Галина Серикова - Сварочные работы. Практический справочник
5) по окончании работы положить электродержатель таким образом, чтобы контакт с токоведущими частями сварочного поста был исключен;
6) при сварке внутри сосудов иметь резиновый коврик и двенадцативольтовую лампу;
7) не работать во время дождя или снегопада при отсутствии укрытия.
При осуществлении сварочных работ запрещается:
– использовать дефектные сварочные щитки и маски;
– работать с треснувшими и сильно потертыми светофильтрами;
– производить сварку при нефункционирующей или неисправной вентиляции.
В процессе плазменно-дуговой резки надо соблюдать правила эксплуатации электроустановок. Напряжение холостого хода при ручной резке составляет 180 В, при машинной – 500 В.
Кроме того, процесс резки сопровождается различными негативными факторами:
– повышенным шумом до 110–115 дБ, (необходимо применять средства для защиты слуха);
– интенсивным излучением (надо пользоваться щитками и очками со светофильтрами типа В-2, В-3);
– образованием вредных газов и паров (все работы должны проводиться при общей и местной вентиляции).
Газовая сварка
Общие сведения
Газопламенная обработка металлов (ГОМ), к которой относятся газовая сварка, резка и газотермическое напыление, широко распространена в промышленности. На долю этих процессов приходится примерно 80 % различных видов ГОМ. Особое место среди них занимает газовая сварка металлов, к достоинствам которой относятся следующие факторы:
1) достаточная простота работы;
2) отсутствие потребности в дорогостоящем оборудовании и источнике электрической энергии;
3) широкий диапазон выбора режимов сварки;
4) разнообразнейший спектр применения, поскольку газовая сварка находит применение:
– при изготовлении и ремонте конструкций и изделий из тонколистовой стали, чугуна, бронзы, силумина;
– при монтаже и ремонте трубо-, водо– и газопроводов из труб диаметром до 50 мм;
– при сварке изделий из цветных металлов (меди, алюминия, свинца, латуни);
– при наплавке на детали из стали и чугуна.
Из недостатков необходимо отметить следующие факторы:
– сравнительно небольшая скорость нагрева металла;
– значительная зона термического влияния, состояние и ширина которой определяют механические характеристики сварного соединения;
– большой участок, подвергающийся разогреву, что увеличивает риск коробления металла;
– замедленный нагрев металла и довольно невысокая концентрация тепла, снижающие производительность сварки при увеличении толщины металла. По этой причине газовая сварка стали толщиной более 4 мм не используется;
– достаточно высокая стоимость расходных материалов, в частности ацетилена и кислорода, что делает газовую сварку более затратной, чем дуговая;
– невозможность механизации и автоматизации процесса.
Несмотря на достаточно внушительный список недостатков, газовая сварка является процессом, который достоин изучения, тем более что с ее помощью можно сваривать практически все применяемые в технике металлы.
Оборудование и материалы
Газовая сварка и резка металлов осуществляются с помощью различных газов, их смесей, паров бензина и керосина.
1. Кислород при обычных температуре и давлении – это прозрачный газ, имеющий следующие физические характеристики:
– без вкуса, запаха, цвета;
– масса 1 м3 при 20 °C и атмосферном давлении составляет 1,33 кг;
– при нормальном давлении горит при температуре 182,9 °C.
Химическая активность кислорода очень высока: он взаимодействует со всеми химическими элементами, за исключением инертных газов, причем эти реакции относятся к экзотермическим.
Для сварки и резки применяют технический кислород, который в зависимости от содержания чистого кислорода (остальное приходится на азот и аргон) различается по сортам:
– I сорт – содержание чистого кислорода составляет 99,7 %;
– II сорт – не менее 99,5 %;
– III сорт – 99,2 %.
Чистота кислорода – это очень важный показатель, особенно для резки металлов. При его повышении улучшается качество обработки металла и снижается расход самого газа.
Кислород требует осторожного обращения, поскольку при контакте с органическими веществами (маслами, угольной пылью и пр.) он склонен к самовоспламенению и взрыву в результате их быстрого окисления. Кроме того, он может взаимодействовать с горючими газами и парами, что тоже может закончиться взрывом.
2. Ацетилен (C2H2) относится к горючим газам и чаще всего используется при газовой сварке. При горении в кислороде его температура повышается до 3050–3150 °C. Физические характеристики ацетилена:
– бесцветный газ с резким запахом;
– легче воздуха (масса 1 м3 -1,09 кг);
– сжижается при температуре -82 °C;
– переходит в твердое состояние при температуре -85 °C;
– взрывоопасен (температура самовоспламенения – 240–630 °C; при повышении давления она может быть и ниже, если, например, при давлении 0,3 МПа температура воспламенения составляет 530 °C, то при давлении 2,2 МПа – 350 °C), особенно в смеси с кислородом или воздухом.
Технический ацетилен производят двумя способами – из карбида кальция либо из природного газа, нефти или угля. Причем второй вариант обходится гораздо дешевле (примерно на 30–40 %).
3. Пропан-бутановая смесь, или технический пропан (бесцветный газ, с резким неприятным запахом, несколько тяжелее воздуха), количество бутана в котором составляет 5-30 %. Эту смесь получают в процессе газодобычи или переработки нефти. Температура, которую дает пропан-бутановая смесь, составляет 2400 °C, поэтому ее применяют при сварке стали толщиной не более 3 мм (в этом отношении она не уступает по результативности ацетилену), в противном случае металл не удается прогреть до такой степени, чтобы получить прочное соединение. Но низкотемпературное пламя применяют при резке, правке и очистке металла. Для сварочных работ пропан-бутановая смесь доставляется в баллонах в жидком состоянии. В верхней части емкости он самопроизвольно меняет свое агрегатное состояние на газообразное.
4. Природный газ, 77–98 % которого составляет метан (газ без цвета и запаха), остальное количество приходится на бутан, пропилен, пропан и др. Так как температура метан-кислородной смеси составляет 2100–2200 °C, сфера ее применения достаточно узкая.
5. Водород (H2) – самый легкий газ, горючий, не имеет ни цвета, ни запаха. В смеси с кислородом становится взрывоопасным, поэтому его применение при сварочных работах требует строжайшего соблюдения техники безопасности.
Кроме перечисленных веществ, в сварке находят применение и другие горючие газы, например коксовый газ, городской газ, нефтяной газ, пары бензина и керосина.
Для осуществления газовой сварки необходимо специальное оборудование.
1. Ацетиленовый генератор, предназначенный для получения ацетилена в процессе взаимодействия карбида кальция с водой. Согласно ГОСТу 5190-78 такие устройства различаются по следующим параметрам:
– давление получаемого газа (генераторы низкого и среднего давления – до 0,02 МПа и 0,02-0,15 МПа соответственно);
– способ установки (стационарные и передвижные);
– производительность (стационарные – 5, 10, 20, 40, 80, 160, 320 или 640 м3/ч, а передвижные – 1,25 и 3 м3/ч). Чаще всего используют генераторы производительностью 1,25 м3/ч;
– характер взаимодействия карбида с водой. Различаются генератора типов КК («карбид в воду»), ВК («вода на карбид»), К (контактный), ВВ («вытеснение воды»), ВК + ВВ (комбинированный).
Независимо от системы функционирования все генераторы состоят из газообразователя, газосборника, предохранительного затвора и автомата для регулировки вырабатываемого ацетилена. В качестве примера можно привести ацетиленовый генератор ГВР-1,25 М, конструкция которого представлена на рис. 87.
Рис. 87. Устройство ГВР-1,25 М: а – общий вид; б – устройство в разрезе: 1 – контрольный кран; 2 – газовое пространство; 3 – воронка; 4 – горловина; 5 – предохранительный клапан; 6 – бачок; 7 – трубка; 8 – корпус; 9 – мембранный регулятор; 10 – маховичок; 11 – контрольный кран; 12 – реторта; 13 – загрузочная корзина; 14 – траверсы; 15 – винт; 16 – крышка; 17 – обратный клапан; 18 – предохранительный затвор; 19 – предохранительная мембрана; 20 – манометр
Технические характеристики передвижных ацетиленовых генераторов наиболее распространенных марок представлены в табл. 37. Таблица 37. ТЕХНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ НЕКОТОРЫХ ПЕРЕДВИЖНЫХ АЦЕТИЛЕНОВЫХ ГЕНЕРАТОРОВ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬЮ
2. Предохранительные затворы, устанавливаемые на ацетиленовые генераторы для предупреждения обратного удара, возникающего при попадании в трубопроводы и шланги, через которые поступают горючие газы, взрывной волны и пламени. Если это происходит с высокой скоростью, то удар может дойти до генератора и вызвать его взрыв.
Предохранительные затворы бывают сухими и жидкостными (обычно водяными) (рис. 88). Последние распространены в большей степени.
