спуск водолаза с зажжённым резаком. При значительных глубинах это вызывает весьма большие потери времени. Поэтому иногда применяется-подводное зажигание пламени резака. Для этой цели резак и вспомогательная металлическая пластинка — зажигательная дощечка присоединяются к полюсам низковольтной аккумуляторной батареи (фиг. 249). По сигналу водолаза зажигательная цепь замыкается, и при проведении мундштуком резака по шероховатой поверхности зажигательной дощечки создаётся искрение, искры зажигают подогревательную смесь, выходящую из мундштука резака, после чего водолаз производит регулирование пламени. Подводное зажигание и регулирование пламени требуют значительного искусства от подводного резчика и применяются обычно лишь при работе на значительных глубинах.
Подводные резаки строятся с подогревательной частью для различных горючих газов. Наибольший тепловой эффект даёт ацетилен, но его взрывоопасность и возможность самопроизвольного
взрывчатого распада при давлении свыше 1,5—2 атм затрудняют его применение в подводных работах, так как даже при небольших речных глубинах часто приходится превосходить допустимые пределы давления для ацетилена, чтобы преодолевать противодавление столба воды.
В настоящее время на практике ацетилен для подводной резки совершенно не применяется, чаще всего используется водород. На фиг. 248 изображён подводный резак с водородным подогревом. Водород не взрывоопасен, поэтому он позволяет работать на глубинах до 30—40 м и даёт длинный факел подогревательного пламени. Как подогревательный газ водород имеет и крупные недостатки, к которым относится его малый удельный вес. Баллон, вмещающий 6 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 чётко выраженного ядра, вследствие отсутствия частиц углерода в пламени, что усложняет регулирование пламени. Водород даёт меньшую калорийность пламени на 1м3 по сравнению с углеводородами, что 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. Трудность обеспечения подводных работ горючими газами давно выдвигала вопрос о применении для этих работ жидких горючих, в первую очередь бензина. Многолетние работы по созданию подводных бензорезов долго не давали практически пригодных результатов. Первоначальные подводные бензорезы, по аналогий с обычными бензорезами для работ на воздухе, конструировались с предварительным испарением бензина и додачей его паров в камеру смешения подогревательной части бензореза. В подводных бензорезах применяется электрический подогрев бензина. Ввиду значительного расхода бензина для подогревательного пламени в условиях подводных работ, электрический подогреватель должен иметь довольно значительную мощность, что значительно усложняло конструкцию и эксплоатацию подводных бензорезов и делало их в конечном счёте 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. Бензин распыляется кислородом, и в зону подогревательного пламени подаётся тончайшая бензиновая пыль, успевающая испариться и сгореть полностью. Это изобретение резко повысило эксплоатационные качества подводного бензореза и выдвинуло бензинокислородную резку, пожалуй, на первое место среди способов подводной газокислородной резки.
Современный подводный бензорез (фиг. 250) имеет следующее устройство. Бензин под значительным давлением поступает в камеру смешения по нескольким спиральным каналам малого сечения и входит в камеры отдельными тонкими струйками. К каждому выходному отверстию бензина тангенциально подходит струйка подогревательного кислорода, распыляющая бензин в тонкую пыль и завихривающая смесь бензина и кислорода в камере смешения особого устройства, где и происходит испарение и воспламенение распыленного бензина, догорающего в наружном факеле подогревательного пламени. Бензин подаётся из напорного бачка, необходимое давление в котором создаётся 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 один час непрерывной работы: кислорода 30—60 м3, бензина 10—20 кг расход азота незначителен и идёт лишь на создание давления в бензиновом бачке, поэтому одного баллона достаточно на несколько дней работы.
Преимуществами бензинокислородной резки является большая тепловая мощность подогревательного пламени, сокращение расходов на транспортирование баллонов с водородом, недефицитность горючего—бензина. Бензинокислородное пламя имеет хорошо очерченное ядро, облегчающее регулирование пламени.
, образующих устойчивый защитный газовый пузырь, что делает излишним подведение дополнительного защитного воздуха или кислорода, упрощает и удешевляет установку и её эксплоатацию .
Со времени улучшения конструкции подводных бензорезов бензино-кислородная резка является серьёзным претендентом на первое-место среди способов подводной газокислородной резки. Подводная газокислородная резка обеспечивает высокую производительность. Необходимая для резки установка транспортабельна, негромоздка , всегда готова к действию и достаточно надёжна в работе, что весьма важно в условиях аварийно-спасательных операций.
Наряду с указанными достоинствами подводная газокислородная резка имеет серьёзные недостатки, заставляющие часто 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 введён в полость реза, а потому при разрезке многослойных неплотных пакетов, например расшатанных взрывом, довольно часто встречающихся в подводных работах, возникают серьёзные затруднения. В этом случае для доступа?
к нижележащему элементу необходимо вырезать и удалить достаточно широкую полосу из вышележащего элемента пакета, что представляет собой обычно трудную и требующую много времени операцию.
Одним из серьёзных 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. Обычно при перерывах в работе подводный резчик перекрывает лишь режущий кислород, оставляя гореть мощное подогревательное пламя, потребляющее много горючего и кислорода (в 10—15 раз больше, чем у нормального резака для работ на воздухе). Поскольку при подводной резке машинное время обычно невелико, а время различных вспомогательных операций (когда резки не происходит) превышает машинное время в несколько раз, то общий расход кислорода и горючего на метр реза получается весьма значительным превышая в несколько раз результаты лабораторных испытаний. Всякое потухание пламени резака вследствие обратного удара, перегиба шланга и т. п. вызывает потерю времени на зажигание резака над водой и спуск к месту работ. Поэтому и действительные нормы времени на выполнение работ часто сильно превосходят результаты лабораторных испытаний.