Материалы, применяемые при газовой сварке

Газы для сварки

Кислород при атмосферном давлении и обычной температуре газ без цвета и запаха, несколько тяжелее воздуха. При атмосферном давлении и температуре 20 гр. масса 1 м3 кислород равен 1.33 кг. Сгорание горючих газов и паров горючих жидкостей в чистом виде кислороде происходит очень энергично с большой скоростью, а возникновение в зоне горения возникает высокая температура.

Температура сжижения кислорода при нормальном атмосферном давлении минус 182,9 °С, при минус 218,4 °С жидкий кислород переходит в твердое состояние. При сгорании горючих газов в смеси с кислородом температура пламени значительно повышается по сравнению с температурой пламени при сгорании этих газов в смеси с воздухом.  

При соприкосновении кислорода с маслом или жирами последние могут самовоспламеняться, что может быть причиной пожара. Поэтому при обращении с кислородными баллонами и аппаратурой необходима тщательно следить за тем,чтобы на них не падали даже незначительные следы масла и жиров. Смесь кислорода с горючих жидкостей при определенных соотношениях кислорода и горючего вещества взрывается.

Технический кислород добывают из атмосферного воздуха который подвергают обработке в воздух разделительных установках, где он очищается от углекислоты и осушается от влаги. Примеси азота и аргона в техническом кислороде составляют 0.3-0.8 %. Газообразный кислород транспортируют в стальных баллонах под давлением 15 МПа (150 кгс/см2). 

Жидкий кислород хранят и перевозят в специальных сосудах с хорошей теплоизоляцией. Для сварки выпускают технический кислород трех сортов:

высшего, чистотой не ниже 99.5%

1-ого сорта чистотой 99.2%

2-ого сорта чистотой 98.5% по объему.

Остаток 0.5-0.1% составляет азот и аргон

Ацетилен — химическое соединение углерода с водородом. Температура пламени при сгорании в смеси с кислородом до 3200 °С. При нормальном атмосферном давлении и температуре 20 °С масса 1 м3 ацетилена равна 1,09 кг. При температуре от минус 82,4 до минус 83,6 °С ацетилен превращается в жидкость. При понижении температуры до минус 85 °С ацетилен превращается в твердое вещество. В жидком и твердом состоянии ацетилен очень взрывоопасен и взрывается от трения или удара! В газообразном состоянии ацетилен взрывоопасен при одновременном повышении давления до 0,2 МПа (2 кгс/см2) и температуры до 450-500°С, а также в смеси с кислородом или воздухом. Ацетиленокислородная смесь взрывоопасна при наличии в ней 2,8-93,0 % ацетилена по объему. Ацетиленовоздушная смесь взрывоопасна при наличии в ней 2,2-81,0 % ацетилена по объему. Транспортируют ацетилен в стальных баллонах под давлением 1,9 МПа

Пропан-бутановая смесь — сжиженный углеводородный газ, при атмосферном давлении и температуре выше нуля находится в газообразном состоянии. При сравнительно небольшом повышении давления — не более 1,6 МПа — он превращается в легкоиспаряющуюся жидкость. Сжиженный газ состоит в основном из смеси двух газов: пропана (около 80 %) и бутана (примерно 20 %). Кроме того, в нем в небольшом количестве содержатся такие газы, как этан, пентан, пропилен, бутилен и этилен. Теплота сгорания единицы массы сжиженного газа высокая — 46 МДж/кг. При плотности около 0,524 г/см3 (при 20 °С) объемная теплота сгорания сжиженного газа превышает 24 000 МДж/м3. Плотность пропан-бутановой смеси больше плотности воздуха, поэтому необходимо тщательно следить за герметичностью аппаратуры и коммуникаций во избежание образования взрывоопасной смеси газа с воздухом внизу помещения.

Газы заменители ацетилена

При сварке металлов можно применять другие газы и пары жидкостей. Для эффективного нагрева и расплавления металла при сварке необходимо чтобы температура пламени была примерно в два раза превышала температуру плавления свариваемого металла.

Для сгорания горючих различных газов требуется различное кол-во кислорода подаваемого в горелку.

Газы заменители ацетилена применяют во многих отраслях промышленности. Поэтому их производство и добыча в больших масштабах и они являются очень дешевыми, в этом их основное преимущество перед ацетиленом.

Вследствие более низкой темерауры пламени этих газов применение их ограничено некоторыми процессами нагрева и плавления металлов.

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

Газы– заменители с низкой теплопроводной способностью не экономично транспортировать в баллонах. Это ограничивает их применение для газопламенной обработки.

Горючие газы для сварки и резки

Горючие газы	Температура пламени при сгорании в кислороде, 0С	Коэффициент замены ацетилена
Ацетилен	3150	1,05
Водород	2400-2600	5,2
Метан	2400-2500	1,6
Пропан	2700-2800	0,6
Пары керосина	2400-2450	1-1,3

Условные цвета баллонов для хранения и транспортировки различных газов

Газ	Цвет баллона	Надпись на корпусе баллона	Цвет надписи
Азот	Чёрный	Азот	Желтый
Аммиак	Жёлтый	Аммиак	Черный
Аргон чистый	Серый	Аргон чистый	Зелёный
Аргон технический	Чёрный	Аргон технический	Синий
Ацетилен	Белый	Ацетилен	Красный
Бутилен	Красный	Бутилен	Желтый
Бутан	Красный	Бутан	Белый
Водород	Темно-зеленый	Водород	Красный
Воздух	Черный	Сжатый воздух	Белый
Гелий	Коричневый	Гелий	Белый
Закись азота	Серый	Закись азота	Чёрный
Кислород	Голубой	Кислород	Чёрный
Сероводород	Белый	Сероводород	Красный
Углекислота	Чёрный	Углекислота	Жёлтый
Этилен	Фиолетовый	Этилен	Красный
Все другие горючие газы	Красный	Название газа	Белый
Все другие негорючие газы	Чёрный	Название газа	Жёлтый

Сварочные проволоки и флюсы

В большинстве случаев при газовой сварке применяют присадочную проволоку близкую по своему хим. составу к свариваемому металлу.

Нельзя применят для сварки случайную проволоку неизвестной марки.

Поверхность проволоки должна быть гладкой и чистой без следов окалины, ржавчины, масла,краски и прочих загрязнений. Температура плавления проволоки должна быть равна или несколько ниже температуры плавления металла.

Проволока должна плавится спокойно и равномерно, без сильного разбрызгивания и вскипания,образуя при застывании плотный однородный металл без посторонних включений и прочих дефектов.

Для газовой сварки цветных металлов (меди, латуни, свинца), а так же нержавеющей стали в тех случаях, когда нет подходящей проволоки, применяют в виде исключения полоски нарезанный из листов той же марки, что и сваривает металл.

Флюсы

Медь, алюминий, магний и их сплавы при нагревании в процессе сварки энергично вступают в реакцию с кислородом воздуха или сварочного пламени (при сварке окислительным пламенем), образуя окислы, которые имеют более высокую температуру плавления, чем металл. Окислы покрывают капли расплавленного металла тонкой пленкой и этим сильно затрудняют плавление частиц металла при сварке.

Для защиты расплавленного металла от окисления и удаления образующихся окислов применяют сварочные порошки или пасты, называемые флюсами. Флюсы, предварительно нанесенные на присадочную проволоку или пруток и кромки свариваемого металла, при нагревании расплавляются и образуют легкоплавкие шлаки, всплывающие на поверхность жидкого металла. Пленка шлаков покрывает поверхность расплавленного металла, защищая его от окисления.

Состав флюсов выбирают в зависимости от вида и свойств свариваемого металла.

В качестве флюсов применяют прокаленную буру, борную кислоту. Применение флюсов необходимо при сварке чугуна и некоторых специальных легированных сталей, меди ее сплавов. При сварке углеродистых сталей не применяют.

Читайте также: Газопламенная сварка и резка металлов