Может ли взорваться баллон с углекислотой для сварки полуавтоматом
Обновлено: 27.09.2024
Известно, что наибольшую опасность для любителей пневматики представляют баллоны высокого давления (ВД) с воздухом, поскольку для получения достаточной мощности оружия приходится в них поддерживать давление порядка двух сотен атмосфер и более, и некачественные материалы баллонов порой не выдерживают.
Последствия таких взрывов часто разрушительны, и люди получают серьезные увечья, даже гибнут.
В баллонах с жидкой углекислотой давление существенно меньше, обычно 50 - 70 атмосфер, однако и они иногда взрываются, и тоже гибнут люди.
Отчего это происходит и как этого избежать, и попробуем сейчас разобраться.
Для начала ознакомимся со свойствами углекислоты поподробнее.
Удельный вес. Удельный вес углекислоты зависит от давления, температуры и агрегатного состояния, в котором она находится.
Критическая температура углекислоты +31 град. Удельный вес углекислого газа при 0 град и давлении 760 мм рт.ст. равен 1, 9769 кг/м3.
Молекулярный вес углекислого газа 44,0. Относительный вес углекислого газа по сравнению с воздухом составляет 1,529.
Жидкая углекислота при температурах выше 0 град. значительно легче воды, и ее можно хранить только под давлением.
Удельный вес твердой углекислоты зависит от метода ее получения. Жидкая углекислота при замораживании превращается в сухой лед, представляющий прозрачное , стеклообразное твердое тело. В этом случае твердая углекислота имеет наибольшую плотность (при нормальном давлении в сосуде, охлаждаемом до минус 79 град., плотность равна 1,56). Промышленная твердая углекислота имеет белый цвет, по твердости близка к мелу,
ее удельный вес колеблется в зависимости от способа получения в пределах 1,3 - 1,6.
Уравнение состояния. Связь между объемом, температурой и давлением углекислого газа выражается уравнением
V= R T/p - A, где
V - объем, м3/кг;
R - газовая постоянная 848/44 = 19,273;
Т - температура, К град.;
р давление, кг/м2;
А - дополнительный член, характеризующий отклонение от уравнения состояния для идеального газа. Он выражается зависимостью А =( 0, 0825 + (1,225)10-7 р)/(Т/100)10/3.
Тройная точка углекислоты. Тройная точка характеризуется давлением 5,28 ата (кг/см2) и температурой минус 56,6 град.
Углекислота может находиться во всех трех состояниях (твердом, жидком и газообразном) только в тройной точке. При давлениях ниже 5,28 ата (кг/см2) (или при температуре ниже минус 56,6 град.) углекислота может находиться только в твердом и газообразном состояниях.
В парожидкостной области, т.е. выше тройной точки, справедливы следующие соотношения
i' x + i'' у = i,
x + у = 1, где,
x и у - доля вещества в жидком и парообразном виде;
i' - энтальпия жидкости;
i'' - энтальпия пара;
i - энтальпия смеси.
По этим величинам легко определить величины x и у. Соответственно для области ниже тройной точки будут действительны следующие уравнения:
i'' у + i'' z = i,
у + z = 1, где,
i'' - энтальпия твердой углекислоты;
z - доля вещества в твердом состоянии.
В тройной точке для трех фаз имеются также только два уравнения
i' x + i'' у + i''' z = i,
x + у + z = 1.
Зная значения i,' i',' i''' для тройной точки и используя приведенные уравнения можно определить энтальпию смеси для любой точки.
Теплоемкость. Теплоемкость углекислого газа при температуре 20 град. и 1 ата составляет
Ср = 0,202 и Сv = 0,156 ккал/кг*град. Показатель адиабаты k =1,30.
Теплоемкость жидкой углекислоты в диапазоне температур от -50 до +20 град. характеризуется следующими значениями, ккал/кг*град. :
Град.С -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20
Ср, 0,47 0,49 0,515 0,514 0,517 0,6 0,64 0,68
Давление, ата -15 град. 0 град. 20 град. 40 град .
5 1,38 1,42 1,49 1,60
30 12,04 1,63 1,61 1,72
75 13,13 12,01 8,32 2,30
Диэлектрическая постоянная. Диэлектрическая постоянная жидкой углекислоты при 50 – 125 ати, находится в пределах 1,6016 – 1,6425.
Диэлектрическая постоянная углекислого газа при 15 град. и давлении 9,4 - 39 ати 1,009 – 1,060.
Влагосодержание углекислого газа. Содержание водяных паров во влажном углекислом газе определяют с помощью уравнения,
Х = 18/44 * p’/p – p’ = 0,41 p’/p – p’ кг/кг, где
p’ – парциальное давление водяных паров при 100%-м насыщении;
р – общее давление паро-газовой смеси.
Растворимость углекислоты в воде. Растворимость газов измеряется объемами газа, приведенными к нормальным условиям (0 град, С и 760 мм рт. ст.) на объем растворителя.
Растворимость углекислоты в воде при умеренных температурах и давлениях до 4 – 5 ати подчиняется закону Генри, который выражается уравнением
Р = Н Х, где
Р - парциальное давление газа над жидкостью;
Х - количество газа в молях;
Н – коэффициент Генри.
Жидкая углекислота как растворитель. Растворимость смазочного масла в жидкой углекислоте при температуре -20град. до +25 град. составляет 0,388 г в100 СО2,
и увеличивается до 0,718 г в 100 г СО2 при температуре +25 град. С.
Растворимость воды в жидкой углекислоте в диапазоне температур от -5,8 до +22,9 град. составляет не более 0,05% по весу.
Техника безопасности
По степени воздействия на организм человека газообразный диоксид углерода относится к 4-му классу опасности по ГОСТу 12.1.007-76 «Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности». Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны не установлена, при оценке этой концентрации следует ориентироваться на нормативы для угольных и озокеритовых шахт, установленные в пределах 0,5%.
При применении сухого льда, при использовании сосудов с жидкой низкотемпературной углекислотой должно обеспечиваться соблюдение мер безопасности, предупреждающих обморожение рук и других участков тела работника.
Может ли взорваться баллон с углекислотой
Для сварки полуавтоматом используется углекислый газ или его смесь. По принципу работы это та же газовая сварка, но только с использованием сварочной дуги.
Всё бы ничего, но баллоны с углекислотой опасны в обращении. При неправильном хранении, транспортировке или использовании, баллон может взорваться.
И хотя углекислота не обладает ядовитым составом, в баллоне она находится под высоким давлением. Именно с этим и связана большая опасность при взрыве, если баллон разорвёт на куски.
Может ли взорваться баллон с углекислотой для полуавтомата
Время от времени давление газа в баллоне с углекислотой меняется. Здесь все во многом зависит от температуры окружающей среды. Из жидкого состояния углекислота превращается в газ, и, наоборот.
Наиболее распространённой причиной взрыва баллона с углекислотой, является нарушение эксплуатации баллонов. Бывает недостаточно плотно закрыт вентиль, а бывает причина в резком перепаде температур.
Вот почему занося баллон с углекислотой зимой, при отрицательных температурах, обязательно нужно дать время на то, чтобы выровнять давление внутри. Для этого достаточно подержать баллон с газом несколько часов в помещении.
Также, старые и уже непригодные баллоны для сварки могут стать причиной взрыва. Со временем от высокого давления в стенках баллона образовываются микротрещины, которые при незначительном повреждении корпуса могут стать еще больше.
Правила техники безопасности при эксплуатации газовых баллонов
Нельзя использовать газовый баллон дольше положенного ему срока эксплуатации. По возможности металлические баллоны для газа следует заменить композитными. Таким баллоном не страшна коррозия и большие перепады температур.
Для хранения баллонов лучше использовать нежилое помещение, которое хорошо проветривается изнутри и имеет достаточную вентиляцию. Ни в коем случае нельзя использовать газовый баллон без редуктора. В противном случае может возникнуть обратная тяга, которая приведёт к возникновению взрыва.
Также, во избежание печальных последствий, не следует заправлять газовый баллон на полный объем. Особенно это касается старых металлических баллонов, которые уже прослужили 10 и более лет. В таком случае баллон заправляется на 60-70% газом от общего объёма.
Баллон с углекислотой, по всем правилам безопасности, должен иметь черный цвет. Также на баллоне должна иметься чёткая надпись «Углекислота». Буквы наносятся строго жёлтой или белой краской.
В баллон стандартного объёма 40 литров помещается порядка 25 кг углекислоты. В нормальном состоянии углекислота занимает собой около 67-70% всего объёма газового баллона. При этом следует знать, что в верхней части баллона углекислота всегда скапливается в виде газа.
Выбираем сварочный защитный газ
Кислород отрицательным образом влияет на сварочную ванну, что может снизить стойкость шва к коррозийным процессам. Кроме этого, в результате уменьшатся его прочностные качества.
Как следствие на шве могут появиться поры. Благодаря потоку газа сварочная ванна имеет защитную оболочку, которая защищает ее от опасного влияния окружающей среды. Более того, защитный газ обеспечивает сварному шву защиту от влаги и окисления.
Качество сварного шва во многом зависит от защитного газа. В особенности это касается таких видов сварки, как MAG — Metal Active Gas, MIG — Metal Inert Gas и TIG — Tungsten Inert Gas.
Защитные газы и их виды
Инертные защитные газы не обладают свойством растворяться либо взаимодействовать с нагретым металлом. Используются во время сварки магния, титана, алюминия. К примеру, азот, аргон, гелий.
Активные газы, наоборот, взаимодействуют с металлом и способны в нем растворяться. К примеру, кислород, углекислый газ, азот, водород.
Аргон является неядовитым и взрывоопасным газом, не имеет вкуса и запаха. Предназначен для аргонодуговой TIG сварки для всех материалов, а также MIG сварки цветных металлов. Аргон допускается использовать также для сварки тугоплавких и химически активных металлов.
При применении аргона удаётся получить узкий и глубокий шов. Этот вид газа перевозится и хранится в специальных баллонах, которые оформлены в сером цвете и имеют зелёную надпись.
Гелий для сварки
Гелий — неядовитый вид защитного газа, он без запаха, вкуса и цвета. Применяется гелий при аргонодуговой TIG сварке цветных металлов, алюминия и т. д. Также этот вариант подходит для сварки на потолочных поверхностях. В процессе удаётся получить широкий сварной шов со смоченными краями.
Зачастую гелий используется в дополнение к аргону. Он предназначен для соединения магниевых и алюминиевых сплавов, а также активных и химически чистых металлов. Такой газ встречается в баллонах коричневого цвета и имеет белую надпись.
Для сварки более толстых металлов подойдёт углекислый газ. В данном случае нужно быть готовым к образованию брызг в момент сварки. Работать можно лишь с использованием короткой дуги. Газ применяется для MAG сварки порошковой проволокой, полуавтоматической MAG сварки короткой дугой. Представлен в продаже в черных баллонах и надписью желтого цвета.
Газы, дополняющие сварочные смеси
Благодаря таким сварочным газам есть возможность сделать более качественный шов, снизить разбрызгивание металла.
Для MIG MAG сварки кислород применяется в роли дополнительного компонента. С его помощью можно создать широкий шов, при этом проплавление металла незначительное.
Водород используется для соединения аустенитной нержавеющей стали. В процессе образуется широкий шов с глубоким проплавлением.
Азот предназначен больше для защиты сварного шва от ржавления, нежели в качестве защиты.
Преимущества сварки с углекислотой
Полуавтоматическая сварка, от ручной дуговой, отличается автоматизированной подачей присадочного материала. В качестве него выступает специальная сварочная проволока, которая может быть самозащитной (не нужен защитный газ для сварки). При этом сварка с углекислотой получила наибольшее распространение в виду дешевизны расходных материалов.
В этой статье мы рассмотрим преимущества сварки полуавтоматом с углекислотой, а также расскажем, почему именно использование защитной среды в виде газа, способно повысить качество шва. Статья рассчитана на новичков в сварочном деле, но может пригодиться и опытным мастерам, которые уже варили полуавтоматической сваркой.
Что необходимо знать о сварке полуавтоматом
Прежде чем начинать варить сваркой с углекислотой, следует разобраться в самой технологии. На самом деле, как и в случае с ручной дуговой сваркой, сварка полуавтоматом достаточно проста. Здесь в качестве электрода используется проволока, которая с непрерывной скорости подаётся в рабочую зону.
В отличие от обмазки электрода, которая призвана защищать рабочую зону, в полуавтоматической сварке служит газ. И если при сваривании металлов образуется много шлака от электродной обмазки, то при сваривании полуавтоматом никакого шлака нет. Это очень удобно в ряде случаев, поэтому полуавтоматическая сварка получила широчайшее распространение, как в быту, так и на частных предприятиях.
Одним из самых явных преимуществ сварки с углекислотой, да и вообще, сварки полуавтоматом, является возможность работать с тонкостенными изделиями, толщина которых менее 0,5 мм. Но это не значит, что полуавтоматом нельзя варить толстые заготовки. Просто используется совершенно другой присадочный материал и газ, в частности, увеличивается диаметр сварочной проволоки.
Кроме того, неоспоримые преимущества применения СО2 заключаются в следующем:
- При сварке углекислотой достигается узкая зона термического пятна, что позволяет варить сверхтонкие заготовки;
- Производительность полуавтоматической сварки увеличивается в несколько раз;
- Сварочная дуга имеет большую стабильность;
- В разы уменьшается разбрызгивание металла;
- Сварной шов выходит очень высокого качества, без необходимости его дальнейшей подгонки.
Ну и последнее, самое объективное преимущество заключается в том, что углекислота является самым доступным и дешевым из всех возможных защитных газов. Она намного дешевле аргона и гелия, а также разнообразных других сварочных смесей.
Сварка с углекислотой безопасна и не требует использования серьёзного, дорогостоящего газового оборудования. При всем этом стоит отметить и несколько недостатков. В частности, при сварке углекислотой увеличивается расход присадочного материала. Также возникает необходимость в более качественной подготовке изделий перед их свариванием полуавтоматом.
Технические газы для электродуговой сварки: баллоны, регуляторы
Паришься с баллоном под углекислоту/аргон/сварочную смесь Ar+CO2 для сварки? мечтаешь о струйном переносе, но все ищешь смесители и 10 литровые баллоны? Все ответы здесь.
Итак, электродуговая сварка в среде защитных газов знает три типа основных газов, которые можно найти почти во всех крупных столичных городах:
— углекислота (CO2);
— аргон (Ar);
— сварочная смесь Ar+CO2
Все остальное или очень специфично, или тупо дорого (гелий He).
Применяемость газов хорошо описана в Интернете, но если проще — варить заборы из чернухи => углекислота. Варить в своем гараже: для TIG — аргон, для полуавтомата — сварочная смесь.
Тем самым, если Вы хотите стационарно работать с аргоном или сварочной смесью => Ваш выбор однозначно 40 л баллон. Если Вы хотите быть мобильным и наличие аргона/сварочной смеси не критично, то уточняйте у местных пожарных имеется ли возможность заправлять углекислотные баллоны 10 л., а если ответ положительный, то покупайте 10 л. с плоским дном.
Что нужно знать при покупке и обмене баллонов
Не буду повторяться, есть отличное видео —
Также, есть нормативное регулирование срока службы баллона.
Согласно п. 485 Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности "Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением":
Срок службы баллонов определяет организация-изготовитель. При отсутствии таких сведений срок службы баллона устанавливают 20 лет. Экспертизу промышленной безопасности в целях продления срока службы баллонов массового применения, объем которых менее 50 л, не производят, их эксплуатация за пределами назначенного срока службы не допускается, за исключением баллонов специального назначения, конструкция которых определена индивидуальным проектом и не отвечает типовым конструкциям баллонов и экспертизу (техническое диагностирование) которых проводят по истечении срока службы, а также в случаях, установленных руководством (инструкцией) по эксплуатации оборудования, в составе которого они используются.
На основании разъяснений разрешается использовать баллоны с истекшим сроком службы, но с действующей аттестацией.
Таким образом, покупая баллон, Вы должны выбрать максимально более свежий по году выпуска. Баллоны старше 95 года без действующей аттестации могут не принимать на станциях обслуживания.
АПДЕЙТ 2020 г: появилась позиция, что срок службы баллонов, изготовленных по ГОСТ 949-73 и по ГОСТ 15860-84 до 22.12.2014г. установлен не более 40 лет в соответствии с ПБ 03-576 03, МТО 14-3Р-001-2002 и МТО 14-3Р-004-2002, в том числе баллоны, находящиеся в эксплуатации для наполнения газами, вызывающими разрушение и физико-химическое превращение материала (коррозия и т.п.) со скоростью:
— не более 0,1 мм/год 40 лет
— более 0,1 мм/год 20 лет
Газы, вызывающие коррозию металла баллона со скоростью:
— не более 0,1 мм/год — азот, аргон, водород, воздух, гелий, кислород, углекислота и другие;
— более 0,1 мм/год — хлор, фосген, сероводород, сернистый ангидрид, хлористый водород, хлористый метил и другие.
Тем самым распространенные баллоны под сварочные газы в виде аргона, углекислоты, гелия по указанной методике служат 40 лет.
Далее, на рынке есть три типа разного рода регуляторов/редукторов:
— регулятор с ротаметром
— стрелочный регулятор
— редуктор.
Отличие редуктора от регулятора понятно: редуктор на выходе выдает просто определенное давление, а регулятор на выходе регулирует поток газа. Редуктор Вам не нужен вообще :)
регулятор с ротаметром или стрелочный регулятор?
Возникает еще один вопрос, на рынке есть два основных типа регуляторов
Какой из них выбрать — дело вкуса. На мой взгляд, стрелочный более продвинутый в плане экономии газа, поскольку фактически это редуктор с калиброванным жиклером и он всегда поддерживает заданное давление. Исходя из известного диаметра жиклера и давления производитель нанес метки расхода на шкалу прибора… тем самым, при начале работы не происходит характерного сброса давления, как это бывает на дешевых регуляторах с ротаметром.
Дешевые регуляторы с ротаметром работают исключительно за счет снижения давления до определенной величины, условно до 6 атм, а также последующего истечения газа через изменяемое гайкой отверстие… иными словами, на начальном этапе работы во всем сварочном рукаве образуется максимальное давление и как только сварщик давит триггер, то избыточное давление сбрасывается, это влечет повышенный расход газа.
Так что по общему правилу — стрелочный подешевле будет в итоге, но есть одно исключение.
Если вы варите нержавейку, то Вам иногда требуется поддув с обратной стороны шва… для этого есть регуляторы с двумя ротаметрами:
Читайте также: