Газы – заменители ацетилена, коэффициенты замены

При сварке металлов можно применять другие газы и пары жидкостей. Для эффективного нагрева и расплавления металла при сварке необходимо чтобы t^oпламени примерно в два раза превышала t^o плавления свариваемого металла.Поэтому используют газы-заменители ацетилена только при сварке металлов с более низкой t плавления, чем сталь (алюминий, латунь, свинец).

Для сгорания горючих различных газов требуется различное количествокислорода подаваемого в горелку. В таблице 1 приведены основные характеристики горючихгазов для сварки.

При сварке же стали с пропаном или метаном приходится применятьсварочную проволоку содержащею повышенное количество кремния и марганца,используемых в качестве раскислителей, а при сварке чугуна и цветныхметаллов использовать флюсы.

Пропан-бутановые смеси состоят из технического пропана (С3Н8) с примесью (5...30%) технического бутана (С4Н10). Пропан, бутан и их смеси образуются при переработке нефти и нефтепродуктов. Эти газообразные вещества тяжелее воздуха, бесцветны и имеют специфический запах. При небольшом давлении они сжижаются, тогда как при нормальном давлении пропан-бутановая смесь переходит в жидкое состояние при температуре около -40 °С.

Природные газы — это все горючие газы, которые добывают из недр земли. Они могут находиться в нефтяных месторождениях и сопутствовать нефти при ее добыче. Основной компонент природного газа — метан (СН4), объемное содержание которого составляет 85... 98 %. Природный газ легкий, бесцветный, не имеет запаха, не ядовит, но является удушающим газом.

Таблица №1 Горючие газы для сварки и резки.

Горючие газы	Температура пламени при сгорании в кислороде	Коэффициент замены ацетилена
Ацетилен		1,05
Водород	2400-2600	5,2
Метан	2400-2500	1,6
Пропан	2700-2800	0,6
Пары керосина	2400-245	1-1,3

Количество тепла в ккал, получаемое при полном сгорании 1 м³ или 1 кг газа – теплотворная способность. Коэффициент замены определяют как отношение теплотворных способностей ацетилена (12600 ккал/м³) и горючего газа.

 

 

Горючие жидкости: керосин, бензин. Их применение

Керосин — смесь углеводородов, выкипающие в интервале температур 150—250 °C, прозрачная, слегка маслянистая на ощупь, горючая жидкость, получаемая путём перегонки или ректификации нефти.

Свойства керосина

Плотность 0,78—0,85 г/см³ (при 20 °C), вязкость 1,2—4,5 мм²/с (при 20 °C), температура вспышки 28—72 °C, теплота сгорания 43 МДж/кг.

Способы получения керосина

Получается путём перегонки или ректификации нефти, а также вторичной переработкой нефти. При необходимости подвергается гидроочистке.

Бензин — горючая смесь лёгких углеводородов с температурой кипения от 30 до 200 °C. Плотность около 0,75 г/см³. Теплотворная способность примерно 10500 ккал/кг (46 МДж/кг, 34,5 МДж/литр). Температура замерзания ниже −60 °C.

Способы получения бензина

Бензин получают путем разгонки и отбора фракций нефти, выкипающих в определенных температурных пределах; до 100 °C—бензин I сорта, до 110 °C — бензин специальный, до 130 °C — бензин II сорта, до 265 °C -—керосин («метеор»), до 270 °C — керосин обыкновенный, примерно до 300 °C - производится отбор масляных фракций. Остаток считается мазутом.

Арматура газовых постов и коммуникаций: трубопроводы, газовые клапаны, редукторы, баллоны

Трубопроводы

Для ацетилена прокладывают из стальных бесшовных труб, соединяемых сваркой. Окрашивают в белый цвет. Для стока конденсата трубопроводу придают уклон 0,002 в сторону влагосборника.

Для кислорода изготавливают из стальных газовых шовных, бесшовных или электросварных труб. Применяют медные или латунные цельнотянутые трубы. Окрашивают в голубой цвет.

Водяные предохранительные затворы

Водяные затворы защищают ацетиленовый генератор и трубопровод от обратного удара пламени из сварочной горелки и резака. Обратным ударом называется воспламенение ацетиленово-кислородной смеси в каналах горелки или резака.

Водяной затвор обеспечивает безопасность работ при газовой сварке и резке и является главной частью газосварочного поста. Водяной затвор должен содержаться всегда в исправном состоянии, и быть наполнен водой до уровня контрольного крана.

Водяной затвор всегда включают между горелкой или резаком и ацетиленовым генератором или газопроводом.

 

Рис. 1. Схема устройства и работы водяного затвора среднего давления: а — нормальная работа затвора, б - обратный удар пламени

Баллоны для сжатых газов

Для хранения и транспортировки сжатых, сжиженных и растворенных газов, находящихся под давлением, применяют стальные баллоны. Баллоны имеют различную вместимость — от 0,4 до 55 дм3.

Баллоны для кислорода и других сжатых газов представляют собой стальные цилиндрические сосуды. В горловине баллона сделано отверстие с конусной резьбой, куда ввертывается запорный вентиль. Баллоны бесшовные для газов высоких давлений изготавливают из труб углеродистой и легированной стали. Баллоны окрашивают снаружи в условные цвета, в зависимости от рода газа. Например, кислородные баллоны - в голубой цвет, ацетиленовые - в белый, водородные - в желто-зеленый, прочие горючие газы - в красный цвет.

Верхнюю сферическую часть баллона не окрашивают и на ней выбивают паспортные данные баллона.

Баллон на сварочном посту устанавливают вертикально и закрепляют хомутом.

Кислородные баллоны

Кислородный баллон представляет собой стальной цилиндр со сферическим днищем и горловиной для крепления запорного вентиля. На нижнюю часть баллона насаживается башмак, позволяющий ставить баллон вертикально. На горловине имеется кольцо с резьбой для навертывания защитного колпака. Средняя жидкостная вместимость баллона 40 дм3. При давлении 15 МПа он вмещает ~ 6000дм3 кислорода.

 

Ацетиленовые баллоны

Ацетиленовые баллоны окрашивают в белый цвет и делают на них надпись красной краской «Ацетилен». Их конструкция аналогична конструкции кислородных баллонов. Давление ацетилена в баллоне 1,5 МПа. В баллоне находится пористая масса (активизированный уголь) и ацетон. Растворения ацетилена в ацетоне позволяет поместить в малом объеме большое количество ацетилена. Растворенный в ацетоне ацетилен пропитывает пористую массу и становится безопасным.

Ацетиленовый баллон заполняется пористой массой из расчета ок. 320 г на 1 л емкости баллона, т. е. около 13 кг массы пористой.

Ацетон заправляют из расчета 250-300 г на 1 л емкости баллона. Находясь в порах растворенным в ацетоне, ацетилен становится взрывобезопасным от давления до 30 кгс/см2, но давление 19 кгс/см2 установлено по ГОСТ 5457-60.

Когда открывают вентиль, ацетилен выделяется из ацетона и в виде газа выходит через редуктор в шланг к горелке.

Для определения количества ацетилена в баллоне последний взвешивают до и после наполнения или частичного расходования. Если вес полного баллона 89 кг, порожнего - 83 кг, то количество ацетилена в баллоне равно: по весу 89 кг - 83 кг = 6 кг, по объему: 6: 1,09 = 5,5 м3, так как при 20ºС плотность 1 м3 ацетилена (вес) = 1,09 кг. Вес порожнего, но готового к заправке баллона выбивается на сферической части баллона.

При отборе ацетилена из баллона уносится до 150 г ацетона после выработки одной заправки.

Ацетиленовые баллоны имеют те же размеры, что и кислородные.

У вентилей ацетиленовых баллонов нет присоединительной резьбы, поэтому редукторы для них крепятся специальным хомутом, имеющимся на редукторе.

 

Вентили для баллонов

Вентили кислородных баллонов изготавливают из латуни. Сталь для деталей вентиля применять нельзя, так как она сильно коррозирует в среде сжатого влажного кислорода.

Ацетиленовые вентили изготавливают из стали. Запрещается применять медь и сплавы, содержащие свыше 70% меди, так как с медью ацетилен может образовывать взрывчатое соединение – ацетиленовую медь.

 

Редукторы для сжатых газов

Редукторы служат для понижения давления газа, отбираемого из баллонов (или газопровода), и поддержания этого давления постоянным независимо от снижения давления газа в баллоне.

По конструкции бывают редукторы однокамерные и двухкамерные. Двухкамерные редукторы имеют две камеры редуцирования, работающие последовательно, дают более постоянное рабочее давление и менее склонны к замерзанию при больших расходах газа.

Рис. 2. Редукторы: а — кислородный, б — ацетиленовый

 

Рукава (шланги) служат для подвода газа в горелку. Они должны обладать достаточной прочностью, выдерживать давление газа, быть гибкими и не стеснять движений сварщика. Шланги изготовляют из вулканизированной резины с прокладками из ткани. Выпускаются рукава для ацетилена и кислорода. Для бензина и керосина применяют шланги из бензостойкой резины.

 

Сварочные горелки

Сварочная горелка служит основным инструментом при ручной газовой сварке. В горелке смешивают в нужных количествах кислород и ацетилен. Образующаяся горючая смесь вытекает из канала мундштука горелки с заданной скоростью и, сгорая, дает устойчивое сварочное пламя, которым расплавляют основной и присадочный металл в месте сварки. Горелка служит также для регулирования тепловой мощности пламени путем изменения расхода горючего газа и кислорода.

Горелки бывают инжекторные и безинжекторные. Служат для сварки, пайки, наплавки, подогрева стали, чугуна и цветных металлов. Наибольшее распространение получили горелки инжекторного типа. Горелка состоит из мундштука, соединительного ниппеля, трубки наконечника, смесительной камеры, накидной гайки, инжектора, корпуса, рукоятки, ниппеля для кислорода и ацетилена.

Горелки по мощности пламени делятся на:

1. Микромалой мощности (лабораторные) Г-1;

2. Малой мощности Г-2. Расход ацетилена от 25 до 700 л. в час, кислорода от 35 до 900 л. в час. Комплектуются наконечниками №0 до 3;

3. Средней мощности Г-3. Расход ацетилена от 50 до 2500 л. в час, кислорода от 65 до 3000 л. в час. Наконечники №1-7;

4. Большой мощности Г-4.

Также есть горелки для газов заменителей ацетилена Г-3-2, Г-3-3. Комплектуются наконечниками с №1 по №7.