鳍片切割机在锅炉安装中的应用

吴识云 刘锁 吴识谨

摘要：在锅炉安装过程中，有着大量的切割作业，传统氧-乙炔切割熔渣多，需要大量人工打磨，另外氧气和乙炔价格不断上涨，导致这种作业方法效率低，消耗成本高。为了提高生产效率，经过多种实践探索，结合施工现场情况，成功改进了原切割工艺，组装制作出了一套等离子切割设备，命名为鳍片切割机。

关键词：氧-乙炔切割 鳍片切割 等离子切割

1 工作原理

鳍片切割机主要是由等离子切割机、空压机、电气保护装置和框架经过现场组装而成的一体机，安装方便、移动灵活、操作简单等符合施工现场使用的特点。

鳍片切割机是由空压机提供压缩空气，作为等离子切割机的离子气，等离子切割来完成切割工作，电气保护装置控制空压机和等离子切割机电源开关及保护作用，图1为鳍片切割机工作原理图。

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鳍片切割机选用的是空气等离子切割，使用这种方法切割时先将空气压缩，然后直接通入喷嘴，再经电弧加热分解出氧，未分解的空气以高速冲刷割口。分解出的氧与切割金属产生强烈化学放热反应，加快了切割速度。充分电离了的空气等离子弧的热熔值高，因而电弧的能量大，其切割速度高，切割质量好。

2 空气等离子切割的主要工作特点

等离子弧切割的特点主要有：

①能切割氧气难以切割的各种金属材料；

②切割厚度不大的金属时，切割速度快，尤其在切割碳素钢薄板时，速度可达气割法的3～4倍；

③切割面光洁，热变形小，尤其适合加工各种成形零件；

④切口宽度和切割面斜角较大，但切割薄板时采用特种切割割炬或工艺可获得接近垂直的切割面。

3 切割工艺

等离子切割技术几乎能够切割所有的金属材料，在实际操作加工过程中该技术方法是不锈钢、铝及铝合金、铜及铜合金等金属最常用的切割方法。

3.1 气体的选择

等离子弧切割在实际工作生产中，适合的离子气体包括N2、Ar、N2+H2、N2+Ar等，有的也用压缩空气、氧气、水蒸气或水作为产生等离子弧的介质。

3.2 切割工艺参数

3.2.1 切割电流

电流和电压是离子弧功率的主要影响因素。可以根据切割物体厚度的不同合理选择不同的切割功率。

3.2.2 切割电压

等离子弧切割电源的空载电压一般要求不能低于150V，这是一般切割电压的2倍。

3.3 切割速度

切割速度是切割效率的重要指标。在实际切割工作中切割速度是受多种因素共同决定的。比如材质板的薄厚程度、切割电流的大小、气体不同种类及其流量的大小、喷嘴结构等一系列不同因素的共同影响。

3.4 切割要求的气体流量

在一定的合适条件下增大气体的流量，能够增强电弧的热压缩效应，这可以让等离子弧更加集中，伴随气体流量的增加，切割电压也会有所提高，电压的增加和气体流量的提高会在很大程度上提高切割效率。

3.5 喷嘴距工件高度

在实际操作切割过程中，喷嘴距工件高度也是比较重要的影响因素。在电极内缩量一定（通常为2～4mm）时，喷嘴距离工件的高度一般在6～8mm，空气等离子切割的喷嘴距离工件高度可略小于6～8mm。除了正常切割外，空气等离子弧切割时还可以将喷嘴与工件接触，即喷嘴贴着工件表面滑动，这种切割方式称为接触切割或笔式切割，切割厚度约为正常切割时的一半。

4 等离子弧切割质量

如何评价切口的质量是等离子切割技术检验的重要环节。一般情况下质量较好的切口的标准是：其宽度稍微窄一些，切口横断面比较均匀，切口表面光滑，不残留熔渣和一些切割挂渣，切口表面的硬度不影响其以后的二次加工。

5 实施情况

在锅炉安装中，鳍片切割机选用的是逆变式空气等离子切割机瑞凌LGK100IJ，其特点：稳定、可靠、轻便、节能、无噪声，切割速度快，割口光洁，无需打磨。温度可达到10000-16000℃，达到高度电离状态，形成强有力的等离子孤，可利用等离子弧对金属进行快速的切割，并使热影响区尽可能的缩小，能量得到有效的利用，并可获得极为平滑的切割面，因此满足切割水冷壁鳍片（扁钢8×15）。

6 效果与评价

6.1 评价

等离子切割工艺与氧-乙炔切割工艺优缺点对比：

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施工工艺（见图2）

6.2 经济效益

6.2.1 鳍片切割机与氧-乙炔切割设备成本费比较

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6.2.2 鳍片切割机与氧-乙炔切割使用成本比较（图图4所示）

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6.2.3 总费用比较

某项目一台锅炉割缝总长约24000m。水冷壁、包覆等鳍片一般为扁钢8×15，相当于切割厚10mm钢板24000m。

切割鳍片总工期约为50天，在保证施工进度、同样工期下：

一台鳍片切割机每天（一天按8小时）能切割厚10mm钢板240m，则每天需要用鳍片切割机2台。

一套氧-乙炔切割设备每天（一天按8小时）能切割厚10mm钢板80m，则每天需要用氧-乙炔切割6套。

总费用比较：总费用=（设备成本+使用成本）×设备数量

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因此鳍片切割机在锅炉安装中的应用，比氧-乙炔切割大大节省了开支，新技术直接为项目创造了12万元的经济效益。

7 结束语

在锅炉安装中，采用鳍片切割机切割水冷壁、包覆等鳍片，其切割速度快，割口光洁平滑，安全高效，经济实惠，实现了技术创新，降本节支和减能增效。不论从质量上，还是经济上来看，都是十分有利的。现已为鳍片切割机申请到专利，将推广到其他项目。

参考文献：

[1]王瀚，赵彬，孙建江.氧乙炔焰切割输油管线的操作技术[J].价值工程，2010（27）.

[2]王利利，李卫国，马洪武等.曲宝福电火花线切割加工中电参数的优化研究[J].价值工程，2013（8）.

[3]石建华，陈立波.浅析管料的火焰切割和等离子切割[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2010（7）.

作者简介：

吴识云（1985-），男，江西丰城人，助理工程师，淮南项目锅炉专工，研究方向：核电和火力发电厂工程管理。

刘锁（1985-），男，山东德州人，助理工程师，公司电气工地专工兼淮南项目总工，研究方向：火力发电厂电气专业工程管理。

吴识谨（1992-），男，江西丰城人，淮南项目锅炉技术员，研究方向：核电和火力发电厂工程管理。