Углекислота при сварке чем опасна

Обновлено: 17.05.2024

Токсичные соединения сварочного аэрозоля и вредные газы при попадании в организм сварщика через дыхательные пути могут оказать на него неблагоприятное воздействие и вызвать некоторые профзаболевания. Частицы пыли размером до 5 мкм могут проникать глубоко в дыхательные пути, что представляет большую опасность для здоровья. Более крупные пылинки размером до 10 мкм и более задерживаются в бронхах и могут вызвать их заболевание.

Количество пыли в зоне дыхания определяется составом основного металла, покрытия, силой сварочного тока, диаметром электрода, длиной дуги, конструктивными особенностями свариваемого изделия, положением тела - сварщика, эффективностью вентиляционных устройств, силой и направлением ветра при работе на монтажных площадках.

К наиболее вредным пылевым выделениям относятся оксиды марганца, которые образуются при сварке сталей, содержащих марганец, при выполнении сварочных работ электродами, в состав покрытия которых входят ферромарганец, двуокись или другие соединения, марганца (электроды с руднокислым покрытием, рутиловые электроды).

Предельно допустимая концентрация марганца и его соединений в пересчете на оксид марганца в рабочей зоне производственного помещения не должна превышать 0,3 мг/м 3 воздуха. Она легко достигается при использовании местной вытяжной вентиляции.

В сварочном аэрозоле при сварке покрытыми электродами может присутствовать двуокись кремния. Значительное количество ее объясняется наличием кремния и его соединений в электродном покрытии. Двуокись кремния оказывает вредное воздействие на органы дыхания, вызывая специфическое заболевание. Предельно допустимая концентрация двуокиси кремния в рабочей зоне не должна превышать 0,1 мг/м 3 воздуха, что легко достигается использованием местной вытяжной вентиляции.

Фтор и хромосодержащие аэрозоли в повышенных концентрациях могут стать причиной раздражения и воспаления слизистых оболочек носа и носоглотки. Фтористые соединения в сварочном аэрозоле образуются при сварке электродами с фтористо-кальциевыми покрытиями (УОНИ-13, АНО-9, АНО-11, АНО-15 и др.). При высокой температуре сварочной дуги электродное покрытие плавятся с выделением фтористого водорода, предельно допустимая концентрация которого в рабочей зоне не должна превышать 0,05 мг/м 3 воздуха.

Окислы хрома образуются при сварке аустенитных сталей. При малых концентрациях, попадая в организм сварщика через дыхательные пути, они раздражают слизистую оболочку носа, вызывая чихание, насморк, небольшое кровотечение. Предельно допустимая концентрация хромового ангидрида, хроматов, бихроматов в рабочей зоне не должна превышать 0,01 мг/м 3 воздуха.

Концентрация окиси углерода и окислов азота при сварке в кабинах и на открытых площадках в большинстве случаев ниже предельно допустимых уровней.

Микроклимат на рабочем месте сварщика, характеризуемый температурой, относительной влажностью и скоростью движения воздуха, определяет тепловое состояние организма человека.

Воздействие упомянутых производственных вредностей может быть полностью устранено или снижено до предельно допустимых уровней применением соответствующих средств коллективной и индивидуальной защиты, соблюдением правил по технике безопасности и рекомендаций по гигиене труда. При проведении работ на сварочном участке при сварке в среде углекислого газа участке в воздух рабочей зоны поступают оксиды углерода.

Объем приточного воздуха в помещении:

где G - количество вредных веществ, поступающих в единицу времени в воздух рабочей зоны, мг/ч;

- предельно допустимая концентрация вредного вещества в удаляемом воздухе.

Концентрация не должна превышать предельную концентрацию, то есть (иначе будет нарушение санитарных норм), а концентрация должна быть минимальна, по санитарным нормам .

Определяем количество вредного вещества, поступающего в единицу времени в воздух рабочей зоны

Часовой объем воздуха, удаляемого вытяжной вентиляцией при выделении оксида углерода, сернистого ангедрида:

Объем удаляемого воздуха (вытяжка):

Диаметры воздуховодов при скорости движения воздуха v= 10 м/с:

сварка опасный вредный

Принимаем из стандартизированного ряда d=0,45 м

Общее сопротивление воздуховодов сети, Нс, Па

Общая длина воздуховода l, плотность воздуха с=1,197 кг/м3, кэффициент сопротивления движению воздуха для металлических труб л=0,02, коэффициенты местных потерь напора принимаем: о=0,5 - для жалюзи на входе, о=1,13 - для колена круглого сечения при б=900

Общее сопротивление воздуховодов сети:

где k_п - поправочный коэффициент на расчетное количество воздуха, при использовании стальных, пластмассовых и асбоцементных трубопроводов до 50 м.

По известным НС и LВ выберем центробежный вентилятор серии Ц 4 - 70 №4 с КПД зВ=0,56 и параметром А=4000

Для чего нужна углекислота при сварке полуавтоматом?

Углекислота для сварки металлов широко используется в качестве защитного газа. Он подается через специальное сопло в горелке полуавтоматического аппарата и надежно защищает сварочную зону от кислорода и азота воздуха, а также от водяных паров.

Специфика технологии

Сварка в атмосфере углекислого газа — разновидность электродуговой. Постоянный разряд электродуги выделяет большое количество тепловой энергии, которая разогревает и расплавляет металл заготовки. Ток идет через заготовку, воздушный промежуток и неплавкий вольфрамовый электрод.

Сварочный материал в виде проволоки подается в рабочую зону отдельно, она не служит проводником. Подача осуществляется с постоянной скоростью подающим механизмом, встроенным в полуавтоматический сварочный аппарат.

Для того, чтобы защитить сварочную ванну от воздействия кислорода и водорода воздуха, а также водяных паров, в рабочую зону подается защитная атмосфера, состоящая из углекислого газа. Его облако вытесняет воздух и предотвращает нежелательные химические реакции

Что такое углекислый газ?

Молекула углекислого газа СО₂ состоит из атома углерода и двух атомов кислорода. При нормальных условиях оксид углерода представляет собой газообразное вещество тяжелее воздуха, без цвета и запаха.

Оксид углерода обладает низкой химической активностью, что делает его отличным кандидатом на роль создателя защитной атмосферы вокруг сварочной зоны. Это же свойство используется при работе углекислотных огнетушителей, прекращающих доступ кислорода воздуха к очагу возгорания.

При атмосферном давлении в жидком состоянии находиться не может. При охлаждении до -78 о С затвердевает, образуя рыхлую массу, напоминающую снег. Это так называемый «сухой лед», используемых для охлаждения продуктов в пищевой промышленности и торговле.

Вещество выделяется в ходе окисления органических веществ — при сгорании, гниении, дыхании живых организмов.

[stextbox условия на промышленный СО₂ регламентируются ГОСТ 8050-85.[/stextbox]

Перевозится вещество в газообразном состоянии, в емкостях под давлением.

Сфера применения

Углекислота в производстве обходится существенно дешевле аргона, гелия и других, но уступает им по своим защитным свойствам. Сварка в атмосфере СО₂ используется для рядовых соединений из обычных конструкционных сталей.

Для более ответственных конструкций, специальных сталей, высоконагруженных узлов используют более дорогое, капризные в хранения и применении инертные газы.

При массовом производстве типовых металлоконструкций применение углекислого газа для защиты сварочной зоны дает заметную разницу в себестоимости.

Дешевле обходится и организация хранения СО₂.

Запорно-регулирующая аппаратура для баллонов

При работе с оксидом азота используют специальную запорно-распределительную арматуру. Редуктор понижает входное давление со 100 атм. до рабочего значения в 3 атм.

Он снабжен двумя манометрами: на выходе и на входе, по которым сварщик следит за значением давления.

Редуктор снабжен двумя фильтрами, задерживающими примеси.

Установка необходимого рабочего давления осуществляется вращением рукоятки регулятора.

С помощью накидных гаек устройство присоединяется к баллону и к шлангу, снабжающему потребителя.

Предохранительный клапан при возникновении нештатной ситуации сбрасывает избыток давления в атмосферу.

[stextbox устройств, связанные с углекислым газом — баллоны, редукторы, шланги — маркируются черным цветом.[/stextbox]

Особенности заправки

Углекислотный баллон для полуавтомата заряжают двумя методами:

перепусканием из емкости хранилища через редуктор и расходомер в заправляемый баллон;
закачкой в заправляемый баллон с помощью компрессора.

Независимо от способа наполнения важно точно установить вес пустого баллона. Взвесив баллон после заполнения, можно точно установить количество закачанного СО₂.

Заправка баллонов оксидом углерода, в отличие от ацетилена или кислорода, не требует чрезвычайных мер предосторожности. Однако расслабляться при этом нельзя: в случае массовой утечки углекислый газ образует атмосферу, непригодную для дыхания. Поэтому необходимо тщательно проверять состояние баллонов, арматуры и шлангов на отсутствие механических повреждений.

При заправке способом «баллон в баллон» тот баллон, из которого заправляют, рекомендуют перевернуть дном вверх и следить за его температурой.

Расход

Расход углекислоты для выполнения сварки полуавтоматом определяется сочетанием ряда факторов.

погодные условия (температура, ветер, влажность);
качество сварочных материалов;
квалификация и опыт сварщика.

Она может изменяться от 3 до 60 литров в минуту.

При расчете планового расхода учитывают такие характеристики, как диаметр сварочной проволоки и толщину заготовок. К расчетному значению, равному произведению удельного расхода на длину шва, добавляют запас в 10% на подготовительные операции.

Из стандартного баллона, содержащим 25 кг СО₂, после понижения давления до рабочего образуется приблизительно 500-510 литров газа. При максимальном расходе этого количества хватит на 8 часов работы сварочного углекислотного полуавтомата. В среднем баллона хватает на 15-20 часов.

Плюсы и минусы

Работа в атмосфере СО₂ имеет следующие преимущества перед другими видами сварки:

надежная защита сварной зоны от химически активных веществ;
дешевизна;
возможность варить «на весу», без использования подкладочных пластин;
устойчивая дуга на тонкостенных заготовках;
рациональное использование тепловой энергии электродуги.

Кроме достоинств, методу присущ и ряд недостатков:

низкая пригодность для работы с высоколегированными сплавами и цветными металлами;
сложность проведения многослойной сварки;
опасность удушья при работе в непроветриваемых объемах.

Длительно время подготовки и запуска процесса делает его малопригодным для небольших объемов сварочных работ, которые нужно выполнить быстро.

Техника безопасности.

Углекислый газ имеет два потенциально опасных фактора воздействия:

взрыв баллона при нагреве;
удушье при работе в замкнутом непроветриваемом объеме при превышении уровня концентрации в 5%.

Исходя из этих рисков и формируются требования техники безопасности к проведению работ с СО₂.

Во время транспортировки:

все баллоны должны перевозиться в специальном поддоне, в вертикальном положении;
на каждом баллоне должны быть резиновые предохранительные кольца.

Во время хранения и заправки:

все помещения должны быть оборудованы газоанализирующей аппаратурой;
при заправке баллона необходимо контролировать его температуру;
не допускается перезаправка баллона свыше нормативного значения;
не прикасаться к трубопроводам, шлангам и арматуре без защитных перчаток.

Во время работы:

при работе в замкнутом объеме организовать постоянный контроль содержания СО₂ в воздухе;
обеспечить вентиляцию или снабдить сварщика изолирующей маской с подачей воздуха;
работать вдвоем, причем один человек должен находиться снаружи объема и следить за состоянием сварщика.

При соблюдении требований безопасности углекислый газ не представляет угрозы для здоровья.

Опасность угарного газа СО.

Угарный газ – сильно ядовитое вещество. При вдыхании ведет к общему угнетению функций организма и тяжелому отравлению. Возможен и летальный исход. Работать в атмосфере угарного газа допускается только в изолирующей дыхательной аппаратуре.

Полярность

Полярность при сварке полуавтоматом в среде углекислого газа обратная, то есть «плюс» подсоединяется к заготовке, а «минус» — к электроду. При работе прямой полярностью в среде СО₂ будет трудно обеспечить стабильность электродуги. Нестабильная дуга при такой схеме подключения приводит к возникновению дефектов сварного шва.

Работа

Перед началом сварки проводятся обязательные подготовительные работы. в них входят следующие операции:

зачистка зоны шва от механических загрязнений, остатков старых лакокрасочных покрытий, следов коррозии и т.п.;
обезжиривание поверхности с использованием органических растворителей, кислот или щелочей;
пробный шов для окончательного уточнения величины рабочего тока, особенно при соединении заготовок малой толщины.

Сварочный полуавтомат с углекислотой размещают так, чтобы шланг не мешал движениям сварщика.

Сварку полуавтоматом-инвертором в среде СО₂ выполняют двумя методами, различающимися углом наклона относительно направления движения руки:

углом вперед, применяется для сварки листовых заготовок малой толщины;
углом назад, дает возможность глубокого провара на деталях средней и большой толщины, ширина шва при этом получается меньше.

После того, как шов заварен до конца, требуется сохранять подачу газа до остывания сварочной зоны. Это предотвратит окисление нагретого металла. Сначала следит прервать подачу сварочной проволоки, потом- отключить ток и только потом- газ. Ха этот промежуток времени шов остынет.

Далее следует зачистить зону шва от шлака и окалины

Полуавтоматическая сварка в атмосфере углекислоты позволяет обеспечит высокое качество и приемлемую себестоимость сварного соединения. Расход СО₂ зависит от параметров детали и условий работы и составляет от 3 до 60 л/час. При работе необходимо соблюдать правила техники безопасности.

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.

Чем заменить углекислоту

Можно ли заменить углекислоту для полуавтомата пропаном?

Преимуществом сварки углекислотой является высокое качество соединения, возможность сварки тонких металлов, а также низкая стоимость самой углекислоты. Тем не менее, многие задаются вопросом о том, а чем можно заменить углекислоту для полуавтомата.

Теоретически использовать пропан вместо углекислоты можно, поскольку при сгорании он образует всё ту же углекислоту. Однако с практической стороны, делать это опасно, ведь пропан является в разы более взрывоопасным газом, чем углекислота.

Чем заменить углекислоту для полуавтомата

Сама идея переделки горелки полуавтомата под пропан уже является опасной. Делать так нельзя по целому ряду причин. И дело даже не столько во взрывоопасности, как в том, что при сгорании пропан образует множество других, совершенно не нужных кроме углекислоты компонентов.

Поэтому самое верное решение на вопрос, чем можно заменить углекислоту, является порошковая проволока. Ниже мы рассмотрим её преимущества, ну а пока же, давайте рассмотрим, почему именно не стоит отказываться от углекислоты при сварке полуавтоматом в среде защитного газа.

Преимущества сварки углекислотой

Как было сказано ранее, сварка углекислотой обеспечивает высокое качество сварного соединения. Вы можете варить тонкие металлы, при этом существенно увеличив производительность сварочного процесса.

Также, сварка углекислотой дает полную свободу действий относительно положений в пространстве. Ну и, само собой разумеется, углекислота стоит на порядок дешевле любого другого газа для сварки, который может применяться в качестве защитного.

При этом есть и некоторые недостатки. Например, к ним относится высокая пористость сварного шва при несоблюдении технологий сварки. Также, при сварке углекислотой и полуавтоматом страдает мобильность. Здесь приходится тратить время и дополнительные средства на транспортировку газобаллонного оборудования.

В чем преимущества порошковой проволоки

Многих из тех вышеперечисленных недостатков в сварке полуавтоматом, лишена порошковая проволока. Это специальная проволока с флюсовым наполнителем внутри, для сварки которой абсолютно нет необходимости использовать углекислоту или какой-то другой защитный газ.

Варить порошковой проволокой также легко полуавтоматом, как и с газом. При этом отсутствуют многие недостатки, такие как:

Необходимость заправлять баллоны углекислотой;
Транспортировать газобаллонное оборудование в труднодоступные места;
Боязнь сквозняков и сильного ветра, который сдувает защитный газ для сварки.

Поэтому самое верное решение, чем можно заменить углекислоту для полуавтомата, является именно порошковая проволока. Высокое качество сварного соединения, а главное безопасность проведения работ без газа, гарантируют скорость и высочайшее качество сварки полуавтоматом.

Читайте также: