هوا برش با گاز شهری: مزایا، معایب و نکات ایمنی
هوا برش، یکی از روش‌های جداسازی فلزات است که با استفاده از شعله‌ای با دمای بالا، امکان برش دقیق و سریع را فراهم می‌کند. در این فرآیند، سوخت‌های مختلفی می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند و گاز شهری به عنوان یک جایگزین قابل دسترس و اقتصادی، در سال‌های اخیر مورد توجه بسیاری قرار گرفته است.
این مقاله به بررسی جامع هوا برش با گاز شهری، مزایا و معایب آن، نکات ایمنی و کاربردهای آن می‌پردازد.
هوا برش با گاز شهری چیست؟
کپسول گاز هوا برش یا برش هواگاز، فرآیندی حرارتی است که از ترکیب اکسیژن و یک گاز سوختی برای ایجاد شعله‌ای با دمای بالا استفاده می‌کند تا فلزات را ذوب و برش دهد. در این روش، گاز سوختی (مانند گاز شهری، استیلن یا پروپان) با اکسیژن ترکیب شده و شعله‌ای تولید می‌کند که فلز را تا دمای اشتعال (حدود 700 تا 900 درجه سانتی‌گراد برای فولاد) گرم می‌کند. سپس جریان اکسیژن خالص به فلز دمیده می‌شود تا اکسیداسیون رخ داده و فلز بریده شود.
گاز شهری، که عمدتا از متان تشکیل شده و به طور گسترده در مصارف خانگی و صنعتی استفاده می‌شود، به دلیل دسترسی آسان و هزینه پایین، به عنوان جایگزینی برای گازهای سنتی مانند استیلن یا پروپان در هوا برش مورد توجه قرار گرفته است. این روش از سال 1903، زمانی که مهندسان فرانسوی ادموند فوشه و چارلز پیکارد فرآیند برش با اکسیژن و گاز سوختی را توسعه دادند، در صنایع مختلف کاربرد داشته است.
هوا برش با گاز شهری معمولا با استفاده از مشعل دستی یا برقی انجام می‌شود. مشعل دستی به دلیل سهولت استفاده و قابلیت حمل، در کارگاه‌های کوچک رایج‌تر است، اما نیاز به مهارت اپراتور دارد.
جدول: اجزای اصلی دستگاه هوا برش
| جزء | توضیحات |
| مشعل (تورچ) | تولید شعله با ترکیب گاز سوختی و اکسیژن |
| رگلاتور | تنظیم فشار گاز و اکسیژن برای ایمنی و کارایی |
| کپسول گاز | ذخیره‌سازی گاز سوختی (مانند گاز شهری یا پروپان) |
| کپسول اکسیژن | تأمین اکسیژن خالص برای فرآیند اکسیداسیون |
| شلنگ‌ها | انتقال گاز و اکسیژن از کپسول به مشعل |
| شیر یک‌طرفه | جلوگیری از بازگشت گاز و افزایش ایمنی |
فشار گاز شهری برای عملیات هوا برش باید توسط رگولاتورها تنظیم شود. اکسیژن نیز از طریق کپسول‌های اکسیژن فشرده تامین می‌گردد. مشعل‌های مورد استفاده در این روش، به گونه‌ای طراحی شده‌اند که بتوانند ترکیب مناسبی از گاز شهری و اکسیژن را برای ایجاد شعله پایدار و با دمای بالا فراهم کنند.
تفاوت گاز شهری با گازهای رایج هوا برش
گازهای مختلفی مانند استیلن، پروپان، و گاز شهری (متان) در هوا برش استفاده می‌شوند. تفاوت‌های اصلی این گازها به شرح زیر است:
دمای شعله:
استیلن: بالاترین دمای شعله (حدود ۳۱۰۰ تا ۳۲۰۰ درجه سانتی‌گراد) را ارائه می‌دهد که آن را برای برش فلزات ضخیم و سخت ایده‌آل می‌کند.
پروپان: دمای شعله‌ای کمی پایین‌تر از استیلن (حدود ۲۸۰۰ تا ۲۹۰۰ درجه سانتی‌گراد) دارد.
گاز شهری (متان): کمترین دمای شعله را در بین این سه گاز (حدود ۲۷۰۰ تا ۲۸۰۰ درجه سانتی‌گراد) داراست. این تفاوت در دمای شعله می‌تواند بر سرعت برش و کیفیت سطح برش تاثیر بگذارد.
هزینه:
استیلن: گران‌تر به دلیل نیاز به کپسول‌های مخصوص و تولید پیچیده.
پروپان: ارزان‌تر از استیلن، اما گران‌تر از گاز شهری.
گاز شهری: ارزان و در دسترس از طریق شبکه گاز خانگی یا کپسول‌های گاز مایع.
دسترسی:
استیلن: نیاز به کپسول‌های خاص، محدود به کارگاه‌های صنعتی.
پروپان: به صورت کپسول‌های 11 کیلویی در دسترس، اما نیاز به حمل‌ونقل.
گاز شهری: از طریق خطوط لوله در مناطق شهری در دسترس، کاهش هزینه حمل‌ونقل.
کارایی برش:
استیلن: برای برش تا ضخامت 300 میلی‌متر (در بعضی منابع تا 450 میلی‌متر) در حالت بهینه قابل استفاده است.
پروپان: تا حدود 150 میلی‌متر در سیستم‌های استاندارد قابل استفاده است.
گاز شهری: به طور معمول تا 50 میلی‌متر برای برش اقتصادی‌تر مناسب است.
رسوب کربن و دوده:
استیلن: در هنگام احتراق ناقص می‌تواند دوده و رسوب کربن تولید کند که ممکن است بر کیفیت برش تاثیر بگذارد.
گاز شهری و پروپان: کمتر دوده و رسوب کربن تولید می‌کنند، که می‌تواند منجر به برش‌های تمیزتر شود.
نکات ایمنی:
استیلن: به دلیل ناپایداری در فشارهای بالا و خطر انفجار در صورت نگهداری نامناسب، نیازمند احتیاط بیشتری است.
گاز شهری و پروپان: اگرچه قابل اشتعال هستند، اما در مقایسه با استیلن، پایداری بیشتری دارند و مدیریت آنها آسان‌تر است. با این حال، نشت آنها می‌تواند خطرات جدی ایجاد کند.
نمودار: مقایسه دمای شعله گازهای مختلف
مزایای استفاده از گاز شهری در هوا برش
استفاده از گاز شهری در هوا برش مزایای قابل توجهی دارد که آن را به گزینه‌ای جذاب برای بسیاری از کاربران تبدیل می‌کند:
- هزینه پایین: گاز شهری به دلیل دسترسی از شبکه توزیع شهری یا کپسول‌های گاز مایع، هزینه کمتری نسبت به استیلن و پروپان دارد.
- دسترسی آسان: در مناطق شهری، گاز شهری از طریق خطوط لوله در دسترس است، که نیاز به حمل کپسول‌های سنگین را کاهش می‌دهد.
- سادگی استفاده: تجهیزات مورد نیاز برای استفاده از گاز شهری مشابه سایر گازهای سوختی است و نیاز به تغییرات پیچیده در دستگاه ندارد.
- کاربرد در کارگاه‌های کوچک: به دلیل هزینه پایین و سهولت استفاده، برای کارگاه‌های کوچک با بودجه محدود مناسب است.
- ایمنی نسبی: گاز شهری به دلیل وزن سبک‌تر از هوا، در صورت نشت به سرعت پراکنده می‌شود و خطر تجمع در محیط‌های بسته را کاهش می‌دهد. اما در فضاهای بسته همچنان خطر جدی انفجار و اشتعال وجود دارد؛ بنابراین “ایمنی نسبی” فقط در محیط‌های باز مصداق دارد.
- تمیزی بیشتر شعله: گاز شهری نسبت به استیلن، دود و رسوب کربن کمتری تولید می‌کند که می‌تواند منجر به برش‌های تمیزتر و نیاز کمتر به تمیزکاری پس از برش شود.
همچنین عدم نیاز به نگهداری کپسول‌های سوخت، فضای کمتری را در کارگاه اشغال می‌کند و محیط کار را منظم‌تر نگه می‌دارد.
معایب و محدودیت‌های استفاده از گاز شهری
با وجود مزایای فراوان، استفاده از گاز شهری در هوا برش دارای معایب و محدودیت‌هایی نیز هست که باید در نظر گرفته شوند:
- دمای پایین‌تر شعله: دمای شعله گاز شهری کمتر از استیلن و پروپان است، که می‌تواند سرعت برش را کاهش دهد و برای فلزات ضخیم‌تر مناسب نباشد.
- دقت پایین‌تر: به دلیل دمای پایین‌تر، برش‌های انجام‌شده با گاز شهری ممکن است دقت کمتری نسبت به استیلن داشته باشند.
- نیاز به زمان پیش‌گرمایش بیشتر: به دلیل سرعت احتراق پایین‌تر، ممکن است نیاز به زمان بیشتری برای پیش‌گرمایش قطعه کار تا رسیدن به دمای اشتعال داشته باشد.
- خطر نشت گاز: گاز شهری قابل اشتعال است و در صورت نشت در محیط‌های بسته، می‌تواند خطر آتش‌سوزی یا انفجار ایجاد کند.
- نیاز به تنظیمات مشعل خاص: مشعل‌های مورد استفاده برای هوا برش با گاز شهری باید به طور خاص برای این نوع سوخت طراحی و تنظیم شوند. استفاده از مشعل‌های نامناسب می‌تواند منجر به شعله ناپایدار، برش نامناسب و افزایش خطرات ایمنی شود.
- حساسیت به افت فشار گاز شهری: در برخی مناطق یا در زمان اوج مصرف، ممکن است افت فشار در شبکه گاز شهری رخ دهد که می‌تواند بر عملکرد برش تاثیر منفی بگذارد.
- نیاز به تهویه مناسب: تولید دود و گازهای سمی در فرآیند برش با گاز شهری، نیاز به تهویه قوی در کارگاه را افزایش می‌دهد.
- محدودیت در ضخامت برش: گاز شهری برای برش فلزات با ضخامت بیش از 50 میلی‌متر کارایی کمتری دارد.
ضمن اینکه استفاده از گاز شهری مستلزم دسترسی به شبکه گاز شهری است. این بدان معناست که این روش برای کارهای سیار یا پروژه‌هایی که در مکان‌های بدون دسترسی به گاز شهری انجام می‌شوند، مناسب نیست.
جدول: مقایسه مزایا و معایب گازهای مختلف در هوا برش
| گاز | مزایا | معایب |
| استیلن | دمای شعله بسیار بالا (3100°C)، مناسب برای برش دقیق و فولاد ضخیم | هزینه بالا، کپسول خاص، خطر انفجار در فشار بالا |
| پروپان | هزینه مناسب‌تر، مناسب برای فولاد ضخیم، احتراق پایدار | نیاز به کپسول حمل، دمای کمتر از استیلن |
| گاز شهری (متان) | هزینه بسیار پایین، دسترسی آسان در مناطق شهری، شعله تمیز | دمای پایین‌تر شعله، نیاز به تنظیمات مشعل خاص، محدودیت ضخامت برش |
نکات ایمنی استفاده از گاز شهری برای هوا برش
استفاده از گاز شهری در هوا برش به دلیل قابل اشتعال بودن گاز و دمای بالای شعله، نیازمند رعایت دقیق نکات ایمنی است. در زیر به مهم‌ترین نکات ایمنی اشاره شده است:
- تجهیزات ایمنی: استفاده از عینک محافظ، ماسک تنفسی، دستکش ضدحرارت، لباس کار یکسره و کفش ایمنی با نوک فلزی ضروری است. عینک آفتابی برای محافظت از اشعه ماوراء بنفش کافی نیست.
- تهویه مناسب: کارگاه باید دارای سیستم تهویه قوی باشد تا دود و گازهای سمی تولیدشده در فرآیند برش خارج شوند.
- بررسی تجهیزات: قبل از شروع کار، شلنگ‌ها، رگلاتورها و کپسول‌ها باید از نظر نشتی بررسی شوند.
- حمل‌ونقل ایمن کپسول‌ها: کپسول‌های گاز باید به‌صورت عمودی نگهداری و حمل شوند. در صورت استفاده از گاز شهری از طریق خط لوله، اتصالات باید ایمن و بدون نشتی باشند.
- دور نگه‌داشتن مواد قابل اشتعال: محیط کار باید از مواد قابل اشتعال مانند روغن، گریس و خاک اره پاک شود.
- آمادگی برای اطفای حریق: یک کپسول آتش‌نشانی مناسب (ترجیحاً CO2 یا پودر و گاز) و سطل آب یا ماسه باید در دسترس باشد.
- آموزش اپراتور: اپراتورها باید آموزش‌های لازم برای کار با مشعل و مدیریت شرایط اضطراری را دیده باشند.
و نکته مهم نهایی اینکه در صورت احساس بوی گاز، باید فورا شیر گاز بسته شده، پنجره‌ها باز شوند و از روشن کردن وسایل برقی یا شعله خودداری شود.
جدول: خطرات رایج و اقدامات ایمنی
| خطر | اقدام ایمنی |
| نشت گاز | بررسی اتصالات، تهویه مناسب |
| جرقه و سوختگی | استفاده از لباس و عینک محافظ |
| انفجار کپسول | حمل‌ونقل ایمن، نگهداری عمودی |
| گازهای سمی | تهویه قوی، ماسک تنفسی |
نتیجه‌گیری
هوا برش با گاز شهری یک روش اقتصادی و در دسترس برای برش فلزات در کارگاه‌های کوچک است. این روش با وجود مزایایی مانند هزینه پایین و سهولت استفاده، محدودیت‌هایی مانند دمای پایین‌تر شعله و دقت کمتر دارد. با رعایت نکات ایمنی و استفاده از تجهیزات باکیفیت، می‌توان از این روش به طور ایمن و کارآمد استفاده کرد. انتخاب گاز شهری به عنوان سوخت در پروژه‌هایی که نیاز به برش فلزات نازک تا متوسط دارند، می‌تواند گزینه‌ای مناسب باشد، اما نیازمند مدیریت دقیق خطرات است.
سوالات متداول
در چه شرایطی استفاده از گاز شهری توصیه نمی‌شود؟
- استفاده از گاز شهری در مواردی که نیاز به برش فلزات ضخیم (بیش از 50 میلی‌متر) یا برش‌های بسیار دقیق است، توصیه نمی‌شود. همچنین در محیط‌های بسته بدون تهویه مناسب یا در حضور مواد قابل اشتعال، به دلیل خطر نشت گاز و آتش‌سوزی، مناسب نیست.
آیا هوا برش با گاز شهری برای کارگاه‌های کوچک مناسب است؟
- بله، به دلیل هزینه پایین، دسترسی آسان و سهولت استفاده، گاز شهری برای کارگاه‌های کوچک با بودجه محدود و پروژه‌های برش فلزات نازک تا متوسط (10 تا 50 میلی‌متر) گزینه‌ای مناسب است.
آیا گاز شهری گزینه مناسبی برای هوا برش است؟
- گاز شهری به دلیل هزینه کم و دسترسی آسان، برای کارگاه‌های کوچک و پروژه‌های سبک مناسب است، اما برای برش‌های سنگین یا دقیق، گازهای با دمای بالاتر مانند استیلن یا پروپان کارایی بهتری دارند.