Sigurnost kisika i plin za rezni plamenik: Potpuni vodič za rukovanje

Što je rezanje kisikom i zašto je sigurnost na prvom mjestu

Rezanje kisikom toplinski je proces koji kombinira gorivi plin s čistim kisikom kako bi se proizveo plamen visoke temperature koji može rezati željezne metale debljine nekoliko inča. Za razliku od mehaničkih metoda rezanja, kisik-gorivo ne zahtijeva električnu energiju, radi na terenu ili u radionici i ostaje jedan od najisplativijih načina rezanja teških čeličnih ploča, strukturnih dijelova i cijevi — zbog čega je bio kamen temeljac u proizvodnji, izgradnji, rušenju i operacijama spašavanja više od jednog stoljeća.

Iste karakteristike koje čine rezanje kisikom tako snažnim također ga čine istinski opasnim kada se njime nepravilno rukuje. Proces stavlja zapaljive plinove pod tlakom, čisti kisik, otvoreni plamen, rastaljenu metalnu trosku i infracrveno zračenje, sve u neposrednoj blizini operatera. Razumijevanje trokuta izgaranja - gorivo, kisik i paljenje - i kontrola sva tri temelj je sigurne prakse s kisikom. Izgaranje zahtijeva sva tri elementa istovremeno; uklanjanje bilo kojeg od njih zaustavlja reakciju. Svako sigurnosno pravilo u rezanju s kisikom postoji za upravljanje jednom ili više stranica tog trokuta.

Ovaj vodič pokriva primarne gorive plinove koji se koriste u rezne baklje , njihove karakteristike plamena i profile opasnosti te bitne sigurnosne postupke koji se primjenjuju bez obzira na to koje se gorivo koristi.

Razumijevanje kisika: oksidirajuće sredstvo, a ne gorivo

Kritična i često pogrešno shvaćena točka: kisik nije gorivo pri rezanju s kisikom — on je oksidacijsko sredstvo. Kisik se kemijski spaja s gorivim plinom kako bi se oslobodila toplina tijekom izgaranja, a zasebni visokotlačni mlaz kisika iz središnjeg otvora plamenika je ono što zapravo uzrokuje gorenje i izbacivanje metala iz proreza.

Čisti kisik koji se koristi u primjenama rezanja isporučuje se u 99,5% čistoće ili više, daleko iznad 21% prisutnog u atmosferskom zraku. Pri tim koncentracijama, materijali koji inače nisu zapaljivi - uključujući mast, ulje, gumu i određene metale - mogu se eksplozivno zapaliti. Ovo je najvažnije sigurnosno načelo koje upravlja rukovanjem bocom kisika i regulatorom: ulje i mast nikada ne smiju doći u dodir s opremom za kisik, ventilom ili priključkom. Čak i tragovi naftnog maziva na ventilu za regulaciju kisika mogu uzrokovati jak požar ili eksploziju kada se cilindar otvori.

Boce s kisikom moraju biti pohranjene uspravno, osigurane od prevrtanja i najmanje 20 stopa (6 metara) udaljene od cilindara plinskog goriva ili odvojene vatrootpornom barijerom visine najmanje 5 stopa. Otvorite do kraja ventile boca kisika kada se koriste; djelomično otvoren ventil za kisik stvara razliku tlaka na sjedištu koja ubrzava trošenje i povećava rizik od curenja.

Plin za plamenik za rezanje: četiri primarne opcije goriva

Četiri plina čine veliku većinu izbora goriva za plamenike s kisikom: acetilen, propan, propilen i MAPP plin. Svaki od njih ima različit kemijski sastav, temperaturu plamena, distribuciju BTU izlaza, zahtjeve za omjerom kisika i goriva i povezani sigurnosni profil. Odabir pravog plina za gorivo za aplikaciju - i korištenje opreme namijenjene za taj specifični plin - preduvjet je i za učinkovitost i za sigurnost.

Acetilen (C₂H₂): najtopliji plamen, najveći rizik

Acetilen je najrašireniji gorivi plin za rezanje s kisikom i jedini gorivi plin prikladan za zavarivanje s kisikom. Proizvodi najtopliji plamen od bilo kojeg uobičajenog goriva za rezanje na približno 5720°F (3160°C) , s većinom svoje topline — oko 507 BTU — koncentriranom u unutarnjem plamenom stošcu. Ova unutarnja konusna koncentracija je ono što daje acetilenu veliku brzinu probijanja i minimalnu zonu utjecaja topline na reznim rubovima, što ga čini preferiranim izborom za precizno rezanje, rad s tankim do srednjim pločama i bilo koju primjenu gdje je važna kvaliteta zavara neposredno uz rez.

Međutim, acetilen nosi više sigurnosnih ograničenja nego bilo koji drugi plin za gorivo. Kemijski je nestabilan pri tlaku iznad 15 PSI (1 bar) ; pri višim tlakovima acetilen se može eksplozivno raspasti bez prisutnosti kisika. Iz tog razloga, acetilenski cilindri nisu šuplji — oni su napunjeni poroznom masom zasićenom tekućim acetonom, koji otapa acetilen i održava ga stabilnim. Ako se cilindar položi na stranu ili se prebrzo izvuče, tekući aceton ulazi u crijevo i plamenik, uzrokujući da plamen kapa goruće otapalo s vrha.

Sigurna stopa izvlačenja iz acetilenske boce nikada ne smije prekoračiti jedna sedmina ukupnog volumena cilindra na sat. Prekoračenje ove brzine izvlači aceton iz porozne mase zajedno s plinom. Acetilen je također vrlo sklon povratnom svjetlu - stanje u kojem plamen putuje unatrag kroz baklju i crijevo prema cilindru. Odvodnici povratnog plamena uvijek moraju biti instalirani na cijevima goriva i kisika kada radite s acetilenom. Acetilen je lakši od zraka; u slučaju curenja, diže se i može se nakupljati u krovnim prostorima. Njegov karakterističan miris poput češnjaka može se otkriti u koncentracijama ispod 2%, mnogo prije nego što dosegne donju granicu eksplozivnosti od 2,5%.

Propan (C₃H₈): ekonomičan, visok BTU, sporije probijanje

Propan je najpopularnije alternativno gorivo za rezanje s kisikom, cijenjeno prvenstveno zbog znatno niže cijene, široke dostupnosti i jednostavnijeg skladištenja u usporedbi s acetilenom. Proizvodi temperaturu plamena od približno 5122°F (2828°C) — oko 600°F hladnije od acetilena — ali sa znatno većom ukupnom kalorijskom vrijednošću od oko 2600 BTU po kubičnoj stopi. Kritično, propan isporučuje većinu svoje topline u vanjski konus plamena a ne unutarnji stožac. Ovo preokreće geometriju izgaranja u odnosu na acetilen: propan je izvrstan u predgrijavanju velike mase i vrlo je učinkovit za primjene grijanja i savijanja, ali zahtijeva dulja početna vremena predgrijavanja za rezanje i rezultira sporijim brzinama probijanja do početka reza.

Za propan je potreban omjer goriva i kisika od približno 1:4 (jedan dio propana na četiri dijela kisika), u usporedbi s 1:1 za acetilen. Ova veća potražnja za kisikom znači da postavke za rezanje propanom brže troše kisik, što operateri moraju uzeti u obzir pri planiranju cilindra za poslove rezanja velikih količina. Budući da je propan teži od zraka, on tone do razine poda u slučaju curenja - stvarajući opasnost od nakupljanja plina u niskim područjima, podnim odvodima i podrumima. Skladišni prostori moraju biti ventilirani u razini poda i udaljeni od izvora paljenja. Oprema za propan - regulatori, crijeva i vrhovi plamenika - moraju biti posebno ocijenjeni za propan; acetilenska crijeva i vrhovi nisu zamjenjivi.

Propilen (C₃H₆): sredina

Propilen zauzima poziciju između acetilena i propana. Njegova temperatura plamena kreće se od približno 4800°F do 5300°F , a isporučuje ukupnu kalorijsku vrijednost od oko 2400 BTU po kubičnoj stopi. Poput propana, propilen isporučuje većinu svoje topline u vanjskom konusu — ali s višom vrijednošću BTU u unutarnjem konusu od propana, što mu daje kraće vrijeme probijanja i profil rezanja koji je sličniji acetilenu nego propanu. Propilen zahtijeva 3,5 dijelova kisika po dijelu goriva za potpuno izgaranje, malo učinkovitije od omjera 4:1 kod propana.

Propilenski rezni vrhovi dizajnirani su s udubljenjem od 1/16" na vrhu vrha kako bi se uzela u obzir njegova sporija brzina gorenja u usporedbi s acetilenom (13,5 stopa u sekundi naspram 29 stopa u sekundi za acetilen). Korištenje acetilenskog vrha s propilenom rezultirat će nestabilnim, neučinkovitim plamenom. Propilen se općenito smatra čišćim plinom koji gori od acetilena i proizvodi manje troske, smanjujući vrijeme čišćenja nakon rezanja na poslovima strukturalnog rezanja.

MAPP plin (metilacetilen-propadijen): posebne primjene

Plin MAPP — tehnički MPS (stabiliziran metilacetilen-propadienom) nakon ukidanja izvorne formulacije Dow Chemical-a — proizvodi temperaturu plamena sličnu propilenu i ukupnu kaloričnu vrijednost od približno 2400 BTU po kubičnoj stopi, s većinom topline koncentriranom u sekundarnom konusu. Zahtijeva 2,5 dijela kisika po dijelu goriva. Primarna prednost MAPP-a u odnosu na druga alternativna goriva je njegova izvedba u primjene potopljenog rezanja pod visokim pritiskom , kao što je podvodno rušenje, gdje mu njegova stabilnost pod pritiskom daje značajnu prednost. Za standardno površinsko rezanje, MAPP ne nudi značajnu prednost performansi u odnosu na propilen ili propan i obično je skuplji. Njegova današnja upotreba uglavnom je ograničena na grijanje malih dijelova, tvrdo lemljenje i specijalne podvodne radove.

Usporedba gorivih plinova na prvi pogled

Sigurnost cilindara i regulatora: temelj sigurnosti goriva s kisikom

Većina incidenata s gorivom kisikom ne nastaje na vrhu baklje, već na razini cilindra i regulatora, gdje nepravilno rukovanje plinom pod tlakom stvara uvjete za curenje, požare i katastrofalne kvarove. O sljedećim postupcima se ne može pregovarati bez obzira na to koji se plin za gorivo koristi.

Uvijek čitajte naljepnice na cilindrima. Cilindri nisu univerzalno označeni bojama — dobavljači mogu obojati cilindre u bilo koju boju. Nikada ne pretpostavljajte sadržaj cilindra samo na temelju boje. Svaka boca ima identifikacijski broj Ujedinjenih naroda: UN 1072 za kisik, UN 1001 za acetilen, UN 1978 za propan i UN 1077 za propilen. Ako cilindar nema čitljivu naljepnicu, nemojte ga koristiti.

Spremite cilindre odvojeno. Boce za gorivo i kisik moraju se skladištiti najmanje 20 stopa jedna od druge ili odvojene zidom otpornim na vatru. Oba moraju biti pohranjena uspravno i pričvršćena na fiksnu strukturu kako bi se spriječilo prevrtanje. Acetilenske boce uvijek moraju ostati uspravne — ako je boca bila na boku, postavite je uspravno i ostavite da odstoji najmanje jedan sat prije upotrebe kako bi aceton ponovno zasitio poroznu masu prije povlačenja plina.

Provjerite regulatore prije svake uporabe. Provjerite regulatorne ventile, sjedišta i navoje na ulje, mast, krhotine i fizička oštećenja. Svaka kontaminirana komponenta mora biti profesionalno servisirana prije uporabe. Kada otvarate ventil boce kisika, stanite sa strane - ne ispred regulatora - i otvorite ventil do kraja. Za acetilen, otvorite ventil cilindra ne više od tri četvrtine kruga, što omogućuje brzo zatvaranje ventila u hitnim slučajevima. Alternativni ventili za gorivo mogu se potpuno otvoriti.

Prije svake sesije obavite probu curenja pod pritiskom. S priključenim regulatorima, namjestite kisik na 10 PSI i zatvorite ventil cilindra. Pratite oba mjerača dvije do tri minute; svaki pad tlaka ukazuje na curenje koje se mora locirati i popraviti prije paljenja baklje. Upotrijebite otopinu sapunaste vode - nikad otvoreni plamen - za lociranje curenja na spojevima i spojevima. Ponovite ispitivanje za stranu gorivnog plina.

Sigurnosni postupci za crijevo, plamenik i vrh

Cijevi za gorivo s kisikom prema dizajnu su označene bojama i navojima kako bi se spriječili opasni križni spojevi. Crijeva za acetilen (i drugi plin za gorivo) su crvena i imaju lijevi navoj , koji se može prepoznati po utoru strojno izrađenom preko matice spojnice. Cijevi za kisik su zelene i imaju desni navoj bez utora. Ova inženjerska zaštita znači da se ispravni spojevi ne mogu napraviti obrnutim smjerom — ali samo ako operater koristi ispravna, nemodificirana crijeva za svaki plin. Nikada nemojte zamijeniti acetilenska crijeva za propan ili druga alternativna goriva; propan kemijski razgrađuje unutarnju oblogu crijeva za acetilen, uzrokujući njeno ljuštenje i potencijalno blokiranje vrha plamenika ili regulatora.

Prije paljenja baklje, pročistite oba crijeva neovisno. Postavite regulator na približno 5 PSI, nakratko otvorite ventil gorionika kako biste omogućili protok plina i istisnuli sav zrak ili zagađivače, zatim zatvorite ventil. Čišćenje eliminira rizik od džepa miješanog plina u crijevu koji bi mogao uzrokovati povratni plamen pri paljenju.

Provjerite vrhove plamenika prije svake uporabe. Acetilenski vrhovi imaju ravnu ili blago konkavnu površinu vrha. Alternativni vrhovi za gorivo su postupno udubljeni — propilen 1/16", MAPP 1/32", propan i prirodni plin 3/32". Korištenje pogrešnog vrha za gorivi plin mijenja geometriju plamena, učinkovitost i stabilnost. Očistite prljave ili začepljene vrhove namjenskim čistačima vrhova; nikada ne koristite žicu ili svrdla koja bi mogla povećati otvor.

Za paljenje svjetiljke uvijek koristite upaljač na trenje - nikada šibicu, butanski upaljač ili otvoreni plamen. Najprije otvorite ventil za gorivo (otprilike za jednu četvrtinu okretaja), odmah zapalite, a zatim polako uvedite kisik kako biste prilagodili neutralni plamen. Neutralni plamen — gdje je unutarnji stožac dobro definiran, bez perja i suvišne zamagljenosti kisika — standardni je plamen za rezanje. Plamen naugljičenja (višak goriva) ukazuje na nedovoljno kisika; oksidirajući plamen (višak kisika) stvara manji, šiljasti unutarnji stožac i treba ga izbjegavati na većini metala jer unosi okside u rez.

Povratni požar, Flashback i hitni odgovor

Dva različita kvara svjetiljke zahtijevaju trenutačno prepoznavanje i odgovor. A povratni udarac je trenutno povlačenje plamena natrag u vrh baklje, obično popraćeno glasnim pucanjem. Najčešće je uzrokovano dodirivanjem vrha s izratkom, radom na nepravilnim pritiscima ili prljavim vrhom. U većini slučajeva plamen se sam gasi i može se ponovno upaliti nakon što se vrh ohladi i pregleda. Povratni požar je znak upozorenja, a ne manja smetnja - on ukazuje na stanje koje, ako se ne ispravi, može eskalirati.

A flashback daleko je ozbiljnije: plamen gori natrag kroz tijelo plamenika i u crijevo, prema cilindru. Flashback se može prepoznati po visokom cvilećem ili siktavom zvuku iz svjetiljke, stalnom plamenu na tijelu svjetiljke bez vidljivog plamena na vrhu ili neobično vrućim ručkama svjetiljke. U slučaju povratnog bljeska: odmah zatvorite ventil baklje za kisik, zatim zatvorite ventil za gorivo. Nemojte samo prvo isključiti gorivo - uklanjanje goriva dok kisik i dalje teče može povući plamen dalje. Nakon zatvaranja oba ventila plamenika, zatvorite oba ventila cilindra. Pustite svu opremu da se potpuno ohladi prije pregleda ima li oštećenja. Nemojte ponovno koristiti bilo koju opremu koja je doživjela flashback dok nije profesionalno pregledana i certificirana.

Odvodnici povratnog plamena — ugrađeni na izlaze kućišta plamenika ili regulatora na cjevovodima za gorivo i kisik — sadrže nepovratne ventile i termičke prekide dizajnirane da zaustave povratni plamen prije nego što dođe do crijeva i cilindara. Obavezni su u mnogim jurisdikcijama za acetilenske sustave i snažno se preporučuju za sve postavke goriva s kisikom, bez obzira na vrstu goriva.

Zahtjevi za osobnu zaštitnu opremu i radni prostor

Rezanje kisikom proizvodi iskre, rastaljenu trosku, ultraljubičasto i infracrveno zračenje, metalne pare i nusprodukte izgaranja. Osobna zaštitna oprema mora istodobno rješavati sve ove opasnosti.

O zaštiti za oči i lice nema pregovaranja. Štitnik za zavarivanje koji pokriva cijelo lice s filtarskim lećama ocijenjenim za odgovarajuću nijansu za rezanje — obično nijansu 3 do 6 za rad s kisikom, ovisno o intenzitetu — koji se nosi preko zaštitnih naočala pruža potrebnu optičku zaštitu i zaštitu od prskanja troske. Proces proizvodi infracrveno zračenje u količinama dovoljnim da izazove oštećenje rožnice uslijed opetovanog nezaštićenog izlaganja.

Za zaštitu tijela, gusto tkana prirodna vlakna imaju prednost u odnosu na sintetiku. Vuna je prirodno otporna na plamen; traper pruža razumnu zaštitu. Sintetičke tkanine — poliester, najlon, akril — tope se umjesto da pougljenjuju i dramatično pogoršavaju ozljede od opeklina. Kožna jakna ili jakna za zavarivanje otporna na plamen, kožne rukavice i kožne čizme bez izloženih vezica pružaju slojevitu zaštitu prikladnu za radove rezanja. Izbjegavajte prevrnute manšete košulja, otvorene ovratnike košulja i nogavice hlača s manžetama - oni služe kao sabirna mjesta za iskre i šljaku.

Radni prostor mora biti dobro prozračen cijelo vrijeme. Rezanje premazanog, pocinčanog ili obojenog čelika s gorivom kisikom stvara metalni dim koji uključuje cinkove okside, spojeve olova i druge toksične nusproizvode, ovisno o osnovnom materijalu i premazu. Prilikom rezanja presvučenih materijala potrebna je lokalna ispušna ventilacija ili, barem, respirator namijenjen za metalne pare. Radni prostor mora biti očišćen od zapaljivih materijala u radijusu od najmanje 35 stopa (10 metara) u svim smjerovima prije početka bilo kakvog rezanja, a vatrogasna straža mora ostati na mjestu najmanje 30 minuta nakon što rezanje prestane, jer troska može zapaliti zapaljive tvari koje nisu odmah vidljive s mjesta rezanja.