Taglio Ossitaglio: Regolatori di Pressione, Ossigeno e Composizione Acciaio

Regolatori di Pressione

I riduttori di pressione sono utilizzati per ridurre la pressione delle bombole di gas alla pressione di lavoro richiesta nelle operazioni di taglio. Il tasso di consumo di ossigeno non è un fattore critico per il successo delle operazioni di taglio subacqueo ossi-arco. Risultati soddisfacenti possono essere ottenuti all'interno di un ampio margine nel flusso di ossigeno. Tuttavia, l'applicazione di un tasso inferiore a quello ottimale può rallentare l'operazione e richiedere maggiore attenzione; il subacqueo può affaticarsi inutilmente. L'uso di ossigeno in eccesso è uno spreco, con conseguente raffreddamento e può produrre sforzo inutile per il subacqueo e causare un aumento della contropressione.

Requisiti consigliati per il regolatore dell'ossigeno: per garantire un flusso sufficiente di ossigeno è necessario un regolatore capace di fornire 2 m³/min (70 ft³/min). Per fare questo si consiglia un regolatore a doppio stadio. La pressione alla punta dell'elettrodo è indicata nella tabella 4-2. Per determinare l'uscita del regolatore di pressione si aggiunge 1 kg/cm² (14.2 PSI) per ogni 50 metri di tubo e 1 kg/cm² (14.2 PSI) per ogni 10 metri di profondità.

Il regolatore di pressione (Kg/cm²) = (Profondità/10) + (lunghezza del tubo flessibile in metri/50) + pressione elettrodo di lavoro.

Principi Generali del Taglio Ossitaglio

Il taglio al cannello di metalli ferrosi è basato sul fatto che l'ossigeno ha una elevata affinità per combinarsi con il ferro, soprattutto ad alte temperature, secondo l'equazione: 3Fe + 2 O₂ = Fe₃O₄ + 270 cal. I prodotti della combustione sono fatti di ossido di ferro nero. Si dice che il ferro è bruciato, a differenza di altri processi, perché in questo caso reagisce chimicamente con l'ossigeno alla temperatura di accensione.

Possiamo definire una procedura di sezionamento ossitaglio dei metalli come la combustione localizzata, ottenuta da un flusso di ossigeno. Le superfici di taglio non sono perfettamente lisce, poiché il getto di ossigeno lascia su di esse dei solchi curvi.

Ossidi che Possono Formarsi

Secondo la temperatura a cui si opera, le scorie possono essere composte da solidi, liquidi o gas. Nel primo caso si formerà sulla superficie di taglio uno strato che impedisce il contatto dell'ossigeno con il metallo, fermando la reazione. Questo è il caso dell'alluminio, che forma un ossido (Al₂O₃) che ha un punto di fusione molto elevato.

La formazione di un ossido gassoso è dannosa, perché i gas che si formano sulla superficie del metallo creano un ambiente povero di ossigeno, diminuendo così la velocità di reazione.

La formazione di ossido liquido favorisce notevolmente la velocità di reazione; la superficie del liquido formatosi ai lati del taglio ha un ruolo di catalizzatore. L'ossigeno e l'ossido di metallo si sciolgono in un liquido, all'interno del quale la reazione avviene con grande intensità.

Gli ossidi gassosi riducono l'atmosfera; gli ossidi solidi e liquidi sono protetti dal catalizzatore.

Composizione del Metallo

Le caratteristiche degli acciai sono influenzate da una serie di additivi come il carbonio, silicio, nichel, cromo, tungsteno, cobalto, rame, ecc., o impurità come fosforo e zolfo. Questo influenzerà il processo di taglio alla fiamma attraverso le proprietà fisiche più importanti, come il calore specifico e la conducibilità termica, o attraverso le proprietà chimiche che influenzano la reazione di ossidazione.

Indichiamo brevemente l'influenza di ciascuno degli elementi che fanno parte dell'acciaio:

• a. Carbonio. Quando disciolto, il carbonio favorisce il taglio con ossigeno. Un maggiore contenuto di carbonio riduce la temperatura di accensione. Quando il carbonio è presente libero (grafite) o in combinazione, ostacola il taglio alla fiamma e produce reazioni endotermiche, diminuendo così la velocità di reazione. Inoltre, la combustione della grafite forma prodotti gassosi che riducono l'atmosfera di ossigeno. Da ciò ne consegue che gli acciai dolci e a medio tenore di carbonio sono facilmente tagliabili; man mano che il contenuto di carbonio aumenta, il taglio diventa più difficile e richiede un preriscaldo più potente.
• b. Silicio. Con molto silicio non può essere tagliato bene.
• d. Cromo. Pochi punti percentuali, anche se non in quantità elevate.
• e. Nichel. Poco, se non in quantità elevate.
• f. Molibdeno. Presente con cromo e nichel, si tagliano bene.
• i. Rame, Cobalto e Vanadio. Gli acciai con questi additivi o impurità si tagliano con torcia con facilità.
• j. Zolfo e Fosforo. Non hanno alcuna influenza, ma il fumo del taglio è tossico.

Purezza dell'Ossigeno

L'ossigeno è ottenuto dalla distillazione dell'aria liquida; le impurità sono il resto dei gas che compongono l'aria. L'influenza delle impurezze sull'ossigeno non incide sulla natura chimica, ma sulla quantità di ossigeno coinvolto nella reazione. L'interferenza principale viene dal vapore acqueo, che non deve superare lo 0,002% a 63 ºC.

La purezza dell'ossigeno industriale non è di solito inferiore al 97,5%. Ossigeno con una purezza inferiore all'80% non consente il taglio. È possibile tagliare una lastra da 25 mm con l'85% [di purezza]; la velocità è un terzo di quella ottenuta con il 99,5%.