Электрогазосварка. Электросварка. Газосварка

§ 10. Ацетилен и другие горючие газы

Ацетилен является основным горючим газом для газовой сварки и резки металлов, температура его пламени при сгорании в технически чистом кислороде достигает 3150° С.

Ацетилен (С2Н2) является химическим соединением углерода и водорода. Технический ацетилен при нормальных давлении и температуре представляет собой бесцветный газ с резким специфическим чесночным запахом, обусловленным содержащимися в нем примесями сероводорода, аммиака, фосфористого водорода и др.

Длительное вдыхание его вызывает тошноту, головокружение и даже отравление.

Ацетилен легче воздуха — 1 м3 ацетилена при нормальном атмосферном давлении и температуре 20° С имеет массу 1,09 кг. При нормальном давлении и температуре от — 82,4° С до — 84,0° С ацетилен переходит в жидкое состояние, а при температуре — 85° С затвердевает. Температура самовоспламенения ацетилена колеблется в пределах 500—600° С при давлении 2 кгс/см2, а при давлении 22 кгс/см2 температура самовоспламенения ацетилена равна 350° С. В жидком и твердом состоянии ацетилен взрывается от трения и удара. При температуре 400° С молекулы ацетилена соединяются между собой, образуя новые более сложные вещества— бензол (С6Н6), стирол (С8Н8), нафталин (СюНю) и др.

При взрыве ацетилена происходит резкое повышение давления и температуры, что может вызвать большие разрушения и тяжелые несчастные случаи. Ацетилен с воздухом образует взрывоопасные смеси в пределах от 2,2 до 81% ацетилена по объему при нормальном атмосферном давлении, а с технически чистым кислородом в пределах от 2,3 до 93% ацетилена. Наиболее взрывоопасны смеси, содержащие 7—13% ацетилена. Взрыв ацетилено-кислородной и ацетилено-воздушной смеси в указанных пределах может произойти от сильного нагрева и искры.

Присутствие окиси меди снижает температуру самовоспламенения ацетилена до 240° С. При определенных условиях ацетилен реагирует с медью, образуя взрывоопасные соединения, вот почему категорически запрещается при изготовлении ацетиленового оборудования применение сплавов, содержащих более 70% меди.

Взрываемость ацетилена понижается при растворении его в жидкостях. Особенно хорошо он растворяется в ацетоне. В одном объеме технического ацетона при 20° С и нормальном атмосферном давлении можно растворить до 20 объемов ацетилена. Растворимость ацетилена в ацетоне увеличивается с увеличением давления и понижением температуры.

Технический ацетилен получают двумя способами: из карбида кальция и из природного газа, нефти, угля.

Ацетилен, полученный из природного газа, называется пиролизным. Пиролизный ацетилен выпускается по МРТУ-03-165-64. Получение ацетилена из природного газа на 30—40% дешевле, чем из карбида кальция.

К месту сварки ацетилен доставляется в специальных стальных баллонах, заполненных пористой пропитанной ацетоном массой, под давлением 19 кгс/см2.

Кроме ацетилена при сварке и резке металлов применяют и другие более дешевые и менее дефицитные горючие газы и пары горючих жидкостей. Основная область применения газов-заменителей — кислородная резка, однако в последние годы они находят широкое применение и при других видах газопламенной обработки металлов — пайке, наплавке, газопламенной закалке, металлизации, газопрессовой сварке, сварке цветных металлов и сплавов. Правильное использование газов-заменителей не ухудшает качество сварки и резки металлов. Применение газов-заменителей дает более высокую чистоту реза при резке металла малых толщин.

При сварке температура пламени должна примерно в два раза превышать температуру плавления металлов, поэтому газы-заменители, температура пламени которых ниже, чем у ацетилена, необходимо использовать при сварке металлов с более низкой температурой плавления, чем у сталей. При кислородной резке используются горючие газы, которые при сгорании в смеси с кислородом дают пламя с температурой не ниже 2000° С. Выбор горючего газа зависит также от его теплотворной способности. Теплотворной способностью газа называется количество тепла в килокалориях, получаемое при полном сгорании 1 м3 газа. Чем выше теплотворная способность газа, тем меньше его расход при сварке, и резке металлов. Для полного сгорания одинакового объема различных горючих газов требуется различное количество кислорода, от этого зависит эффективная мощность пламени.

Эффективной мощностью пламени называется количество тепла, вводимое в нагреваемый металл в единицу времени. Для расчетов замены ацетилена другим газом-заменителем пользуются коэффициентом замены ацетилена. Коэффициентом замены ацетилена (if>) называется отношение расхода газа-заменителя (V3) к расходу ацетилена (Va) при одинаковой эффективной тепловой мощности:

В табл. 3 приведены основные свойства горючих газов и жидкостей и области их применения.

Водород2). В нормальных условиях он представляет собой горючий газ без цвета и запаха. Это один из самых легких газов, он в 14,5 раз легче воздуха. Водород способен образовывать в определенных пропорциях взрывоопасные смеси с воздухом и кислородом. Поэтому при сварочных работах необходимо строго соблюдать правила техники безопасности. Получают водород разложением воды электрическим током. К месту сварки водород доставляют в стальных баллонах в газообразном состоянии под давлением 150 кгс/см2. Баллоны для водорода окрашивают в зеленый цвет. Водород, применяемый для сварочных работ, должен удовлетворять требованиям ГОСТ 3022—70 «Водород технический». Водородно-кислородное пламя имеет синюю окраску и не имеет четких очертаний зон пламени, что затрудняет его регулировку.

Коксовый газ — бесцветный газ с запахом сероводорода. Коксовый газ получают при выработке кокса из каменного угля и состоит из смеси газообразных горючих продуктов водорода, метана и других непредельных углеводородов. Он применяется в основном для резки сталей, сварки и пайки легкоплавких цветных металлов. Для сварки и резки применяют коксовый газ, очищенный от сернистых соединений и смолистых веществ. Для полного сгорания 1 м3 газа необходимо 0,9 м3 кислорода. К месту сварки и резки коксовый газ подают по трубопроводам под давлением 130—150 мм вод. ст.

Городской газ — смесь различных углеводородов. Состав городского газа непостоянен. Городской газ имеет следующий состав (в % по объему): метана — 70— 95, водорода — до 25, тяжелых углеводородов — до 1, азота — до 3, окиси углерода—до 3, двуокиси углерода—до 1. К месту сварки городской газ доставляется в стальных баллонах под давлением 150 кгс/см2 и по

трубопроводам под давлением до 3 кгс/см2. Как заменитель ацетилена он используется для резки сталей, а также сварки и пайки легкоплавких цветных металлов.

Пропан-бутановые смеси — это смеси, состоящие в основном из пропана (С3Н8) и бутана (С4Н10) и представляющие собой при нормальных условиях бесцветный газ, не имеющий запаха. Для безопасного пользования в состав смеси добавляют сильно пахнущие вещества (до 0,005% по массе). При понижении температуры и повышении давления газообразная смесь превращается в жидкость.

Пропан-бутановые смеси обладают большим коэффициентом объемного расширения. Так у пропана он в 1G раз, а бутана в 11 раз больше, чем у воды. Это свойство делает очень опасным наполнение баллонов свыше 85% по объему. Пропан-бутановые смеси обладают самой большой теплотворной способностью. Соотношение между пропаном и бутаном в смеси меняется в зависимости от времени года — в холодное время преобладает пропан, в теплое — бутан.

Пропан-бутановые смеси широко применяют при резке сталей, сварке и пайке легкоплавких цветных металлов, закалке, газовой сварке пластмасс. К месту сварки смесь поставляют в стальных баллонах под давлением 16 кгс/см2 или по газопроводам через перепускную рампу. При испарении 1 кг пропана образуется 500 дм3 газа.

Бензин является продуктом переработки нефти. Он представляет собой легко испаряющуюся прозрачную жидкость с резким характерным запахом. Пары бензина при сгорании в кислороде дают температуру пламени 2400—2500° С. Для очистки бензина его фильтруют через войлок. Бензин используется для кислородной резки, а также для сварки и пайки легкоплавких металлов.

Керосин также является продуктом переработки нефти и представляет собой бесцветную желтоватую легко испаряющуюся жидкость. Керосин, применяемый для сварки и резки металлов, должен удовлетворять требованиям ГОСТ 4753—68. Керосин применяют также для сварки и пайки легкоплавких цветных металлов.

вверх страницы