Brevet FR2058199A1 — publié le 19710528

La présente invention concerne des gaz combustibles à utiliser dans des opérations de soudage et de découpage au chalumeau . Habituellement,, l'acétylène et le propane du commerces 5 qui contient une proportion variable de propylène,constituent les principaux gaz combustibles pour les opérations industrielles de découpage. Dans la plupart des applications, soit l'acétylène, soit le propane du commerce peut être utilisé de manière satisfaisante et le choix de l'un ou de 15autre dans un cas don-10 né dépend plus d'une question de prix, de disponibilité, d'adapta-hilité à lrappareillage et très souvent, d'une préférence personnelle et de l'expérience des opérateurs concernés. Toutefois, il existe d'autres domaines importants dans lesquels les différences fondamentales des caractéristiques de 15 combustion comprenant la température de la flamme et son profil nécessitent l'utilisation de l'un de ces gaz combustibles plutôt que l'autre: il en est particulièrement ainsi avec l'acétylène qui permet d'atteindre une- température de la flamme très élevée et nécessite beaucoup moins d'oxygène que le propane pour sa com-20 bustion. L'usage à encore plus grande échelle de l'acétylène est desservi par ses frais élevés de production et de distribution qui sont dus en partie à la nécessité d'utiliser un appareillage spécial et au soin qu'il faut apporter au stockage et à la manu-25 tention d'une matière qui»intrinsèquement, est très dangereuse. la présente invention concerne un gaz de coupe ayant des avantages importants par rapport au propane quant à la température et au profil de la flamme et aux besoins en oxygène, mais qui peut être stocké, distribué et manutentionné sans risque d'une façon 30 générale de la même manière que le propane du commerce, c'est-à-dire sans qu3il soit nécessaire d'utiliser des bouteilles conditionnées spéciales et beaucoup d'autres mesures de sécurité compliquées qui sont une caractéristique courante de l'usage de lfacétylène. Toutefois, il isporte d'exclure le cuivre et le bronze au phosphore-55 et les alliages associés de 1rappareillage dans lequel le gaz est. utilisé ou stocké » Le gaz combustible selon la présente invention an 'ù4.1ar*ga contenant des hydrocarbure s à bas poids molé- 'BAD owqwal 2058199 39? ctfrgffre' et est sensiblement exempt d'hydrocarbures contenant plus de 4 atomes de carbone et comprenant des proportions, sur base volu» mique, de méthylacétylène et/ou aliène'dans la "gamme de 5 à 39 f°f de propylène dans la gamme de 30 à 90 fo et de propane " ("s''il'y en 5 a) de 30 f> au maximum. Il est préférable que la quantité d'hydrocarbures en 0^ présente soit faible. Ainsi, la proportion d'hydro-carbures en ne doit avantageusement pas dépasser f fo environ. Des compositions particulièrement importantes sont celles, selon la définition ci-dessus, dans lesquelles la proportion de méthyl-10 acétylène et/ou aliène est d'au moins 20 f et la proportion de propylène est d'au moins 50 f9 le reste étant de préférence essen- contenant tiellemeht du propane ou du propane ne/ pas plus de 5 d'hydrocarbures en C^. Ainsi, une composition particulièrement préférée contient essentiellement de 20 à 25 $ de méthylacétylène/allène, de 15 50 à 60 fo de propylène et de 1 5 à 20 fo de propane. La présente invention concerne en outre un perfectionnement aux procédés de découpage, de chanfreinage et de brasage d'une tôle, d'une plaque, de pièces ou d'éléments métalliques, le perfectionnement consistant à utiliser comme, gaz combustible, par exemple à la 20 place du propane du commerce, une composition comprenant du méthylacétylène et/ou aliène, du propylène et éventuellement du propane comme décrit plus haut. La composition ne convient pas pour souder des matériaux nécessitant une atmosphère réductrice. On envisage, principalement des procédés dans lesquels -le propane du 25 commerce a été utilisé jusqu'à présent, bien auîon envisage d'utiliser ladite composition comme produit de remplacement de l'acétylène dans de nombreuses opérations autres que le soudage dans lesquelles l'acétylène est actuellement utilisé» Ainsi, d'autres applications de la composition comprennent le brasage, la trempe 30 au chalumeau, la pulvérisation à la flamme .et le décalaminage. On produit une .composition d'un gaz de coupé (mélange 1) contenant 22 fo de méthylacétylène/allène, 58 f> de propylène * 18 %■ de propane et 2 fo d'hydrocarbures en 35 Exemple 2 . , On prépare une composition d'un gaz de - coupe (mélange 2) contenant -15f> de méthylacétylène/allène, 10 fo de propylène et 15 de propane. fo bad Original 70 29397 -3- 2058199 Exemple 3 On produit une composition d'un gaz de coupe (mélange 3) contenant 10 % de méthylacétylène/allène, 85 $ de propylène et 5 $ de propane. 5 - On essaie les gaz pour déterminer la température de la flamme et pour le découpage de métaux par des techniques industrielles classiques et on compare leur rendement avec le propane du commerce contenant 95 de propane et avec l'acétylène. Dans le cas de l'acétylène et du propane, l'appareillage utilisé 10 est de conception optimale classique pour ces gaz. Dans le cas des présentes compositions, un appareillage convenable a été naturellement conçu pour les compositions en tenant compte de leurs conditions particulières en ce qui concerne l'oxygène et de leurs caractéristiques de combustion. 15 Au cours d'essais initiaux, on obtient les résultats sui vants : longueur de coupe par minute pour une plaque en acier doux d'une épaisseur de : 12,7 mm 25,4 mm 50,8 mm Mélange 1 34,5 24,5 18,2 Mélange 2 34,0 24,2 17,8 Mélange 3 33,5 23,7 17,2 Propane du commerce 30,0 20,6 16,2 Acétylène 35,3 25,0 18,5 Avec les mélanges 1, 2 et 3, la qualité de coupe est excellente dans chaque cas. Au cours d'essais ultérieurs effectués à l'usine par des 30 opérateurs qui se sont accoutumés aux présentes compositions, on a obtenu des résultats remarquables. Ainsi, avec la composition préférée, (qui correspond à la composition utilisée dans l'exemple 1), une plaque en acier doux d'une épaisseur de 25,4 mm a été découpée à une vitesse de 21 mètres à l'heure et le fini a été es-35 timé comme extrêmement bon. • Ainsi, en frottant une lime le long de la face et du bord inférieur, on obtient une matière absolument propre. 70 29397 -4- 2058199 D'autres exemples d'économie de temps et de rentabilité importante rendus possibles par l'utilisation de cette composition sont le temps de préparation d'un tube en acier en vue d'un soudage (par exemple d'un diamètre de 30,5 cm et d'une épaisseur 5 de 8,38 mm) et la longévité accrue des outils de coupe à pointe de carbure de tungstène, la profondeur de trempe étant d'une façon typique de 0,965 mm à une dureté Brinell de 140 (l'oxyacétylè-ne donnant une profondeur de trempe de 2,642 mm à une dureté Brinell de 160). 10 En outre, on a constaté qu'il est possible d'atteindre de plus grands débits d'évacuation à partir des bouteilles sans utiliser d*évaporateur et on n'a pas constaté que la composition du gaz évacué varie d'une façon perceptible quelconque pendant toute la durée d'utilisation de la bouteille. Il ne s'est pas produit de 15 formation de polymère et ainsi, les régulateurs et les pointes d'outils ne sont pas obstrués. Les caractéristiques remarquables des compositions préférées selon l'invention sont démontrées par le découpage d'une billette en acier de 100 tonnes environ d'une épaisseur de 1,5 mètre. En général, on a également constaté que 20 le brasage est aussi rapide ou plus rapide qu'avec l'acétylène sur l'acier doux, l'acier galvanisé, le cuivre, le laiton et l'aluminium. Une série particulière de propriétés physiques et chimiques d'une composition préférée selon l'invention est la suivante : densité à l'état liquide : 0,528-0,56 g/cm^ à 16°C. 'Z 25 volume spécifique du gaz : 558 à 620 dm /kg à 16°C. chaleur effective de combustion : 1112 à 13 900 kcal/kg à 16°C. volume de 02/volume de combustible pour une ,combustion complète : 4 à 4,5. limite d1 inflammibilité à l'air : 2,2 à 11 fo. 30 température de la flamme : environ 3038°C. La pression de régime du gaz combustible et de l'oxygène varie naturellement en fonction du travail à effectuer, mais dans d Nombreuses applications, une pression manométrique du gaz combustible comprise entre 0,21 et 0,7 bar et une pression manométrique •35 correspondante .d'oxygène comprise entre 2,45 et 6,3 bars conviennent. 70 29397 -5- 2058199 REVENDICATIONS 1. Gaz combustible caractérisé en ce qu' il contient des hydrocarbures à bas poids moléculaire et en ce qu'il est sensiblement exempt d'hydrocarburescontenant plus de 4 atomes de carbone et en ce qu'il comprend des proportions, sur bases volumiques, de méthylacétylène et/ou aliène dans la gamme de 5 à 39 de propylène dans la gamme de 30 à 90 f et de propane (s'il y en a) de 30 fo au maximum. 2. Gs.2 combustible selon la revendication 1, caractérisé en ce que la proportion de méthylacétylène et/ou aliène est d'au soins 2C % et en ce que la proportion de propylène est d*au moins 50 fo, le reste étant de préférence essentiellement du propane ou du propane et pas plus de 5 f d'hydrocarbures en C^. 3. Gas combustible selon la revendication 2, caractérisé en ce que la teneur en méthylaoétylène/allène est de.20 à 25 f>, .en ce que la teneur en- propylène est de 50 à 60 f et en ce que la teneur en propane est de 15 & 20.$. 4. G-az combustible liquéfié mis en bouteilles, caractérisé en ee.qulIl a la composition indiquée dans l'une quelconque des revendications t à 3. - 5* Procédé de traitement d'un métal, par exemple, de découpage,de c-hanfreinage et de brasage d*une tôle, d'une plaque, de pièces ou d'éléments métalliques, caractérisé en ce que la flamme de coupe est pr-cduite par la combustion dsun gaz combustible selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 avec de 1*oxygène. MD OR/QINAL