节能减排成果：水下等离子弧切割技术优化

等离子弧切割是一种常用的金属和非金属材料切割工艺方法。它利用高速、高温和高能的等离子气流来加热、熔化被切割材料，并借助内部的或者外部的高速气流或水流将熔化材料排开直至等离子气流束穿透背面而形成割口。

等离子弧坑的温度高，远远超过所有金属以及非金属的熔点。因此等离子弧切割过程不是依靠氧化反应，而是靠熔化来切割材料，比氧化切割方法的切割领域宽，能够切割绝大部分金属和非金属材料。切割速度快，可达10m/min。利用环形气流技术形成细长稳定的等离子电弧，保证了能够平稳且经济地切割任何导电的金属，精细等离子弧切割质量接近激光水平。

大功率等离子弧切割技术成熟，切割厚度已超过100mm，拓宽了切割范围，但噪声大、烟尘多，损害身心健康。处理方式为湿式处理和干式处理。湿式处理是工件在水床中完成作业，能有效消除噪声、粉尘、有害气体和弧光污染；干式处理是增加套烟尘净化处理装置，也能有效处理粉尘和有害气体。两者各有优劣，可根据实际情况选择。

7.3.1 第三代等离子弧切割技术

第一代等离子弧切割技术为普通等离子弧切割，可批量切割，速度快但质量差；第二代等离子弧切割技术为精细等离子弧切割，切割速度快、质量好，但易损件使用复杂，采购备件成本高昂；第三代等离子弧切割技术采用标准化集成系统，以“一个平台，一把割炬，一组耗材”引领等离子技术的发展方向，如图5-61所示。第三代标准化等离子弧切割技术必将给中国制造业钢材切割、焊接生产领域带来新的技术进步，有效提高切割生产效率和切割质量，大大降低等离子易损件和备件的采购品种。

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图5-61 标准化等离子系统及设备

7.3.2 水下射流等离子弧切割技术

等离子弧切割碳钢、不锈钢会造成不同程度的污染，如烟气、粉尘、噪声、弧光反射等；尤其切割不锈钢，噪声非常大；切割的重金属氧化物为有毒气体，严重损害身心健康，如果不做处理排入大气也会污染环境。

目前，等离子弧切割主要采用干式除尘方式，需要专门的除尘设备，有抽风、管道、过滤、排放系统，一次性投入大，过滤器也需定期维护和更换。即使解决烟气和粉尘问题，噪声和弧光辐射也难以解决，并且切割边缘氧化变黑严重，需要进行二次加工，造成二次能源浪费。

德国伊萨公司和凯尔贝公司研发出经济实用的水下切割方式。即使用水床，通过气囊进行水面控制，自动调节水面与钢板的高度，钢板浸入水下，等离子割炬放入水中，达到不同高度的水下等离子弧切割。该技术不仅解决了噪声、污染、辐射等问题，而且对降低板材的热变形和提高割嘴易损件的使用寿命十分有利。