Газове зварювання які гази, дріт і флюси для неї використовуються.

Газовим зварюванням називають процес з'єднання металів при нагріванні кромок, що зварюються високотемпературним полум'ям, що утворюється при згорянні суміші пального газу і кисню. Кисень у разі виконує функцію каталізатора.

При звичайній температурі та тиску газ не має кольору та запаху. Для зварювальних робіт затребуваний технічний кисень, видобутий з повітря та оброблений у повітророзділювальних установках, трьох сортів:

вищого, чистота за обсягом – 99,5%;
1-го - 99,2%;
2-го - 98, 5%.

Залишок становлять аргон та азот.

При змішуванні горючих газів або парів горючих рідин із киснем у певних пропорціях починається інтенсивне горіння з виділенням великої кількості тепла.

Для зберігання технічного кисню використовують спеціальні пофарбовані у блакитний колір балони об'ємом 40 дм3 (40 л). Напис «Кисень» зроблений чорним. Маса такого балона без ковпака та черевика становить 60 кг.

Увага! При використанні кисневих балонів необхідно дотримуватись граничної обережності через високий тиск усередині них. Є ще одна небезпека – висока активність газу при контакті з органічними речовинами (маслами чи жирами). Чистий кисень – дуже сильний окисник, який при взаємодії з вуглеводнями спричиняє спалах з великим виділенням тепла, що провокує вибух.

Скільки кисню міститься в балоні 40 л? Номінальний тиск газу в балоні при +20°C – 14,7 МПа (за ГОСТом 5583). У таких умовах до нього вміщується 6,3 м3 кисню, за масою – 8,3 кг.

Цей газ є першим та основним представником алкінів гомологічного ряду. заміжнародної номенклатури хімічних сполук ІЮПАК його назва – етин. Формула – C2H2. Ацетилен – безбарвний, пальний, у суміші з повітрям вибухонебезпечний. Газ завдяки потрійному зв'язку в молекулі легко бере участь у реакціях приєднання. Під час його згоряння виділяється значна кількість тепла, що використовується в ацетиленовому пальнику.

Ацетилен не можна застосовувати у чистому вигляді, оскільки у вільній формі він дуже вибухонебезпечний. Для заправки в балон розбивають на дрібні частинки шляхом розчинення в ацетоні. Цей спосіб дозволяє знизити вибухонебезпечність ацетилену та заправити в балон досить велику кількість газу. Використовують балони, пофарбовані в білий колір, червоний напис. Під час роботи необхідно зберігати вертикальне положення балона та залишати залишковий тиск, що знизить втрати.

Скільки ацетилену міститься в балоні 40 л? В балон закачується технічний ацетилен, що відповідає ГОСТу 5457, в нього міститься

за обсягом – 5,3 м3;
за масою – 5 кг газу.

Одержання ацетилену з карбіду кальцію

Поширений спосіб отримання ацетилену для зварювання – з води та карбіду кальцію в ацетиленових генераторах під час зварювального процесу.

Карбід кальцію є твердим шматкоподібним матеріалом, що має виражений часниковий запах. Характерна риса цього матеріалу – інтенсивне поглинання води. Технічний карбід кальцію містить, крім CaC2, домішки: оксид кальцію, кокс та інші.

Визначення! Кількість літрів газоподібного ацетилену при тиску 760 мм рт. ст. і +20°C, виробленого з 1 кг карбіду внаслідок замішування водою, називають літражем.

Чи можна визначити якість карбіду кальцію за кольором? Чим чистішекарбід кальцію, тим більше ацетилену одержують при розкладанні 1 кг продукту (тим вищий його літраж). При вмісті чистого CaC2 у кількості 60-75% розлом матеріалу має сірий колір, який при зростанні відсоткового вмісту CaC2 перетворюється на фіолетовий. Високовідсотковий карбід кальцію (від 80% CaC2) може мати колір від світло-коричневого до блакитно-чорного.

Види генераторів для одержання ацетилену з карбіду кальцію

ГОСТ 5190 визначає кілька класифікаційних ознак для ацетиленових генераторів:

по тиску одержуваного газу: низького – до 0,01 МПа, середнього – 0,07-0,15 МПа, високого – понад 0,15 МПа;
за продуктивністю: 0,3-160 м3;
за способом застосування: стаціонарні та пересувні;
за принципом дії: «карбід у воду», «вода на карбід» по «сухому» та «мокрому» процесам.

Розглянемо основні види ацетиленових генераторів.

«Карбід у воду»

Це найпопулярніше обладнання. Принцип роботи промислового варіанта:

карбід періодично з бункера подається окремими порціями в газоутворюючу камеру через живильник, в камері газоутворення знаходиться вода;
подача карбіду здійснюється періодично при падінні тиску в бункері з водою нижче встановленого рівня;
в газоутворюючій камері в результаті реакції карбіду та води утворюється ацетилен, що подається в ацетиленовий шланг;
осад – гашене вапно – видаляється через випускний клапан.

У домашніх майстернях, на невеликих виробництвах та будмайданчиках потрібний мобільний ацетиленовий генератор типу АСП-10 продуктивністю 1,25 м3/година. Його разове завантаження - 3,5 кг карбіду кальцію оптимальної фракції 25-80 мм. Без перезаряджання він може працювати 0,8 години. Агрегатскладається з корпусу з кришкою та мембраною, корзини для карбіду, запобіжного клапана та рідинного затвора, зливних штуцерів, піддону, манометра. Вгорі корпусу знаходиться газоутворювач, в якому відбувається розкладання CaC2 з генерацією ацетилену. Ацетилен накопичується у газозбірнику.

Перевагами подібних генераторів є: найповніше розкладання карбіду кальцію (до 95%), хороше охолодження, зручність обслуговування.

«Вода на карбід» за принципом «мокрого» процесу

Принцип роботи устаткування полягає у періодичній подачі води на карбід, завантажений у реторту. Газ, що утворився, виходить у газозбірну камеру, звідки через відбірник надходить у шланг для зварювання.

Переваги апаратів: надійність та простота конструкції. Мінуси:

можливість перегріву ацетилену через малу кількість води;
неповне розкладання карбіду;
невелика продуктивність.

«Вода на карбід» за принципом «сухого» процесу

У барабан генератора подається карбід і надходить вода, кількість якої удвічі перевищує необхідне повного розпаду карбіду. Завдяки високій температурі зайва вода випаровується. Гашене вапно через ґратчасті стінки опускається вниз і виводиться за межі агрегату. Вапно через випаровування води виходить сухим, тому процес отримав таку назву. Ацетилен, що утворився, подається в зварювальний шланг через відбірник.

Переваги процесу: простота обслуговування обладнання та видалення вапна. На такому принципі засновано роботу стаціонарних генераторів середнього рівня продуктивності.

Гази-замінники ацетилену

Для зварювання металів може використовуватися не тільки ацетилен, а й інші гази, а також пари горючих рідин.

Визначення! Для зварювання металів і сплавів можуть застосовуватися гази, які здатні давати температуру полум'я, що вдвічі перевищує Tпл оброблюваних матеріалів.

Гази-замінники, вироблені в промислових масштабах, як правило, дешевші за ацетилен і прості в придбанні, тому здатні значно знизити вартість і спростити зварювальні роботи. Але, порівняно з ацетиленом, вони мають нижчу температуру згоряння. Тому їх застосування зазвичай обмежується областями, в яких надто висока температура полум'я не потрібна:

зварювання легкоплавких кольорових металів (алюмінію та магнію), їх сплавів, свинцю;
високо- та низькотемпературне паяння;
поверхневе загартування;
зварювання тонколистового сталевого прокату;
поверхневе та роздільне кисневе різання.

Особливо широко гази-замінники застосовуються в ході кисневого різання, при якій температура полум'я не позначається на якості процесу, лише визначає час попереднього прогріву матеріалу.

Чи можуть для газозварювання використовуватися пропан і метан? Ці гази можуть застосовуватися для зварювання, але тільки за умови додаткового використання кремній- і дроту, що містить марганець. Кремній та марганець виконують роль розкислювачів. При зварюванні чавуну та кольорових металів цими газами необхідно застосовувати флюси.

Який зварювальний дріт застосовується для газового зварювання?

Для зварювання як присадочні матеріали застосовують зазвичай дріт, прутки і гранули з хімічним складом, аналогічним металу, що зварюється. Їхня температура плавлення повинна дорівнювати або нижче, порівняно з оброблюваним матеріалом. Поверхня дроту – чиста, без іржі, олій, окалини. Дрітдля газозварювання та наплавлення виробляється відповідно до того самого стандарту, що і для дугового зварювання, – ГОСТом 2246.

Як вчинити, якщо немає можливості дістати зварювальний дріт необхідного складу?

Як вибрати дріт відповідно до матеріалу, що зварюється, і експлуатаційним призначенням продукції, що виготовляється?

Для відповідальних зварних металоконструкцій та виробів рекомендується застосовувати марганцевий та кремнемарганцевий дріт: Св-08ГА, Св-10Г2, Св-08ГС, Св-08Г2С.
Для низьколегованих марок використовують низьколегований дріт, що містить хром.
Для чавуну призначаються прутки, що випускаються за ГОСТом 2671. Вони діляться на марку А, затребувану для гарячого зварювання із загальним попереднім підігрівом виробу, та Б – для зварювання з місцевим підігрівом. Марки НЧ-1 та НЧ-2 використовують для низькотемпературного газозварювання литих елементів.
Для зварювання алюмінію та сплавів на його основі призначений дріт, що відповідає ГОСТу 7871: Св-А1, Св-АМц, Св-АК-5, Св-АМг.
Для міді та її сплавів випускається присадний дріт, що регламентується ГОСТом 16130 (М1, МСр1), або прутки М1р та М3р.

Призначення флюсів для газового зварювання

При нагріванні під час зварювального процесу мідь, алюміній, магній та сплави на їх основі інтенсивно взаємодіють із киснем повітря або зварювального полум'я. У результаті металевої поверхні утворюються оксиди, температура плавлення яких перевищує температуру плавлення основного металу. Оксидна плівка значно ускладнює зварювання.

Запобігти появі поверхневих оксиднихплівок допомагають спеціальні пасти чи порошки, тобто флюси. Ці склади наносяться попередньо на кромки елементів, що зварюються, і зварювальний дріт (прутки). При нагріванні флюси утворюють легкоплавкі шлаки, що запобігають утворенню тугоплавких оксидів. Функції флюсів виконують: прожарена бура, борна кислота, оксиди та солі літію, барію, калію, фтору, натрію та інші. Вид складу визначається властивостями металу, що зварюється. База флюсу для кисневого різання – металевий порошок. Флюси також можуть використовуватися для спеціальних легованих сталей та чавуну. Для звичайних "чорних" сталей не застосовуються.