SU1073024A1 - Способ резки труб плазменной горелкой - Google Patents

Abstract

СПОСОБ РЕЗКИ ТРУБ ПЛАЗМЕННОЙ ГОРЕЛКОЙ, при котором производ т относительное перемещение трубы и горелки и осуществл ют резку с одновременным удалением грата и шлака при помощи экрана, который соедин ют с горелкой и размещают внутри разрезаемой трубы, отличающийс  тем, что, с целью повышени  качества резки путем устранени  налипани  грата и шПака на внутреннюю поверхность трубы,перед началом резки центр кривизны приемной поверхности экрана совмещают с точкой пересечени  продольной оси плазменной горелки с внутренней поверхностью трубы, а ось симметрии экрана смещают относительно продольной оси плазменной горелки в .направлении резки.

Description

Изобретение относитс  к плазменно-дуговой резке и может быть использовано при термической резке труб с обкаткой плазмотроном вокруг неподвижной разрезаемой трубы или при резке с вращением трубы относительно неподвижного плазмотрона.

Известен способ-,улавливани  расплава , включающий прием расплава охлаждаемой поверхностью экрана, расположенного внутри вращающейс  трубы l.

Однако этот способ характеризуетс  недостаточной эффективностью улавливани  расплава, так как при переходе на резку других типоразмеров труб (иного диаметра и толщины стенки ) увеличиваетс  сектор разбрызгивани  расплава,что приводит к его неполному улавливанию, т.е. снилсению эффективности. Кроме того, не учтен эффект отклонени  факела от продольной оси резака или плазмотрона в направлении , обратном вращению трубы, или в направлении обкатки трубы плазмотроном при неподвижной в процессе резки трубе, что приводит к увеличению количества расплава, попадаемого и наплавл емого на внутреннюю поверхность трубы, т.е. к снижению эффективности улавливани  расплава.

Под расплавом подразумеваетс  продукт, получаемый в результате воздействи  плазменной струи на разрезаемый металл (грат и шлак).

Известен также способ резки труб плазменной горелкой, при котором производ т относительное перемещение трубы и горелки и осуществл ют резку -с одновременным удалением грата и шлака при помощи цилиндрического экрана, который соедин ют с горелкой и размещают внутри разрезаемой трубы 2,

, Недостатком известного способа  вл етс  низка  эффективность улавливани  расплава, обусловленна  больши рассе нием расплава от экрана при отражении. Так же не учтен эффект отклонени  факела от продольной оси резака или плазмотрона, в результате чего трудно получить высокое качество резки.Цель изобретени  - повышение качества резки путем устранени  налипани  грата и шлака на внутреннюю поверхность трубы.

Указанна  цель достигаетс  тем, что согласно способу резки труб плазменной горелкой,при котором производ т относительное перемещение трубы и горелки и осуществл ют резку с одновременным.удалением грата и шлака при помощи цилиндрического экрана, который соедин ют с горелкой и размещают внутри разрезаемой трубы перед началом резки центр кривизны приемной поверхности экрана совмещают с точкой пересечени  продольной оси плазменной горелки с внутренней поверхностью трубы, а ось cи лмeтpии экрана смещают относительно продольной оси плазменной горелки в направлении резки.

На фиг. 1 изображена схема осуществлени  способа; на фиг. 2 - схема подачи хладагента на экран; на фиг. 3 - устройство дл  реализации способа.

Схема включает экран 1, разрезаемую трубу 2, плазменную горелку 3, каналы 4 дл  подачи воды, охлаждающей экран,устройство 5 дл  подачи хладагента на экран, приемную поверхность 6 экрана, наружную поверхность 7 экрана, сопло 8 .дл  подачи хладагента.

На станине 9 смонтированы опора 10 дл  разрезаемой трубы 2, стол 11 на котором установлен привод 12 поворота экрана 1 дл  улавливани  расплава и плазменной горелки 3. Горелка 3 закреплена в суппорте 13, который через кронштейн 14 л естко св зан с экраном 1. Таким образом, экран 1 установлен с возможностью синхронного и синфазного поворота вокруг продольной оси трубы 2, котора  на столе 11 установлена неподвижно.

На фиг, 1 прин ты буквенные обозначени : X - угол поворота экрана, точка О - точка пересечени  продольной оси горелки с внутренней поверхностью трубы, 0 - центр симметрии экрана 1, R 1 - радиус приемной : поверхности экрана, радиус наружной поверхности экрана, /i угол между продольной осью плазменно горелки и линией, проход щей через точки О и , у- и б- угловые размеры экрана, Wp- направление обкатки плазменной горелки относительно неподвижной трубы, ш направление вращени  трубы при неподвижной горелке, Z - длина экрана, i-f-p- диаметр трубы 2.

Перед началом резки экран 1 устанавливают внутри трубы 2 так, чтобы центр кривизны О приемной поверхности б экрана совпадал с точкой пересечени  продольной оси плазменной горелки 3 с внутренней поверхностью трубы. Относительно точки О в плоскости реза экран 1 смещают от продольной оси плазменной горелки 3 в направлении резки (поворачивают на угол о-) и закрепл ют неподвижно относительно горелки 3. Включаетс  система охлаждени  экрана, обеспечивающа непрерывную циркул цию хладагента, например воды, по каналам 4. Сжатый воздух при помощи устройства 5 подаетс  в зону падени  грата и шлака на экран- 1.

Далее включаетс  рабоча  дуга горелки 3 и начинаетс  резка трубы 2. Резка может выполн тьс  в двух режимах: плазменна  горелка 3 с экр ном 1 неподвижны, а труба 2 поворач ваетс  вокруг своей продольной оси в направлении стрелки tffp, или наоборот, труба 2 неподвижна а пла манна  горелка 3 с экраном 1 синхро но обкатываютс  вокруг трубы 2 в на правлении стрелки tOp. Образующиес  при резке грат и шл охлаждаютс  экраном до температуры, исключающей их наплавление и налипа ние на экран, и сжатым воздухом уда л ютс  с экрана. При этом грат допо нительно охлаждаетс  настолько, что не налипает на внутреннюю поверхнос трубы 2. Наиболее эффективен прием расплава на экран, центр кривизны приемной поверхности которого совмещен с точкой пересечени  продольной оси горелки с внутренней поверх ностью трубы в зоне реза. Здесь используетс  известный из оптики эф фект, заключающийс  в том, что лучи света, исход щие из центра кривизны сферы, после отражени  от нее возвр щаютс  в обратном направлении. Это придает операции приема расплава новое качество - обеспечиваетс  направленное рассеивание частиц распл ва, при котором исключаетс  его наплавление и налипание на внутреннюю поверхность трубы, что ведет к повы шению эффективности улавливани . Дв жение частиц расплава после отражени  от экрана навстречу факелу способствует их дополнительному измель чению, а-значит и более быстрому остыванию при выходе из факела. При обкатке горелкой неподвижной трубы или при вращении трубы от носительно неподвижной горелки прои ходит отклонение факела от продольной оси горелки в направлении резки Величина угла отклонени  факела определ етс  скоростью обкатки или скоростью вращени  трубы, а также толщиной стенки трубы и может достигать 30°. В этом случае, если экран расположен непосредственно под горелкой (например, симметрично относительно продольной оси горелки/ , значительна  часть расплава , мину  экран, попадает непосредственно на внутреннюю поверхность трубы, что можно устранить, увеличив ширину экрана в плоскости реза. Однако такое решение не всегда пригодно , например при переходе на резку труб другого типоразмера,особенно меньшего диаметра. При этом нарушаетс  требование совмещени  центра кривизны рабочей поверхности экрана с точкой пересечени  продольной оси плазмотрона с внутренней поверхностью трубы, что совершенно недопустимо. Оптимальным техническим решением позвол ющим устранить нежелательные последстви  эффекта отклонени  факела ,  вл етс  поворот экрана от продольной оси горелки относительно центра кривизны приемной поверхности экрана в направлении резки. Охлаждение рабочей поверхности экрана, например циркул цией хладагента внутри него, исключает коробление и перегрев экрана. В определенной мере охлаждение экрана способствует и охлаждению расплава. Однако в процессе реза расплав накапливаетс  на экране и интенсивности циркул ции хладагента недостаточно дл  его охлаждени , слой расплава нарастает , превращаетс  в сгусток, нарушающий форму рабочей поверхности экрана, что ведет к усилению его рассе ни , причем рассто ни  ненаправленного , на внутреннюю поверхность трубы. Расплав рассеиваетс  в раскаленном состо нии, так как при отражении не охлаждаетс  и, следовательно , частицы расплава могут направл тьс  на трубу. Указанный недостаток полностью устран етс  при подаче хладагента, например сжатого воздуха, непосредственно в зону взаимодействи  факела с рабочей поверхностью экоана, т.е, в зону наиболее веро тного попадани  и направлени  расплава. В отличие от внутреннего охлаждени  экрана, хладагент, подаваемый извне, отводит расплав с экрана, дополнительно рассеива  его предотвраща  тем самым образование упом нутого сгустка, а также охлаждает рассеивч.емый им расплав настолько, что последний на внутреннюю поверхность трубы не налипает. Каналы 4 могут иметь различную конфигурацию, определ емую технологией их изготовлени  и заложенным в конструкцию принципом охлаждени . Расположение каналов 4 внутри экрана 1 может быть равномерным и-неравномерным , также соседние каналы 4 могут быть различны по диаметру. Экран . 1 в плоскости реза выполнен сферическим с радиусами приемной поверхности 6 и наружной поверхности 7 R и R соответственно, причем R Р.2, что обеспечивает оптимальные услови  расположени  каналов 4 внутри экрана 1, что в итоге исйлючает наплавление расплава на приемную поверхность б за счет наиболее эффективного ее охлаждени , а уменьшение кривизны приемной поверхности 6 ведет к облегчению удалени  остывшего расплава с экрана. Центр кривизны О приемной поверхности б совмещен с точкой пересечени  продольной оси горелки 3 с внутренней поверхностью трубы 2, что об печивает отражение расплава в напра лении, обратном направлению их паде ни  на приемную поверхность б, что снижает количество, расплава, попада щего на внутреннюю поверхность трубы . Экран 1 повернут на угол d от продольной оси горелки 3 относитель центра О кривизны приемной поверхности экрана в направлении обкатки В случае симметричного выполнени  экрана поворот может осуществл тьс  на угол /5 d-l2, Экран 1 в плоскости реза может быть несимметричным. Часть его прие ной поверхности б, имеюща  угловой размер сЛ, в процессе реза предназначена дл  накоплени  .расплава, стекающего с приемной поверхности с угловым размером у , и его дополнительного охлаждени . Поэтому экран 1 в пределах угла сА может иметь ковшеообразную форму. Приемна  поверхность б экрана 1 в плоскости реза относительно центра кривизны О имеет угловой размер об так как в пределах угла - осущест вл етс  наиболее интенсивное накопление расплава. ,, Длина L экрана 1 по продольной оси трубы 2 определ етс  из конструктивных соображений и из услови  наименьшего просыпани  остывших частиц внутрь трубы и может быть выбрана из услови  L 3/4Вур, где . Dj.. - диаметр трубы 2. Экран 1 по ПЕЮДольной оси трубы 2 может быть выполнен плоским, сферическим, ковшеобразным и т.п. Угловой размер экрана 1 в плоскости реза относительно центра кривизны О определ етс  из соотношени  б {3...4|ot , которое получено по результатам эксперимента н  вл етс  оптимальным с точки зрени  эффективности улавливани  расплава . Подача хладагента, например сжатого воздуха, непосредственно в зону взаимодействи  факела с приемной поверхностью б экрана 1 осуществл етс  с помощью устройства 5, например компрессора, через сопло 8, выполненное, например, в форме раструба. В процессе резки остывшие и рассе нные частицы расплава собиоаютс  в трубе совершенно не наплавл  сь и не налипа  на ее внутреннюю поверхность . Изобретение полностью исключает наплавление и налипание расплава как на внутреннюю поверхность трубы, так и на экран. При применении известного способа улавливаетс  5070% расплава (30-50% расплава наплавл етс  на внутреннюю поверхность трубы), а при осуществлений предлагаемого способа улавливаетс  1иО% расплава . .

Claims (1)

1. СПОСОБ РЕЗКИ ТРУБ ПЛАЗМЕННОЙ ГОРЕЛКОЙ, при котором производят относительное перемещение трубы и горелки и осуществляют резку с одновременным удалением грата и шлака при помощи экрана, который соединяют с горелкой и размещают внутри разрезаемой трубы, отличающийся тем, что, с целью повышения качества резки путем устранения налипания грата и шлака на внутреннюю поверхность трубы,перед началом резки центр кривизны приемной поверхности экрана совмещают с точкой пересечения продольной оси плазменной горелки с внутренней поверхностью трубы, а ось симметрии экрана смещают относительно продольной оси плазменной горелки в направлении резки. q