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Mécanisme de coupe à haute température

1950
Lance thermique coupant l'acier dans une application de thermodynamique industrielle.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

UN lance thermique atteint des températures de 3 500 °C à 4 500 °C, ce qui dépasse de loin les torches conventionnelles. Cette chaleur intense ne se contente pas de faire fondre le matériau cible. Le jet d'oxygène pur provoque également une oxydation rapide du matériau lui-même, qui devient ainsi partie intégrante de la source de combustible. Cette action combinée de fusion et de combustion permet de couper l'acier épais, le béton et la roche.

L'efficacité de la lance thermique tient à sa capacité à générer localement des températures extrêmes. Alors qu'une flamme oxy-acétylène atteint environ 3 500 °C, la combustion du fer dans de l'oxygène pur à l'intérieur de la lance peut pousser la température de réaction vers 4 500 °C. Cela est dû à la nature hautement exothermique de l'oxydation du fer. Lorsque ce jet surchauffé de fer fondu, d'oxyde de fer et d'oxygène non réagi frappe une cible, plusieurs processus se produisent simultanément. Sur une cible en acier, la lance fournit l'énergie d'activation et un environnement riche en oxygène pour enflammer l'acier de la cible lui-même, qui subit alors la même oxydation exothermique que la lance. Cela crée une coupure qui se propage d'elle-même. Lorsqu'il est utilisé sur du béton, le mécanisme est différent. La chaleur intense fait fondre les composants siliceux ([latex]SiO_2[/latex]) des agrégats et du ciment, dont le point de fusion se situe autour de 1 700 °C. Les barres d'armature en acier contenues dans le béton sont alors enflammées. Les barres d'armature en acier contenues dans le béton sont oxydées et coupées comme décrit précédemment. Le flux de gaz à haute pression expulse ensuite le laitier de silicate fondu et l'acier fondu, dégageant ainsi le trait de scie. Il s'agit moins d'une "coupe" que d'une érosion contrôlée à grande vitesse par le biais d'une attaque thermique et chimique. L'ajout de fils d'aluminium ou de magnésium au cœur de la lance permet d'augmenter encore la température de réaction, ce qui accroît son efficacité sur les matériaux dont le point de fusion ou la conductivité thermique sont très élevés.

UNESCO Nomenclature: 2210
– Thermodynamique

Taper

Procédé chimique

Perturbation

Substantiel

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • compréhension de la thermodynamique et du transfert de chaleur
  • développement de réfractaires et de matériaux capables de résister à des températures élevées
  • connaissance des propriétés chimiques du fer et de ses oxydes
  • invention des régulateurs de pression pour la manipulation des gaz comprimés
  • principes de base de la propulsion par réaction et de la dynamique des fluides

Applications

  • violation des coffres-forts des banques et des installations sécurisées
  • découpe des cuves de réacteur lors du démantèlement nucléaire
  • échantillonnage de carottes géologiques dans la roche dure
  • démolition de ponts et d'autres grandes infrastructures
  • traitement des déchets d'objets métalliques surdimensionnés

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

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Voir aussi : coupe thermique, oxydation, scories, exothermie, haute température, coupe du béton, oxydation de l'acier, point de fusion, silice, trait de scie.

Contexte historique

Mécanisme de coupe à haute température

1947
1950
1950
1950
1950
1950
1957
1940
1950
1950
1950
1950
1950
1950
1957

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

Inventions, innovations et principes techniques connexes

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