Как перевести ацетилен в электроды

Газы – заменители ацетилена, коэффициенты замены

При сварке металлов можно применять другие газы и пары жидкостей. Для эффективного нагрева и расплавления металла при сварке необходимо чтобы t o пламени примерно в два раза превышала t o плавления свариваемого металла.Поэтому используют газы-заменители ацетилена только при сварке металлов с более низкой t плавления, чем сталь (алюминий, латунь, свинец).

Для сгорания горючих различных газов требуется различное количествокислорода подаваемого в горелку. В таблице 1 приведены основные характеристики горючихгазов для сварки.

При сварке же стали с пропаном или метаном приходится применятьсварочную проволоку содержащею повышенное количество кремния и марганца,используемых в качестве раскислителей, а при сварке чугуна и цветныхметаллов использовать флюсы.

Таблица №1 Горючие газы для сварки и резки.

Количество тепла в ккал, получаемое при полном сгорании 1 м 3 или 1 кг газа – теплотворная способность. Коэффициент замены определяют как отношение теплотворных способностей ацетилена (12600 ккал/м 3 ) и горючего газа.

Горючие жидкости: керосин, бензин. Их применение

Керосин — смесь углеводородов, выкипающие в интервале температур 150—250 °C, прозрачная, слегка маслянистая на ощупь, горючая жидкость, получаемая путём перегонки или ректификации нефти.

Плотность 0,78—0,85 г/см³ (при 20 °C), вязкость 1,2—4,5 мм²/с (при 20 °C), температура вспышки 28—72 °C, теплота сгорания 43 МДж/кг.

Способы получения керосина

Получается путём перегонки или ректификации нефти, а также вторичной переработкой нефти. При необходимости подвергается гидроочистке.

Бензин — горючая смесь лёгких углеводородов с температурой кипения от 30 до 200 °C. Плотность около 0,75 г/см³. Теплотворная способность примерно 10500 ккал/кг (46 МДж/кг, 34,5 МДж/литр). Температура замерзания ниже −60 °C.

Способы получения бензина

Арматура газовых постов и коммуникаций: трубопроводы, газовые клапаны, редукторы, баллоны

Трубопроводы

Для ацетилена прокладывают из стальных бесшовных труб, соединяемых сваркой. Окрашивают в белый цвет. Для стока конденсата трубопроводу придают уклон 0,002 в сторону влагосборника.

Для кислорода изготавливают из стальных газовых шовных, бесшовных или электросварных труб. Применяют медные или латунные цельнотянутые трубы. Окрашивают в голубой цвет.

Водяные предохранительные затворы

Водяные затворы защищают ацетиленовый генератор и трубопровод от обратного удара пламени из сварочной горелки и резака. Обратным ударом называется воспламенение ацетиленово-кислородной смеси в каналах горелки или резака.

Водяной затвор обеспечивает безопасность работ при газовой сварке и резке и является главной частью газосварочного поста. Водяной затвор должен содержаться всегда в исправном состоянии, и быть наполнен водой до уровня контрольного крана.

Водяной затвор всегда включают между горелкой или резаком и ацетиленовым генератором или газопроводом.

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 дм3.

Верхнюю сферическую часть баллона не окрашивают и на ней выбивают паспортные данные баллона.

Баллон на сварочном посту устанавливают вертикально и закрепляют хомутом.

Кислородный баллон представляет собой стальной цилиндр со сферическим днищем и горловиной для крепления запорного вентиля. На нижнюю часть баллона насаживается башмак, позволяющий ставить баллон вертикально. На горловине имеется кольцо с резьбой для навертывания защитного колпака. Средняя жидкостная вместимость баллона 40 дм3. При давлении 15 МПа он вмещает

Ацетиленовые баллоны окрашивают в белый цвет и делают на них надпись красной краской «Ацетилен». Их конструкция аналогична конструкции кислородных баллонов. Давление ацетилена в баллоне 1,5 МПа. В баллоне находится пористая масса (активизированный уголь) и ацетон. Растворения ацетилена в ацетоне позволяет поместить в малом объеме большое количество ацетилена. Растворенный в ацетоне ацетилен пропитывает пористую массу и становится безопасным.

Ацетиленовый баллон заполняется пористой массой из расчета ок. 320 г на 1 л емкости баллона, т. е. около 13 кг массы пористой.

Ацетон заправляют из расчета 250-300 г на 1 л емкости баллона. Находясь в порах растворенным в ацетоне, ацетилен становится взрывобезопасным от давления до 30 кгс/см2, но давление 19 кгс/см2 установлено по ГОСТ 5457-60.

Когда открывают вентиль, ацетилен выделяется из ацетона и в виде газа выходит через редуктор в шланг к горелке.

При отборе ацетилена из баллона уносится до 150 г ацетона после выработки одной заправки.

Ацетиленовые баллоны имеют те же размеры, что и кислородные.

У вентилей ацетиленовых баллонов нет присоединительной резьбы, поэтому редукторы для них крепятся специальным хомутом, имеющимся на редукторе.

Вентили для баллонов

Вентили кислородных баллонов изготавливают из латуни. Сталь для деталей вентиля применять нельзя, так как она сильно коррозирует в среде сжатого влажного кислорода.

Ацетиленовые вентили изготавливают из стали. Запрещается применять медь и сплавы, содержащие свыше 70% меди, так как с медью ацетилен может образовывать взрывчатое соединение – ацетиленовую медь.

Редукторы для сжатых газов

Редукторы служат для понижения давления газа, отбираемого из баллонов (или газопровода), и поддержания этого давления постоянным независимо от снижения давления газа в баллоне.

По конструкции бывают редукторы однокамерные и двухкамерные. Двухкамерные редукторы имеют две камеры редуцирования, работающие последовательно, дают более постоянное рабочее давление и менее склонны к замерзанию при больших расходах газа.

Рис. 2. Редукторы: а — кислородный, б — ацетиленовый

Рукава (шланги) служат для подвода газа в горелку. Они должны обладать достаточной прочностью, выдерживать давление газа, быть гибкими и не стеснять движений сварщика. Шланги изготовляют из вулканизированной резины с прокладками из ткани. Выпускаются рукава для ацетилена и кислорода. Для бензина и керосина применяют шланги из бензостойкой резины.

Сварочные горелки

Сварочная горелка служит основным инструментом при ручной газовой сварке. В горелке смешивают в нужных количествах кислород и ацетилен. Образующаяся горючая смесь вытекает из канала мундштука горелки с заданной скоростью и, сгорая, дает устойчивое сварочное пламя, которым расплавляют основной и присадочный металл в месте сварки. Горелка служит также для регулирования тепловой мощности пламени путем изменения расхода горючего газа и кислорода.

Горелки бывают инжекторные и безинжекторные. Служат для сварки, пайки, наплавки, подогрева стали, чугуна и цветных металлов. Наибольшее распространение получили горелки инжекторного типа. Горелка состоит из мундштука, соединительного ниппеля, трубки наконечника, смесительной камеры, накидной гайки, инжектора, корпуса, рукоятки, ниппеля для кислорода и ацетилена.

Горелки по мощности пламени делятся на:

1. Микромалой мощности (лабораторные) Г-1;

2. Малой мощности Г-2. Расход ацетилена от 25 до 700 л. в час, кислорода от 35 до 900 л. в час. Комплектуются наконечниками №0 до 3;

3. Средней мощности Г-3. Расход ацетилена от 50 до 2500 л. в час, кислорода от 65 до 3000 л. в час. Наконечники №1-7;

4. Большой мощности Г-4.

Также есть горелки для газов заменителей ацетилена Г-3-2, Г-3-3. Комплектуются наконечниками с №1 по №7.

Источник

Ацетиленовая сварка: особенности и технология

Помните, как в юном возрасте мы собирали на стройках или за гаражами куски карбида, дополняли находку пластиковой бутылкой с водой и играли в подрывников? Весёлое было детство и опасное. Теперь мы выросли и знаем, что такие вещи надо использовать строго по назначению с соблюдением всех мер безопасности.

Вспомним уроки химии: ацетилен – бесцветный горючий газ, с резким запахом. Непредельный углерод класса алкинов с формулой С₂Н₂. Вещество взрывоопасно и способно к самовоспламенению в определённых условиях. При горении пламя достигает температуры 3150 °С. Этого хватает, чтобы перевести в жидкое состояние даже тугоплавкие металлы. Поэтому газ ацетилен идеально подходит для сварки и резки металлоконструкций.

Ацетиленовая сварка

Для начала небольшой экскурс в историю. Патент на ацетилено-кислородную сварочную горелку датируется 1903 годом. Интересно, что её конструкция принципиально не изменилась и в наше время. В промышленности ацетиленовая сварка начала применяться в 1906 году, после того как появились генераторы ацетилена достаточной надёжности. В то время уже был известен электродуговой способ соединения металлов, но сварка ацетиленом уверенно завоевала свои позиции и активно применяется до сих пор.

Раньше сварщикам приходилось самостоятельно получать ацетилен. Карбид кальция засыпали в бак-генератор, наполненный водой. В результате реакции выделялся газ, который по шлангу поступал в горелку. Сюда же подводился из отдельного баллона кислород, выполняющий функцию катализатора. Процесс подготовки занимал много времени, зато оставшийся карбид можно было использовать повторно. В наше время всё проще. Достаточно купить баллон, уже наполненный ацетиленовым газом.

Применение

Ацетилено-кислородную смесь применяют для сваривания практически всех металлов, включая чёрные, цветные и их сплавы. Но есть исключения, к которым относятся стали:

хромистая и высокохромистая;

Ацетиленовая газовая сварка активно применяется в строительно-монтажных процессах, но особое распространение она получила при прокладке труб. Регулируя мощность пламени, можно соединять, резать или проводить газопламенную чистку металла.

Ацетиленовая сварка: технология работы

Во время сварочного процесса расплавляются и перемешиваются кромки соединяемых деталей. Дополнительно вводится присадочный материал. После застывания образуется прочный шов. Чтобы ацетилен сгорал полностью и не дымил, необходим катализатор – кислород. Оба газа из отдельных баллонов подводятся по шлангам к горелке и смешиваются. Оптимальная пропорция смеси – 45% ацетиленового газа и 55% кислорода. Без кислорода ацетилен сгорает не полностью, пламя будет дымить.

Подготовка к сварке

Прежде всего, очистите своё рабочее пространство от всего лишнего. Уберите на безопасное расстояние или надёжно защитите легковоспламеняющиеся материалы. Свариваемые поверхности должны быть очищены от грязи, ржавчины и окислов. При необходимости заранее проведите их правку, разметку, гибку и сборку.

Качество соединения металлов зависит от трёх основных факторов:

Мощность пламени – подбирают в зависимости от свойств (теплопроводности и температуры плавления) и толщины металла. С увеличением мощности возрастает расход горючего газа. Регулируют режим подбором горелок (от Г1 до Г4) и наконечников к ним разной величины.

Диаметр присадочной проволоки – измеряется в миллиметрах и рассчитывается так: померьте толщину свариваемого металла, поделите на два, к получившемуся значению прибавьте 1 мм.

Угол сварки – зависит от толщины. Чем больше, тем тупее угол и наоборот. Рабочий диапазон наклона горелки относительно детали от 10 до 80 градусов. Прогрев поверхности осуществляют всегда под прямым углом. А завершающий этап, на котором формируется кратер, делают с минимальным углом – это исключает риск прожечь металл.

Работа с горелкой

Оба газовых баллона оснащены редукторами, которыми регулируется давление на выходе. Оптимально выставлять значения до двух атмосфер. Большие показатели осложняют регулировку пламени. Открыв вентили на баллонах, выставите нужное давление, затем можно поджигать горелку. Первым открывают вентиль подачи ацетилена и поджигают вырывающийся из сопла газ. Затем плавно откручивают второй вентиль, пуская кислород, и регулируют пламя.

Виды пламени

Горящий факел состоит из нескольких частей, которые можно различить визуально. Самая короткая и ближайшая к горелке – ядро. Дальше идёт восстановительная (рабочая) зона. Внешняя наибольшая часть – факел, отвечающий за нагрев металла.

В зависимости от соотношения количества ацетилена и кислорода пламя делится на три вида:

Нормальное – пропорции газов 1:1 или 1:1,1. Все три зоны чётко видны, ядро имеет ровный округлый конец. Это самый распространённый вид. Применяется при работе с различными сталями и цветными металлами.

С избытком ацетилена – над ядром появляется зелёный ореол, рабочая зона пламени плохо различима, а сам факел жёлтого цвета. Применимо для работы с чугуном.

Избыток кислорода – все зоны укорачиваются, ядро бледнеет, становится конусообразным. Пламя шумит сильнее обычного и приобретает синевато-фиолетовый оттенок. Применимо для сварки латуни.

Способы ведения горелки и введение присадочной проволоки

Чтобы образовалась сварочная ванна, заготовку необходимо прогреть. Пламя направляется под прямым углом так, чтобы ядро находилось в 1-3 мм от поверхности. Когда металл приобретёт светло-жёлтый цвет – ванна готова, можно приступать к формированию шва.

Технология ацетиленовой сварки подразумевает ведение горелки двумя способами: справа налево (на себя) и слева направо (от себя).

В первом случае пламя направлено вперёд от шва, присадка расположена перед горелкой. Работая таким способом, удобно визуально контролировать шов. Применимо для тонкостенных деталей (до 5 мм).

Второй способ (от себя) используют при работе с металлом толщиной более 5 мм. Пламя горелки направлено в сторону шва. Это позволяет замедлить его остывание и повышает качество. Однако из-за того, что визуальный контроль осложняется, такое соединение будет выглядеть не слишком аккуратным.

Присадку подают либо непосредственно в сварочную ванну, либо ведут над швом. Горелку медленно продвигают вдоль соединения с поперечными дугообразными движениями. Ядро не должно касаться сварочной ванны.

Завершающий этап ацетиленовой сварки: как закрывать горелку и баллоны

Первым на горелке перекрывается ацетилен и только затем – кислород. Далее необходимо удалить из рукавов оставшийся газ. Перекройте баллоны, а вентили на горелке приоткройте. Дождитесь, когда прекратится шипение и стрелка на манометре покажет ноль. Затем обязательно закройте все вентили.

Оборудование и средства защиты

Для сварки ацетиленом потребуется минимум оборудования, которое стоит относительно недорого:

Баллоны с газом. Баллоны с ацетиленовым газом обычно окрашиваются в белый цвет, с кислородом – в голубой.

Редукторы для регулировки давления с обратными клапанами для защиты от обратного удара.

Два рукава для подачи газов в горелку.

Газовая горелка с мундштуком необходимой величины.

Горелки

Ацетиленовые горелки различаются по мощности, которая зависит от сменного наконечника. Размер подбирается в зависимости от толщины свариваемого металла. Минимальный размер – нулевой, максимальный – пятый. Чем больше диаметр сопла, тем больше газовой смеси подаётся в сварочную ванну, а значит сильнее и глубже прогревается металл.

Никогда не покупайте газосварочный инструмент от малоизвестных фирм. От его качества зависит ваша безопасность. Хорошим выбором для ручной ацетиленовой сварки в домашних условиях станет горелка КЕДР Г-2 Малютка с наконечниками размером от 0 до 3 или горелка малой мощности КЕДР Г-2А-02 Малютка. Обе снабжены сменными наконечниками для регулировки мощности и позволяют выполнять все виды газопламенной обработки металла – от нагрева и пайки до сварки и резки.

Средства защиты

Во время сварочного процесса есть риск повредить кожу или глаза. Отлетающие расплавленные частички металла способны привести к серьёзным травмам. Во избежание этого всегда работайте в сварочном костюме из толстой ткани. Большое количество брызг попадает на руки. Их необходимо защитить в первую очередь. Обычные рабочие перчатки здесь не подойдут, они легко прожигаются и не способны противостоять даже мелким искрам.

Сварочные краги должны надёжно защищать руки от температурного и абразивного воздействия, но при этом не сковывать движения и обеспечивать чувствительность. Перчатки сварщика (краги) производства российской компании Кедр максимально соответствуют этим качествам. Они долговечны и удобны.

Во время газовой сварки вспышки отсутствует УФ-излучение. Но варить в обычных сварочных затемнённых очках не рекомендуется. Такая защита становится модной, особенно среди сварщиков-блогеров. Но вам станет плевать на модные тенденции после того как первая капля расплавленного металла попадёт вам на лицо. Присмотритесь к полноценным маскам сварщика от производителя КЕДР. Они удобны и надёжны. Да и те, кому важен дизайн, смогут среди предлагаемого на сайте разнообразия подобрать для себя подходящий вариант. При этом можно заказать доставку не только по Москве, но и во все регионы страны.

Взрывоопасность

Опасная особенность ацетилена – склонность к самовоспламенению. Это может произойти при температуре от 300 °С и давлении 150-200 кПа (1,5-2 атмосферы). При хранении и транспортировке ацетилена соблюдайте технику безопасности:

Храните и используйте баллоны с ацетиленом только в вертикальном положении. Держите их вдали от отопительных приборов и защищайте от прямых солнечных лучей.

Применяйте только специально предназначенные для ацетилена клапаны и регуляторы давления.

Отслеживайте содержание ацетилена в воздухе. Концентрация выше 0,5 % взрывоопасна.

Открывайте баллон только неискрящимся ключом.

Не допускайте долгого контакта с медью или серебром.

Если произошло возгорание, постарайтесь удалить из опасной зоны баллоны с газом, которые ещё не успели нагреться. Оставшиеся охлаждайте, поливая водой. Если загорелся газ, выходящий из баллона, перекройте вентиль и остудите водой. При сильном возгорании находиться рядом с баллонами опасно, тушить огонь лучше с безопасного расстояния.

Плюсы и минусы сварки ацетиленом

Первое и неоспоримое преимущество – это мобильность. Варить можно хоть в чистом поле без привязки к электричеству, причём практически все виды металлов. Нет необходимости в операционных стыках, даже если выполняется поворотный шов с большим расстоянием до стены. Можно сваривать между собой детали из разных металлов. Температура пламени регулируется – это позволяет уменьшить деформацию и точно подобрать режимы. Отсутствует сильное разбрызгивание металла.

К недостаткам можно отнести тот факт, что тепло от пламени распространяется на большую площадь детали и может изменить её свойства. Нельзя варить ацетиленом высокоуглеродистые стали. Детали толщиной более 5 мм тоже лучше доверить электросварке. При варке внахлёст образуется напряжение металла, из-за чего впоследствии возможна деформация. Ну и естественно – взрывоопасность.

Заключение

Сварка ацетилено-кислородной смесью практически незаменима, когда необходимо соединить тонкостенные трубы. С её помощью легко варить изделия из чугуна, цветных металлов и конструкционных сплавов. Сварка ацетиленом с успехом используется для ремонтных работ и пайки, а также для восстановления своими руками изношенных деталей. Например, на выработанную поверхность коленчатого вала можно наплавить новый слой металла, а затем точением и шлифовкой довести его до нужного размера и класса шероховатости.

Однако скорость работы небольшая и напрямую зависит от толщины металла. Так 1-миллиметровую листовую сталь сварщик может варить ацетиленом со скоростью 10-15 метров в час. При увеличении толщины до 5 мм, скорость работы упадёт в 3-4 раза. Это стоит учитывать, при планировании сроков предстоящей работы.

Начинающим сварщикам освоить ацетиленовую сварку не составит труда. Но делать это желательно под руководством опытных мастеров, соблюдая технику безопасности.

Источник

Содержание

История получения ацетилена

В 1836 г. в Бристоле на заседании Британской ассоциации Эдмунд Дэви (Edmund Davy), профессор химии Дублинского Королевского общества и двоюродный брат Гемфри Дэви (Humphry Davy), сообщил:

Дэви получил карбид калия К₂С₂ и обработал его водой.

В статье о получении карбида кальция мы писали о том, что его «двууглеродистый водород» впервые был назван ацетиленом французским химиком Пьером Эженом Марселеном Бертло (Marcellin Berthelot) в 1860 г. Только через 60 лет после открытия Дэви предсказанное им использование ацетилена для освещения явилось первым толчком для его промышленного получения.

Получение ацетилена

Получение ацетилена производится двумя основными способами:

А вот какой способ сейчас более распространён можно узнать из статьи о получении ацетилена.

Применение ацетилена

Применение ацетилена при газовой сварке обусловлено тем, что у него самая большая температуры горения. Но он также нашел свое применение в химической отрасли для получения пластмасс, синтетического каучука, уксусной кислоты и растворителей. Более подробный ответ по данному вопросу можно найти в статье о применении ацетилена.

Горение ацетилена

312?1,1709?1000/26,036 = 14000 ккал/м 3

Низшая теплотворная способность при тех же условиях может быть принята Q_H = 13500 ккал/м 3 (55890 кДж/м 3 ).

Реакция неполного горения ацетилена протекает на внешней оболочке светящегося внутреннего конуса пламени, причем под влиянием высокой температуры на внутренней поверхности конуса происходит распад С₂Н₂ на его составляющие по реакции:

где Q₄?54 ккал/моль или 2070 ккал/кг С₂H₂.

При содержании С₂Н₂ в смеси около 45% (т. е. при отношении кислорода к ацетилену, примерно равном 1,25) достигается максимальная температура горения ацетилена, которая составляет 3200°С.

Следовательно, температура пламени изменяется в зависимости от состава смеси.

При содержании 27% С₂Н₂ достигается максимальная скорость воспламенения ацетилено-кислородной смеси, которая равна 13,5 м/сек.

Следовательно, в зависимости от состава смеси также изменяется и скорость воспламенения.

Данные зависимостей скорости воспламенения и температуры пламени и от содержания в ней ацетилена представлены ниже в таблице.

Необходимо понимать, что полное сгорание ацетилено-воздушной смеси достигается при наличии в ней не более 1?100/(1+11,905)=7,75% ацетилена (так называемая стехиометрическая смесь). При этом продуктами реакции являются только углекислый газ (СО₂) и вода (H₂О). При содержании ацетилена более 17,37% в виде сажи выделяется свободный углерод.

Хранение и транспортировка ацетилена

Ацетилен выпускают по ГОСТ 5457 растворенным и газообразным. Хранят и транспортируют его в растворенном состоянии в специальных стальных баллонах по ГОСТ 949, заполненных пористой, пропитанной ацетоном массой. Ацетилен, растворенный в ацетоне не склонен к взрывчатому распаду.

Баллоны окрашены в серый цвет и надписью красными буквами «АЦЕТИЛЕН» на верхней цилиндрической части.

Максимальное давление ацетилена при заполнении баллона составляет 2,5 МПа (25 кгс/см 2 ), при отстое и охлаждении баллона до 20°С оно снижается до 1,9 МПа (19 кгс/см 2 ). При этом давлении в 40-литровый баллон вмещается 5-5,8 кг С₂Н₂ по массе (4,6-5,3 м 3 газа при 20°С и 760 мм рт. ст.).

Давление ацетилена в полностью наполненном баллоне изменяется при изменении температуры следующим образом:

Другие требования техники безопасности можно узнать из статьи о классе опасности и мерах безопасности при работе с ацетиленом

Физические свойства ацетилена

Физические свойства ацетилена представлены в таблицах ниже.

Коэффициенты перевода объема и массы С₂Н₂ при Т=15°С и Р=0,1 МПа

Коэффициенты перевода объема и массы С₂Н₂ при Т=0°С и Р=0,1 МПа

Ацетилен в баллоне

Благодаря информации в таблице можно дать ответы на часто задаваемые вопросы:

Источник