CN101089152B - 一种节能增效的金属焊接和切割用工业燃气 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在以二甲醚为主要成分的基础燃气中，添加有具有节能增效作用的添加剂的金属焊接和切割用工业燃气，其组成成分及重量百分比为：基础燃气98％～99.99％，增效添加剂0.1‰～2％；所述增效添加剂由下述重量百分比的原料混合而成：蓖麻油10～15％、甲醇10～20％、辛醇10～20％、烷基磺酸钠4～5％、150#溶剂油56～65％。本发明工业燃气不但具有安全、清洁、环保的特点，可明显减少工业燃气和氧气的使用量及三废排放量，而且在提高了火焰温度的同时，还使以二甲醚为主的基础燃气的燃烧效率得到了有效提高，且切缝断面光滑、焊缝质量完好，彻底解决了对熔点较高的黑色金属钢材的焊接难题。

Description

一种节能增效的金属焊接和切割用工业燃气

技术领域

本发明涉及一种金属切割与焊接燃气，特别是一种在以二甲醚为主要成分的基础燃气中，添加有具有节能增效作用的添加剂的金属焊接和切割用工业燃气。

背景技术

金属材质的加工是现代社会经济发展和现代生活不可缺少的技术手段。由于乙炔拥有较高的燃烧温度，且获得较方便，使用效果也较好，因而被广泛用作金属加工中焊接和切割用的燃气。

由电石制取乙炔，是近百年前煤化工发展初期就广泛熟知的技术。一九零三年法国科学家皮尔卡首先将氧-乙炔气运用到了金属焊割上，至今已有一百多年的历史，它在工业革命的历史上留下了不可磨灭的功绩。后来，由于安全问题和污染问题较严重而改用溶解乙炔。但是经过使用，溶解乙炔气暴露出越来越多的弊端和缺陷，如能耗高、资源耗费大、污染严重等。例如每生产1吨乙炔气需耗电10000～12000度，需石灰石约3吨、标准焦炭及碳精棒约1.6吨等，排出废气和废渣共3～5吨；充装一瓶仅2公斤溶解乙炔气需几个小时，每吨乙炔气的包装钢瓶总共毛重达到24吨以上，运输和储存很不方便。

近十余年，国内外又相继推出用液化石油气(LPG)或改性的液化石油气来替代溶解乙炔气用于金属切割和焊接燃气，但是它们的焊接性能却远不令人滿意，其焊接质量和切割速度与溶解乙炔气相比较仍存在明显差距。

经检索，近年来的专利文献中又出现了以二甲醚为主的金属焊接和切割的工业燃气的技术专利，如公开号为CN1468942A及申请号为200510020442.3的专利申请，这类工业燃气虽然有众多优点，如对金属切割的性能和质量很好，但是对金属焊接，特别是对熔点较高的黑色金属钢材的焊接仍然存在问题，与溶解乙炔相比，在焊接质量上依然存在差距。

显然，目前已知的上述各种金属焊接和切割用工业燃气仍难以全面替代溶解乙炔。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种在以二甲醚为主要成分的基础燃气中添加有具有节能增效作用的添加剂的金属焊接和切割用工业燃气。该燃气具有较高的火焰温度，其燃烧效率高，能够彻底解决对熔点较高的黑色金属钢材的焊接问题。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种节能增效的金属焊接和切割用工业燃气，其特征在于：它是在以二甲醚为主要成分的基础燃气中，经加入节能增效的添加剂混合而成，其组成成分及重量百分比如下：

基础燃气         98％～99.99％

增效添加剂       0.1‰～2％

所述基础燃气的组成成分及重量百分比为：

二甲醚           75.5％～99.6％

有机可燃物质     0.3％～24.5％

水               ≤0.3％

其中，优选组成成分及重量百分比为：

二甲醚           80％～95％

有机可燃物质     5％～20％

水               ≤0.3％

所述有机可燃物质是指乙醇、甲醇、丙烷或丁烷，或者是前述物质按任意比例组成的两者、三者或全部物质的混合物。

所述增效添加剂由下述重量百分比的原料混合而成：

蓖麻油10～15％、甲醇10～20％、辛醇10～20％、烷基磺酸钠4～5％、150#溶剂油56～65％。

所述节能增效的金属焊接和切割用工业燃气的配制方法为：

A、增效添加剂的制备：按上述重量百分比，先将蓖麻油、甲醇、辛醇和150#溶剂油加入调制釜并搅拌均匀，然后再加入烷基磺酸钠，继续搅拌1小时后静置8小时，过滤出清液即得增效添加剂；

B、基础燃气的制备：按上述重量百分比，将二甲醚与有机可燃物质混合并搅拌均匀后备用；

C、工业燃气的配制：将A步骤制得的重量比为0.1‰～2％的增效添加剂添加到B步骤制得的基础燃气中混合均匀即得产品。

本发明增效添加剂中甲醇为优良的溶剂，能溶解相关组分并具有提高燃效的功能；辛醇不但具有优秀的助燃功能，而且可以将各种有机组分互溶在一起，并使其不易分层或产生沉淀；蓖麻油拥有较好的增加热值和促进互溶的功能；烷基磺酸钠具有较好的促进各组分均匀混合、促进焊接和切割燃气与氧气快速混匀和提高燃烧效率的作用。

本发明的有益效果表现在：

1、本发明通过添加具有节能和增加燃烧效率的添加剂后，在提高了火焰温度的同时，还使以二甲醚为主的基础燃气的燃烧效率得到了有效提高，不但进一步提高了切割金属的功能，更重要的是彻底解决了对熔点较高的黑色金属钢材的焊接难题。这是迄今为止的液化石油气系列和二甲醚系列燃气难以达到的水平。

2、就相同工件在相同的工作条件下，本发明工业燃气切割金属和焊接金属的功能和效果全面达到和超过了传统溶解乙炔气的相应水平，对钢板的切割预热速度和切割速度比用溶解乙炔气分别快了约31.9％和21.6％，而且切缝断面光滑；对薄钢板的焊接速度比用溶解乙炔气快了约38.8％，而且焊缝质量完好。

3、本发明工业燃气具有安全、清洁、环保的特点，所含硫化物和磷化物极少，可明显减少工业燃气和氧气的使用量，在原料配制和使用中可大幅度节能70％以上，大幅度减少三废排放50％以上。

4、本发明工业燃气的配制成本，及焊接和切割金属过程中所消耗燃气的成本均远低于采用溶解乙炔气时相应的成本，其焊割金属的综合成本比用溶解乙炔气降低50％以上。

5、本发明工业燃气中所添加的增效添加剂还有减缓二甲醚对焊嘴喷口的冲刷和磨损的作用。

具体实施方式

实施例1

一种节能增效的金属焊接和切割用工业燃气，其特征在于：它是在以二甲醚为主要成分的基础燃气中，经加入节能增效的添加剂混合而成，其中，

基础燃气的组成配比及配制方法为：按重量百分比，将二甲醚90％、乙醇10％(其中含水0.1％)，混合并搅拌均匀，备用。

增效添加剂的组成配比及配制方法为：按重量百分比，先将蓖麻油10％、甲醇10％、辛醇10％和150#溶剂油65％加入调制釜并搅拌均匀，然后再加入烷基磺酸钠5％，继续搅拌1小时后静置8小时，过滤出清液即得增效添加剂。

按重量计取99.8kg基础燃气，再称取0.2kg上述已配制好的增效添加剂，并加入巳计量的基础燃气中，混合并搅拌均匀即获100kg节能增效的金属焊接和切割用工业燃气。

实施例2

一种节能增效的金属焊接和切割用工业燃气，其特征在于：它是在以二甲醚为主要成分的基础燃气中，经加入节能增效的添加剂混合而成，其中，

基础燃气的组成配比及配制方法为：按重量百分比，将二甲醚75.5％、甲醇24.5％，混合并搅拌均匀，备用。

增效添加剂的组成配比及配制方法为：按重量百分比，先将蓖麻油15％、甲醇11％、辛醇10％和150#溶剂油60％加入调制釜并搅拌均匀，然后再加入烷基磺酸钠4％，继续搅拌1小时后静置8小时，过滤出清液即得增效添加剂。

按重量计取98kg基础燃气，再称取2kg上述已配制好的增效添加剂，并加入巳计量的基础燃气中，混合并搅拌均匀即获100kg节能增效的金属焊接和切割用工业燃气。

实施例3

一种节能增效的金属焊接和切割用工业燃气，其特征在于：它是在以二甲醚为主要成分的基础燃气中，经加入节能增效的添加剂混合而成，其中，

基础燃气的组成配比及配制方法为：按重量百分比，将二甲醚99.6％、丙烷0.4％(其中含水0.1％)，混合并搅拌均匀，备用。

增效添加剂的组成配比及配制方法为：按重量百分比，先将蓖麻油12％、甲醇10％、辛醇11％和150#溶剂油62％加入调制釜并搅拌均匀，然后再加入烷基磺酸钠5％，继续搅拌1小时后静置8小时，过滤出清液即得增效添加剂。

按重量计取99.99kg基础燃气，再称取10g上述已配制好的增效添加剂，并加入巳计量的基础燃气中，混合并搅拌均匀即获100kg节能增效的金属焊接和切割用工业燃气。

实施例4

一种节能增效的金属焊接和切割用工业燃气，其特征在于：它是在以二甲醚为主要成分的基础燃气中，经加入节能增效的添加剂混合而成，其中，

基础燃气的组成配比及配制方法为：按重量百分比，将二甲醚80％、丁烷20％(其中含水0.3％)，混合并搅拌均匀，备用。

增效添加剂的组成配比及配制方法为：按重量百分比，先将蓖麻油10％、甲醇15％、辛醇10％和150#溶剂油60％加入调制釜并搅拌均匀，然后再加入烷基磺酸钠5％，继续搅拌1小时后静置8小时，过滤出清液即得增效添加剂。

按重量计取99kg基础燃气，再称取1kg上述已配制好的增效添加剂，并加入巳计量的基础燃气中，混合并搅拌均匀即获100kg节能增效的金属焊接和切割用工业燃气。

实施例5

一种节能增效的金属焊接和切割用工业燃气，其特征在于：它是在以二甲醚为主要成分的基础燃气中，经加入节能增效的添加剂混合而成，其中，

基础燃气的组成配比及配制方法为：按重量百分比，将二甲醚95％、乙醇：甲醇＝2：1的混合物5％(其中含水0.1％)，混合并搅拌均匀，备用。

增效添加剂的组成配比及配制方法为：按重量百分比，先将蓖麻油10％、甲醇10％、辛醇20％和150#溶剂油56％加入调制釜并搅拌均匀，然后再加入烷基磺酸钠4％，继续搅拌1小时后静置8小时，过滤出清液即得增效添加剂。

按重量计取98.5kg基础燃气，再称取1.5kg上述已配制好的增效添加剂，并加入巳计量的基础燃气中，混合并搅拌均匀即获100kg节能增效的金属焊接和切割用工业燃气。

实施例6

一种节能增效的金属焊接和切割用工业燃气，其特征在于：它是在以二甲醚为主要成分的基础燃气中，经加入节能增效的添加剂混合而成，其中，

基础燃气的组成配比及配制方法为：按重量百分比，将二甲醚85％、乙醇：甲醇：丙烷＝3：1：1的混合物25％(其中含水0.2％)，混合并搅拌均匀，备用。

增效添加剂的组成配比及配制方法为：按重量百分比，先将蓖麻油10％、甲醇20％、辛醇10％和150#溶剂油56％加入调制釜并搅拌均匀，然后再加入烷基磺酸钠4％，继续搅拌1小时后静置8小时，过滤出清液即得增效添加剂。

按重量计取99.5kg基础燃气，再称取0.5kg上述已配制好的增效添加剂，并加入巳计量的基础燃气中，混合并搅拌均匀即获100kg节能增效的金属焊接和切割用工业燃气。

实施例7

一种节能增效的金属焊接和切割用工业燃气，其特征在于：它是在以二甲醚为主要成分的基础燃气中，经加入节能增效的添加剂混合而成，其中，

基础燃气的组成配比及配制方法为：按重量百分比，将二甲醚88％、乙醇：甲醇：丙烷：丁烷＝2：2：1：1的混合物12％(其中含水0.2％)，混合并搅拌均匀，备用。

增效添加剂的组成配比及配制方法为：按重量百分比，先将蓖麻油15％、甲醇10％、辛醇15％和150#溶剂油56％加入调制釜并搅拌均匀，然后再加入烷基磺酸钠4％，继续搅拌1小时后静置8小时，过滤出清液即得增效添加剂。

按重量计取99.7kg基础燃气，再称取0.3kg上述已配制好的增效添加剂，并加入巳计量的基础燃气中，混合并搅拌均匀即获100kg节能增效的金属焊接和切割用工业燃气。

实施例8性能对比试验

本发明所述的增效二甲醚燃气与溶解乙炔气的性能对比试验数据见下表：

 

项目	溶解乙炔气	增效二甲醚燃气
			分子式	C<sub>2</sub>H<sub>2</sub>	C<sub>2</sub>H<sub>6</sub>O
气体燃烧热(25℃)kj/m<sup>3</sup>	51983.10	55017.18
			理论空气用量m<sup>3</sup>/kg	10.25	6.96
最高火焰温度℃	3150	3400
			爆炸极限低限％高限％	2.580	3.47.0
燃点℃	305	235
			H<sub>2</sub>Smg/m<sup>3</sup>	2280	<5
PH<sub>3</sub>mg/m<sup>3</sup>	1214	<5
			切割对比
穿孔预热速度％	100	131.9
			切割钢板厚度mm	20	20
切割速度％	100	121.6
			切割质量	粘渣	光滑、干净
焊接对比
			焊件钢板厚度mm	1.0	1.0
焊接薄钢板速度％	100	138.8
			焊接质量	均匀、完好	均匀、完好
电耗(含原料耗能)度/吨	>12000	～500

从上表可知，本发明节能增效的金属焊接和切割用工业燃气的焊接和切割钢材的性能巳经彻底、全面达到并超过了溶解乙炔气的性能水平，可以完全替代溶解乙炔气用作金属焊割工业燃气。

Claims (4)

1.一种节能增效的金属焊接和切割用工业燃气，其特征在于：它是在以二甲醚为主要成分的基础燃气中，经加入节能增效的添加剂混合而成，其组成成分及重量百分比如下：

基础燃气          98％～99.99％

增效添加剂        0.1‰～2％

所述基础燃气的组成成分及重量百分比为：

二甲醚            75.5％～99.6％

有机可燃物质      0.3％～24.5％

水                ≤0.3％

所述增效添加剂由下述重量百分比的原料混合而成：

蓖麻油10～15％、甲醇10～20％、辛醇10～20％、烷基磺酸钠4～5％、150#溶剂油56～65％。

2.如权利要求1所述的金属焊接和切割用工业燃气，其特征在于：所述基础燃气的组成成分及重量百分比为：

二甲醚            80％～95％

有机可燃物质      5％～20％

水                ≤0.3％。

3.如权利要求1或2所述的金属焊接和切割用工业燃气，其特征在于：所述有机可燃物质是指乙醇、甲醇、丙烷或丁烷，或者是前述物质按任意比例组成的两者、三者或全部物质的混合物。

4.如权利要求1所述的金属焊接和切割用工业燃气的配制方法，其特征在于：工艺步骤包括：

A、增效添加剂的制备：按上述重量百分比，先将蓖麻油、甲醇、辛醇和150#溶剂油加入调制釜并搅拌均匀，然后再加入烷基磺酸钠，继续搅拌1小时后静置8小时，过滤出清液即得增效添加剂；

B、基础燃气的制备：按上述重量百分比，将二甲醚与有机可燃物质混合并搅拌均匀后备用；

C、工业燃气的配制：将A步骤制得的重量比为0.1‰～2％的增效添加剂添加到B步骤制得的基础燃气中混合均匀即得产品。