吳識(shí)云 劉鎖 吳識(shí)謹(jǐn)

摘要：在鍋爐安裝過程中，有著大量的切割作業(yè)，傳統(tǒng)氧-乙炔切割熔渣多，需要大量人工打磨，另外氧氣和乙炔價(jià)格不斷上漲，導(dǎo)致這種作業(yè)方法效率低，消耗成本高。為了提高生產(chǎn)效率，經(jīng)過多種實(shí)踐探索，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)情況，成功改進(jìn)了原切割工藝，組裝制作出了一套等離子切割設(shè)備，命名為鰭片切割機(jī)。

關(guān)鍵詞：氧-乙炔切割 鰭片切割 等離子切割

1 工作原理

鰭片切割機(jī)主要是由等離子切割機(jī)、空壓機(jī)、電氣保護(hù)裝置和框架經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)組裝而成的一體機(jī)，安裝方便、移動(dòng)靈活、操作簡(jiǎn)單等符合施工現(xiàn)場(chǎng)使用的特點(diǎn)。

鰭片切割機(jī)是由空壓機(jī)提供壓縮空氣，作為等離子切割機(jī)的離子氣，等離子切割來完成切割工作，電氣保護(hù)裝置控制空壓機(jī)和等離子切割機(jī)電源開關(guān)及保護(hù)作用，圖1為鰭片切割機(jī)工作原理圖。

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鰭片切割機(jī)選用的是空氣等離子切割，使用這種方法切割時(shí)先將空氣壓縮，然后直接通入噴嘴，再經(jīng)電弧加熱分解出氧，未分解的空氣以高速?zèng)_刷割口。分解出的氧與切割金屬產(chǎn)生強(qiáng)烈化學(xué)放熱反應(yīng)，加快了切割速度。充分電離了的空氣等離子弧的熱熔值高，因而電弧的能量大，其切割速度高，切割質(zhì)量好。

2 空氣等離子切割的主要工作特點(diǎn)

等離子弧切割的特點(diǎn)主要有：

①能切割氧氣難以切割的各種金屬材料；

②切割厚度不大的金屬時(shí)，切割速度快，尤其在切割碳素鋼薄板時(shí)，速度可達(dá)氣割法的3～4倍；

③切割面光潔，熱變形小，尤其適合加工各種成形零件；

④切口寬度和切割面斜角較大，但切割薄板時(shí)采用特種切割割炬或工藝可獲得接近垂直的切割面。

3 切割工藝

等離子切割技術(shù)幾乎能夠切割所有的金屬材料，在實(shí)際操作加工過程中該技術(shù)方法是不銹鋼、鋁及鋁合金、銅及銅合金等金屬最常用的切割方法。

3.1 氣體的選擇

等離子弧切割在實(shí)際工作生產(chǎn)中，適合的離子氣體包括N2、Ar、N2+H2、N2+Ar等，有的也用壓縮空氣、氧氣、水蒸氣或水作為產(chǎn)生等離子弧的介質(zhì)。

3.2 切割工藝參數(shù)

3.2.1 切割電流

電流和電壓是離子弧功率的主要影響因素?？梢愿鶕?jù)切割物體厚度的不同合理選擇不同的切割功率。

3.2.2 切割電壓

等離子弧切割電源的空載電壓一般要求不能低于150V，這是一般切割電壓的2倍。

3.3 切割速度

切割速度是切割效率的重要指標(biāo)。在實(shí)際切割工作中切割速度是受多種因素共同決定的。比如材質(zhì)板的薄厚程度、切割電流的大小、氣體不同種類及其流量的大小、噴嘴結(jié)構(gòu)等一系列不同因素的共同影響。

3.4 切割要求的氣體流量

在一定的合適條件下增大氣體的流量，能夠增強(qiáng)電弧的熱壓縮效應(yīng)，這可以讓等離子弧更加集中，伴隨氣體流量的增加，切割電壓也會(huì)有所提高，電壓的增加和氣體流量的提高會(huì)在很大程度上提高切割效率。

3.5 噴嘴距工件高度

在實(shí)際操作切割過程中，噴嘴距工件高度也是比較重要的影響因素。在電極內(nèi)縮量一定（通常為2～4mm）時(shí)，噴嘴距離工件的高度一般在6～8mm，空氣等離子切割的噴嘴距離工件高度可略小于6～8mm。除了正常切割外，空氣等離子弧切割時(shí)還可以將噴嘴與工件接觸，即噴嘴貼著工件表面滑動(dòng)，這種切割方式稱為接觸切割或筆式切割，切割厚度約為正常切割時(shí)的一半。

4 等離子弧切割質(zhì)量

如何評(píng)價(jià)切口的質(zhì)量是等離子切割技術(shù)檢驗(yàn)的重要環(huán)節(jié)。一般情況下質(zhì)量較好的切口的標(biāo)準(zhǔn)是：其寬度稍微窄一些，切口橫斷面比較均勻，切口表面光滑，不殘留熔渣和一些切割掛渣，切口表面的硬度不影響其以后的二次加工。

5 實(shí)施情況

在鍋爐安裝中，鰭片切割機(jī)選用的是逆變式空氣等離子切割機(jī)瑞凌LGK100IJ，其特點(diǎn)：穩(wěn)定、可靠、輕便、節(jié)能、無噪聲，切割速度快，割口光潔，無需打磨。溫度可達(dá)到10000-16000℃，達(dá)到高度電離狀態(tài)，形成強(qiáng)有力的等離子孤，可利用等離子弧對(duì)金屬進(jìn)行快速的切割，并使熱影響區(qū)盡可能的縮小，能量得到有效的利用，并可獲得極為平滑的切割面，因此滿足切割水冷壁鰭片（扁鋼8×15）。

6 效果與評(píng)價(jià)

6.1 評(píng)價(jià)

等離子切割工藝與氧-乙炔切割工藝優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比：

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施工工藝（見圖2）

6.2 經(jīng)濟(jì)效益

6.2.1 鰭片切割機(jī)與氧-乙炔切割設(shè)備成本費(fèi)比較

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6.2.2 鰭片切割機(jī)與氧-乙炔切割使用成本比較（圖圖4所示）

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6.2.3 總費(fèi)用比較

某項(xiàng)目一臺(tái)鍋爐割縫總長(zhǎng)約24000m。水冷壁、包覆等鰭片一般為扁鋼8×15，相當(dāng)于切割厚10mm鋼板24000m。

切割鰭片總工期約為50天，在保證施工進(jìn)度、同樣工期下：

一臺(tái)鰭片切割機(jī)每天（一天按8小時(shí)）能切割厚10mm鋼板240m，則每天需要用鰭片切割機(jī)2臺(tái)。

一套氧-乙炔切割設(shè)備每天（一天按8小時(shí)）能切割厚10mm鋼板80m，則每天需要用氧-乙炔切割6套。

總費(fèi)用比較：總費(fèi)用=（設(shè)備成本+使用成本）×設(shè)備數(shù)量

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因此鰭片切割機(jī)在鍋爐安裝中的應(yīng)用，比氧-乙炔切割大大節(jié)省了開支，新技術(shù)直接為項(xiàng)目創(chuàng)造了12萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)效益。

7 結(jié)束語(yǔ)

在鍋爐安裝中，采用鰭片切割機(jī)切割水冷壁、包覆等鰭片，其切割速度快，割口光潔平滑，安全高效，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)創(chuàng)新，降本節(jié)支和減能增效。不論從質(zhì)量上，還是經(jīng)濟(jì)上來看，都是十分有利的。現(xiàn)已為鰭片切割機(jī)申請(qǐng)到專利，將推廣到其他項(xiàng)目。

參考文獻(xiàn)：

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[2]王利利，李衛(wèi)國(guó)，馬洪武等.曲寶福電火花線切割加工中電參數(shù)的優(yōu)化研究[J].價(jià)值工程，2013（8）.

[3]石建華，陳立波.淺析管料的火焰切割和等離子切割[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2010（7）.

作者簡(jiǎn)介：

吳識(shí)云（1985-），男，江西豐城人，助理工程師，淮南項(xiàng)目鍋爐專工，研究方向：核電和火力發(fā)電廠工程管理。

劉鎖（1985-），男，山東德州人，助理工程師，公司電氣工地專工兼淮南項(xiàng)目總工，研究方向：火力發(fā)電廠電氣專業(yè)工程管理。

吳識(shí)謹(jǐn)（1992-），男，江西豐城人，淮南項(xiàng)目鍋爐技術(shù)員，研究方向：核電和火力發(fā)電廠工程管理。