ایمنی سوخت اکسی و گاز برای برش مشعل: راهنمای کامل اپراتور

برش اکسی سوخت چیست و چرا ایمنی حرف اول را می زند

برش با سوخت اکسیژن یک فرآیند حرارتی است که گاز سوختی را با اکسیژن خالص ترکیب می کند تا شعله ای با دمای بالا تولید کند که می تواند فلزات آهنی را با ضخامت چندین اینچ برش دهد. برخلاف روش‌های برش مکانیکی، سوخت اکسی نیازی به برق ندارد، در مزرعه یا در کف مغازه کار می‌کند و یکی از مقرون‌به‌صرفه‌ترین راه‌ها برای برش صفحه فولادی سنگین، بخش‌های ساختاری و لوله است - به همین دلیل است که سنگ بنای ساخت، ساخت، تخریب و عملیات نجات برای بیش از یک قرن بوده است.

همان ویژگی هایی که برش با سوخت اکسی را بسیار قدرتمند می کند، در صورت استفاده نادرست آن را واقعاً خطرناک می کند. این فرآیند گازهای قابل اشتعال تحت فشار، اکسیژن خالص، شعله باز، سرباره فلز مذاب و تابش مادون قرمز را در مجاورت اپراتور قرار می دهد. درک مثلث احتراق - سوخت، اکسیژن و احتراق - و کنترل هر سه پایه و اساس عملکرد ایمن اکسی سوخت است. احتراق به هر سه عنصر به طور همزمان نیاز دارد. حذف هر یک از آنها واکنش را متوقف می کند. هر قانون ایمنی در برش با سوخت اکسی برای مدیریت یک یا چند ضلع از آن مثلث وجود دارد.

این راهنما گازهای سوخت اولیه مورد استفاده در را پوشش می دهد برش مشعل ها ، مشخصات شعله و مشخصات خطر آنها و رویه های ایمنی ضروری که صرف نظر از اینکه کدام سوخت مورد استفاده قرار می گیرد اعمال می شود.

درک اکسیژن: عامل اکسید کننده، نه سوخت

یک نکته انتقادی و اغلب اشتباه درک شده: اکسیژن سوخت در برش با سوخت اکسیژن نیست - عامل اکسید کننده است. اکسیژن از نظر شیمیایی با گاز سوخت ترکیب می شود تا گرما را در حین احتراق آزاد کند و یک جت اکسیژن پرفشار مجزا از دهانه مرکزی مشعل برش چیزی است که در واقع باعث سوختن فلز و بیرون راندن آن از رویه می شود.

اکسیژن خالص مورد استفاده در برشکاری با خلوص 99.5 درصد یا بالاتر، بسیار بالاتر از 21 درصد موجود در هوای جوی عرضه می شود. در این غلظت‌ها، موادی که معمولاً غیرقابل اشتعال هستند - از جمله گریس، روغن، لاستیک، و فلزات خاص - می‌توانند به صورت انفجاری مشتعل شوند. این تنها مهمترین اصل ایمنی حاکم بر سیلندر اکسیژن و رگولاتور است: روغن و گریس هرگز نباید با تجهیزات اکسیژن، شیر یا اتصالات تماس داشته باشند. حتی مقدار کمی از روان کننده نفتی روی یک شیر تنظیم کننده اکسیژن می تواند باعث آتش سوزی شدید یا انفجار در هنگام باز شدن سیلندر شود.

سیلندرهای اکسیژن باید به صورت عمودی نگهداری شوند، در برابر سرخوردگی محکم شوند و حداقل 20 فوت (6 متر) از سیلندرهای گاز سوخت فاصله داشته باشند یا توسط یک مانع مقاوم در برابر آتش با ارتفاع حداقل 5 فوت از هم جدا شوند. هنگام استفاده، شیرهای سیلندر اکسیژن را به طور کامل باز کنید. یک دریچه اکسیژن نیمه باز یک اختلاف فشار در صندلی ایجاد می کند که سایش را تسریع می کند و خطر نشتی را افزایش می دهد.

گاز برای برش مشعل: چهار گزینه اولیه سوخت

چهار گاز اکثریت قریب به اتفاق گزینه های سوخت را برای مشعل های برش با سوخت اکسی تشکیل می دهند: استیلن، پروپان، پروپیلن و گاز MAPP. هر کدام دارای ترکیب شیمیایی متمایز، دمای شعله، توزیع خروجی BTU، نسبت اکسیژن به سوخت مورد نیاز و مشخصات ایمنی مرتبط هستند. انتخاب گاز سوخت مناسب برای کاربرد - و استفاده از تجهیزات درجه بندی شده برای آن گاز خاص - یک پیش نیاز برای عملکرد و ایمنی است.

استیلن (C2H2): داغترین شعله، بالاترین خطر

استیلن پرمصرف ترین گاز سوختی برای برش اکسی سوخت و تنها گاز سوختی مناسب برای جوشکاری با سوخت اکسی است. تقریباً داغترین شعله را در بین هر سوخت برش معمولی تولید می کند 5720 درجه فارنهایت (3160 درجه سانتیگراد) ، با اکثریت گرمای آن - حدود 507 BTU - در مخروط شعله داخلی متمرکز شده است. این غلظت مخروط داخلی همان چیزی است که به استیلن سرعت سوراخ شدن سریع و کمترین ناحیه متاثر از حرارت را در لبه های برش داده شده می دهد، و آن را به انتخاب ارجح برای برش دقیق، کار با صفحه نازک تا متوسط ​​و هر کاربردی که کیفیت جوش بلافاصله در مجاورت برش اهمیت دارد، تبدیل می کند.

با این حال، استیلن دارای محدودیت های ایمنی بیشتری نسبت به سایر گازهای سوختی است. در فشارهای بالا از نظر شیمیایی ناپایدار است 15 PSI (1 بار) ; در فشارهای بالاتر، استیلن می تواند به صورت انفجاری بدون وجود اکسیژن تجزیه شود. به همین دلیل، سیلندرهای استیلن توخالی نیستند - آنها با یک توده متخلخل اشباع شده با استون مایع بسته بندی شده اند، که استیلن را حل کرده و آن را پایدار نگه می دارد. اگر یک سیلندر در کنار آن قرار گیرد یا خیلی سریع بیرون کشیده شود، استون مایع وارد شیلنگ و مشعل می شود و باعث می شود شعله حلال سوزان را از نوک آن چکه کند.

میزان خروج ایمن از یک سیلندر استیلن هرگز نباید بیشتر شود یک هفتم حجم کل سیلندر در ساعت. تجاوز از این میزان استون را همراه با گاز از توده متخلخل خارج می کند. استیلن همچنین به شدت مستعد فلاش بک است - وضعیتی که در آن شعله از طریق مشعل و شیلنگ به سمت استوانه به سمت عقب حرکت می کند. هنگام کار با استیلن همیشه باید فلاش بک بر روی خطوط سوخت و اکسیژن نصب شود. استیلن سبک تر از هوا است. در صورت نشتی، بالا می رود و می تواند در فضاهای پشت بام جمع شود. بوی متمایز سیر مانند آن در غلظت‌های کمتر از 2 درصد، قبل از رسیدن به حد پایین انفجاری 2.5 درصدی قابل تشخیص است.

پروپان (C3H8): مقرون به صرفه، با BTU بالا، سوراخ کردن کندتر

پروپان محبوب ترین سوخت جایگزین برای برش با سوخت اکسی است که در درجه اول به دلیل هزینه بسیار پایین تر، در دسترس بودن گسترده و ذخیره سازی ساده تر در مقایسه با استیلن ارزش گذاری شده است. دمای شعله حدوداً تولید می کند 5122 درجه فارنهایت (2828 درجه سانتی گراد) - حدود 600 درجه فارنهایت سردتر از استیلن - اما با ارزش کل حرارتی به طور قابل توجهی بالاتر در حدود 2600 BTU در هر فوت مکعب. به طور حائز اهمیت، پروپان بیشتر گرمای خود را در آب می دهد مخروط شعله بیرونی به جای مخروط داخلی این هندسه احتراق را از استیلن معکوس می کند: پروپان در پیش گرم کردن توده های بزرگ برتری دارد و برای کاربردهای گرمایش و خمش بسیار کارآمد است، اما به زمان های پیش گرمایش اولیه طولانی تر برای برش نیاز دارد و منجر به سرعت کمتر سوراخ شدن در شروع برش می شود.

پروپان به نسبت سوخت به اکسیژن تقریباً 1:4 (یک قسمت پروپان به چهار قسمت اکسیژن) در مقایسه با 1:1 برای استیلن نیاز دارد. این تقاضای اکسیژن بیشتر به این معنی است که تنظیمات برش پروپان اکسیژن را سریع‌تر مصرف می‌کنند، که اپراتورها باید آن را در برنامه‌ریزی سیلندر برای کارهای برش با حجم بالا لحاظ کنند. از آنجایی که پروپان از هوا سنگین‌تر است، در صورت نشتی به سطح کف فرو می‌رود و خطر تجمع گاز در مناطق کم ارتفاع، فاضلاب‌های کف و زیرزمین‌ها را ایجاد می‌کند. محل های ذخیره سازی باید در سطح کف تهویه شوند و از منابع اشتعال دور نگه داشته شوند. تجهیزات پروپان - رگولاتورها، شیلنگ‌ها و نوک‌های مشعل - باید به طور خاص برای پروپان درجه‌بندی شوند. شیلنگ ها و نوک های استیلن قابل تعویض نیستند.

پروپیلن (C3H6): زمین میانی

پروپیلن موقعیت عملکردی بین استیلن و پروپان را اشغال می کند. دمای شعله آن از تقریباً متغیر است 4800 درجه فارنهایت تا 5300 درجه فارنهایت ، و کل ارزش کالری حدود 2400 BTU در هر فوت مکعب را ارائه می دهد. مانند پروپان، پروپیلن بیشتر گرمای خود را در مخروط بیرونی ارسال می کند - اما با یک مقدار BTU در مخروط داخلی بالاتر از پروپان، که به آن زمان سوراخ کردن کوتاه تر و مشخصات برش شباهت بیشتری نسبت به پروپان به استیلن می دهد. پروپیلن برای احتراق کامل به 3.5 قسمت اکسیژن در هر قسمت از سوخت نیاز دارد که کمی کارآمدتر از نسبت 4:1 پروپان است.

نوک های برش پروپیلن با یک فرورفتگی 1/16 اینچی در قسمت نوک طراحی شده اند تا سرعت سوختن کندتر آن در مقایسه با استیلن (13.5 فوت در ثانیه در مقابل 29 فوت در ثانیه برای استیلن) در نظر گرفته شود. استفاده از نوک استیلن با پروپیلن باعث ایجاد شعله ناپایدار و ناکارآمد می شود. سرباره، کاهش زمان پاکسازی پس از برش در کارهای برش سازه.

گاز MAPP (متیل استیلن-پروپادین): کاربردهای تخصصی

گاز MAPP - از نظر فنی MPS (متیل استیلن-پروپادین تثبیت شده) پس از قطع فرمول اولیه داو شیمیایی - دمای شعله ای مشابه پروپیلن و ارزش حرارتی کل تقریباً 2400 BTU در هر فوت مکعب تولید می کند و بیشتر گرما در مخروط ثانویه متمرکز می شود. برای هر قسمت سوخت 2.5 قسمت اکسیژن نیاز دارد. مزیت اصلی MAPP نسبت به سایر سوخت های جایگزین عملکرد آن در آن است کاربردهای برش زیر آب با فشار بالا مانند تخریب زیر آب، که در آن پایداری آن تحت فشار، مزیت معناداری به آن می دهد. برای برش سطح استاندارد، MAPP هیچ مزیت عملکردی قابل توجهی نسبت به پروپیلن یا پروپان ارائه نمی دهد و معمولاً گران تر است. امروزه استفاده از آن تا حد زیادی به گرم کردن قطعات کوچک، لحیم کاری و کارهای تخصصی زیر آب محدود شده است.

مقایسه گاز سوخت در یک نگاه

ایمنی سیلندر و رگولاتور: اساس ایمنی سوخت اکسی

بیشتر حوادث سوخت اکسی نه از نوک مشعل، بلکه در سطح سیلندر و رگلاتور منشا می‌گیرند، جایی که مدیریت نادرست گاز تحت فشار شرایط را برای نشت، آتش‌سوزی و خرابی‌های فاجعه‌بار ایجاد می‌کند. اقدامات زیر بدون توجه به اینکه کدام گاز سوخت استفاده می شود غیر قابل مذاکره است.

همیشه برچسب سیلندرها را بخوانید. سیلندرها به طور کلی دارای کد رنگی نیستند - تامین کنندگان می توانند سیلندرها را به هر رنگی رنگ آمیزی کنند. هرگز محتویات یک سیلندر را تنها بر اساس رنگ فرض نکنید. هر سیلندر دارای یک شماره شناسایی سازمان ملل است: UN 1072 برای اکسیژن، UN 1001 برای استیلن، UN 1978 برای پروپان، و UN 1077 برای پروپیلن. اگر سیلندر برچسب قابل خواندنی ندارد، از آن استفاده نکنید.

سیلندرها را جداگانه نگهداری کنید. سیلندرهای گاز سوخت و اکسیژن باید حداقل در فاصله 20 فوتی از هم ذخیره شوند یا با دیواری مقاوم در برابر آتش جدا شوند. هر دو باید به صورت عمودی ذخیره شوند و در یک ساختار ثابت برای جلوگیری از واژگونی محکم شوند. سیلندرهای استیلن باید همیشه عمودی باقی بمانند - اگر سیلندر در کنار آن قرار داشت، آن را به صورت عمودی قرار دهید و اجازه دهید حداقل یک ساعت قبل از استفاده بماند تا استون قبل از خروج گاز، توده متخلخل را دوباره اشباع کند.

قبل از هر بار استفاده، رگولاتورها را بررسی کنید. دریچه های رگولاتور، صندلی ها و رزوه ها را از نظر روغن، گریس، زباله و آسیب فیزیکی بررسی کنید. هر جزء آلوده باید قبل از استفاده به صورت حرفه ای سرویس شود. هنگام باز کردن دریچه سیلندر اکسیژن، به پهلو - نه جلوی رگلاتور - بایستید و دریچه را کاملا باز کنید. برای استیلن، شیر سیلندر را بیش از سه چهارم دور باز کنید، که اجازه می دهد دریچه در مواقع اضطراری به سرعت بسته شود. دریچه های سوخت جایگزین ممکن است به طور کامل باز شوند.

قبل از هر جلسه تست نشت فشار را انجام دهید. با رگولاتورهای متصل، اکسیژن را روی 10 PSI تنظیم کنید و دریچه سیلندر را ببندید. هر دو سنج را برای دو تا سه دقیقه نظارت کنید. هر افت فشاری نشان دهنده نشتی است که باید قبل از روشن کردن مشعل مشخص و تعمیر شود. از محلول آب صابون – هرگز شعله باز – برای تعیین محل نشتی در اتصالات و اتصالات استفاده کنید. تست را برای سمت گاز سوخت تکرار کنید.

رویه های ایمنی شیلنگ، مشعل و نوک

شیلنگ های سوخت اکسی برای جلوگیری از اتصالات متقاطع خطرناک دارای کد رنگی و رزوه ای با طراحی هستند. شیلنگ های استیلن (و سایر گازهای سوختی) قرمز هستند و از نخ های سمت چپ استفاده می کنند ، با یک شیار ماشینکاری شده در سراسر مهره اتصال قابل شناسایی است. شیلنگ های اکسیژن سبز هستند و از نخ های سمت راست استفاده می کنند بدون شیار این حفاظت مهندسی به این معنی است که اتصالات صحیح را نمی توان به صورت معکوس ایجاد کرد - اما تنها در صورتی که اپراتور از شیلنگ های صحیح و اصلاح نشده برای هر گاز استفاده کند. هرگز شیلنگ های استیلن را جایگزین پروپان یا سایر سوخت های جایگزین نکنید. پروپان لایه داخلی شیلنگ های دارای رتبه استیلن را از نظر شیمیایی تخریب می کند و باعث پوسته پوسته شدن آن می شود و به طور بالقوه نوک مشعل یا تنظیم کننده را مسدود می کند.

قبل از روشن کردن هر مشعل، هر دو شیلنگ را به طور مستقل تمیز کنید. رگولاتور را تقریباً روی 5 PSI تنظیم کنید، شیر مشعل را برای مدت کوتاهی باز کنید تا گاز از آن عبور کند و هر گونه هوا یا آلودگی را جابجا کند، سپس دریچه را ببندید. تمیز کردن، خطر وجود یک محفظه گاز مخلوط در شیلنگ را که می تواند باعث ایجاد عواقب در احتراق شود، از بین می برد.

قبل از هر بار استفاده، نکات مشعل را بررسی کنید. نوک استیلن دارای یک صورت صاف یا کمی مقعر است. نوک های سوخت جایگزین به تدریج فرورفته می شوند - پروپیلن 1/16"، MAPP 1/32"، پروپان و گاز طبیعی 3/32". استفاده از نوک نادرست برای گاز سوخت، هندسه، کارایی و پایداری شعله را تغییر می دهد. نوک های کثیف یا گرفتگی را با پاک کننده های اختصاصی نوک تمیز کنید؛ هرگز از سیم هایی استفاده نکنید که می توانند سیم یا مته را بزرگ کنند.

همیشه از فندک جرقه ای اصطکاکی برای مشتعل کردن مشعل استفاده کنید – هرگز از کبریت، فندک بوتان یا شعله باز استفاده نکنید. ابتدا دریچه سوخت را باز کنید (تقریباً یک چهارم دور)، بلافاصله احتراق کنید، سپس به آرامی اکسیژن را وارد کنید تا با شعله خنثی تنظیم شود. شعله خنثی - که در آن مخروط داخلی به خوبی مشخص شده و بدون پر و بدون مه اکسیژن اضافی است - شعله برش استاندارد است. شعله کربور کننده (سوخت اضافی) نشان دهنده اکسیژن ناکافی است. شعله اکسید کننده (اکسیژن اضافی) یک مخروط داخلی کوچکتر و نوک تیز تولید می کند و باید از آن روی بیشتر فلزات اجتناب شود زیرا اکسیدها را وارد برش می کند.

بک فایر، فلاش بک و واکنش اضطراری

دو نقص متمایز مشعل نیاز به شناسایی و پاسخ فوری دارند. الف نتیجه معکوس بازگشت لحظه ای شعله به نوک مشعل است که معمولاً با صدای بلندی همراه است. اغلب در اثر لمس نوک قطعه کار، کار در فشارهای نادرست یا کثیف شدن نوک آن ایجاد می شود. در بیشتر موارد شعله خود خاموش می شود و پس از خنک شدن نوک و بازرسی می توان آن را دوباره روشن کرد. نتیجه معکوس یک علامت هشدار است، نه یک مزاحمت جزئی - نشان دهنده وضعیتی است که اگر اصلاح نشود، می تواند تشدید شود.

A فلاش بک بسیار جدی تر است: شعله از طریق بدنه مشعل و به داخل شیلنگ، به سمت سیلندر می سوزد. فلاش بک با صدای جیغ بلند یا خش خش از مشعل، شعله مداوم در بدنه مشعل بدون شعله قابل مشاهده در نوک، یا دسته های مشعل غیرمعمول داغ قابل شناسایی است. در صورت فلاش بک: دریچه مشعل اکسیژن را فورا ببندید، سپس دریچه سوخت را ببندید. ابتدا سوخت را خاموش نکنید - حذف سوخت در حالی که اکسیژن جریان دارد می تواند شعله را بیشتر به عقب بکشد. پس از بستن هر دو سوپاپ مشعل، هر دو دریچه سیلندر را ببندید. قبل از بازرسی از نظر آسیب، اجازه دهید تمام تجهیزات به طور کامل خنک شوند. از هیچ تجهیزاتی که فلاش بک را تجربه کرده اند تا زمانی که به طور حرفه ای بازرسی و تایید نشده استفاده نکنید.

برقگیرهای فلاش بک - که در بدنه مشعل یا خروجی های رگولاتور در خطوط سوخت و اکسیژن نصب شده اند - حاوی شیرهای برگشتی و قطع کننده های حرارتی هستند که برای متوقف کردن فلاش بک قبل از رسیدن به شیلنگ ها و سیلندرها طراحی شده اند. آنها در بسیاری از حوزه های قضایی برای سیستم های استیلن اجباری هستند و اکیداً برای همه تنظیمات سوخت اکسی صرف نظر از نوع سوخت توصیه می شوند.

تجهیزات حفاظت فردی و الزامات فضای کاری

برش با سوخت اکسی باعث تولید جرقه، سرباره مذاب، اشعه ماوراء بنفش و مادون قرمز، دود فلزات و محصولات جانبی احتراق می شود. تجهیزات حفاظت فردی باید همه این خطرات را به طور همزمان برطرف کنند.

محافظت از چشم و صورت غیر قابل مذاکره است. یک محافظ جوش تمام صورت با لنزهای فیلتر دارای درجه بندی سایه مناسب برای برش - معمولاً سایه 3 تا 6 برای کار با سوخت اکسی بسته به شدت - که روی عینک های ایمنی پوشیده می شود، هم حفاظت نوری مورد نیاز و هم محافظت از پاشش در برابر سرباره را فراهم می کند. این فرآیند، تشعشعات مادون قرمز را در مقادیر کافی برای آسیب قرنیه ناشی از قرار گرفتن در معرض مکرر محافظت نشده تولید می کند.

برای محافظت از بدن، الیاف طبیعی محکم بافته شده بر الیاف مصنوعی ترجیح داده می شود. پشم به طور طبیعی ضد شعله است. جین محافظت معقولی را فراهم می کند. پارچه های مصنوعی - پلی استر، نایلون، اکریلیک - به جای زغال سنگ ذوب می شوند و به طور چشمگیری آسیب های سوختگی را بدتر می کنند. یک ژاکت جوشکاری چرمی یا مقاوم در برابر شعله، دستکش های چرمی و چکمه های چرمی بدون بند باز، محافظت لایه ای مناسب برای کار برش را فراهم می کند. از سرآستین های پیراهن، یقه های باز پیراهن و پاهای شلوار سرآستین خودداری کنید – اینها به عنوان محل جمع آوری جرقه ها و سرباره ها عمل می کنند.

فضای کار باید همیشه دارای تهویه مناسب باشد. برش با سوخت اکسی فولاد پوشش داده شده، گالوانیزه یا رنگ شده، دود فلزی تولید می کند که شامل اکسیدهای روی، ترکیبات سرب و سایر محصولات جانبی سمی بسته به مواد پایه و پوشش است. هنگام برش مواد پوشش داده شده، تهویه محلی اگزوز یا حداقل یک ماسک تنفسی دارای درجه دود فلزی مورد نیاز است. قبل از شروع هر برش، منطقه کار باید از مواد قابل اشتعال به شعاع حداقل 35 فوت (10 متر) در همه جهات پاک شود، و یک ساعت آتش نشانی باید حداقل 30 دقیقه پس از توقف برش در محل باقی بماند، زیرا سرباره می تواند مواد قابل احتراق را که بلافاصله از موقعیت برش قابل مشاهده نیستند، مشتعل کند. .