Андрей Смирнов
Время чтения: ~16 мин.
Просмотров: 0

Характеристики оборудования для газовой сварки

Устройство и принцип работы

Газовая сварка – соединение деталей из металла под воздействием пламени с высокой температурой, благодаря чему на их поверхностей образуются сварочные ванны. Пламя получается при горении ацетилена с катализатором О2 и образованием горячей факельной струи. Такая горелка также имеет высокую функциональность по резке металлов.

Принцип действия:

  1. Газ и кислород поступают по своим каналам в горелку, где смешиваются, образовавшийся газ выходит через откалиброванное сопло наконечника ацетиленовой горелки.
  2. Газотопливную смесь поджигают, после этого образуется факел, размеры которого устанавливают с помощью регулирующих кранов (вентилей).
  3. Ацетиленовое пламя формируется из 3-х частей: ядро, с самой высокой Т, восстановления и факела. Процесс сварки происходит во второй и третьей частях.
  4. Открытое высокотемпературное пламя предохраняет сварочную поверхность от контактов с воздушным окислителем.
  5. Сварка начинается с нагрева кромок деталей, далее происходит их оплавление и соединение. Процесс требует большого расхода газа, для создания высокотемпературного режима.
  6. Другой этап — наплавка с применением мягкого металлического присадочного прутка, насыщающего сварочную ванну у кромок.


Как выглядит ацетиленовая горелка Рабочие элементы:

  • Пропановый баллон;
  • кислородный баллон, подающий О2 являющейся катализатором процесса горения;
  • шланги;
  • газовая горелка: трубка из бронзы, 2-х регуляторов для каждого газового баллона, откалиброванная форсунка для тонкого распыла газовой среды под давлением.

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 дм3 вместимости баллона) или смесь угля, пемзы и инфузорной земли. Массу в баллоне пропитывают ацетоном (225-300 г на 1 дм3 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-5510152025303540
Давление, МПа1,341,41,51,651,81,92,152,352,63,0

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 дм3/ч.

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

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 м3 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).

Заправка

Ацетилен получают при соединении воды и карбида. Заправляют ацетиленовые баллоны через горловину, определяя его количество по весу. Стандартный полный баллон 65 кг, пустой 53 – 58 кг. Вес емкости с наполнителем указывается в месте маркировки на горловине и определяется взвешиванием. Ацетон частично испаряется вместе с газом. При каждой заправке его доливают 130 – 150 мл.

Если заправить емкость 5 литров из баллона 40 л, газ в ней закончится очень быстро. Чтобы ацетилен растворился в ацетоне, необходимо создать большое давление. При перекачивании в домашних условиях, его создать невозможно.

Заправка

Ацетилен получают при соединении воды и карбида. Заправляют ацетиленовые баллоны через горловину, определяя его количество по весу. Стандартный полный баллон 65 кг, пустой 53 – 58 кг. Вес емкости с наполнителем указывается в месте маркировки на горловине и определяется взвешиванием.

Ацетон частично испаряется вместе с газом. При каждой заправке его доливают 130 – 150 мл.

Если заправить емкость 5 литров из баллона 40 л, газ в ней закончится очень быстро. Чтобы ацетилен растворился в ацетоне, необходимо создать большое давление. При перекачивании в домашних условиях, его создать невозможно.

Характеристики кислородного баллона для сварки

Основная характеристика – это давление закачиваемого кислорода, которое баллон может выдержать. Максимальная величина для 40-литровых баллонов – 150 кг/см². Для 50-литровых – 200 кг/см².

Так как объем емкости 40 литров, то под своим давлением в него помещается 6000 литров (150 х 40). Переведя на кубические метры, получаем 6 м³. Для 50 литров и давлении 200 кг/см² объем составит 10000 литров или 10 м³ газа.

Что касается размеров, то диаметр 40 и 50 литровых баллонов одинаковый – 219 мм. А вот высота у них разная, к тому же она отличается даже внутри одной модели в зависимости от используемой для изготовления стали.

К примеру, если кислородный баллон изготавливается из стали СТ 45Д, его объем составляет 50 литров, а максимальное давление 200 кг/см², то высота такого изделия будет равная 1755 мм. Если при тех же характеристиках емкость будет изготавливаться из стали марки 30 ХГСА, то высота будет – 1660 мм. То же самое касается и 40-литровых баллонов, соответственно: 1370 и 1350 мм. Поэтому и вес самой пустой емкости будет разным.

К весу кислородного баллона необходимо добавить и вес комплектующих изделий.

  • Нижний башмак весит 5,2 кг.
  • Кольцо – 300 грамм.
  • Металлический колпак на кольце – 1,8 кг.

Если учитывать вес закаченного газа, то полная масса увеличивается на 8-12 кг в зависимости от объема и давления. Чем больше давление, тем больше вес. В среднем 40-литровый кислородный баллон с газом будет весить 67 кг, 50-литровый – 105 кг.

И основные требования – это изготовление из стали с пределом прочности 65 кг/мм², и внутренняя поверхность резервуара должна быть гладкой, без дефектов и изъянов.

Кстати, говоря о давлении кислородного баллона, необходимо обозначить, что в зависимости от толщины стенки, к примеру, в 40 л емкость можно закачивать газ давлением до 200 кг/см². То же самое касается и 50 литровых, в которые максимально можно закачать до 150 кг/см². Разные производители, согласно ГОСТ, могут использовать металл толщиною от 6 до 8 мм.

Техника безопасности

Устройство кислородного баллона очень простое, но надежное. Главное – точно соблюдать параметры закачиваемого внутрь газа, чтобы не произошел разрыв емкости. При эксплуатации и хранении нужно соблюдать некоторые очень жесткие требования.

  • Если кислородный баллон используется в стационарном сварочном посту, то его устанавливают вертикально и закрепляют жестким хомутом.
  • Перед установкой редуктор должен быть осмотрен на предмет отсутствия жировых и масляных пятен.
  • Обязательно производится продувка штуцера, после чего накручивается и сам редуктор.
  • После полного отбора газа необходимо внутри оставлять немного кислорода под минимальным давлением 0,5 кг/см². Причина – чтобы за станции заправки могли провести анализ ранее заправленного газа и сверить его с имеющимся в наличии.
  • Нельзя перевозить кислород с другими горючими газами.
  • На объектах кислородные баллоны должны транспортироваться в специальных тележках на мягких резиновых колесах.
  • Расстояние от установленной емкости для кислорода до источника открытого огня или сварочного аппарата – 5 метров минимум.
  • Должна присутствовать защита от атмосферных осадков и солнечных лучей при длительной эксплуатации на открытом воздухе.
  • Если вентиль кислородного баллона замерз, то его оттаивать надо только чистой ветошью, смоченной в горячей воде.
  • Хранить баллоны нужно в металлических ящиках с отверстиями, обязательно навешивается замок.
  • Маленький баллон нужно переносить в специальном металлическом ящике, который снабжается ручкой и ремнем для переноски на плече.

Заправка кислородом – это сложный процесс, потому что в сварочные баллоны закачивается именно газ. А до распределительной станции он доходит в жидком состоянии. Такой кислород намного безопаснее, чем газообразный, но он быстро и в больших количествах испаряется, что невыгодно в финансовом плане. Но производители идут на такие потери, потому что безопасность превыше всего. Тем более, жидкий кислород транспортируется в больших количествах (авто- и железнодорожные цистерны). Если такой объем загорится и взорвется, то потери будут в несколько раз больше.

Закачка газа в баллоны производится насосным и безнасосным способом. При этом заполнение происходит не переохлажденным кислородом

При любых действиях с баллоном очень важно соблюдать аккуратность и требования техники безопасности. Самое уязвимое место – это вентиль, чаще всего именно он выходит из строя, потому что подвергается многократному открытию и закрытию.

Ремонту он не поддается, можно только поменять на новый. Делать это своими руками запрещено, такую операцию позволяют проводить только в заводских условиях

Здесь важно соблюсти правила установки, в основе которых лежит запрессовка, то есть вкручивание под определенным давлением. Затем сам баллон с вентилем проверяют испытательным давлением

Кстати, тестирование является гидравлическим. Внутрь баллона закачивается вода под давлением 225 или 300 кг/см², которая находится там в течение 5 минут. После чего давление снижают до рабочего – 150 или 200 кг/см².

Необходимо отметить, что по этой же технологии производится проверка самих баллонов на предмет обнаружения протечек. Если ничего не обнаружено: все стыки и стенки не стали мокрыми, значит, испытание прошло успешно, и само устройство может эксплуатироваться дальше.

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 дм3 вместимости баллона) или смесь угля, пемзы и инфузорной земли. Массу в баллоне пропитывают ацетоном (225-300 г на 1 дм3 вместимости баллона), в котором хорошо растворяется . 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 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-5510152025303540
Давление, МПа1,341,41,51,651,81,92,152,352,63,0

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 дм3/ч.

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

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 м3 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 ацетилена

Сам баллон для хранения ацетилена практически не отличается от аналогичного кислородного, он так же изготавливается из цельнотянутой стальной трубы. На него устанавливается ацетиленовый вентиль особой конструкции, штуцер которой не имеет резьбы (шланги крепятся при помощи специального хомута).

По объему различают баллоны малой (5 л), средней (10 л) и большой (40 л) емкости.

Основное отличие заключается во внутреннем наполнении баллона. Так как баллон с ацетиленом в газообразном состоянии отличается высокой взрывоопасностью, на практике применяется хранение растворенного в ацетоне газа. При этом для предотвращения возможности обратного удара пламени и самопроизвольного распада ацетилена до взрывчатого состояния в баллон помещается специальный наполнитель.

В качестве наполнителя применяется БАУ-А (активированный уголь) или пористая силикатная масса ЛПМ (литая пористая масса). Данный материал занимает третью часть объема баллона, при этом пористый наполнитель способен абсорбировать большее количество газа.

Для того, чтобы обеспечить взрывобезопасность ацетилен растворяют в ацетоне, которым и наполняется баллон с пористым наполнителем. Количество ацетона составляет ориентировочно 230 грамм на 1 литр емкости баллона, именно это и определяет, сколько ацетилена в баллоне можно разместить при полной заправке.

При открытии вентиля баллона происходит испарение ацетилена, который и подается на рабочие устройства.

Требования к баллонам для ацетилена

Баллоны для хранения ацетилена должны быть окрашены в белый цвет, допускается применение светло-серой краски, при этом на них должна иметься красная надпись «АЦЕТИЛЕН», кроме того, если используется литой пористый наполнитель, то добавляется надпись «ЛМ».

Испытание проводится при давлении, превышающем нормативное в 1,5 раза (35 Мпа). Кроме того, каждые два года необходимо проводить проверку массы пористого наполнителя.

Максимально допустимое давление ацетилена в баллоне регламентируется ГОСТ 5457-60 и зависит от температуры окружающего воздуха. При 190С давление не должно превышать 150 атмосфер (15 Мпа), в большинстве случаев баллоны заполняются до 150 атм.

Запрещено эксплуатировать баллоны в следующих случаях:

  • На более 30% площади поверхности баллона отсутствует покраска.
  • Нет надписи «Ацетилен» или она выполнена не красной краской.
  • На корпусе сосуда имеются вмятины, трещины.
  • Неисправности вентиля, в том числе и частичная или полная его закупорка.
  • Отсутствие требуемых клейм на корпусе баллона.
  • Просроченные даты проверки (освидетельствования) баллона и массы пористого наполнителя (в этом случае заправка баллонов ацетиленом категорически запрещена).
  • При наличии данных (визуальные признаки) того, что баллон подвергался воздействию открытого огня или находился в пожаре.
  • Если масса пустого баллона существенно отличается от значения, выбитого на корпусе.

Нельзя эксплуатировать и при сильном его нагреве. Нарушение всех этих правил может привести к взрыву ацетилена.

Несколько слов о заправке баллонов

Количество закаченного газа, а, следовательно, и цена баллона ацетилена, определяется простым взвешиванием. Баллон взвешивают до и после заправки, разница в значениях умножается на 1,09 (масса 1 кубического метра ацетилена при 20 градусах Цельсия). Нормативная масса пустого, но готового к закачке баллона выбивается в его паспорте.

Ориентировочно в транспортный баллон (40 литров) можно закачать не менее 5,5-7,5 кг ацетилена, в 10-ти литровый баллон 1,4-2 кг, в 5-ти литровый 0,7-0,8 кг. Кроме того, в баллоны с литым пористым наполнителем входит больше газа, чем в сосуды с активированным углем.

Кроме того, стоит учитывать то, что при каждом использовании всего газа из баллона, из него выходит и около 150 грамм ацетона, который необходимо пополнять.

Самостоятельная заправка малых емкостей

Когда нет возможности использовать для сварочных работ стандартный баллон, то можно своими силами перекачивать из него кислород в емкости меньшего размера. При этом получается очевидная экономия — баллона на 40 л хватит для не менее 20 заправок емкости, рассчитанной на 2 л, стоимость его заправки на кислородной станции около 350, а малых емкостей 100—150 рублей.

Заправку некоторые гаражные специалисты делают с помощью самодельных переходников, а заполнение малого баллона проверяют по степени нагревания поверхности емкости, что может привести к негативным последствиям, если у исполнителя нет достаточного опыта.

Лучше использовать специальное заправочное устройство заводского изготовления, состоящее из латунной трубки с гайками из аналогичного металла на обоих концах и полиамидными прокладками.

Оборудование:

  1. Стандартный кислородный баллон на 40 или 50 литров.
  2. Заправочный переходник из латуни, чтобы исключить случайное возникновение искры при ударе.
  3. Малую емкость для кислорода на 2 или 6 литров.

Методика

Пред началом перекачивания из большой емкости в малую надо убедиться, что оба баллона имеют исправные вентили и чистую поверхность без следов ГСМ. В заправочном устройстве или переходнике проверяем исправное состояние прокладок на накидных гайках, чтобы исключить утечку газа при дозаправке.

Все работы выполняются в такой последовательности:

  1. Один конец заправочного устройства при помощи накидной гайки присоединяется к баллону-донору, а второй — к заправляемой емкости меньшего объема.
  2. Гайки на заправочном устройстве затягиваются плотно, но без фанатизма.
  3. Открыть вентиль на заправляемом баллоне полностью и проверить соединение на предмет утечки (в баллоне всегда остается немного газа).
  4. На большой емкости открываем вентиль, при этом слышится характерное шипение поступающего в пустой баллон кислорода.
  5. Когда звук перекачивающего газа прекратится, то это сигнал о том, что давление в обеих емкостях выровнялось — малый баллон заполнен.
  6. Закрываем вентиль на баллоне-доноре, затем перекрываем доступ к малой емкости и отсоединяем перекачивающее устройство.

Соединение переходника с большой емкостью можно не демонтировать, чтобы при последующих заправках не делать лишнюю работу.

М. Н. Куприянов, образование: колледж, специальность: сварщик пятого разряда, опыт работы с 2003 года: Следует строго выполнять требования техники безопасности при работе с кислородным оборудованием, т. к. опасность возгорания намного выше, чем у других газов».

Меры предосторожности

Перед началом работы с кислородным оборудованием нужно тщательно вымыть руки и вытереть их насухо

Работать следует только в перчатках, при этом выполнять такие предосторожности:

  1. Оба баллона надо прочно закрепить, чтобы исключить их случайное падение.
  2. Наличие на поверхности емкостей ГСМ запрещается из-за возможности возгорания. Нельзя смазывать резьбовые соединения — они специально выполнены из латуни и не боятся ржавчины, но обеспечивают плавный и исправный ход гаек при закручивании или отвинчивании.
  3. При работе с кислородными баллонами не допускается присутствие растворителей, спиртов или бензина, т. к. они могут самовоспламениться при соединении с газом при его случайной утечке.
  4. При использовании инструмента, его контактные поверхности должны быть омедненными или тщательно промытыми водой с моющими средствами. Хранить такой инструмент надо отдельно.
  5. Запрещено стравливать кислород из баллона в закрытом помещении, что чревато возникновением пожара.
  6. Очищать кислородные баллоны от пыли и загрязнений следует только чистой ветошью, смоченной водой. Ни в коем случае не применять растворители и дезинфекторы.

О курении рядом с баллонами, наполненными кислородом, не может быть и речи, т. к. нарушитель подвергает опасности не только себя, но и окружающих, потому что взрыв газа сопровождается большими разрушениями.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации