Кислород при газовой сварке применяется для получения горючей смеси. Он 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, поставляемый по ГОСТ 5583—78 трех сортов. Первый сорт имеет чистоту не ниже 99,7%, второй сорт — не ниже 99,5%, а третий сорт — не ниже 99,2% по объему. 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/м3. Его получают из воздуха методом низкотемпературной ректификации, основанном на разности температур кипения, основных составляющих воздуха — азота (-195,8°С) и кислорода (-182,96°С). Воздух переводят в жидкое состояние и затем постепенным повышением температуры испаряют азот (78%). Оставшийся кислород (21%) очищают до требуемой чистоты многократным повторением процесса ректификации.
Ацетилен в газосварочном производстве получил наибольшее распространение благодаря важным для сварки качествам (высокая температура пламени, большая теплота 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°С, давлении 0,14...0,16 МПа (1,4...1,6 кгс/см2), в смеси 2,3...80,7% ацетилена с воздухом, в смеси 2.8...93% ацетилена с кислородом.
Ацетилен получают при взаимодействии карбида кальция с водой. Карбид кальция получают путем сплавления в электропечах кокса и обожженной извести. 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 вместимостью 50... 130 кг.
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 (взрывоопасно). Для взаимодействия 1 кг карбида кальция теоретически необходимо 0,56 л воды. Практически берут 7...20 л воды. Это обеспечивает хорошее охлаждение ацетилена и более безопасную работу газогенератора.
Водород — газ без цвета и запаха. В смеси с кислородом или воздухом он образует взрывчатую смесь (так называемый 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 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%).
Пропан-бутановую 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 испарители, которые нагревают вспомогательным пламенем или электрическим током.
Сварка при помощи газа — соединение металлических деталей методом расплавления. Исторически это один из первых появившихся видов сварки. Технология была разработана еще в конце XIX века. Впоследствии, с развитием технологий электрической сварки (дуговой и контактной), практическая ценность газовой несколько уменьшилась, особенно для соединения высокопрочных сталей. Но она до сих пор с успехом применяется для соединения чугунных, латунных, бронзовых деталей, для техники наплавления и во многих других случаях.
Сущность процесса
Сущность метода состоит в том, что высокотемпературное пламя сварочного газа нагревает кромки свариваемых деталей и часть присадочного материала (электродную часть).
Металл переходит в жидкое состояние, образуя так называемую сварочную ванну — область, защищенную пламенем и газовой средой, вытесняющей воздух. Расплавленный металл медленно остывает и затвердевает. Так формируется сварочный шов.
Используется смесь какого-либо горючего газа с чистым кислородом, играющим роль окислителя. Наиболее высокую температуру — от 3200 до 3400 градусов — дает газ ацетилен, получаемый непосредственно при сварке от химической реакции карбида кальция с обычной водой. На втором месте находится пропан — его температура горения может достигать 2800 °C.
Реже применяются:
· метан;
· водород;
· пары керосина;
· блаугаз - это газообразный продукт пирогенетического разложения нефти, ее дистиллатов или нефтяных остатков, сжатый до жидкого состояния.
·
У всех альтернативных газов и паров температура пламени существенно ниже, чем у ацетилена, поэтому сварка альтернативными газами практикуется реже, и только для цветных металлов — меди, латуни, бронзы и других, с небольшой температурой плавления.
У газовой сварки есть особенности по сравнению с электрической, которые формируют как ее недостатки, так и достоинства.