Автоген — газопламенный резак¶

Автоген — газопламенный резак, инструмент для резки и сварки металлов, работающий на смеси горючего газа (чаще всего ацетилена) и кислорода. Принцип действия основан на предварительном нагреве металла в пламени горелки до температуры воспламенения (около 1000–1200 °C для стали), после чего струёй чистого кислорода металл сгорает, а расплавленный шлак выдувается из зоны реза. Автоген применяется для резки чёрных и цветных металлов, разделки металлолома, вырезки отверстий и контуров заготовок.

¶История

Идея резки металла кислородом появилась в XIX веке вместе с развитием промышленного кислорода. В 1895 году французские инженеры Луи Пушлен и Эдуард Фуше запатентовали горелку для автогенной резки, а в 1901 году они основали компанию Air Liquide, ставшую одним из крупнейших производителей газового оборудования. В России первые работы по автогенной резке велись в начале XX века; широкое промышленное применение технология получила в 1920-е годы при развитии металлургии и судостроения.

Термин «автоген» происходит от греческих слов autos — «сам» и genos — «рождение», что отражает суть процесса: металл сгорает в собственной теплоте, выделяемой при окислении железа кислородом, без внешнего источника энергии.

¶Устройство

Автоген состоит из следующих основных элементов:

• Рукоятка с клапанами подачи газа — регулирует потоки кислорода и горючего газа;
• Смесительная камера, где ацетилен и кислород смешиваются в заданной пропорции;
• Насадки (режущие головки) сопла различного диаметра, подбираемые по толщине разрезаемого металла;
• Резиновые шланги, подводящие газы от баллонов;
• Баллоны с кислородом и ацетиленом, снабжённые редукторами для снижения давления.

Рабочее давление кислорода в шланге обычно составляет 3–5 бар, ацетилена — 0,05–0,1 бар. Ацетилен получают из карбида кальция при его взаимодействии с водой либо пиролизом углеводородов.

¶Принцип работы

Пламя автогена состоит из трёх зон: ядра (внутреннего конуса), восстановительного (среднего) конуса и факела. При резке сначала включается подогревающее пламя — смесь ацетилена и кислорода в пропорции примерно 1:1,5. Когда металл в месте начала реза нагревается до температуры воспламенения, открывается кислородный молотковый клапан, и струя чистого кислорода подаётся в зону реза. Железо окисляется с выделением тепла (реакция Fe + O → FeO), расплавленный оксид сдувается струёй, и рез продолжается за счёт теплоты собственного горения металла.

¶Виды автогенной резки

По типу горючего газа различают:

• Ацетиленовая резка — классический вариант, наиболее распространённый;
• Пропановая резка — пропан-бутан дешевле ацетилена, но пламя менее горячее, поэтому применяется для резки металлов толщиной до 150–300 мм;
• Газокислородная резка на других газах — водород, природный газ, паро-кислородная смесь.

По способу выполнения выделяют ручную резку (автогеном вручную), механизированную (на самоходных тележках) и машинную резку.

¶Применение

Автоген применяется в следующих областях:

• Металлургия — разделка слитков, срезка обрези, вскрытие конвертеров;
• Судостроение и демонтаж — резка корпусных конструкций, разделка утилизируемых судов;
• Строительство — вырезка проёмов, монтаж металлоконструкций;
• Ремонт и коммунальное хозяйство — аварийное отключение повреждённых трубопроводов;
• Ломозаготовительная отрасль — разделка крупногабаритного металлолома.

¶Ограничения

Автоген эффективно режет низкоуглеродистые и легированные стали, чугун, титан. Не поддаются автогенной резке медь, алюминий, свинец, нержавеющие стали с высоким содержанием хрома и никеля — для них применяют плазменную резку или другие методы. Максимальная толщина реза при ручной работе достигает 300 мм, при машинной — до 2000 мм.

¶Техника безопасности

Работа с автогеном связана с риском взрыва ацетиленовых баллонов и пожара. Ключевые меры безопасности: запрет обращения баллонов с кислородом вблизи источников жира и масла, использование предохранительных затворов на горелке, недопустимость применения медных инструментов с ацетиленом при давлении выше 1,5 атм (образуется взрывоопасный ацетиленид меди). Баллоны хранят вертикально, защищают от нагрева, транспортируют с навинченными колпаками.

¶См. также

• Ацетилен
• Кислородно-ацетиленовая сварка
• Плазменная резка
• Газосварка

¶Источники

• ГОСТ 5107-2017. Горелки газопламенные сварочные и резальные. Технические условия.
• Кучер-Венцковский И. Л. «Газовая сварка и резка металлов».
• Справочник по газовой сварке и резке металлов. Под ред. Б. Е. Патона.
• Энциклопедия «Технология машиностроения», раздел «Обработка давлением и сварка».