Взрыв баллона с ацетиленом в сварочном цехе

Обновлено: 06.05.2024

Выполнение газопламенных работ сопряжено с риском возникновения обратного удара пламени. Если воспламенение проникло в горелку (резак), оно движется по газовым каналам с огромной скоростью.

Т.е обратный удар – это такая ситуация, при которой газ начинает сгорать в направлении противоположном своему истечению и скорость его сгорания выше, чем скорость его истечения.

Последствия такого негативного развития событий могут быть разнообразными:

• выход из строя оборудования • разрыв рукавов, редукторов, баллонов с ацетиленом или пропаном

Причины обратного удара

Что приводит к возникновению такой фатальной ситуации:

• неверное разжигание – ошибочная регулировка кислорода и горючего газа, силы пламени; • слишком большой разогрев мундштука и трубки, на которую он накручивается, что приводит к самовоспламенению смеси газов еще до выхода ее из горелки; • в мундштуке накапливается сор, если он забьет отверстие на его конце, давление газа на выходе увеличится; • закрытие выходного отверстия мундштука путем касания к детали – тоже мешает нормальному выходу газа в окружающую среду.

• если закончился баллон с кислородом или забился инжектор и т.д. – то есть все что влияет на давление кислорода, резкое изменение его значения

• резкий хлопок, но горение пламени продолжается (слабое пламя, неправильная настройка); • хлопок с прекращением горения из мундштука идет дым.

Защита защита от обратного удара — клапан

Установка клапана обратного удара спасет Вам жизнь, обезопасит оборудование от порчи, разрушения.

Работает он следующим образом: поток пламени, проникающий в горелку (резак) или рукава, немедленно гасится огнегасителем . Противоток пропана, ацетилена или кислорода прекращается запорной пружиной. Процесс блокируется вставкой из металлокерамики, спеченной из порошка.

Всего существует их два вида:

• на кислород • и на горючий газ.

Они всегда идут в паре. Устанавливаются на редуктор или горелку (резак) и выдерживают минимум сто обратных толчков пламени идущих один за другим.

Обратный удар пламени

Обратным ударом пламени называют распространение горения газов внутрь горелки (сопла, шлангов), в направлении, противоположном направлению истечения горючей смеси газов.

При нормальном горении пламени, скорость истечения горючей газовой смеси равна скорости горения.

V истечения = V горения

В случае нарушения этого равенства, возможны два варианта:

V истечения > V горения – отрыв пламени;
V истечения < V горения – обратный удар.

Причины возникновения обратного удара:

— засорение мундштука брызгами от расплавленного металла;

— перегрев сопла горелки;

— неправильная регулировка состава смеси газов и мощности пламени.

Внешне проявления обратного удара можно разделить на три вида:

— раздается хлопок, но пламя продолжает гореть, обычно происходит из-за малой мощности пламени или неправильной регулировки;

— так же происходит хлопок, и пламя при этом гаснет, чаще вызвано длительной работой с окислительным пламенем, может стать причиной разрывов шланга и горелки, далее пламя может добраться до баллонов, вызвав взрыв;

— раздается хлопок с угасанием пламени и выделением черного дыма из мундштука, тоже опасный вариант.

Во всех трех случаях следует перекрыть подачу горючих газов, принять меры для выявления и устранения причин и последствий обратного удара.

Обратный удар является крайне нежелательным явлением, так как может привести к порче оборудования для газопламенной обработки.

Для предотвращения последствий обратного удара на генераторах и на шлангах устанавливаются специальные защитные приспособления — затворы и обратные клапаны.

Затворы могут быть двух видов: «мокрые» и «сухие».

Схема мокрого затвора

1 – корпус затвора;

2 – отверстие для залива жидкости;

При нормальной работе газ, подаваемый от генератора, поднимает клапан 3 и, проходя через воду (или другую жидкость), поступает к потребителю.

При обратном ударе пламя поступает к затвору через шланги в верхнюю часть, где происходит сгорание газа. При этом повышается давление. Давление передается через воду на клапан 3, и он закрывается, мембрана при этом разрывается, и продукты горения выбрасываются в атмосферу.

Схема сухого затвора

1 – отсекатель пламени (воспринимает ударную волну пламени).

При нормальной работе клапан 3 открывается, при этом сжимается пружина 4 и газ, проходя через перфорированные экраны 2 и пористую массу 5, поступает к потребителю.

При этом повышенное давление в затворе приводит к закрытию клапана 3, тем самым предотвращаются последствия обратного удара.

При обратном ударе кинетическая энергия пламени гасится отражателем 1, перфорированными экранами 2 и полностью гасится в пористой массе 5.

Как бороться: обратный удар пламени горелки

Явление, известное под названием обратный удар пламени, описывается как процесс обратного перемещения струи горящих газов во внутреннюю часть горелки.

В данной статье мы попытаемся разобраться в причинах и механике возникновения этого процесса в случае, если приходиться пользоваться газовой резкой.

Обратный удар пламени чаще всего наблюдается в виде резкого хлопка, после чего происходит:

— угасание пламени горелки, а из мундштука выделяется дым черного цвета;

— пламя не пропадает, но хлопков может быть несколько. В основном связано с неправильной настройкой оборудования или низкой мощности подаваемого в горелку газа;

— угасание пламени как последствие чрезмерно длительных манипуляций с окислительным пламенем.

Последний вариант наиболее опасен. Он может сопровождаться не только микро- и макроразрывами шланга, горелки, но и способен спровоцировать взрыв баллонов.

Почему возникает обратный удар пламени? Основные причины

Спровоцировать данное явление могут несколько факторов, к которым относятся:

— неправильный подбор газовой смеси;

— малая мощность подаваемого потока газов;

— мундштук или сменный наконечник горелки сильно перегреваются;

— последствие налипания на мундштук брызг металла;

— наличие песка в горелке;

— произошло случайное касание горелки в детали и перекрылся выход;

— закончился воздух в кислородном баллоне.

Варианты решения проблемы

На горелке перекрывается кислородный вентиль, а после перекрывают подачу воспламеняющегося газа.
Проверяется уровень давления в баллонах и параметры регулятора.
Ждем пока охладится горелка, после чего при надобности проводим ее чистку.
В случае сильных хлопков проводим дополнительно осмотр шланга, регулятора, баллона.
Если все хорошо, повторно зажигаем пламя, проверяем как все работает.

Дополнительно также могут устанавливаться устройства, блокирующие обратный газовый поток.

К ним относятся предохранительные затворы, подсоединяемые между горелкой/резаком и источником поступления горючего газа.

Затворы бывают гидравлические (заполняются водой) и сухие (огнепреградители (засыпаются металлокерамическим порошком с мелкопористой структурой).

Небольшие затворы монтируются между горелкой и шлангами, а те что больше по размерах – устанавливаются на выходах регуляторов. Не забывайте, чтобы затворы работали – требуется регулярное их обслуживание. Таким образом, внедрив все изменения для оборудования, обратный удар пламени будет маловероятен. Одним из вариантов решения проблемы может быть более прогрессивная плазменная резка. Она не только более производительная, универсальная, но и более безопасная.

5.6. Обратный удар

Обратным ударом называется воспламенение горючей смеси в каналах горелки или резака и распространение пламени навстречу потоку горючей смеси. Обратный удар характеризуется резким хлопком и гашением пламени. Горящая смесь газов устремляется по ацетиленовому каналу горелки или резака в шланг, а при отсутствии предохранительного затвора — в ацетиленовый баллон, что может привести к взрыву ацетиленового баллона и вызвать серьезные разрушения и травмы.

Возможные причины обратного удара

1.Бочкообразная форма сужающейся части канала

Рис. 88. Мундштук (24)

Заменить мундштук (неустранимый дефект изготовителя)

2.Несовпадение осей выходного канала (1) и конфузора (2)

Рис. 89. Мундштук (24)

Развертывание конфузора конической разверткой

3.Уменьшение длины выходного участка канала менее трех диаметров выходного отверстия

Рис. 90. Мундштук (24)

4.Мундштук сильно приближен к детали или засорен

Рис. 100. Наконечник горелки (24)

Соблюдать расстояние от мундштука до детали. Прочистить мундштук

5.Резкое снижение давления кислорода

Отрегулировать подачу газа

Обратный удар может произойти от перегрева горелки и засорения канала мундштука горелки.

Взрывоопасность, ядовитость и самовоспламенение ацетилена

При работе с ацетиленом (C₂H₂) необходимо соблюдать особые меры безопасности, поскольку он является ядовитым газом, а также склонен к самовоспламенению и взрыву. Согласно ГОСТ 12.1.007 класс опасности ацетилена - 4. Для тех, кому лень разбираться с нормативным документом, поясним, что вредные вещества по степени воздействия на организм подразделяют на четыре класса и ацетилен относится к малоопасным веществам. Но это не значит, что этот газ полностью безопасен, поэтому ниже мы подробно рассмотрим, чем же он всё-таки опасен.

Содержание

Взрыв ацетилена

Поскольку горение ацетилена и взрыв возможны при отсутствии окислителей, в том числе и кислорода он, как и водород является наиболее взрывоопасным газом. Сходство с водородом заключается в том, что они имеют наименьшую энергию зажигания, но об этом чуть-чуть позже.

Взрывоопасность горючих газов и паров характеризуется показателем – величиной энергии зажигания. Вещество с низкой величиной является более взрывоопасно. Значения энергии зажигания (МДж) для стехиометрических газовых смесей при атмосферном давлении и температуре 20°C приведены в таблице ниже.

Газ	Смесь с воздухом	Смесь с кислородом
Метан	0,3	0,0038
Этан	0,25	0,0019
Пропан	0,24	0,002
Водород	0,02	0,0003
Ацетилен	0,019	0,0003

Из данных в таблице видно, что энергия зажигания смесей с воздухом примерно в 100 раз больше, чем смесей с кислородом.

Чистый ацетилен способен взрываться при быстром нагревании до 450-500°C и избыточном давлении свыше 1,5 кгс/см 2 . Наиболее взрывоопасны смеси с воздухом, содержащие от 7 до 13% C₂H₂. При наличии в смеси с воздухом C₂H₂ от 2,2 до 81% по объему смесь взрывается при атмосферном давлении.

Также при атмосферном давлении взрывоопасна смесь кислорода с ацетиленом от 2,8 до 93% по объему. Наиболее взрывоопасна смесь с кислородом, содержащая 30% C₂H₂. Поэтому сильный местный нагрев, пламя и даже искра может вызвать взрыв смеси ацетилена с кислородом или воздухом.

Взрываемость чистого ацетилена определяется давлением, температурой, а также зависит от чистоты, содержания в нем влаги, наличия катализаторов, характера возбудителя взрыва, размеров и формы сосуда, условий теплоотвода и ряда других причин. При повышении давления молекулы газообразного ацетилена сближаются, что облегчает распространение распада на всю массу газа. Это подтверждается, с одной стороны, тем, что жидкий ацетилен, у которого сближение молекул особенно велико, является даже при обычной температуре сильно взрывчатым веществом. С другой стороны, сжатый ацетилен утрачивает свою взрывчатость, если его молекулы будут каким-либо образом отделены друг от друга. Это достигается смешиванием ацетилена с азотом или инертными газами, не вступающими с ним во взаимодействие, а также абсорбируя ацетилен ацетоном или другим растворителем в присутствии пористого вещества. Так, например, влажный ацетилен менее взрывоопасен, чем сухой. Смесь, содержащая 1,15 объема C₂H₂ на один объем водяного пара, не способна к взрывчатому распаду. Это может быть объяснено аналогично сказанному выше разобщением молекул C₂H₂ парами воды.

Взрыв ацетилена или смеси его с кислородом и воздухом сопровождается выделением тепла, в результате чего повышается давление и температура. Следовательно, такие взрывы могут вызвать разрушения и несчастные случаи. Поэтому обращение с ацетиленом требует строгого соблюдения мер безопасности.

Давление, образуемое при взрыве, зависит от начальных параметров и характера взрыва, и возрастает примерно в 10-15 раз по сравнению с начальным давлением

При растворении ацетилена в жидкостях его взрывоопасность понижается. Лучше всего он растворяется в ацетоне, но подробнее об этом в статье о полимеризации и растворении ацетилена

При длительном соприкосновении C₂H₂ с медью, серебром и ртутью образуются взрывные соединения – ацетиленоиды. Ацетиленоиды взрываются при ударе или при нагреве выше 100°C. Поэтому для изготовления аппаратуры, соприкасающейся с ацетиленом, применяют сплавы с содержанием меди не более 70%.

Вот почему вся аппаратура для транспортировки и хранения ацетилена изготовлена из стали и имеет специфическую конструкцию, которая исключает возможность подключения оборудования для других газов.

Вентиль баллона с ацетиленом не имеет присоединительной резьбы и открывается специально предназначенным торцовым ключом, а редуктор подсоединяется хомутом.

При взаимодействии хлора с ацетиленом, содержащим даже небольшое количество воздуха, происходит взрыв. Чистый ацетилен при контакте с хлором взрывается при интенсивном освещении.

Ядовитость ацетилена

Ядовитость ацетилена обусловлена наличием в нем вредных примесей. Ацетилен вызывает сонливость, а вредные примеси, находящиеся в нем, при продолжительном вдыхании отравляют организм и вызывают тошноту, головокружение, а иногда сильное общее отравление.

Поэтому помещения, где получают ацетилен и где ведутся работы с его применением, должны иметь хорошую вентиляцию.

Самовоспламенение ацетилена

Температура самовоспламенения ацетилена колеблется в пределах 240-630°C в зависимости от давления и присутствия в нем различных веществ. Она снижается при повышении давления или при наличии в ацетилене других веществ, которые увеличивают поверхности контакта.

Зависимость температуры самовоспламенения от давления представлена в таблице ниже.

Температура, °C	Давление, МПа
630	0,2
530	0,3
475	0,4
350	2,2

На практике же в зависимости от давления допустимо нагревание ацетилена до температур:

до 300°C - при абсолютном давлении 0,1 МПа (1 кгс/см 2 );
до 150-180°C - при абсолютном давлении 0,25 МПа (2,5 кгс/см 2 );
до 100°C - при более высоких давлениях.

При сжигании ацетилена в смеси с кислородом в инжекторных горелках и резаках необходимо учитывать с возможность проникновения пламени в ацетиленовый канал и распространения его в направлении, обратном обычному течению газа. Это явление называется обратный удар пламени и может послужить причиной взрыва в ацетиленопроводе или генераторе.

Техника безопасности при работе с ацетиленом

Теперь, зная, чем опасен ацетилен, стало понятно почему при работе с ним необходимо соблюдать особые меры безопасности.

Основные требования по технике безопасности при работе с данным газом изложены в ГОСТ 12.2.054, РД 34.03.204 и других нормативных документах, а здесь мы лишь кратко рассмотрим самые важные моменты:

Кислород не такой безопасный, как кажется

Кислород не оказывает вредного влияния на окружающую среду. Он также является нетоксичным, невзрывоопасным и негорючим, но поддерживающим горение газом. На первый взгляд он кажется полностью безопасным, но необходимо помнить, что O₂ - сильный окислитель, который увеличивает способность материалов к горению и его активность возрастает с ростом давления и температуры.

В чистом кислороде горение происходит гораздо интенсивнее, чем в воздухе, и чем выше давление, тем быстрее горение. Негорючие или трудно поддающиеся возгоранию, в обычных условиях, материалы моментально загораются в атмосфере чистого O₂.

При контакте с маслами, жирами, горючими пластмассами, угольной пылью, ворсинками органических веществ и т.п. чистый кислород способен окислять их с большими скоростями, в результате чего они самовоспламеняются или взрываются. И в дальнейшем может послужить причиной пожара.

Источником воспламенения может служить теплота, выделяющаяся при быстром сжатии кислорода (поскольку реакция носит экзотермический характер и протекает с выделением большого количества теплоты), трение или удар твердых частиц о металл, а также электростатический искровой разряд в струе O₂ и другие явлениями. Имели место случаи взрыва наполненного баллона в результате резкого удара о металлические предметы при низкой температуре.

По этой причине цилиндры кислородного компрессора смазывают дистиллированной водой, в которую добавляют 10% глицерина. Кроме того, поршневые кольца компрессоров для накачивания изготавливают из графита или другого антифрикционного материала работающего без смазки и не загрязняющего кислород органическими примесями.

Горючие газы и пары образуют с кислородом смеси, обладающие весьма широкими пределами взрываемости при воспламенении. Взрывная волна распространяется в таких смесях с очень большой скоростью (3000 м/с и выше), когда взрыв сопровождается детонацией.

Различные пористые органические вещества, такие, как угольная мелочь и пыль, сажа, торф, шерсть, ткани из хлопка и шерсти и т. п. будучи пропитаны жидким кислородом, образуют так называемые оксиликвиты, при воспламенении которых вследствие детонации происходит сильный взрыв.

В кислороде могут загораться и углеродистые стали при достаточном количестве тепла в месте соприкосновения и незначительной массе металла (например, при трении тонких пластин о массивные детали машин, наличии частиц окалины, стружки или железного порошка).

Для предотвращения возможности возникновения пожара необходимо строго следить, чтобы объемная доля O₂ в рабочих помещениях не превышала 23%.

Несмотря на то, что человеку жизненно необходим кислород, но при его длительном вдыхании происходит поражение органов дыхания и легких с возможным последующим летальным исходом.

Жидкий кислород имеет низкую температуру, поэтому при попадании на кожу или в глаза он вызываем моментальное обморожение.

Опасен ли кислород в баллоне?

Если в кислороде присутствует избыток влаги, внутренняя стенка баллона начинает подвергаться коррозии. В результате образуются рыхлые массы гидратов оксида железа (Fe(OH), Fe(OH)₂, Fe(OH)₃) в которые свободно проникает кислород, что содействует распространению коррозии вглубь стенки.

Если баллоны наполнены сухим газом, то происходит очень медленное окисление железа в тонком поверхностном слое. В результате образующиеся окислы покрывают стенку сплошной пленкой препятствующей дальнейшему процессу окисления.

Практика показывает, что при отсутствии влаги в баллоне даже после 20 лет эксплуатации не наблюдается заметной коррозии металла на внутренней стенке.

В процессе газовой сварки или газовой резки в конце опорожнения баллона из-за низкого давления O₂ возможно перетекание горючего газа (ацетилена, пропана, метана) находящегося в баллоне под более высоким давлением, что приводит к образованию взрывоопасной смеси взрывающейся при обратном ударе. Поэтому при заправке баллоны очень тщательно проверяют на наличие в них посторонних газов.

Симптомы у человека при недостатке кислорода в воздухе

Нормальное содержание O₂ в воздухе находится в пределах 21%. При понижении его количества в результате сгорания или вымещения инертными газами (аргон, гелий) возникает недостаток кислорода, последствия, и симптомы которого указаны в таблице ниже.

При наличии вышеуказанных симптомов пострадавшего следует быстро вынести на свежий воздух и дать ему подышать кислородом или сделать искусственное дыхание. Необходима немедленная медицинская помощь.

Правила безопасности при использовании, хранении и транспортировке кислорода

Необходимо внимательно следить за тем, чтобы кислород не находился в контакте с горючими легковоспламеняющимися веществами.
Следить за тем, чтобы не было утечки, поскольку даже при незначительном увеличении количества кислорода в воздухе может произойти самовозгорание горючих материалов или волос на теле, одежде и т.п.
Все лица, в том числе и сварщики, работающие с кислородом никогда не должны надевать рабочую одежду, на которых присутствуют следы смазки или масла.
Запрещено применение O₂ вместо воздуха для запуска дизельного двигателя.
Запрещено его использование с целью удаления пыли с рабочей одежды. При случайном попадание избыточного объема кислорода на одежду потребуется много времени для выветривания, вплоть до нескольких часов.
Запрещено применение для освежения воздуха.
Вся кислородная аппаратура, кислородопроводы и баллоны необходимо тщательно обезжиривать. В процессе эксплуатации исключить возможность попадания и накопления масел и жиров на поверхности деталей, работающих в контакте с O₂.
Оборудование, работающее в непосредственном контакте с кислородом не должно содержать пыль и металлические частицы во избежание самовозгорания.
Перед проведением ремонтных работ или освидетельствованием трубопроводов, баллонов, стационарных и передвижных реципиентов или другого оборудования, используемого для хранения и транспортирования газа, необходимо продуть все внутренние объемы воздухом. Разрешается начинать работы только после снижения объемной доли O₂ во внутренних объемах оборудования до 23%.
Запрещается баллоны, автореципиенты и трубопроводы, предназначенные для транспортирования кислорода, использовать для хранения и транспортирования других газов, а также производить какие-либо операции, которые могут загрязнить их внутреннюю поверхность.
При погрузке, разгрузке, транспортировании и хранении баллонов должны применяться меры, предотвращающие их падение, удары друг о друга, повреждение и загрязнение баллонов маслом. Баллоны должны быть защищены от атмосферных осадков и нагрева солнечными лучами и другими источниками теплоты.
На всех кислородных вентилях должна находится табличка "кислород маслоопасно".

Все вышеуказанные свойства и особенности кислорода нужно принимать во внимание при его использовании, хранении и транспортировке.

Баллоны для сжатых газов

Для хранения и транспортировки сжатых, сжиженных и растворенных газов, находящихся под давлением, применяют стальные баллоны. Баллоны имеют различную вместимость - от 0,4 до 55 дм 3 .

Баллоны представляют собой стальные цилиндрические сосуды, в горловине которых имеется конусное отверстие с резьбой, куда ввертывается запорный вентиль. Для каждого газа разработаны свои конструкции вентилей, что исключает установку кислородных вентилей на ацетиленовый баллон и наоборот. На горловину плотно насаживают кольцо с наружной резьбой для навертывания предохранительного колпака, который служит для предохранения вентиля баллонов от возможных ударов при транспортировке.

Баллоны для сжатых, сжиженных и растворенных газов изготовляют из бесшовных труб углеродистой и легированной стали. Для сжиженных газов при рабочем давлении не свыше 3 МПа допускается применение сварных баллонов.

В зависимости от рода газа, находящегося в баллоне, баллоны окрашивают снаружи в условные цвета, а также соответствующей каждому газу краской наносят наименование газа. Например, кислородные баллоны окрашивают в голубой цвет, а надпись делают черной краской, ацетиленовый - в белый и красной краской, водородные - в темно-зеленый и красной краской, пропан - в красный и белой краской. Часть верхней сферической части баллона не окрашивают и выбивают на ней паспортные данные баллона: тип и заводской номер баллона, товарный знак завода-изготовителя, масса порожнего баллона, вместимость, рабочее и испытательное давление, дата изготовления, клеймо ОТК и клеймо инспекции Госгортехнадзора, дата следующего испытания. Баллоны периодически, через каждые пять лет, подвергают осмотру и испытанию.

Основные типы баллонов, применяемых для хранения и транспортировки кислорода, азота, водорода и других газов, приведены в таблице.

Кислородные баллоны

Для газовой сварки и резки кислород доставляют в стальных кислородных баллонах типа 150 и 150 Л. Кислородный баллон представляет собой стальной цельнотянутый цилиндрический сосуд 3, имеющий выпуклое днище 1, на которое напрессовывается башмак 2; вверху баллон заканчивается горловиной 4. В горловине имеется конусное отверстие, куда ввертывается запорный вентиль 5. На горловину для защиты вентиля навертывается предохранительный колпак 6.

Наибольшее распространение при газовой сварке и резке получили баллоны вместимостью 40 дм 3 . Эти баллоны имеют размеры: наружный диаметр - 219 мм, толщина стенки - 7 мм, высота - 1390 мм. Масса баллона без газа 67 кг. Они рассчитаны на рабочее давление 15 МПа, а испытательное - 22,5 МПа.

Чтобы определить количество кислорода, находящегося в баллоне, нужно вместимость баллона (дм 3 ) умножить на давление (МПа). Например, если вместимость баллона 40 дм 3 (0,04 м 3 ), давлением 15 МПа, то количество кислорода в баллоне равно 0,04х15=6 м 3 .

Рисунок 1 - Кислородный баллон

На сварочном посту кислородный баллон устанавливают в вертикальном положении и закрепляют цепью или хомутом. Для подготовки кислородного баллона к работе отвертывают колпак и заглушку штуцера, осматривают вентиль, чтобы установить, нет ли на нем жира или масла, осторожно открывают вентиль баллона и продувают его штуцер, после чего перекрывают вентиль, осматривают накидную гайку редуктора, присоединяют редуктор к вентилю баллона, устанавливают рабочее давление кислорода регулировочным винтом редуктора. При окончании отбора газа из баллона необходимо следить, чтобы остаточное давление в нем было не меньше 0,05-0,1 МПа.

При обращении с кислородными баллонами необходимо строго соблюдать правила эксплуатации и техники безопасности, что обусловлено высокой химической активностью кислорода и высоким давлением. При транспортировке баллонов к месту сварки необходимо твердо помнить, что запрещается перевозить кислородные баллоны вместе о баллонами горючих газов. При замерзании вентиля кислородного баллона отогревать его надо ветошью, смоченной в горячей воде.

Причинами взрыва кислородных баллонов могут быть попадания на вентиль жира или масла, падения или удары баллонов, появление искры при слишком большом отборе газа (электризуется горловина баллона) нагрев баллона каким-либо источником тепла, в результате чего давление газа в баллоне станет выше допустимого.

Таблица 1 - Типы баллонов для сжиженных газов

Тип баллона	Давление, МПа			Предел прочности, МН/м 2	Относительное удлинение, %
Тип баллона	условное	гидравлическое	пневматическое	Предел прочности, МН/м 2	Относительное удлинение, %
100	10	15,0	10	650	15
150	15	22,5	15	650	15
200	20	30,0	20	650	15
150Л	15	22,5	15	900	10
200Л	20	30,0	20	900	10

Ацетиленовые баллоны

Питание постов газовой сварки и резки ацетиленом от ацетиленовых генераторов связано с рядом неудобств, поэтому в настоящее время большое распространение получило питание постов непосредственно от ацетиленовых баллонов. Они имеют те же размеры, что и кислородный. Ацетиленовый баллон заполняют пористой массой из активированного древесного угля (290- 320 г на 1 дм 3 вместимости баллона) или смесь угля, пемзы и инфузорной земли. Массу в баллоне пропитывают ацетоном (225-300 г на 1 дм 3 вместимости баллона), в котором хорошо растворяется ацетилен. Ацетилен, растворяясь в ацетоне и находясь в порах пористой массы, становится взрывобезопасным и его можно хранить в баллоне под давлением 2,5-3 МПа. Пористая масса должна иметь максимальную пористость, вести себя инертно по отношению к металлу баллона, ацетилену и ацетону, не давать осадка в процессе эксплуатации. В настоящее время в качестве пористой массы применяют активированный древесный дробленый уголь (ГОСТ 6217-74) с размером зерен от 1 до 3,5 мм.
Ацетон (химическая формула СН₃СОСН₃) является одним из лучших растворителей ацетилена, он пропитывает пористую массу и при наполнении баллонов ацетиленом растворяет его. Ацетилен, доставляемый потребителям в баллонах, называется растворенным ацетиленом.

Рисунок 2 - Ацетиленовый баллон

Максимальное давление ацетилена в баллоне составляет 3 МПа. Давление ацетилена в полностью наполненном баллоне изменяется при изменении температуры:

Температура, °С	-5	0	5	10	15	20	25	30	35	40
Давление, МПа	1,34	1,4	1,5	1,65	1,8	1,9	2,15	2,35	2,6	3,0

Давление наполненных баллонов не должно превышать при 20°С 1,9 МПа.

При открывании вентиля баллона ацетилен выделяется из ацетона и в виде газа поступает через редуктор и шланг в горелку или резак. Ацетон остается в порах пористой массы и растворяет новые порции ацетилена при последующих наполнениях баллона газом. Для уменьшения потерь ацетона во время работы необходимо ацетиленовые баллоны держать в вертикальном положении. При нормальном атмосферном давлении и 20°С в 1 кг (л) ацетона растворяется 28 кг (л) ацетилена. Растворимость ацетилена в ацетоне увеличивается примерно прямо пропорционально с увеличением давления и уменьшается с понижением температуры.

Для полного использования емкости баллона порожние ацетиленовые баллоны рекомендуется хранить в горизонтальном положении, так как это способствует равномерному распределению ацетона по всему объему, и с плотно закрытыми вентилями. При отборе ацетилена из баллона он уносит часть ацетона в виде паров. Это уменьшает количество ацетилена в баллоне при следующих наполнениях. Для уменьшения потерь ацетона из баллона ацетилен необходимо отбирать со скоростью не более 1700 дм 3 /ч.

Для определения количества ацетилена баллон взвешивают до и после наполнения газом и по разнице определяют количество находящегося в баллоне ацетилена в кг.

Пример. Масса баллона с ацетиленом 89 кг, порожнего - 83 кг, следовательно, количество ацетилена в баллоне равно: по массе - 89-83=6 кг, по объему - 6/1,09=5,5 м 3 (1,09 кг/м 3 - плотность ацетилена при атмосферном давлении и температуре 20°С).

Масса пустого ацетиленового баллона складывается из массы самого баллона, пористой массы и ацетона. При отборе ацетилена из баллона вместе с газом расходуется 30- 40 г ацетона на 1 м 3 ацетилена. При отборе ацетилена из баллона необходимо следить за тем, чтобы в баллоне остаточное давление было не менее 0,05-0,1 МПа.

Использование ацетиленовых баллонов вместо ацетиленовых генераторов дает ряд преимуществ: компактность и простота обслуживания сварочной установки, безопасность и улучшение условий работы, повышение производительности труда газосварщиков. Кроме того, растворенный ацетилен содержит меньшее количество посторонних примесей, чем ацетилен, получаемый из ацетиленовых генераторов.

Причинами взрыва ацетиленовых баллонов могут быть резкие толчки и удары, сильный нагрев (свыше 40°С).

Баллоны для пронан-бутана

Баллоны для пропан-бутана изготовляют согласно ГОСТ 15860-84 сварными из листовой углеродистой стали. Основное применение нашли баллоны вместимостью 40 и 50 дм 3 . Балонны для пропан-бутана окрашиваются в красный цвет с белой надписью "пропан".

Баллон для пропан-бутана представляет собой цилиндрический сосуд 1, к верхней части которого приваривается горловина 5, а к нижней - днище 2 и башмак 3. В горловину ввертывается латунный вентиль 6. На корпус баллона напрессовываются подкладные кольца 4. Для защиты вентиля баллона служит колпак 7.

Баллоны рассчитаны на максимальное давление 1,6 МПа. Из-за большого коэффициента объемного расширения баллоны для сжиженных газов заполняют на 85-90% от общего объема. Норма заполнения баллонов для пропана - 0,425 кг сжиженного газа на 1 дм 3 вместимости баллона. В баллон вместимостью 55 дм 3 наливается 24 кг жидкого пропан-бутана. Максимальный отбор газа не должен превышать 1,25 м 3 /ч.

Рисунок 3 - Баллон для пропап-бутана

Хранение и транспортировка баллонов

Транспортировка баллонов разрешается только на рессорных транспортных средствах, а также на специальных ручных тележках или носилках. При бесконтейнерной транспортировке баллонов должны соблюдаться следующие требования:

на всех баллонах должны быть до отказа навернуты предохранительные колпаки;
кислородные баллоны должны укладываться в деревянные гнезда (разрешается применять металлические подкладки с гнездами, оклеенными резиной или другими мягкими материалами);
кислородные баллоны должны укладываться только поперек кузова машины так, чтобы предохранительные колпаки были в одной стороне; укладывать баллоны допускается в пределах высоты бортов;
баллоны должны грузить рабочие, прошедшие специальный инструктаж.

Перевозка в вертикальном положении кислородных и ацетиленовых баллонов допускается только в специальных контейнерах. Совместная транспортировка кислородных и ацетиленовых баллонов на всех видах транспорта запрещается, за исключением транспортировки двух баллонов на специальной тележке к рабочему месту. В летнее время баллоны должны быть защищены от солнечных лучей брезентом или другими покрытиями. Баллоны в пределах рабочего места разрешается перемещать кантовкой в наклонном положении. На рабочих местах баллоны должны быть прочно закреплены в вертикальном положении.

Требования к маркировке газовых баллонов согласно ГОСТ Р ИСО 14175

Для того чтобы не вводить в заблуждение уточняем, что данная маркировка не имеет ничего общего с данными, которые должны быть указаны на сферической части каждого баллона согласно нормативным документам на оборудование, работающее при избыточном давлении (дата проведения и следующего технического освидетельствования, клеймо организации, проводившей техническое освидетельствование и т.д.).

Итак, на каждом сосуде или баллоне с газом должна быть прикреплена бирка или ярлык на которой должна быть указана информация:

Ацетилен.МАПП/МАФ.Ацетиленовые баллоны. Взрывоопасность.

Ацетилен относится к группе непредельных углеводородов ряда С_nН_2n-2_.. Это бесцветный горючий газ со специфическим запахом; благодаря наличию в нем примесей – фосфористого водорода, сероводорода и пр. плотность ацетилена при 20°С и 760 мм рт. ст. равна 1,091 кг/м 3 ; при 0°С и 760 мм рт. ст. – – плотность 1,171 кг/м 3 . Ацетилен легче воздуха; плотность по сравнению с плотностью воздуха 0,9; молекулярная масса 26,038. Критическая точка для ацетилена характеризуется давлением насыщенного пара, равным 61,65 кгс/см 2 , и температурой 35,54°С. При 760 мм рт. ст. и температуре –84°С ацетилен переходит в жидкое состояние, при температуре –85°С – затвердевает.

Ацетилен – единственный широко используемый в промышленности газ, относящийся к числу немногих соединений, горение и взрыв которых возможны в отсутствии кислорода или других окислителей. Ацетилен высокоэндотермическое соединение; при разложении 1 кг ацетилена выделяется более 2000 ккал, т. е. примерно в 2 раза больше, чем при взрыве 1 кг твердого ВВ тротила. Температура самовоспламенения ацетилена колеблется в пределах 500 – 600°С при давлении 2 кгс/см 2 и заметно снижается с увеличением давления; так, при давлении 22 кгс/см 2 температура самовоспламенения ацетилена равна 350°С, а при наличии катализаторов, таких, как железный порошок, силикагель, активный уголь и др. разложение ацетилена начинается при 280 – 300°С. Присутствие окиси меди снижает температуру самовоспламенения до 246°С. При определенных условиях ацетилен реагирует с медью, образуя взрывоопасные соединения; поэтому при изготовлении ацетиленового оборудования запрещается применять сплавы, содержащие более 70% Cu.

Взрывчатый распад ацетилена, как правило, начинается при интенсивном нагреве со скоростью 100 – 500°С/с. При медленном нагреве происходит реакция полимеризации ацетилена, идущая с выделением тепла, которая, как правило, при температуре свыше 530°С влечет за собой взрывчатый распад ацетилена. Нижнее предельное давление, при котором возможно разложение ацетилена, равно 0,65 кгс/см 2 . Пределы взрываемости для ацетилена широки (табл. 2). Наиболее опасными являются смеси ацетилена с кислородом стехиометрического состава (~30%). Скорости распространения пламени и детонации достигают наибольшего значения при соотношении ацетилена и кислорода 1:2,5 и соответственно равны 13,5 и 2400 м/с при нормальных условиях. Давление, образующееся при взрыве ацетилена, зависит от начальных параметров и характера взрыва. Оно может возрасти примерно в 10 – 12 раз по сравнению с начальным при взрыве в небольших сосудах и может быть увеличено в 22 раза при детонации чистого ацетилена и в 50 раз при детонации ацетилено-кислородной смеси.

При газопламенной обработке металлов ацетилен используют либо в газообразном состоянии при получении его в переносных или стационарных ацетиленовых генераторах, либо в растворенном состоянии. Растворенный ацетилен представляет собой раствор ацетилена в ацетоне, распределенный равномерно в пористом наполнителе под давлением. Растворимость ацетилена зависит от температуры и давления. Пористая масса в баллоне обеспечивает рассосредоточение ацетилена по всему объему и локализацию взрывчатого распада ацетилена. При отсутствии пористой массы в баллоне инициированный взрывной распад ацетилена, растворенного в ацетоне, происходит при давлении ниже 5 кгс/см 2 . В качестве пористых наполнителей могут быть использованы не только насыпные пористые массы, но и литые пористые массы, которые нашли применение за рубежом.

Физико-химические показатели газообразного и растворенного технического ацетилена оговорены ГОСТ 5457 – 75. По содержанию допустимого количества примесей различают ацетилен растворенный, растворенный и газообразный; допустимое содержание примесей (в объемных долях) соответственно равно:

воздуха и других малорастворимых в воде газов – не более 0,9, 1,0, 1,5;
фосфористого водорода – 0,01; 0,04; 0,08;
сероводорода – 0,005; 0,05; 0,15;
водяных паров при 20°С и 760 мм рт. ст. – 0,5; 0,6.

Технический растворенный ацетилен транспортируют в стальных баллонах. Допустимое максимальное давление в баллонах не должно вревышать 13,4 кгс/см 2 при температуре –5°С и давлении 760 мм рт. ст. и 30 кгс/см 2 при температуре+40°С и давлении 760 мм рт. ст. Остаточное давление в баллоне при тех же параметрах не должно быть меньше соответственно 0,5 и З,0 кгс/см 2 .

Для газопламенной обработки металлов, наряду с ацетиленом, полученным из карбида кальция, применяют пиролизный ацетилен, получаемый из природного газа термоокислительным пиролизом метана с кислородом. Пиролизный ацетилен также хранят и транспортируют в баллонах в растворенном виде. Наполнитель и растворитель для пиролизного ацетилена тот же, что и для ацетилена из карбида кальция.

При применении растворенного ацетилена по сравнению с газообразным обеспечиваются наибольший коэффициент использования карбида, чистота рабочего места сварщика, устойчивая работа аппаратуры и безопасность в работе. Основным сырьем для получения ацетилена, используемого при газопламенной обработке металлов, является карбид кальция. Карбид кальция получают в электрических печах при взаимодействии обожженной извести с коксом или антрацитом. Расплавленный карбид кальция разливают в изложницы, где он застывает; затем его дробят в кусковых дробилках и сортируют по размерам кусков согласно ГОСТ 1460. Ацетилен получают в результате разложения (гидролиза) карбида кальция водой. Действительный «литраж» ацетилена из 1 кг технического карбида при 20°С и 760 мм рт. ст. не превышает 285 л и зависит от грануляции карбида. С увеличением размеров кусков карбида «литраж» увеличивается, однако скорость разложения его уменьшается, т. е. увеличивается длительность разложения карбида (табл. 1).

Содержание фосфористого водорода в ацетилене по объему не более 0,08%, содержание сульфидной серы не более 1,2%. В ГОСТ 1460 оговаривается также допустимое количество кусков карбида кальция других размеров в партиях указанной грануляции. Большой тепловой эффект реакции разложения карбида создает опасность сильного перегрева. Без отвода тепла при взаимодействии стехиометрического количества карбида кальция и воды реакционная масса разогревается до 700 – 800°С. Разложение карбида при недостаточном охлаждении и особенно в присутствии воздуха может привести к взрыву, поэтому необходимо процесс осуществлять при значительном избытке воды. Для разложения 1 кг карбида необходимо 5 – 20 л воды. Особое внимание необходимо обращать на наличие карбидной пыли в карбиде. Пыль разлагается почти мгновенно; за счет мгновенного разогрева может возникнуть взрыв ацетилена. Поэтому переработка пыли в обычных генераторах, не приспособленных для использования пыли, не допускается. Если содержание пыли значительно, карбид кальция перед загрузкой в генератор просеивают через сито с ячейками диаметром 2 мм. Накопившуюся пыль следует разложить на открытом воздухе в специальном сосуде вместимостью не менее 800 – 1000 л при интенсивном помешивании, одновременно высыпая не более 250 г карбидной пыли. Воду следует менять после разложения пыли в количестве до 100 кг.

Метилацетилен-пропадиен МАПП (широко применяемый в США) - смесь горючих газов; по физическим свойствам близок к пропану. Пределы взрываемости МАПП в смеси с воздухом 3,4 - 10,8%, в смеси с кислородом 2,5 - 60%. Смеси метилацетилена и пропадиена термодинамически нестойки, поэтому в состав МАППа вводят стабилизатор. Распад метилацетилена, аналогично ацетилену, происходит с большим выделением тепла. Температура пламени МАПП (2900°С) близка к температуре ацетилена. МАПП используют для кислородной резки и сварки и других газопламенных процессов.

Горючее МАФ - метилацетиленовая пропадиеновая фракция является отходом олифинового производства, а также отходом производства этилена и моновинилацетилена. Эта фракция содержит 48 - 75% смеси метилацетилена и пропадиена и стабилизаторы: 3% пропилена, 15% пропана, 7% других углеводородов. Пределы взрываемости для МАФа те же, что и для МАППа. МАФ нечувствителен к удару. Баллоны с МАФом не взрываются, находясь рядом с горящим баллоном. Смесь инертна при температуре до 215°С и давлении до 20 кгс/см 2 . При соприкосновении с медью образуются взрывоопасные соединения - ацетилениды меди. Скорость распространения пламени МАФ равна 470 см/с. Вместимость баллонов для сжиженных газов 40 или 55 дм 3 ; толщина стенки 3 мм. Предельное рабочее давление (кгс/см 2 )в баллонах для сжиженных газов различно: для пропана не более 16, для пропилена 20, для бутана и бутилена 3,8. Коэффициент наполнения баллонов сжиженными газами (в кгс/м 3 ) соответственно будет равен: 425 для пропана, 445 - пропилена, 448 - бутана и 526 - бутилена. Коэффициент наполнения обозначает массу газа в кг на 1 м 3 вместимости баллона и не должен превышать значений, указанных для каждого газа.

Читайте также: