As funções da chama de pré-aquecimento são:
> Aumentar a temperatura do aço até o seu ponto de ignição.
> Acrescentar energia sob a forma de calor à peça, para manter a reação de corte.
> Fornecer uma proteção entre o jato de oxigênio de corte e a atmosfera.
> Expulsar da parte superior da superfície do aço qualquer óxido, carepa, tinta, ou outras substâncias estranhas que possam parar ou retardar a progressão normal da ação de corte.
A seleção de gases combustíveis que devem ser considerados para combustível de pré-aquecimento é baseada em inúmeras considerações. As maiores considerações para a seleção do gás combustível são a disponibilidade do gás, custo, e tranquilidade de manuseio com respeito à segurança. Os seguintes gases são normalmente utilizados para corte:
a) Acetileno
b) Metil acetileno - propadieno
c) Gás natural
d) Propano
e) Propileno
f) Gasolina.
Cada um desses gases tem características inerentes que devem ser considerados para a aplicação do processo.
Ø Acetileno: É largamente usado como um gás combustível para oxi-corte e também para soldagem. Suas principais vantagens: são disponíveis, chama de temperatura alta, e familiaridade dos usuários com as características da chama. A chama de temperatura alta e as características de transferência do calor da chama oxi-acetilênica são particularmente importantes para corte de chanfros.
Outra vantagem de operação é que o tempo de pré-aquecimento é uma pequena fração do tempo total de corte, o que é importante quando se faz pequenos cortes.
O acetileno no estado livre não pode ser usado a pressões manométricas maiores que 103 kPa (15 psi), ou 207 kPa (30 psi) de pressão absoluta. A alta pressão ele pode decompor-se de forma explosiva, quando exposto a calor ou choque.
Ø Metal Acetileno - Propadieno Estabilizado (MPS): Este é um combustível liquefeito, similar ao acetileno, porém estabilizado, que pode ser estocado e manuseado similarmente ao propano líquido. É uma mistura de vários hidrocarbonetos, incluindo propadieno, propano, butano, butadieno, e meti l acetileno. A mistura gera mais calor que propano ou gás natural.
Este gás é muito similar em suas características ao acetileno, porém requer cerca de dois volumes de oxigênio para um volume de combustível para uma chama neutra de pré-aquecimento, enquanto que o acetileno necessita de apenas um volume de oxigênio. Assim, o custo com oxigênio será maior quando o gás metilacetileno-propadieno é usado em lugar do acetileno. Para ser competitivo, o custo deste gás deverá ser menos que o do acetileno.
O gás MPS tem uma vantagem sobre o acetileno para corte debaixo da água em grandes profundidades. Como a pressão absoluta de saída do acetileno é limitada a 207 kPa (30 psi), ele não pode ser usado abaixo de aproximadamente 9 m de água. Por outro lado, o MPS pode ser usado a grandes profundidades.
Para uma aplicação subaquática específica o MPS, o acetileno, e o hidrogênio devem ser apreciados na escolha do combustível de pré-aquecimento adequado.
Gás Natural: A composição do gás natural depende da sua fonte. Seu principal componente é o metano. Quando o metano queima com oxigênio, a reação química é:
Um volume de metano requer dois volumes de oxigênio para uma combustão completa. A temperatura da chama com gás natural é menor que a da chama com acetileno. Ela também é mais difusa e menos intensa.
Devido à temperatura de chama ser mais baixa, o que resulta em baixa eficiência de aquecimento, grandes quantidades de gás natural e oxigênio são requeridos para produzir a mesma taxa de aquecimento obtida com oxi-acetileno. Geralmente, são necessários maiores tempos de pré-aquecimento com gás natural que com acetileno.
Para competir com o acetileno, o custo e disponibilidade de gás natural e de oxigênio, o alto consumo de gás, e o tempo longo de pré-aquecimento devem ser considerados.
Os projetos do maçarico e do bico para o gás natural são diferentes daqueles para acetileno. A condição de pressão do gás natural geralmente é menor e as relações de combustão são diferentes.
Ø Propano: O propano é usado regularmente para corte por causa de sua disponibilidade e de seu poder calorífico ser muito maior que o do gás natural. Para uma combustão apropriada durante o corte, o propano requer 4 a 4 ½ vezes seu volume em oxigênio de pré-aquecimento. Este requisito é parcialmente compensado pelo seu alto poder calorífico. Ele é estocado em forma líquida e é facilmente transportável para o serviço.
Ø Propileno: Este gás compete com o MPS para quase todos os serviços em que se usa gás combustível. É similar ao propano em muitos aspectos, mas tem uma chama de temperatura maior. Um volume de propileno requer cerca de 2,6 volumes de oxigênio para ser obter uma chama neutra. O bico de corte é similar ao utilizado para o MPS.
Ø Gasolina: A gasolina é usada como combustível utilizando-se maçarico de corte e bico de projeto específico para este fim. A chama é altamente oxidante e, portanto apropriada apenas para utilização em cortes. A chama de alta temperatura permite cortar aço com espessura de até 360 mm. A gasolina é armazenada num recipiente pressurizado no estado líquido, porém vaporiza no bico do maçarico antes de entrar em combustão.
A figura 01 mostra um resumo das principais características do oxi-corte.
Tipo de operação: Manual ou Automática
Equipamentos: Cilindros de Gases, Válvulas e Expansores, Maçaricos.
Características:
Ø Velocidade de corte: 10 a 30 m/h
Ø Espessuras cortadas: 1 a 360 mm
Ø Posições: Todas
Consumíveis:
Ø Oxigênio Gás combustível.
Ø Aplicações típicas na indústria do petróleo e petroquímica.
Ø Corte e chanframento de chapas de aço carbono e de baixa liga.
Vantagens:
Ø Baixo Custo
Ø Portáteis
Limitações:
Ø Limitado aos aços carbono e de baixa liga
Ø Distorções da peça
Segurança:
Queima acelerada devido ao enriquecimento de O2 Ø na atmosfera.
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