Способ нетепловой резки металлических конструкций

 

Использование: в области переработки металлических конструкций на лом. Сущность изобретения: по линии реза формируют ограничительный канал, в котором с зазором по отношению к разрезаемому металлу размещают неизолированный проводник. Полость канала заполняют электролитом, подключают проводник к отрицательной клемме источника тока, а металлическую конструкцию - к положительной. Резку выполняют в режиме многократных циклов, каждый из которых состоит из двух фаз. На первой фазе - статической - ограничительный канал выдерживают наполненным неподвижным электролитом. На второй фазе - динамической - электролит прокачивают в ограничительном канале. 4 ил.

Изобретение относится к области переработки металлических конструкций на лом и может быть использовано для судоразделки, утилизации изделий вооружения и военной техники, вывода из эксплуатации промышленных объектов.

Известен способ нетепловой резки металлических конструкций, включающий формирование по линии реза ограничительного канала, размещение в нем с зазором по отношению к разрезаемому металлу неизолированного проводника, заполнение канала электролитом и подключение проводника к отрицательной клемме источника тока, а металлической конструкции к положительной [1] Этот способ имеет следующие недостатки.

Производительность зависит от скорости растворения металла, которая при испытаниях в электролитической ванне на образцах толщиной до 10 мм достигнута по глубине ≈1 мм/ч (независимо от длины реза, т.е. протяженность реза может быть любой) для углеродистых и низколегированных сталей, алюминиевых и титановых сплавов в случае использования в качестве электролита неподвижной морской воды.

Для увеличения скорости растворения металла (в общем случае) используют движение воды, которое усиливает подачу кислорода, содержащегося в воде, к поверхности металла и способствует удалению с поверхности металла продуктов коррозии. Этот процесс применяют в известном способе.

Однако опытно-промышленные испытания разрезки конструкции в режиме непрерывной подачи электролита из бака в канал при постоянном сливе его из канала не подтвердили увеличения производительности процесса резки. В этом случае рез формируется неравномерно, в большей степени в ширину и в меньшей степени в глубину. Такой технологически неправильной формы рез не способствует увеличению производительности самой разрезки, несмотря на заметное увеличение продуктов коррозии, следовательно, количества растворенного металла. Внешний вид реза разрезаемой металлической конструкции, особенно из медленно режущейся высоколегированной коррозионно-стойкой стали типа Х18Н9Т, получается рваный, неаккуратный, по ширине существенно превосходящий глубину. Энергия на электролитическое растворение металла расходуется не экономно, т. к. трассы движения ионов внутри ограничительного канала при движущемся электролите не стабильны, на проходимые ионами пути между проводником и разрезаемым металлом накладывается сдвигающий гидродинамический фактор, приводящий к тому, что пути отдельных ионов получаются различные, т.е. не оптимальные. Энергия расходуется в большей степени на формирование реза в ширину и в меньшей степени в глубину металла.

Изобретение решает задачу экономного расходования энергии на электролитическое растворение металла и увеличения производительности нетепловой резки металлических конструкций.

Поставленная задача решается тем, что при нетепловой резке металлических конструкций формируют по линии реза ограничительный канал с размещенным внутри неизолированным проводником, обеспечивая зазор между проводником и разрезаемым металлом, заполняют внутреннюю полость канала электролитом, подключают проводник к отрицательной клемме, а металлическую конструкцию к положительной клемме источника тока, при этом резку выполняют в режиме многократных циклов, каждый из которых состоит из двух фаз: статической, когда ограничительный канал выдерживают наполненным неподвижным электролитом, и динамической, когда в ограничительном канале электролит прокачивают.

В результате использования данного способа обеспечивается возможность экономно расходовать энергию на электролитическое растворение металла, т.к. в каждом цикле разрезки имеется статическая фаза формирования реза. В этой фазе, когда электролит неподвижен, трассы движения ионов в электролите стабильные, проходимые ионами пути между проводником и разрезаемым металлом оптимальные. Свидетельством экономного расходования энергии является внешний вид реза, который получается аккуратным, равномерным и в глубину, и в ширину, т.е. технологически правильной формы.

Повышается производительность нетепловой разрезки металлических конструкций, т.к. в каждом цикле разрезки имеется динамическая фаза интенсификации процесса электролитического растворения металла. В этой фазе, когда электролит прокачивают, из ограничительного канала удаляют продукты коррозии, освобождая доступ свежему электролиту.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где показаны: на фиг.1 утилизируемая подводная лодка на понтоне; на фиг. 2 часть разрезаемой металлической конструкции с ограничительным каналом для электролита (морской воды); на фиг.3 то же, вид А на фиг.2; на фиг. 4 часть разрезаемой металлической конструкции на промежуточном этапе резки.

Способ осуществляют следующим образом.

По наружной поверхности металлической рубки 1 разделывают подводной лодки 2 намечают горизонтальную линию реза 3. Отступив вверх и вниз от линии реза 3 на расстояние, например, 20 мм, зачищают широким диском турбинки полосу, обезжиривают поверхность металла в рамках этой полосы, наносят электроизоляционный материал, например, грунтовку ВЛ-023 и выдерживают до высыхания. Таким образом, получают электроизолированную поверхность, на которую наносят по намеченной линии реза 3 механическим способом канавку 4. Берут отрезки ("скорлупки") неэлектропроводных, например, полиэтиленовых полутрубок 5, на которых закрепляют путем обматывания непрерывный неизолированный провод 6, например, медный. Каждую полутрубку 5 при помощи клея, например, "бутекс-водостойкий", закрепляют по линии реза 3. Затем непрерывный резиновый шланг 7, разрезанный вдоль на две части с одним или несколькими отверстиями 8, надевают на полутрубки 5. В отверстие 8 вставляют трубку 9, например резиновую, и прикрепляют при помощи клея. Поверх резинового шланга 7 кистью или пульверизатором наносят покрытие 10 типа АБИС-6 в "сметанообразном" состоянии и выдерживают до затвердевания, закрепляя резиновый шланг 7 на поверхности металла за счет адгезионных свойств покрытия 10.

Таким образом формируют ограничительный канал с размещенным внутри в качестве инструмента неизолированным проводом 6, обеспечивая зазор между проводом 6 и разрезаемым металлом рубки 1 (фиг.1).

Выше реза 3 устанавливают бак 11 с клапаном 12 на понтоне 13. Бак 11 соединяют посредством шлангов 14 с ограничительным каналом и насосом 15. К ограничительному каналу присоединяют сливной патрубок 16 с клапаном 17. Трубку 9 устанавливают вертикально так, чтобы ее верхняя часть оказалась выше бака 11. Насосом 15 наполняют бак 11 морской водой. Внутреннюю полость ограничительного канала наполняют водой из бака 11 при открытых клапанах 12 и 17, обеспечивая ее слив через патрубок 16. Клапан 17 закрывают: уровень воды в трубке 9 устанавливается соответственно уровню воды в баке 11. Клапан 12 закрывают. Медный провод 6 подключают посредством электропроводника 18 к минусовой клемме источника постоянного тока 19, а металлическую поверхность рубки 1 подключают к плюсовой клемме источника тока 19.

Без участия человека посредством морской воды под действием постоянного тока происходит растворение металла стенок рубки 1, и таким образом, формирование реза 20 в статической фазе цикла резки выделяющийся при этом водород выходит из ограничительного канала по трубке 9 (фиг.1).

Затем клапаны 12 и 17 открывают. Производят слив воды из ограничительного канала через патрубок 16, обеспечивают непрерывную подачу воды по шлангу 14 в ограничительный канал из бака 11, который наполняют насосом 15, т.е. прокачивают в ограничительном канале воду и удаляют продукты коррозии. Таким образом, интенсифицируют процесс электролитического растворения металла в динамической фазе цикла резки. Клапаны 12 и 17 закрывают, выполняют второй цикл резки и т.д.

Данный способ по сравнению с известным имеет преимущества: расширяет технологические возможности за счет того, что цикл резки содержит две фазы, которыми можно манипулировать; экономнее расходует энергию постоянного тока на растворение металла за счет обеспечения оптимальности процесса движения ионов электролита в статической фазе цикла резки; увеличивает производительность за счет экономного расходования энергии в статической фазе цикла резки металла и ускорения его растворения в динамической фазе; сокращает отходы производства за счет уменьшения количества продуктов коррозии и, как следствие, формирования реза технологически правильной формы.

Формула изобретения

Способ нетепловой резки металлических конструкций, включающий формирование по линии реза ограничительного канала, размещение в нем с зазором по отношению к разрезаемому металлу неизолированного проводника, заполнение канала электролитом и подключение проводника к отрицательной клемме источника тока, а металлической конструкции к положительной, отличающийся тем, что резку осуществляют в режиме многократных циклов, каждый из которых состоит из двух фаз: статической, во время которой электролит выдерживают в ограничительном канале в неподвижном состоянии, и динамической, во время которой электролит прокачивают через канал.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4