Газовая сварка и резка металлов и оборудование

Обновлено: 23.04.2024

Кислород при газовой сварке способствует интенсивному горению горючих газов и получению высокотемпературного пламени. При горении газов в воздухе температура пламени значительно ниже, чем при горении в кислороде. При газовой сварке применяют газообразный технический кислород трех сортов.

Первый сорт характеризуется чистотой не ниже 99,7 % по объёму, второй сорт – не ниже 99,5 %, а третий сорт – не ниже 99,2 %. Технический кислород содержит примеси, состоящие из азота и аргона. Следует учесть важное значение чистоты кислорода при сварке и резке металла. Снижение чистоты кислорода на 1 % не только ухудшает качество сварного шва, но и требует увеличения расхода кислорода на 1,5 %.

Кислород при атмосферном давлении и нормальной температуре представляет собой газ без цвета и запаха с плотностью 1,43 кг/м 3 . Его получают из воздуха методом низкотемпературной ректификации, основанным на разности температур кипения основных составляющих воздуха – азота (–195,8 °C) и кислорода (–182,9 °C). Воздух переводят в жидкое состояние и затем постепенным повышением температуры испаряют азот (78 %). Оставшийся кислород (21 %) очищают многократным процессом ректификации.

Ацетилен в газосварочном производстве получил наибольшее распространение благодаря важным для сварки качествам – высокой температуре пламени, большой теплоте сгорания. Он представляет собой химическое соединение углерода с водородом (С₂Н₂). Это бесцветный газ с характерным запахом, обусловленным наличием примесей – сероводорода, фтористого водорода и др. Ацетилен взрывоопасен при следующих условиях: нагревании до 480–500 °C, давлении 0,14–0,6 МПа, наличии 2,3–80,7 % ацетилена в смеси с воздухом, наличии 2,8–93 % ацетилена в смеси с кислородом.

Ацетилен получают при взаимодействии карбида кальция с водой по реакции:

карбид кальция получают путем сплавления в электропечах кокса и обожженной извести:

СаО + 3С = СаС₂ + СО.

Карбид кальция очень активно вступает в реакцию с водой, реагируя даже с парами воды, насыщающими воздух. Поэтому его хранят и транспортируют в герметически закрытых стальных барабанах, содержащих 50–130 кг карбида. Из 1 кг карбида кальция в зависимости от сорта и грануляции получают 235–280 л ацетилена. Следует иметь в виду, что мелкий и пылеобразный карбид кальция применять запрещается – он взрывоопасен. Для взаимодействия 1 кг карбида кальция теоретически необходимо 0,56 л воды, практически берут 7–20 л воды для обеспечения охлаждения ацетилена и безопасной работы генератора.

Водород – газ без цвета и запаха. В смеси с кислородом или воздухом он образует взрывчатую смесь (гремучий газ), поэтому требует строгого соблюдения правил техники безопасности.

Водород хранится и транспортируется в стальных баллонах при максимальном давлении 15 МПа. Получают его электролизом воды или в специальных водородных генераторах путем воздействия серной кислотой на железную стружку или цинк.

Пиролизный газ – смесь газообразных продуктов термического разложения нефти, нефтепродуктов или мазута. Содержит вредные сернистые соединения, вызывающие коррозию мундштуков горелок и резаков, поэтому требует тщательной очистки.

Нефтяной газ – смесь горючих газов, являющихся побочным продуктом нефтеперерабатывающих заводов. Его применяют для сварки, резки и пайки сталей толщиной до 3 мм и сварки цветных металлов.

Природный газ получают из газовых месторождений. Он состоит в основном из метана (93–99 %).

Пропанабутановую смесь получают при добыче и переработке естественных нефтяных газов и нефти. Хранят и транспортируют в сжиженном состоянии в баллонах вместимостью 40 и 55 л под давлением 1,6–1,7 МПа. Жидкой смесью заполняют только половину баллона, так как при нагреве значительное повышение давления может привести к взрыву.

Бензин и керосин используют при газопламенной обработке в виде паров. Для этой цели горелки и резаки имеют специальные испарители, которые нагреваются от вспомогательного пламени или электрическим током.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Оборудование для плазменно-дуговой сварки, резки, напыления:

Оборудование для плазменно-дуговой сварки, резки, напыления: • источник питания плазменной дуги с вертикальной вольт-амперной характеристикой;• плазменная горелка-плазмотрон;• системы подачи газа и охлаждения горелки;• порошковый питатель (для

Оборудование для лазерной сварки и резки:

Оборудование для лазерной сварки и резки: • высоковольтный выпрямитель для питания ламп накачки;• блок конденсаторов;• блок поджига газового разряда;• собственно лазерная головка (активный элемент, отражатель, лампы накачки);• оптическая система для фокусировки,

Эффективные методы проведения сварки

Эффективные методы проведения сварки Метод опирания, или сварка с глубоким проплавлением Электрод с утолщенным покрытием используют для получения глубокого проплавления. Стержень электрода плавится быстрее покрытия, в итоге чего на конце электрода образуется

Оборудование и аппаратура для проведения газовой сварки

Оборудование и аппаратура для проведения газовой сварки Газовой сваркой называется сварка плавлением, при которой нагрев кромок соединяемых частей и присадочного материала производится теплотой сгорания горючих газов в кислороде. Классифицируется газовая сварка по

Сущность процесса кислородной резки

Сущность процесса кислородной резки Кислородная резка (рис. 78) основана на свойстве металлов и их сплавов сгорать в струе технически чистого кислорода. Рис. 78. Газокислородная резка:1 – разрезаемый металл; 2 – струя режущего кислорода; 3 – горючая смесь; 4 – режущий

Оборудование для кислородной резки

Оборудование для кислородной резки Резаки классифицируют:• по назначению – универсальные и специальные;• по принципу смешения газов – инжекторные и безынжекторные;• по виду резки – для разделительной и поверхностной резки;• по применению – для ручной и машинной

Техника резки

Техника резки На поверхности разрезаемого металла могут быть грязь, краска, окалина и ржавчина, поэтому она должна быть хорошо очищена. Для удаления окалины, краски и масла достаточно медленно провести пламенем горелки или резака по поверхности металла вдоль намеченной

Глава 12 Технология проведения сварки под флюсом и оборудование для нее

Глава 12 Технология проведения сварки под флюсом и оборудование для нее Сущность сварки под флюсом Сваркой под флюсом называется дуговая сварка, при которой дуга горит под слоем сварочного флюса, обеспечивающего защиту сварочной ванны от контакта с

Глава 13 Технология проведения дуговой сварки в защитных газах

Глава 13 Технология проведения дуговой сварки в защитных газах Сущность дуговой сварки в защитных газах Сущностью и отличительной особенностью дуговой сварки в защитных газах является защита расплавленного и нагретого до высокой температуры основного и электродного

Глава 14 Технология проведения контактной сварки

Глава 14 Технология проведения контактной сварки Сущность контактной сварки Контактной сваркой называется сварка с применением давления, при которой нагрев производится теплотой, выделяющейся при прохождении электрического тока через находящиеся в контакте

Глава 16 Технология производства сварки цветных металлов и их сплавов

Глава 16 Технология производства сварки цветных металлов и их сплавов Особенности сварки цветных металлов Цветные металлы и сплавы по своим физико-химическим свойствам резко отличаются от сталей, что необходимо учитывать при выборе вида сварки и технологии. По

Особенности сварки цветных металлов

Особенности сварки цветных металлов Цветные металлы и сплавы по своим физико-химическим свойствам резко отличаются от сталей, что необходимо учитывать при выборе вида сварки и технологии. По химической активности, температурам кипения и плавления, теплопроводности,

Глава 18 Технология электродуговой резки

Глава 18 Технология электродуговой резки Резка плавящимся электродом Резка стальным электродом основана на выплавлении металла из зоны резания теплотой электрической дуги, возбуждаемой между электродом и разрезаемым металлом. Этот способ широко применяется для

9.3. Средства для электросварки и резки стали под водой

9.3. Средства для электросварки и резки стали под водой Для электросварки и резки стали под водой применяются специальные электрододержатели и электроды. Электрический ток к электрододержателю и массе металла (обратный провод) подается с поверхности по кабелю сечением

Газовая сварка и резка металлов

Газовая сварка широко применяется при соединении изделий из чугунных сплавов, ремонте материалов, состоящих из тонкой углеродистой стали, заварке дефектов литья в цветных или черных металлах. Процесс происходит путем розжига материала высокотемпературным пламенем, которое образуется при сжигании кислорода в чистом виде и горючей смеси. Присадочная проволока используется для выставления зазора кромок расплавленным металлом.

Особенности выполнения газовой сварки

В процессе выполнения работ возможно регулировать состав смеси, в чем помогает редуктор. Мощность и температура пламени регулируется в зависимости от типов работ. Существует несколько видов газовой сварки:

Окислительное.
Восстановительное, которое используется для большинства соединений, материалов.
С повышенным уровнем горючей смеси.

В расплавленной ванне при процессах сварки происходят два основных процесса, восстановление и окисление. Структура прилегающего металла в основном крупнозернистая, для более прочного соединения.

Для улучшенных показателей прочности выполняется нагрев до максимальных температур, своего рода ковка металла.

Несколько основных особенностей при работе газовым оборудованием:

Газовая сварка стальных материалов низкоуглеродистого типа производится различными типами газа, присадочный элемент состоит из стальной проволоки, с малым количеством содержания углерода.
Легированные стали подвергаются сварке материалами, которые взаимодействуют с составом. Например, жаропрочные детали из нержавеющей стали свариваются с применением никелевой проволоки, некоторые марки материала потребуют использования молибдена.
Медные изделия свариваются на повышенных температурах, большая текучесть металла потребует минимального зазора соединений. Присадочный материал состоит из медной проволоки и флюса, который используется для раскисления шва.
Латуневые соединения производятся путем применения присадки из идентичного материала. В силу летучести цинка, для избегания образования пор, при сварке подается большее количество кислорода.
Бронзовые сплавы свариваются восстановительным типом пламени, не выжигая основные компоненты металла. Для присадки используется идентичный материал с применением кремния, способствующего раскислению шва и металла.

Газовая сварка труб

Стоит заметить, что при работе с алюминием или магнием процессы окисления текут быстрее. Участок обработки и шов имеют различные параметры и характеристики, расположенный в непосредственной близости участок прилегания отличается пониженной прочностью, склонен к преждевременным деформациям.

Принцип действия газосварки

Кислород и горючий газ подаются в устройство через патрубки, происходит воспламенение через сопло, вентилями производится регулировка мощности пламени. Пламя состоит из нескольких основных частей, факела, процесса восстановления и ядра. Наиболее высокие температурные параметры наблюдаются в ядре, процесс происходит частью пламени между ядром и восстановлением.

Воздействие высоких температур на поверхности материалов влекут за собой защиту области сварки от излишнего воздуха, в котором имеются примеси тяжелых газов. Высокие показатели при резке металлов позволяют выполнять работы с высокой точностью, производить необходимые изделия. Существуют различные типы газовой сварки.

Оборудование для сварки

Газ для сварки играет большую роль в плотности, качестве соединения, популярным газом при использовании обозначен ацетилен.

Технология газовой сварки

Технология газовой сварки происходит с использованием присадки из легко сплавного материала, основной задачей которого является наполнение кромки материалов. Ацетиленовая горелка используется для оплавления кромок путем нагрева, после чего происходит соединение. Второй способ подразумевает наплавку или напыление, при зависимости от типа металла и оборудования. Отличие способов в расходе газовой смеси, подвергаемым к обработке материалам, затрачиваемом времени на операцию.

Опыление двух соединений металла затребует больших температурных показателей, на это потребуется повышенное количество горючей смеси. Для нагрева присадочных прутков не требуется высоких температур, структура инструмента состоит из легкоплавких материалов. Существует специальный вид электродов для соединения материалов инверторным типом оборудования.

Техника газовой сварки с применением различных присадок значительно прочнее, приятнее на внешний вид, процесс происходит быстрее, а расходы горючей смеси меньше в разы.

Применяется данная технология сварочных работ в различных сферах, соединение трубопроводов технологического направления, запасных частей машин, наплавление прутка, ковка различных фрагментов.

Для процесса сварки газом потребуются основные элементы:

В качестве газа при большинстве случаев используется пропан. Подойдет различного типа газ с инертной текучестью.
Катализатором к воспламенению выступает баллон с кислородным газом.
Шланги для отвода газовой смеси, сопло, редуктора на баллоне и рукояти.

Калибровочное сопло распыляет газовую смесь под давлением, для поджига применяется кремниевая пьеза-зажигалка, после чего регулируется насыщенность смеси, сила пламени.

Плюсы и минусы газовой сварки

В каждом виде производимых работ подразумевает наличие определенных достоинств и недостатков. Соединение сварочным способом возможно с применением различного оборудования, инструментов и зависит от свойств материала. Преимущества и недостатки газовой сварки определяются несколькими моментами.

Одним из важнейших достоинств газовой сварки является оснащение оборудованием, отсутствие в потребности к энергоносителям. Сварочные работы возможно выполнять с наличием двух баллонов и резака. Отличное решение для удаленных мест от электроэнергии.
Соединение тонколистовых металлов производится очень аккуратно, качественно за счет возможной регулировки расстояния пламени, температурных режимов.
Транспортировка не требует больших затрат, для перемещения и хранения нет необходимости приобретать специальные приспособления.
Надежный шов, качественные работы позволяют не беспокоиться о долговечности сварочных соединений.

Недостатки газовой сварки:

Сварка изделий с высокой точностью подразумевает от оператора высокой квалификации, изделия производятся медленно.
Большой окружной диапазон, высокая температура.
Требуются повышенный расход компонентов, сварочного газа и проволок.

Материалы для выполнения сварки с использованием газа

Технологический процесс с применением газовых материалов зависит от ряда причин и факторов. Основным и не изменяемым газом является кислород при технологически чистом виде. Предназначение состоит в активации процессов горения металлических деталей для соединения в последующем времени. Газ транспортируется, содержится под высоким давлением для продолжительной работы вне заправочной станции. Хранение, контакты с техническими маслами недопустимо, а также не рекомендуется использовать кислород под прямыми солнечными лучами.

Получение чистого кислорода происходит из обычного воздуха, для очистки используются специальные устройства. Кислород делится на категории, бывает высший, первый и второй сорта. Работа с материалами невозможна без сопутствующего кислороду газа. При большинстве случаев применяется ацетилен бесцветного типа. Ацетилен производится путем соединения воды с карбидом кальция, при определённых температурных воздействия взрывоопасен.

Ацетилен для сварки

Использование ацетилена обуславливается высокими температурными показателями при сварке соединений, более дешевые аналоги не дают возможности производить качественную работу из-за недостаточной температуры горения.

Проволока и флюс для выполнения сварки

Проволока используется для сварки газа, необходима для восполнения ячеек высвобождаемых соединений. Применение флюса и проволоки дает возможность создавать правильно сформированный шов, с необходимыми характеристиками. Чистота, отсутствие признаков коррозии на материале проволоки дает возможность выполнять качественное изделие, в отдельных случаях возможно использовать кусок того же самого материала, который подвергается сварке. Флюс обеспечивает защиту от окислов, других окружающих установленный метал воздействий.

Пренебрегать использованием флюса для выполнения сварки возможно только при изготовлении материалов из углеродистой стали. Борная кислота, используемая в качестве флюса, наносится на детали из меди, магния или алюминия.

Оборудование для газовой сварки

Кроме используемых газов и баллонов, необходимо наличие других технологических элементов:

Для газовой сварки применяют оборудование, как затвор водяного типа, обеспечивающий защиту от обратной тяги огня. Расположение происходит между емкостью с ацетиленом, газовым соплом.
Редукторы используются для контроля уровня газа на выходе из баллона. Существуют различные модели, обратного или прямого действия. Модификации для работы со сжиженным газом подразумевают наличие рубцов внутри конструкции, что позволяет исключить вымерзание.
Шланги специального типа используются для подачи газа к горелке. Маркировка происходит разным цветом в зависимости от максимального давления.
Горелка необходима для смеси горючей смеси, последующего воспламенения газов. Различные модификации делятся на инжекторные и обычные типы. Также разделение происходит по мощности, необходимой при работе.
Газовая сварка производится на обустроенном столе. Оборудуется столешницей для удобной, продуктивной работы. Аппарат для газовой сварки и резки должен соответствовать параметрам безопасности. Вытяжная вентиляция помогает сварщику, позволяет производить процессы с максимальной скоростью.

Оборудование для газовой сварки включает в себя огромный спектр приборов и механизмов. В совокупности оборудование позволяет проводить работы при удаленном от энергетических источников месте. Каждый вид оборудования обустроен под тип используемого газа при грамотном соблюдении техники безопасности.

Как выполняется газовая сварка в полуавтоматическом режиме

Полуавтоматическая газовая сварка подразумевает гибридный метод соединения металлов. Применяется с использованием защитного газа и электрической дуги, процесс происходит следующим образом:

Пуск механизмов, подготовку инструментов к работе.
В специальное отверстие продевается проволока, в непосредственной близости к горелке.
Редуктором контролируется, выставляется уровень горючей смеси.
Скорость подачи проволоки контролируется специальным механизмом на барабане.
Устанавливается напряжение, другие параметры на полуавтомате.
Перед началом процесса необходимо выставить под правильным углом горелку.

Для качественного соединения, равномерного получения шва, при использовании такого вида сварки, разработаны параметры в соответствии с ГОСТом.

Давление редуктора должно быть при определенных величинах, тип и параметры шлангов. Баллоны для содержания газа должны быть опрессованы и проверены, горелки и проволока отличаются по параметрам, должны соответствовать установленным порядкам. Проверку необходимо производить перед тем, как сваривать металлы.

Меры предосторожности и правила использования газовой горелки

Процесс сварки может навредить как работнику, так и окружающим при не соблюдении элементарных правил техники безопасности. Запрещается производить газосварочные работы в замкнутом помещении, или оно должно быть оборудовано хорошей вентиляцией. Защитные очки препятствуют влиянию лучей на сетчатку глаз, а также брызг металла.

Сварочный пост должен содержаться в чистом состоянии, баллоны хорошо закреплены на своих местах, проверены опрессовкой. Газовые баллоны перевозятся на специализированных носилках либо тележке. При транспортировке оператор обязан установить на верхнюю часть емкости защитное устройство. Выполнение работ производится пламенем, отходящим в другую сторону от баллонов. При ограниченном пространстве устанавливается защитный металлический щит, контролируется температура.

Газовая сварка и резка

Основные виды газопламенной обработки. Сущность газовой сварки

Сущность процесса газовой сварки заключается в том, что свариваемый и присадочный металлы расплавляются за счет тепла пламени горелки, получающегося при сгорании какого-либо горючего газа в смеси с кислородом.

Наиболее распространенным газом является ацетилен. В процессе сварки металл соприкасается с газами пламени, а вне пламени — с окружающей средой, обычно с воздухом. В результате металл подвергается изменениям, характер которых зависит от свойств металла, способа и режима сварки. Наибольшим изменениям подвергается металл, расплавляющийся в процессе сварки. При этом изменяется содержание примесей и легирующих добавок в металле. Одновременно может происходить обогащение его кислородом, в некоторых случаях и водородом, азотом, углеродом. Одним из наиболее распространенных процессов, происходящих при взаимодействии пламени с металлом, является окисление.

При сварке сталей в металле сварочной ванны образуется закись железа FeO, которая реагирует с кремнием и марганцем внутри сварочной ванны; вредные примеси выводятся в шлак либо удаляются в виде газов. Для предотвращения окисления кромок металла и извлечения из жидкого металла окислов и неметаллических включений применяются флюсы. Расплавленные флюсы в основном нерастворимы в металле и образуют на поверхности металла пленку шлака. Шлак предохраняет металл от воздействия газов пламени и атмосферных газов.

В процессе газовой сварки, кроме расплавления металла сварочной ванны, происходит нагрев основного и свариваемого металла до достаточно высоких температур, приближающихся к температуре плавления на границе раздела со сварочной ванной. Поэтому при сварке одновременно происходит ряд сложных процессов, связанных с расплавлением металла, его взаимодействием с газами и шлаками, последующей кристаллизацией, а также с нагревом и охлаждением металла в твердом состоянии как в пределах шва, так и в основном металле и в зоне термического влияния.

Расплавленный металл сварочной ванны представляет сплав основного и присадочного металлов. В результате взаимодействия газов пламени и флюсов он изменяет свой состав. По мере удаления пламени горелки металл кристаллизуется в остывающей части ванны. Закристаллизовавшийся металл сварочной ванны образует металл шва. Шов имеет структуру литого металла с вытянутыми укрупненными кристаллами, направленными к центру шва. Наибольшее применение в промышленности из множества видов газопламенной обработки имеют сварка, пайка и кислородная резка. Наиболее известные виды газопламенной обработки приведены в табл. 48

Виды газопламенной обработки

Для газовой сварки необходимы следующие сварочные материалы, оборудование, приспособления и специальные средства для безопасной работы:

кислород и горючий газ (ацетилен или его заменители);
присадочная проволока для сварки или наплавки;

оборудование и аппаратура:

кислородные баллоны для хранения запаса кислорода, подаваемого из баллонов в горелку или резак;
кислородные редукторы для понижения давления кислорода;
ацетиленовые генераторы для получения ацетилена из карбида кальция или ацетиленовые баллоны, в которых ацетилен находится в растворенном состоянии;
ацетиленовые редукторы для понижения давления ацетилена, отбираемого из баллона;
специальные баллоны или емкости для сжиженных газов, бачки с насосом для создания в них давления;
сварочные, наплавочные, закалочные и другие горелки с набором наконечников для нагрева металла различной толщины;
кислородные и другие резаки с комплектом мундштуков и приспособлений для резки и т. д.;
резиновые рукава (шланги) для подачи кислорода и любого горючего газа в горелку или резак;

принадлежности для сварки и резки:

очки с затемненными стеклами (светофильтры) для защиты глаз от яркости сварочного пламени, молоток, набор ключей для накидных гаек горелки и резака, стальные щетки для очистки сварного шва и кромок деталей перед сваркой;
сварочный стол и приспособление для сборки и фиксации деталей при прихватке и сварке;
флюсы или сварочные порошки.

Для газосварщика рабочим местом является сварочный пост в комплексе с соответствующей аппаратурой и приспособлениями.

Материалы, применяемые при газовой сварке и резке

1. Газы, применяемые при сварке и резке

Кислород при атмосферном давлении и обычной температуре – это газ без цвета и запаха, несколько тяжелее воздуха. При атмосферном давлении и температуре 20 ° С масса 1 м3 кислорода равна 1,33 кг. Сгорание горючих газов или паров горючих жидкостей в чистом кислороде происходит очень интенсивно, в зоне горения развивается высокая температура.

Для получения сварочного пламени с высокой температурой, необходимой для расплавления металла в месте сварки, горючий газ или пары горючей жидкости сжигают в смеси с технически чистым кислородом. Если горение газов происходит на воздухе, в котором кислорода содержится только 1/5 по объему (остальные 4/5 составляют азот и другие атмосферные газы), то температура сварочного пламени будет значительно ниже и процесс горения происходит значительно медленнее, чем в технически чистом кислороде.

Сам кислород не токсичен, не горюч и не взрывоопасен, однако, являясь сильнейшим окислителем, резко увеличивает способность других материалов к горению, а при очень высокой скорости горения – к взрыву.

Технический кислород добывают из атмосферного воздуха, который подвергают обработке в воздухоразделительных установках, где он очищается от пыли, углекислоты и осушается от влаги. Перерабатываемый в установке воздух сжимается компрессором до высокого давления и охлаждается в теплообменниках до сжижения.

Жидкий воздух разделяют на кислород и азот.

Процесс разделения происходит вследствие того, что температура кипения жидкого азота жиже температуры жидкого кислорода на 13 °С. Азот оказывается более легкокипящим газом и испаряется первым, поэтому его отводят из воздухоразделительной установки в атмосферу. Жидкий чистый кислород накапливается в воздухоразделительном аппарате. При испарении кислорода им заполняют баллоны под давлением, создаваемым с помощью компрессора.

Технический кислород транспортируют в стальных баллонах согласно требованиям
существующих нормативных документов или в автореципиентах под давлением 15±0,5 МПа (150±5 кгс/см2) или 20±1,0 МПа (200 ±10 кгс/см2) при 20 °С. При наполнении баллонов, их хранении и транспортировании в интервале температур от —50 до +30 °С давление газа в баллоне должно соответствовать приведенному в табл. 49. Таблица 49

Давление кислорода в баллоне в зависимости от температуры окружающего воздуха

Температура газа. СС	Давление газа в баллоне, МПа (кгсУсм2)	Допустимое отклонение. МПа (кгс см:)	Давление гава в баллоне. МПа (кгс см3)	Допустимое отклонение. МПа (кгс’см3)
15 МПа (150 кгс/см5) арн 20 °С		20 МПа (200 кгс см3) прн 20 «С
-50	9.3 (93)	12 3 (123)
-Ц0	10.2 (102)	13.5(135)
-30	11,1 (111)	14.6 (146)
-20	11.9 (119)	15.& (158)
-10	12.7 (127)	= 0.5(5)	16.9 (169)	=1,0(10)
0	13.5(135)	179 (179)
— 10	14.3 (143)	19.0(190)
-20	15.0 (150)	20.0 (200)
-30	15.7(157)	21.0 (210)

Для сварки и резки выпускают технический кислород 1-го сорта чистотой не менее 99,7 % и 2-го сорта чистотой не менее 99,5 %. При хранении или транспортировке наполненных баллонов давление в них должно соответствовать температуре окружающего воздуха.

Хранение и транспортировка наполненных баллонов при температуре выше 60 °С не допускается.

Баллоны с кислородом должны возвращаться на заполнение с остаточным давлением не ниже 0,05 МПа (0,5 кгс/ см2). Aцетилен ( С2Н2) является химическим соединением углерода с водородом. Это бесцветный горючий газ, имеющий резкий характерный запах. Длительное вдыхание ацетилена вызывает головокружение, тошноту, а иногда и сильное общее отравление.

Aцетилен легче воздуха: 1 м³ ацетилена при 20 °С и атмосферном давлении имеет массу 1,09 кг Aцетилен является взрывоопасным газом. Температура самовоспламенения ацетилена лежит в пределах 240—630 °С и зависит от давления и присутствия в ацетилене различных примесей. При атмосферном давлении смесь ацетилена с воздухом взрывается при содержании в ней ацетилена 2,2 % и более, а в смеси с кислородом при содержании – 2,8 % и более.

Взрыв ацетилено-воздушной или ацетилено-кислородной смеси может произойти от искры, пламени или сильного местного нагрева, поэтому обращение с карбидом кальция и с ацетиленом требует осторожности и строгого соблюдения правил безопасного труда.

В промышленности ацетилен получают при разложении жидких горючих, таких как нефть, керосин, воздействием электродугового разряда. Применяется также способ производства ацетилена из природного газа (метана). Смесь метана с кислородом сжигают в специальных реакторах при температуре 1300—1500 °С. Из полученной смеси с помощью растворителя извлекается концентрированный ацетилен. Получение ацетилена промышленными способами на 30—40 % дешевле, чем из карбида кальция. Промышленный ацетилен закачивается в баллоны, где находится в порах специальной массы растворенным в ацетоне. В таком виде потребители получают баллонный промышленный ацетилен.

Свойства ацетилена не зависят от способа его получения.

Остаточное давление в ацетиленовом баллоне при температуре 20 °С должно быть 0,05—0,1 МПа (0,5—1,0 кгс/см2).

Рабочее давление в наполненном баллоне не должно превышать 1,9 МПа (19 кгс/см2) при 20 °С. Для сохранности наполнительной массы нельзя отбирать ацетилен из баллона со скоростью 1700 дм3/ч.

Рассмотрим подробнее способ получения ацетилена в генераторе из карбида кальция.

Карбид кальция получают путем сплавления кокса и негашеной извести в электрических дуговых печах при температуре 1900—2300 °С, при которой протекает реакция: СаО + 3С = СаС2 + СО. Расплавленный карбид кальция сливают из печи в формы-изложницы, где он остывает. Далее его дробят и сортируют на куски размером от 2 до 80 мм. Готовый карбид кальция упаковывают в герметически закрываемые барабаны или банки из кровельной жести по 40; 100; 130 кг. В карбиде кальция не должно быть более 3 % частиц размером менее 2 мм (пыль). По соответствующему стандарту устанавливаются размеры (грануляция) кусков карбида кальция: 2×8; 8×15;15×25;25×80 мм. При взаимодействии с водой карбид кальция выделяет газообразный ацетилен и образует в остатке гашеную известь, являющуюся отходом.

Реакция разложения карбида кальция водой происходит по схеме:

Из 1 кг химически чистого карбида кальция теоретически можно получить 372 дм3 (литра) ацетилена. Практически из-за наличия примесей в карбиде кальция выход ацетилена составляет до 280 дм3 (литров). В среднем для получения 1000 дм3 (литров) ацетилена расходуется 4,3—4,5 кг карбида кальция.

Карбидная пыль при смачивании водой разлагается почти мгновенно.

Карбидную пыль нельзя применять в обычных ацетиленовых генераторах, рассчитанных для работы на кусковом карбиде кальция. Для разложения карбидной пыли применяются генераторы специальной конструкции. Для охлаждения ацетилена при разложении карбида кальция берут от 5 до 20 дм3 (литров) воды на 1 кг карбида кальция.

Применяют также «сухой» способ разложения карбида кальция. На 1 кг мелко раздробленного карбида кальция в генератор подают 0,2—1 дм3 (литр) воды. В этом процессе гашения известь получается, не в виде жидкого известкового ила, а в виде сухой «пушонки», удаление, транспортировка и утилизация которой значительно упрощаются.

При сварке и резке металлов можно применять также и другие горючие газы и пары горючих жидкостей. Для нагрева и расплавления металла при сварке необходимо, чтобы температура пламени примерно в 2 раза превышала температуру свариваемого металла.

Поэтому использовать газы – заменители ацетилена целесообразно только при сварке металлов с более низкой температурой плавления, чем у стали, таких как алюминий, его сплавы, латунь, свинец.

При резке металлолома используют пропан.

Пропан – это горючий газ, который получают при добыче природных газов или при переработке нефти. Обычно получают не чистый пропан, а с примесью бутана до 5—30 %. Такая смесь именуется пропан-бутановой. Для сварочных работ пропан-бутановая смесь доставляется потребителю в сжиженном состоянии в специальных баллонах. Переход смеси из жидкого состояния в газообразное происходит самопроизвольно в верхней части баллона из-за меньшей удельной массы газа по сравнению со сжиженной смесью.

Технический пропан тяжелее воздуха и имеет неприятный специфический запах. Природный газ состоит в основном из метана (степень чистоты 98 %), остальное – примеси в небольших количествах бутана и пропана.

Газ имеет слабый запах, поэтому, чтобы обнаружить утечку, добавляют специальные пахнущие вещества.

Чаще всего метан применяют при резке металлов. Для образования газового пламени в качестве горючего можно использовать и другие газы (водород, коксовый и нефтяной газы), горючие жидкости (бензин, керосин, ацетон и т. д.). Жидкие горючие менее дефицитны, но требуют специальной тары для хранения. Для сварки, резки и пайки горючая жидкость преобразуется в пары пламенем наконечника горелки или резака. Характеристика различных горючих газов и жидкостей, применяющихся в различных отраслях машиностроения и в ювелирной промышленности, приведена в табл. 50.

Таблица 50 Характеристика горючих газов и жидкостей, выраженная через коэффициент ацетилена

* Для керосина и бензина приведена масса 1 м3 жидкости.

2. Сварочная проволока и флюсы

Сварочную проволоку выпускают в мотках (бухтах). Ее выправляют и нарезают на части требуемой длины. В большинстве случаев при газовой сварке применяют присадочную проволоку, близкую по своему химическому составу к свариваемому металлу. Нельзя применять для сварки случайную проволоку неизвестной марки и неизвестного химического состава. Химический состав некоторых марок сварочной проволоки, применяемой для газовой сварки углеродистых сталей, приведен в табл. 51.

Таблица 51 Химический состав некоторых марок сварочной проволоки, применяемой для сварки углеродистых сталей

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 свариваемого металла.
Проволока должна плавиться спокойно и равномерно, без сильного разбрызгивания и вскипания, образуя при застывании плотный, однородный наплавленный металл без посторонних включений, пор, шлаков, пленок и других дефектов.
Диаметр проволоки выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла и способа сварки.

Сварка цветных металлов

Для газовой сварки цветных металлов, таких как медь, латунь, алюминий, свинец и др., а также нержавеющих сталей в тех случаях, когда нет подходящей проволоки, применяют в виде исключения полоски, нарезанные из листов той же марки, что и свариваемый металл. Однако сварка полосками ввиду того, что они обычно имеют неравномерную ширину, дает шов худшего качества, чем сварка проволокой.

Сварка бронзы

Для сварки бронзы применяют вместо проволоки отлитые прутки из той же бронзы, т. е. того же химического состава. Флюсы при газовой сварке наносят на присадочную проволоку или пруток и кромки свариваемого металла, а также добавляют в сварочную ванну.

Составы флюсов выбирают в зависимости от вида и свойств свариваемого металла. Флюс должен быть подобран таким образом, чтобы он плавился раньше, чем металл, хорошо растекался по шву, не оказывал вредного воздействия на металл шва и полностью удалял образующиеся при сварке окислы. В качестве флюсов применяют прокаленную буру, борную кислоту, кремниевую кислоту и другие специальные добавки. Флюсы используются в виде порошков, паст, водных растворов. В некоторых случаях такие растворы готовят сами сварщики.

Сварочные работы: Практическое пособие для электрогазосварщика

Евгений Максимович Костенко Сварочные работы: Практическое пособие для электрогазосварщика

Аннотация к книге «Сварочные работы: Практическое пособие для электрогазосварщика»

Книга содержит общие сведения о сварке, сварных соединениях и швах электрической и газовой сварке плавлением, газовой сварке и резке. Кратко описано устройства, оборудование и аппаратура для дуговой и газовой сварки, наплавки и резки, рассмотрены приемы выполнения различных сварных швов, вопросы контроля качества сварных соединений. Приводятся сведения о перспективных видах сварки.
Для профессиональной подготовки и повышения квалификации сварщиков, учащихся ПТУ и УКК, а также для мастеров и инженерно-технического персонала.

Аппарат для газовой сварки и резки: что это и как выбрать?

Сварка и резка с применением горючего газа — это давно известная и часто применяемая технология. С помощью газосварочного оборудования можно сварить практически любой металл, поскольку горелка позволяет плавно регулировать температуру пламени, а значит подстраивается под температуру плавления заготовки. Также эта технология позволяет не использовать электроэнергию, так что вы сможете варить даже в полевых условиях.

В этой статье мы напомним об этой простой, но эффективной сварочной технологии, а также подробно объясним, что такое аппарат для газовой сварки и резки, каковы его характеристики и существует ли он на самом деле. Мы также расскажем, как подобрать комплект оборудования для выполнения газовой сварки и резки.

Общая информация

Для начала напомним о технологии. Газовая сварка и газовая резка — это метод сварки/резки металла с использованием кислорода и ацетилена (или любого другого горючего газа). Кислород и газ используются по отдельности и поставляются в баллонах. Эта технология широко применяется даже в 21 веке, поскольку позволяет осуществить сварку и резку без электричества.

Суть технологии проста. К баллонам с газом и кислородом с помощью шлангов подсоединяется газовая горелка, которая используется для смешивания и последующей подачи этой смеси. При выходе из сопла смесь поджигается. Температура при горении газа и кислорода может достигать 3000 градусов по Цельсию, и этого более чем достаточно для плавления большинства металлов. Швы формируются либо за счет основного металла, либо с применением присадочной проволоки.

Для выполнения газовой сварки/резки необходимо собрать так называемый сварочный пост. Он состоит из двух баллонов (один с горючим газом, другой с кислородом), газового редуктора, двух шлангов (для ацетилена используется шланг для горючего газа, обозначенный красным цветом, а для кислорода — синим), а также горелки или резака.

Как видите, никакой аппарат для газовой сварки и резки здесь не фигурирует. Эта технология в принципе не подразумевает использование сварочного аппарата, поскольку он питается от сети и работает по совершенно другому принципу. Отсюда можно сделать вывод, что фраза «аппарат для газовой резки/сварки» — это просто заблуждение несведущих сварщиков.

В случае с газовой сваркой и резкой правильнее говорить «комплект оборудования» или «газосварочный пост». Но никак не «аппарат для сварки и резки газом».

Как выбрать оборудование?

Оборудование и аппаратура для газовой сварки требуют тщательного подбора. Далее мы подробно расскажем основные особенности, которые вам нужно учесть при выборе всех комплектующих.

Сварочная горелка/резак

Сварочная горелка или резак — это главный компонент во всей цепочке. Именно в горелке или резаке смешивается кислород с горючим газом. Также горелка/резак используется для регулировки подачи газовой смеси. Благодаря этому можно довольно точно подстроит температуру горения пламени. Так вы сможете варить металл с любой температурой плавления, не превышающей 3000 градусов.

Как не трудно догадаться, горелка используется для сварки металла (точнее, для плавления кромок), а резак — для резки.

У горелок и резаков отличается мощность. Для дома лучше выбрать маломощную горелку, она компактна и весит немного, так что вам будет удобно с ней работать. Мы не рекомендуем выбирать горелку с запасом по мощности, поскольку вы переплатите и получите не самый удобный «инструмент» в работе из-за ее веса.

Большинство горелок предназначены для смешивания кислорода с ацетиленом, а большинство резаков — для смешивания кислорода и пропана. Учитывайте это перед покупкой.

Шланги

Шланги необходимы для подачи газа из баллонов в горелку или резак. Всего используется два шланга. Один для кислородного баллона, другой — для баллона с горючим газом. Оба шланга подсоединяются к горелке/резаку.

В большинстве своем, шланги изготавливают из прочной, но гибкой резины. Если в качестве горючего газа используется керосин или бензин, то нужно выбирать бензостойкий шланг.

Что касается длины шлангов, то здесь мнения разнятся. Но мы считаем, что все зависит от объема баллонов. Чем больше объем, тем длиннее должен быть шланг, чтобы вам не пришлось перетаскивать тяжелый баллон из места в место. Если вы используете баллоны объемом 10 литров, то можете купить обычные короткие шланги и не беспокоиться.

Обращайте внимание на цвет шлангов. Для горючего газа выбирайте шланг, окрашенный в красный цвет. А для кислорода — окрашенный в синий.

Редуктор газовый

Редуктор предназначен для понижения давления газа и контроля за его расходом. Устанавливается прямо на газовый баллон. При этом редуктор используется не просто для понижения давления, а для его стабилизации до необходимого уровня. Этот простой прибор предназначен не для снижения давления до нулевой отметки. Это важно понимать.

У редуктора есть два датчика, с помощью которых можно осуществлять настройку. На одном датчике показывается давление, а на другом можно проследить расход газа. Прибор очень удобен и прост в применении.

Выбирая редуктор, обращайте внимание на его цвет. К примеру, редукторы для ацетилена окрашивают в черный цвет, чтобы их можно было отличить от других. Вы не можете использовать любой редуктор с горючим газом. Необходимо учитывать сам газ и подбирать редуктор исходя из этого.

Баллоны

Как мы уже упомянули выше, используется два баллона — с горючим газом (чаще всего ацетиленом) и кислородом. Их так же окрашивают в различные цвета. Не запутаетесь.

У каждого баллона есть резьба, на которую накручивается вентиль подачи газа. На вентиль устанавливается редуктор (о нем мы говорили выше), а к редуктору уже подключаются шланги, которые затем подсоединяются к горелке или резаку. Система очень простая.

Для домашних работ подойдут баллоны небольшого объема. Они компактны и их без проблем можно перевезти в багажнике вместе со всеми остальными комплектующими. Для профессиональной сварки и резки необходимо использовать баллоны объемом 40 литров. Но вы должны понимать, что в таком случае мобильность сильно снижается и вы точно не сможете забраться с этим баллоном в труднодоступное место. Эта проблема решается с помощью длинных шлангов.

Обращайте внимание и на вентили. Для кислородного баллона лучше выбрать латунный вентиль, а для ацетиленового баллона — стальной. Но ни в коем случае не наоборот. Также не устанавливайте на ацетиленовый баллон медные вентили, это запрещено.

Вместо заключения

Сварка с применением горючего газа — это очень простая, но действенная технология, проверенная временем. Для ее применения не нужно электричество, достаточно двух баллонов, горелки и комплекта шлангов. Многие ошибочно полагают, что существует некий аппарат, предназначенный для газовой резки и сварки. Но это заблуждение. Эта технология не предусматривает применение никакого сварочного аппарата. Только вы, горючий газ, кислород и горелка/резак.

При выборе всех комплектующих обращайте внимание не только на стоимость, но и на характеристики, качество сборки. Обязательно просите технический паспорт на баллоны.

Отнеситесь с особой внимательностью к выбору сварочной горелки или резака. Ведь именно в них смешивается кислород и горючий газ. А это, в свою очередь, очень опасно для жизни и здоровья сварщика. Словом, не скупитесь и приобретите более-менее качественные комплектующие. Так вы не только сохраните свою жизнь, но и будете лучше выполнять работу. Желаем удачи!

Суть газовой сварки

Сварка – это самый надежный и популярный метод скрепления двух металлических деталей в одно целое. Он может производиться несколькими видами, одним из которых является газовая сварка. Рассмотрим подробнее преимущества и недостатки такого метода, область применения данного вида соединения и материалы, которые нужны для пайки газовой сваркой.

Определение газовой сварки

Газовая сварка металлов – это такой способ соединения их, при котором используются газы для создания высокой температуры. Чаще всего используется кислород и ацетилен, хотя возможны и другие варианты. Ведущая роль здесь отводится пламени, ведь именно от него и зависит высота температуры и возможность расплавления разных типов металлов. Пламя состоит из трех зон: ядра (где распадается ацетилен), восстановительной зоны (в которой окисляется углерод и водород) и факела (область полного сгорания газов). Их бывает три вида (в зависимости от соотношения газов – ацетилена и кислорода):

нормальное пламя, при котором осуществляется подача газов в равных пропорциях. Оно характеризуется синим цветом всех трех зон, при чем восстановительная имеет яркий синий цвет;
науглероживающее пламя свидетельствует о недостатке кислорода и характеризуется ярко-желтым факелом;
окислительное – это то, которое возникает при недостатке ацетилена, при котором пламя бледное и короткое.

Для работы газовой сваркой мастер регулирует подачу рабочих газов в зависимости от пламени, показателем которого является их цвет. От типа пламени зависит температура, которая воздействует на металл. Обычно это свыше 3000 градусов, что позволяет плавить и резать различные виды изделий.

Газовая сварка и резка металлов производится обычно на нормальном пламени, при котором ацетилен и кислород подаются в равных количествах. Если же цвет огня меняется, необходимо подкорректировать настройки.

Область применения газосварки

Газовая сварка металлов может реализовываться несколькими способами:

газопламенная сварка происходит с помощью присадочной проволоки, которая плавится вместе с основными деталями и заполняет зазор между ними;
газопрессовая сварка отличается отсутствием присадочной проволоки, а скрепление происходит с помощью плотного соединения расплавленных кромок.

Газопламенная сварка используется не для всех типов металла. Преимущественное применение она нашла на следующих:

жесть и тонколистовая сталь, толщиной не более 5 мм;
цветные металлы;
чугун;
инструментальная сталь.

Все эти металлы имеют одну общую черту – они требуют мягкого и плавного нагрева, который и обеспечивается газовой сваркой.

Газовая сварка и резка металлов нашла широкое применение во многих отраслях промышленного и бытового использования. Благодаря постепенному нагреву детали, она не деформируется и такой способ считается одним из лучших для тонких металлов. Главное – правильно отрегулировать подачу газа и наладить пламя. Это делается следующим образом: открываются полностью вентили кислорода и ацетилена и поджигается горелка (спичкой/зажигалкой). Регулировка происходит вентилем ацетилена на полностью открученном кислороде.

Сущность газовой сварки можно рассмотреть на рисунке ниже:

Применяемые газы и их особенности

Чаще всего для газопламенной сварки применяется специфический газ ацетилен (C₂H_2). Он характеризуется резковатым запахом и добывается при реакции карбида кальция с водой (в промышленных условиях). При температуре выше 335 градусов он загорается. В сочетании с кислородом, температура воспламенения ниже – 297 градусов минимум.

Основным газом для газопрессовой сварки является кислород, который смешивают с C₂H_{2 в равных} пропорциях. Он всегда реализуется в баллонах синего цвета. С помощью шланга к горелке подключается кислород и подается на маленьком давлении, не более 4 атм. В отверстие рядом подключается C₂H_{2. в горелке есть специальный} механизм для смешивания газов и через наконечник уже выходит концентрат для процесса сварки.

Газовая сварка и резка металлов может осуществляться не только с помощью ацетилена. Вместо него допустимо применение других газов в жидком и паровом виде. Самые популярные заменители ацетилена:

Пары керосина (коэффициент замены ацетилена – 1:1)
Пропан (коэффициент замены ацетилена – 1:0,6)
Метан (коэффициент замены ацетилена – 1:1,6)
Водород (коэффициент замены ацетилена – 1:5,2)

Важно: при газопламенной сварке стальных изделий метаном или пропаном нужно использовать проволоку с повышенным концентратом марганца и кремня.

Для качественного расплавления металла рекомендуется, чтобы температура воздействия была в два раза выше температуры плавления этого металла.

Преимущества и недостатки

Варить газовой методикой не сложно, но она, как и электродуговая, полуавтоматическая или аргонная сварка имеет свои преимущества и недостатки.

Преимущества газового соединения:

это идеальный способ сваривания меди, латуни и чугуна;
обработке поддаются материалы с разным уровнем плавления, за счет высокой температуры, образующейся в результате горения;
варить можно в любом месте, так как не требуется специального оборудования или электрической розетки;
при использовании качественной придаточной проволоки и правильно подобранному пламени, получаются качественные и красивые швы (широко используются для соединения комплектующих в трубопроводах);
рабочее изделие греется медленно, что позволяет избежать деформации или пропала, как в случае с полуавтоматической сваркой или при использовании электрода).

Кроме положительных моментов, сущность газовой сварки имеет и несколько недостатков:

зона прогрева достаточно широка, то есть нагревается не только зона шва, но и большая площадь вокруг нее. Это может нанести вред изделию;
невозможность работы с деталями, толщина которых превышает 5 мм;
крайне не рекомендуется производить газопламенную сварку «внахлест», это приведет к деформации места сплавления;
высокая опасность работы, так как газы образуют химическую смесь, которая имеет свойство воспламеняться.

Техника и технология газовой сварки

Чтобы газопламенная сварка порадовала в результате качественным швом, необходимо придерживаться всех рекомендаций и четко блюсти технологию работы. Для начала необходимо подготовить кромки изделий в районе будущего шва, то есть очистить от различных примесей и загрязнений. Это можно сделать при помощи наждачной бумаги или механической железной щеткой. Технология газовой сварки и резки металла выбирается заранее, перед началом процесса.

Техника газовой сварки делится на два метода:

правый способ сварки характеризуется движением горелки слева направо. При этом огненное пламя направляется на сваренный участок, а придаточный материал ведется следом за ним.
левый способ сварки, соответственно, выполняется наоборот – справа налево. Проволока продвигается впереди пламени, которое направлено на еще не соединенные кромки деталей.

Правый способ сварки менее популярен, так как левый и видно лучше мастеру, и обеспечивает качественный прогрев. Хотя при правом, коэффициент полезного действия на 20% выше, а расход газа меньше.

Способы газовой сварки

Особое внимание требуется уделить выбору присадочной проволоки. Она зависит от толщины металла, который нужно сварить. При левом способе, диаметр присадочной проволоки d=S/2+1 мм, а при правом d-S/2 мм, где S — толщина свариваемого изделия (в миллиметрах).

Техника и технология газовой сварки выбирается, отталкиваясь от нескольких факторов:

толщина изделия;
положение детали и ширина шва;
предпочтения мастера;
используемые газы.