百年前，在金属焊割领域中，人们最早使用的就是氢气。但因其使用性能差，逐渐被乙炔所取代。目前，因为电石法乙炔的严重污染问题，又需要寻找替代，氢氧切割重新被人们发掘、研究。但是按照国家环境保护总局颁布的HBC-13标准，由于氢氧火焰温度低于3000℃，仍是不合格的金属焊割气。本文包括：（1）按照相同工作量的原则，对氢氧切割的经济效益作了恰当的分析；（2）提出了改进意见，即将氢：“NAS”气=1：1的状态下，形成混合燃气，其火焰温度大于3100℃，密度1.07~1.12小于空气，爆炸极限2.6~17.1%（体）。将有可能在没有天然气的船厂中取代乙炔时又增加一种选择！
前言
上一世纪初，在钢材氧气火焰切割的早期，氢曾是主要的预热燃气，但是由于氢的体积热值小，火焰温度低（2100~2600℃），预热时间长，且安全性差（空气中爆炸极限4.1%~74.2%）等缺点，后来就逐步为火焰温度高（3100~3300℃），性能较好的乙炔等其他燃气所代替［1］，［2］。
上世纪80年代，由于电石法乙炔存在严重的环保污染问题，而氢氧混合气的原料是水，燃烧产物也是水，对环境无污染。因此，在美国、瑞士和原苏联等国家相继开发出小型电解水氢氧气发生装置，并利用其产生的氢氧混合气作为金属焊割用燃气。称为“水解氢氧火焰气割法”。
在我国一直不断有人研究。开发比较成功的有JF系列；CCHJ系列；TGHJ系列；DQS系列；中冶集团YJ系列等。
“氢氧气切割”作为乙炔代用气的一种，其性能特点如下：
（1）无污染：生产过程极少污染，燃烧产物为水，无毒、无味、无烟。
（2）安全性差：爆炸极限与乙炔相当（在氧中爆炸极限为4.7~93.9%），而氢氧燃烧速度高于乙炔，爆炸危险性更大。必须设置两道回火防止器和防爆片等。
（3）火焰温度低：使用范围窄，在需要高温火焰的船厂火工车间，喷涂重熔，大厚度铸钢、钢锭切割（450mm以上）等方面无法替代乙炔。根据国家环境保护总局2002年10月颁布的“金属焊割气”技术要求HBC-13-2002中4.3条“产品在氧气中燃烧时的火焰温度须在3000oC以上。”则单纯的氢氧混合气（2100~2600oC）属于不合格产品。
（4）节能方面：基实电解氢氧是需要消耗电和水的。在节能方面不及不需要耗电的天然气、丙烷等等。即使同样是氢气，不同来源时，电解氢与从化肥厂氮氢混合气用变压吸附或孟山都膜分离所得氢相比，还是耗电多，价格亦高。
中冶集团公司提出与电石法乙炔相比，说“每生产1m3氢氧气耗电4.0度，而生产1m3乙炔耗电15.84度。用氢氧气取代乙炔可以节约大量能源”，但是1m3乙炔的总热值为55.2MJ。而1m3氢氧气只有8MJ。能否这样来比较，是有争议的。
（5）经济效益：在经济效益方面，同样的，中冶公司认为火焰切割连铸坯时，氢氧切割的燃气费用仅为乙炔的30%，丙烷、丙烯等燃气的40~50%之说，也是需要进一步验证的！
本文将专门针对氢氧切割的经济效益问题作一合理的分析。并对氢氧切割的发展提出一点设想！
一、如何正确评价不同燃气的经济效益
各种不同的燃气性质不同。因此不论按等体积；按等重量；按等热值；或按一瓶燃气消耗几瓶氧气等方法比较，都有一定的缺陷。
而无论是乙炔，还是代用气，都是用来切割钢材的，因此按照同等工作量计算燃气或者燃气、氧气消耗的总费用。哪种气体省，才是真正的经济效益好！［3］，［4］，［5］
二、试验数据
（一）山东青岛钢厂曾采用氢氧切割，用于连铸机轨钢热切割，每把割炬需二台氢氧机，每台氢氧机铭牌上，功率25KW，产氢量6.3m3/时。每台YJ系列氢氧机的价格为49500元。切割钢坯为140mm×140mm方钢。由此可见：
（1）每把割炬每小时用氢氧气为6.3×2=12.6m3。每1m3氢氧气用电4度，按青岛当地工业电费为0.715~0.79元/度。现按0.715元/度计算。1m3氢氧气电费用了，4度×0.715元/度=2.86元/m3则每把割炬每小时燃气费用为：12.6m3×2.86元/m3=36.04元/时
（2）两台氢氧机价值为49500×2≈10万元，需折旧、大修理费用，加上每小时耗净水五升，共核算为2元/时。
（3）则一根连铸机割炬用氢氧气时的总费用为36.04+2=38.04元/时
（二）江阴兴澄钢厂（三炼分厂2#连铸机）
1、钢坯规格：140×140=2800mm（重400kg）；
2、钢种：20MnSi；
3、割速：1.8m/min（每小时切割刀数=1.8×60/2.8≈38刀）。
当使用丙烷时（盛普气，每吨5900元），切割每吨钢用0.32kg丙烷，每吨钢需切2.5刀。
则每刀用丙烷为0.32/2.5=0.128kg/刀，每小时丙烷用量为0.128×38=4.86kg/时，每小时丙烷费用为4.86×5.9=28.7元/时。
当使用“NAS”气时（每吨“NAS”气为1.2万元），切割每吨钢用0.124kg,则每刀用”NAS”气为0.124/2.5=0.05kg，每小时“NAS”气用量为0.05kg/刀×38刀/时=1.88kg/时，每小时“NAS”气费用为1.88kg/时×12元/kg=22.6元/时。
（三）与乙炔的简略比较
一般“NAS”气与乙炔切割时，相同工作量的情况下为“NAS”气：乙炔=1：1.2［3］（重量比）。
一般乙炔价格在1.5~1.8万元/吨之间，平均为1.65万元/吨。则若用乙炔时：每小时乙炔用量为：1.88×1.2=2.6kg/时，每小时乙炔费用为：2.26kg/时×16.5元/kg=37.3元/时。如果将每小时乙炔用量换算成体积2.26/时/1.17kg=1.93m3/时。而试验数据(一)中氢氧气每小时用12.6m3。
按中冶公司数据：1m3乙炔耗电15.84度，则1.93m3/时耗电为30.6度/时；1m3氢氧气耗电4.0度，则12.6m3/时耗电为50.4度/时。
可见，当工作量相同时，氢氧切割是最费电的。同样1m3乙炔的工作量是需要1.26/1.93=6.53倍的氢氧气才能完成的。
燃气名称氢氧气乙炔丙烷“NAS”气
每吨燃气的价格（万元）3.21.650.591.2
每公斤燃气的价格（元）3216.55.912
每米3燃气的价格（元）2.86///
单根割炬：
每小时用气量12.6m32.26kg4.86kg1.88kg
每小时燃料费用（元）38.04*37.328.722.6
每小时折合耗电（度）50.430.6//
*附加折旧等约2元/时
项目混合燃气
组成（体积%）氢50+“NAS”气50
气体密度，0oC，0.1Mpa（kg/m3）1.07~1.12
火焰温度（oC）≥3100
最大燃烧速度（oC）7.5~11.0
着火点，空气中（oC）459~494
爆炸范围（空气中，体积%）2.6~17.1
理论耗氧比3.0
三、结果比较：
由此可见：（1）按照相同工作量的原则，比较了氢氧气、乙炔、丙烷、“NAS”气之后，发现氢氧气经济效益最差。当然，各地的电费不一样，导致氢氧切割的成本变化较大，读者最好按本地电费乘以50.4度/时，再作比较！（2）折合到耗费的电力来看，氢氧切割耗电也是最多的，目前国内电力缺口较大，采用氢氧切割时要慎重。
四、对氢氧切割工艺改进的设想
氢氧切割的致命缺点是：（1）火焰温度低；（2）爆炸极限宽，安全性差。
根据作者的调查研究［1］，如果将氢氧发生器改造成氢、氧分路。而纯氢与作者发明的“NAS”纳斯气调合，成为混合燃气，这时混合燃气的理化性能如下：
由表中性能可知：这种混合燃气的安全性好，火焰温度高，密度比空气小，适合于造船厂船台、船舱中使用。而经济效益优于单纯的氢氧切割。在没有天然气来源的地方，船厂中全面替代乙炔，又多了一项选择！
参考文献
1、梁桂芳主编，切割技术手册，机械工业出版社，1999
2、李亚江等，切割技术及应用，化学工业出版社，2004
3、黄国雄等，乙炔代用气质量评价指标的研究，工厂动力、1999（4）32~37
4、黄国雄等，乙炔代用气质量评价指标的研究（二），工厂动力、2003（2）25~29
5、黄国雄等，以丙烷、丙烯替代乙炔的经济效益分析、上海焊接学会年会论文集，2004