برشکاری اکسی-سوخت (هواگاز): بررسی جامع فنی، کاربردی و ایمنی

مقدمه
برشکاری هواگاز که به نام برش اکسی-سوخت نیز شناخته می‌شود، یکی از اساسی‌ترین و پرکاربردترین روش‌های برش فلزات در صنعت محسوب می‌شود. این تکنیک که بیش از یک قرن سابقه دارد، با وجود ظهور روش‌های مدرن مانند پلاسما و لیزر، هنوز هم در بسیاری از کاربردهای صنعتی جایگاه خود را حفظ کرده است. در این مقاله به بررسی جامع اصول فنی، تجهیزات، تکنیک‌ها و نکات ایمنی این روش می‌پردازیم.

بخش اول: اصول فنی و مکانیزم کار

1. مکانیزم برش:
   برشکاری هواگاز بر اساس اصول زیر عمل می‌کند:

• گرمایش موضعی فلز تا دمای اشتعال (حدود 900 درجه سانتیگراد برای فولاد)

• تزریق جریان اکسیژن خالص برای اکسیداسیون و حذف فلز مذاب

• حرکت مشعل در امتداد خط برش

2. گازهای مورد استفاده:

• گاز سوختی: استیلن (رایج‌ترین)، پروپان، پروپیلن، گاز طبیعی

• گاز برش: اکسیژن خالص (99.5% خلوص)

3. دمای شعله:

• استیلن-اکسیژن: 3100-3300°C

• پروپان-اکسیژن: 2800-2900°C

بخش دوم: تجهیزات و ملزومات

1. سیلندرهای گاز:

• سیلندر اکسیژن (آبی)

• سیلندر گاز سوختی (استیلن: قرمز یا قهوه‌ای)

• رگولاتورهای فشار

• شیرهای یکطرفه و ضد برگشت شعله

2. مشعل برش:

• انواع مشعل (یکپارچه، جداشدنی)

• نازل‌های مختلف با شماره‌های 00 تا 10

• سیستم خنک‌کننده

3. لوازم جانبی:

• شیلنگ‌های مخصوص (رنگ‌بندی استاندارد)

• عینک محافظ با شیشه تیره

• چکش برش و برس سیمی

• گیره‌های زمین

بخش سوم: تکنیک‌های برش

1. مراحل برش:

2. گرمایش فلز تا دمای اشتعال

3. فعال کردن جریان اکسیژن برش

4. حرکت یکنواخت مشعل در طول خط برش

5. کنترل سرعت و زاویه مشعل

6. تنظیمات شعله:

• شعله خنثی (نسبت اکسیژن به سوخت 1.1:1)

• شعله اکسیدکننده (برای فولادهای کربنی)

• شعله کربوره (برای چدن)

3. پارامترهای مؤثر:

• فشار گاز (اکسیژن: 2-7 بار، استیلن: 0.3-1 بار)

• سرعت برش

• فاصله نازل از کار

• زاویه مشعل (معمولاً 90 درجه)

بخش چهارم: کاربردهای صنعتی

1. صنایع سنگین:

• برش ورق‌های فولادی تا 300mm

• ساخت مخازن و ظروف تحت فشار

• ساخت پل و سازه‌های فلزی

2. صنعت کشتی‌سازی:

• برش صفحات بدنه

• شکل‌دهی به قطعات

• تعمیرات اسکله‌ای

3. صنایع نفت و گاز:

• برش لوله‌های انتقال

• تعمیرات خطوط لوله

• ساخت دکل‌های حفاری

4. تعمیرات و نگهداری:

• برش قطعات فرسوده

• تعمیرات ماشین‌آلات سنگین

• کارهای اورژانسی در محل

بخش پنجم: ایمنی و حفاظت

1. خطرات اصلی:

• انفجار سیلندرها

• برگشت شعله

• آتش‌سوزی

• سوختگی

• مسمومیت با گازها

2. تجهیزات حفاظتی:

• لباس کار ضد حریق

• دستکش و کفش ایمنی

• عینک محافظ با فیلتر مناسب

• ماسک تنفسی در محیط‌های بسته

3. اقدامات پیشگیرانه:

• بازرسی منظم شیلنگ‌ها و اتصالات

• استفاده از شیرهای یکطرفه

• نگهداری صحیح سیلندرها

• تهویه مناسب محیط کار

• وجود کپسول اطفاء حریق در محل

بخش ششم: مزایا و محدودیت‌ها

1. مزایا:

• قابلیت برش فلزات با ضخامت زیاد

• عدم نیاز به منبع برق

• هزینه پایین تجهیزات

• قابلیت حمل و نقل آسان

• انعطاف‌پذیری در محیط‌های مختلف

2. معایب:

• محدودیت به فلزات آهنی

• کیفیت سطح برش پایین‌تر نسبت به روش‌های مدرن

• منطقه متأثر از حرارت (HAZ) وسیع

• نیاز به مهارت بالا

• سرعت پایین در مقایسه با روش‌های جدید

بخش هفتم: مقایسه با روش‌های مدرن

1. برش پلاسما:

• سرعت بالاتر

• کیفیت بهتر

• محدودیت در ضخامت

• نیاز به برق

2. برش لیزر:

• دقت بسیار بالا

• هزینه سرمایه‌گذاری اولیه زیاد

• محدودیت در ضخامت

• نیاز به تجهیزات پیچیده

نتیجه‌گیری
برشکاری هواگاز با وجود قدمت طولانی، هنوز هم در بسیاری از صنایع سنگین و کاربردهای میدانی جایگاه خود را حفظ کرده است. سادگی تجهیزات، عدم نیاز به برق و قابلیت برش فلزات با ضخامت‌های زیاد، این روش را به گزینه‌ای مطلوب در شرایط خاص تبدیل کرده است. با رعایت اصول ایمنی و استفاده از اپراتورهای ماهر، می‌توان از این تکنیک به‌صورت مؤثر و ایمن بهره برد. در عصر تکنولوژی‌های پیشرفته، برش هواگاز همچنان به عنوان یک روش پایه و قابل اعتماد در صنعت فلزکاری شناخته می‌شود.