№30 Газы, присадочная проволока и флюсы для газовой сварки

Газы, присадочная проволока и флюсы для газовой сварки.

Кислород.

Высокая температура газового пламени достигается сжиганием горючего газа или паров жидкости в кислороде.

Кислород в чистом виде при температуре 20°С и атмосферном давлении представляет собой прозрачный газ без цвета, запаха и вкуса, несколько тяжелее воздуха. Масса 1м³ кислорода при 20°С и атмосферном давлении равна 1,33кг.

Кислород сжижается при нормальном давлении и температуре —182,9°С. Жидкий кислород прозрачен и имеет голубоватый цвет. Масса 1л жидкого кислорода равна 1,14кг; при испарении 1л кислорода образуется 860л газа.

Кислород получают разложением воды электрическим током или глубоким охлаждением атмосферного воздуха.

Технический кислород выпускается трех сортов: 1-го сорта, содержащего не менее 99,7% чистого кислорода, 2-го сорта — не менее 99,5% и 3-го сорта — не менее 99,2% (по объему). Остаток составляют азот, аргон и др.

Чистота кислорода имеет большое значение, особенно для кислородной резки. Снижение чистоты кислорода ухудшает качество обработки металлов и повышает его расход.

Сжатый кислород, соприкасаясь с маслами или жирами, окисляет их с большими скоростями, в результате чего они самовоспламеняются или взрываются. Поэтому баллоны с кислородом необходимо предохранять от загрязнения маслами.

Горючие газы.

К горючим газам относят ацетилен, пропан, природный газ и др.;

используют также пары керосина (табл. 1).

Табл. 1. Характеристика горючих газов и жидкостей для сварки и резки.

Ацетилен чаще других горючих применяется для сварки и резки; он дает наиболее высокую температуру пламени при сгорании в кислороде (3050—3150°С). Без ущерба качества и производительности только для резки ацетилен заменяется другими горючими — пропаном, метаном, парами керосина и др. Технический ацетилен (С₂Н₂) бесцветен, за счет содержащихся в нем примесей обладает резким неприятным запахом, в 1,1 раза легче воздуха, растворяется в жидкостях.

Ацетилен взрывоопасен; находясь под давлением 0,15 — 0,20МПа взрывается от электрической искры или огня, а также при быстром нагреве выше 200°С. При температуре выше 530°С происходит взрывчатое разложение ацетилена.

Смеси ацетилена с кислородом или воздухом при очень малом содержании ацетилена способны при атмосферном давлении взрываться. Поэтому сварщикам необходимо соблюдать обязательные правила эксплуатации газовой аппаратуры. Самовоспламенение смеси чистого ацетилена с кислородом, выходящей из сопла газовой горелки, происходит при температуре 428°С.

В промышленности ацетилен получают тремя способами: разложением карбида кальция (СаС₃) водой, термоокислительным пиролизом (разложением) нагретого природного газа с кислородом, разложением жидких углеводородов (нефти, керосина) электрической дугой. Для сварки и резки ацетилен получают из карбида кальция.

Технический карбид кальция загрязнен вредными примесями, которые переходят в ацетилен. Они ухудшают качество сварки и должны удаляться из ацетилена промывкой водой и химической очисткой. Ацетилен должен удовлетворять определенным требованиям.

Газы-заменители ацетилена.

Пропан-бутановая смесь представляет собой смесь пропана с 5 — 30% бутана. Смесь получают при добыче природных газов и при переработке нефти. Температура пропан-кислородного пламени низка и достигает 2400°С (используется лишь для сварки стали толщиной не более 3 мм).

Низкотемпературное пламя целесообразно применять при резке, нагреве деталей для правки, огневой очистки поверхности металла, а также для сварки легкоплавких металлов.

Пропан-кислородная сварка стальных листов толщиной до 3 мм по качеству не уступает

ацетиленокислородной сварке. Во всех этих случаях пропан можно заменить ацетиленом.

Для сварочных работ пропан-бутановая смесь доставляется потребителю в сжиженном состоянии. Переход смеси из жидкого состояния в газообразное происходит самопроизвольно в верхней части баллона из-за меньшей удельной массы газа по сравнению с сжиженной смесью. Технический пропан тяжелее воздуха и имеет неприятный специфический запах.

Природный газ. Состоит в основном из метана (77 — 98%) и небольших количеств бутана, пропана и др. Газ почти не имеет запаха, поэтому для обнаружения его утечки в него добавляют специальные резко пахнущие вещества.

Метан-кислородное пламя имеет температуру 2100 — 2200°С, которая ниже пропан-кислородного пламени, поэтому природный газ можно применять в ограниченных случаях, главным образом для термической резки.

Прочие газы и горючие жидкости.

Для образования газового пламени в качестве горючего можно использовать и другие газы (водород, коксовый, нефтяной газы), горючие жидкости (керосин, бензин).

Жидкие горючие менее дефицитные, но требуют специальной тары по сравнению с газообразными.

Для сварки и резки горючая жидкость преобразуется в пары пламенем наконечника горелки или резака. Температура керосино-кислородного пламени 2400 —2450°С, бензино-кислородного

2500 — 2600°С. Пары жидких горючих употребляют в основном для резки и поверхностной обработки металлов.

Карбид кальция СаС₂ представляет собой твердое вещество темно-серого или коричневого цвета, удельная плотность 2,26 — 2,4г/см³. В техническом карбиде кальция содержится до 90% чистого карбида, остальное — примесь извести. После остывания, дробления и сортировки карбид кальция упаковывают по 100—130кг в герметические барабаны из кровельной стали или оборотную тару — бидоны вместимостью 80 и 120кг.

Теоретически для разложения 1кг СаС₂ надо затратить 0,562кг воды, при этом получается 0,406кг (372,5л) ацетилена и 1,156кг гашеной извести Са(ОН)₂. Реакция происходит с выделением теплоты (около 475ккал/кг карбида кальция). Чтобы предотвратить нагревание ацетилена, которое может вызвать взрывчатый его распад, практически расходуется воды от 5 до 15л в зависимости от конструкции ацетиленовых генераторов, в которых получают ацетилен.

Карбид кальция жадно поглощает пары воды из воздуха с выделением ацетилена.

По ГОСТ 1460 — 81 карбид кальция выпускают в кусках следующих размеров (грануляции): 2x8; 8x15; 15x25; 25 х 80мм. Чем крупнее куски карбида кальция, чем больше выход ацетилена. С учетом примесей, содержащихся в карбиде кальция, и различной грануляции практически выход ацетилена из карбида кальция в среднем составляет от 250 до 280л на 1кг СаС₂.

Иногда в карбидном барабане скапливается много пылевидного карбида кальция. Карбидной пылью можно пользоваться лишь в генераторах особой конструкции. Применять пылевидный карбид кальция в генераторах, предназначенных для работы с карбидом кальция крупной грануляции, нельзя во избежание взрыва.

Сварочная проволока для газовой сварки.

По химическому составу сварочная проволока должна быть по возможности такой же, как и металл свариваемого изделия. Марки сварочной проволоки применяют те же и по тому же ГОСТу 2246 — 70, что и для дуговой сварки. Диаметр проволоки устанавливают в зависимости от толщины свариваемой стали и вида сварки. Обычно принимают диаметр проволоки равной половине толщины свариваемого листа. При толщине стали более 16мм применяют прутки диаметром 8мм.

Флюсы.

Для удаления из сварочной ванны неметаллических включений, защиты от окисления металла кромок свариваемых деталей и сварочной проволоки применяют флюсы. Флюс растворяет неметаллические включения и оксиды, образуя относительно легкоплавкую с малой удельной плотностью механическую смесь, которая легко поднимается в сварочный шлак. Флюсы вводятся в сварочную ванну в виде порошков или паст.

При сварке низкоуглеродистых сталей флюсы не употребляются, так как образующиеся в этом случае легкоплавкие оксиды железа и другие свободно (как показывает практика сварки) выходят на поверхность шва.

С флюсами выполняется сварка цветных металлов, чугунов и некоторых высоколегированных сталей. Составы этих флюсов приведены при описании технологии сварки соответствующих

металлов.