Мини- конспект "Газы для газовой сварки и резки"

Міні-конспект

До теми№4: «Матеріали для газового зварювання»

Гази для газового зварювання і різання

Для газового зварювання й різання металів застосовуються різні гази:

• кисень,

• ацетилен,

• водень,

• пропан і т. д.

• пари бензину і гасу.

Кисень. При газовому зварюванні і різанні металів висока температура газового полум'я досягається шляхом спалювання пального газу або парів рідини в кисні.

Кисень при нормальних умовах (температурі і тиску) являє собою прозорий газ без запаху, смаку

і кольору, трохи важчий за повітря.

Маса одного кубометра кисню при температурі 20 ° С і атмосферному тиску дорівнює 1,33 кг. Кисень спалюється при температурі 182,9 "С (при нормальному тиску).

Рідкий кисень прозорий і має блакитний відтінок.

Маса одного літра рідкого кисню дорівнює 1,14 кг.

При випаровуванні одного літра рідкого кисню утворюється 860 л газу.

Отримують кисень розкладанням води електричним струмом або ж глибоким охолодженням атмосферного повітря. Кисень володіє високою хімічною активністю і здатний вступати в з'єднання з усіма хімічними елементами, крім інертних газів (аргону, гелію, ксенону, криптону і неону). Реакція сполуки з киснем протікає з виділенням великої кількості тепла (такі хімічні реакції називаються екзотермічними).

Для зварювання й різання випускається технічний кисень трьох сортів:

перший сорт містить не менше 99,7% чистого кисню,

другий - не менше 99,5%,

третій - 99,2% (за об'ємом).

Залишок складають азот і аргон.

Чистота кисню має велике значення для зварювання та різання (особливо - для різання). Чим більше чистий кисень, тим вище якість обробки і менше витрата кисню.

Стиснутий кисень при зіткненні з різними органічними речовинами - жирами, маслами, горючими пластмасами, вугільним пилом, здатний окисляти їх з великими швидкостями, внаслідок чого вони самовоспламеняются або вибухають. Кисень може утворювати також вибухові суміші з горючими газами або парами. Тому кисень вимагає обережного поводження, дотримання правил поводження з нею.

Ацетилен з усіх горючих газів застосовується найбільш широко. Ацетилен дає найбільш високу температуру при згорянні в кисні - 3050-3150 "С.

Ацетилен має хімічну формулу С₂Н₂, тобто є з'єднанням вуглецю і водню. Технічний ацетилен при нормальних умовах являє собою безбарвний газ з різко вираженим запахом.

Тривале вдихання ацетилену викликає запаморочення, нудоту або навіть отруєння.

Ацетилен легше повітря - при нормальних умовах має масу одного кубометра 1,09 кг. При температурі від 82,4 ° С до 84 "З ацетилен переходить у рідкий стан, а при температурі 85 ° С твердне (при нормальному тиску).

Ацетилен вибухонебезпечний, що необхідно враховувати при його використанні. Температура самозаймання ацетилену коливається в межах від 240 до 630 ° С і залежить від тиску і присутніх у ньому речовин: підвищення тиску знижує температуру його самозаймання (табл. 1).

Дуже вибухонебезпечні суміші ацетилену з киснем або повітрям. При певній концентрації ацетилену такі суміші можуть вибухати при атмосферному тиску (особливо небезпечні суміші, що містять 7-13% ацетилену).

Ацетилен (технічний) отримують двома способами: з карбіду кальцію і з природного газу, нафти або вугілля.

Таблиця 1. Залежність температури займання ацетилену від тиску

Отримання ацетилену з природного газу на 30-40% дешевше, ніж отримання з карбіду кальцію.

Пропан-бутанова суміш являє собою суміш пропану з 5-30% бутану. Іноді таку суміш називають технічним пропаном.

Пропан-бутанову суміш отримують при видобутку природних газів або при переробці нафти.

Оскільки температура пропан-бутанового полум'я невисока (близько 2400 ° С), то суміш використовується для зварювання сталі товщиною не більше 3 мм. При більшій товщині аркушів неможливо як слід прогріти метал, щоб отримати надійне з'єднання. Тому низькотемпературне полум'я доцільно використовувати при різанні, нагріванні деталей для редагування, а також при вогневої очищенні поверхні металу.

При зварюванні сталевих листів товщиною до 3 мм пропан-киснева зварювання за якістю не поступається ацетилено-кисневої.

Пропан-бутанова суміш для зварювальних робіт поставляється в зрідженому вигляді. Перехід суміші в газоподібний стан відбувається мимовільно у верхній частині балона.

Технічний пропан - безбарвний газ, важчий за повітря і має неприємний специфічний запах.

Природний газ складається в основному з метану (77 - 98%) і невеликої кількості інших газів - бутану, пропану, пропілену та ін.

Газ практично не має запаху, тому для виявлення його витоків до нього додаються різко пахнуть речовини.

Метан-кисневе полум'я має температуру ще нижче пропан-кисневого полум'я - порядку 2100 - 2200 ° С, тому природний газ застосовується в обмежених випадках.

Отримання ацетилену з карбіду кальцію.

Карбід кальцію (СаС₂) являє собою тверду речовину темно-сірого або коричневого кольору з різким запахом. Щільність карбіду - 2,2-2,4 г/см3.

Карбід кальцію отримують сплавом коксу і негашеного вапна в електродугових печах при температурі 1900-2300 ° С. При цьому відбувається ендотермічна (тобто з поглинанням тепла) хімічна реакція за формулою:

У технічному карбіді міститься до 90% чистого карбіду, інше - домішка вапна і різні окисли. Після охолодження й затвердіння карбід кальцію сортують на шматки певних розмірів. За ГОСТ 1460-76 встановлено наступна градація розмірів: 2x8; 8x15; 15x25; 25x80 мм.

Отримання ацетилену з карбіду кальцію протікає відповідно до реакцією:

СаС₂ + 2Н20 - С2Н2 + Са (ОН)₂ + Q

(Реакція екзотермічна, Q - кількість виділився тепла).

Реакція протікає бурхливо, з виділенням великої кількістю тепла (близько 475 ккал / кг карбіду кальцію). I Швидкість розкладання карбіду кальцію залежить від температури води, ступеня її чистоти, розмірів шматків карбіду кальцію і його чистоти. Чим менше шматки карбіду, тим швидше він розкладається. Наприклад, карбід кальцію розмірами 8x15 мм розкладається за 6,5 хвилин, а розмірами 50x80 мм - вже за 13 хвилин.

Теоретично з одного кілограма чистого карбіду; мусить виходити 372 дм³ ацетилену (або 372 літра, так як 1 літр = 1 дм³). Однак через наявність домішок на практиці отримують не більше 205 літрів, причому це Pff кількість залежить від грануляції (табл. 2).

.

Таблиця 2. Норми виходу ацетилену залежно від розмірів шматків карбіду кальцію (по ГОСТ 1460-76)

Карбідний пил, яку складають частинки розміром менше 2 мм, при взаємодії з водою розкладається майже миттєво, тому її не можна застосовувати в звичайних ацетиленових генераторах, розрахованих для роботи на кусковому карбіді, так як це може призвести до вибуху. Карбідовим пилом можна користуватися лише в генераторах особливої ​​конструкції.