>>> Перейти на мобильный размер сайта >>>

Профессия - газорезчик

Материалы для кислородной резки

Кислород. Высокотемпературное сварочное пламя, необходимое для газопламенной обработки, образуется при сгорании горючих газов или жидкостей в смеси с техническим газообразным кислородом. При нормальной температуре и давлении кислород представляет собой газ без цвета, запаха и вкуса. Он не горит, но активно поддерживает горение, при котором выделяется значительное количество теплоты. При соединении сжатого кислорода с маслами, жирами и другими горючими веществами может произойти самовоспламенение. Соединение его с горючими газами или парами горючих жидкостей при наличии открытого огня или даже искры способно привести к взрыву.

Технический газообразный кислород для газопламенной обработки выпускается трех сортов: I сорт содержит не менее 99,7 % чистого кислорода (по объему); II сорт — не менее 99,5 % и III сорт — не менее 99,2 %. Примесями в кислороде являются азот, аргон, углекислый газ, водяные пары и другие составляющие атмосферного воздуха.

При температуре ниже —183 °С и нормальном давлении образуется подвижный и легкоиспаряющийся жидкий кислород. Это сопровождается уменьшением объема, занимаемого газом, примерно в 850 раз. При нагревании жидкий кислород снова превращается в газ.

Жидкий кислород выпускается двух сортов: сорт А, содержит не менее 99,2 % чистого кислорода, сорт Б — не менее 98,5 %. В жидком состоянии кислород находится только при получении, хранении и транспортировке. Для газопламенной обработки его снова превращают в газ.

Горючие газы и пары горючих жидкостей. При газопламенной обработке металлов для получения высотемпературного пламени применяются различные горючие газы и пары горючих жидкостей. По химическому составу в большинстве случаев они представляют собой углеводородные соединения или смеси различных углеводородов. Наибольшее распространение для газовой резки получил ацетилен, создающий при сгорании в кислороде наиболее высокую температуру пламени. Также для резки с успехом применяются газы — заменители ацетилена: водород, природные газы, городской газ, пропан-бутановые смеси, пиролизный, коксовый и сланцевый газы, пары бензина, керосина и др.

Технический ацетилен (С₂Н₂) при нормальном давлении и температуре представляет собой бесцветный горючий газ с резким запахом, обусловленным содержащимися в нем примесями сернистого водорода, фосфористого водорода, аммиака и др. Длительное вдыхание его вызывает тошноту, головокружение и даже отравление. Температура пламени при сгорании ацетилена в смеси с кислородом достигает 3200°С. При длительном контакте ацетилена с медью и серебром образуются взрывоопасные соединения. Смесь ацетилена с воздухом или кислородом в определенных соотношениях также взрывоопасна.

Газообразный ацетилен способен растворяться во многих жидкостях. Растворимость ацетилена в ацетоне при повышении температуры уменьшается с 52 частей при -20 °С до 16 частей при 30 °С.

Ацетилен транспортируется и хранится в растворенном виде в баллонах, которые заполнены активированным углем, залитым ацетоном. При открывании вентиля баллона выделяется газообразный ацетилен.

Растворенный ацетилен выпускается со следующим объемным содержанием примесей, %: воздуха и других примесей, малорастворимых в воде, — не более 2, фосфористого водорода — не более 0,02, сероводорода — не более 0,05.

Для получения ацетилена в монтажных условиях используют технический карбид кальция (СаС₂), который представляет собой твердое кристаллическое вещество темно-серого или темно-коричневого цвета плотностью 2,30...2,53 г/см³ в зависимости от содержания примесей и имеет характерный резкий чесночный запах.

Карбид кальция получают в электродуговых печах при температуре 1 900...2 300 °С сплавлением негашеной извести с коксом или антрацитом. Карбид кальция выпускается двух сортов с различным содержанием примесей. Его хранят и транспортируют в герметично закрытых железных барабанах с толщиной стенок не менее 0,5 мм и массой 50...130 кг.

При взаимодействии с водой карбид кальция разлагается с образованием ацетилена и гашеной извести:

СаС₂ + 2Н₂О = С₂Н₂ + Са(ОН)₂

Фактический выход ацетилена из технического карбида кальция в зависимости от количества примесей (сорта) и размеров кусков (грануляции) приведен в табл. 1.8. Продолжительность разложения карбида кальция зависит в основном от его грануляции и температуры воды. С уменьшением размеров кусков скорость разложения возрастает. Куски размером менее 2 мм и карбидная пыль разлагаются почти мгновенно. Их применение в обычных ацетиленовых генераторах запрещается. Большинство ацетиленовых генераторов, выпускаемых в настоящее время, рассчитано на применение карбида кальция крупной грануляции — 25/80.

Таблица 1.8

Водород (Н₂) — газ без цвета и запаха. Температура его сжижения равна -253 °С. При сгорании водорода пламя не имеет свечения и его зоны не имеют четких границ. Водород хранят и транспортируют в стальных баллонах под давлением 15 МПа. При работе с ним особое внимание следует обращать на герметичность аппаратуры и газовых коммуникаций, так как водород способен проникать через мельчайшие неплотности и образовывать с воздухом взрывоопасные смеси.

Природные газы — газы без цвета с легким запахом чеснока, получаемые из газовых месторождений. Они состоят в основном из метана СН₄ (82...93 % по объему) с различными примесями; к месту потребления доставляются по трубопроводам, реже — в баллонах. Температура сжижения газов около -158°С.

Смесь природных газов с коксовым, генераторным и другими низкокалорийными газами носит название городских газов, которые также применяются при газопламенной обработке.

Пропан-бутановые смеси состоят из технического пропана (С₃Н₈) с примесью технического бутана (С₄Н₁₀) в количестве 5... 30 %. Пропан, бутан и их смеси образуются при переработке нефти и нефтепродуктов, а также как побочные продукты при сжигании природного газа. Они бесцветны, но имеют специфический запах. При небольшом давлении пропан, бутан и их смеси сжижаются. Условия перехода пропана в жидкое состояние рассмотрены в табл. 1.9.

Таблица 1.9

При нормальном давлении пропан-бутановая смесь переходит в жидкое состояние при температуре около -40 °С. При испарении 1 кг жидкого пропана получается около 0,535 м³ паров, а при испарении 1 кг жидкого бутана — 0,406 м³. Пропан-бутановые смеси значительно тяжелее воздуха, поэтому при утечке они скапливаются в нижних слоях атмосферы, на полу помещения и в углублениях, что может привести к образованию взрывоопасных концентраций. Эти смеси хранят и транспортируют в сварных стальных баллонах вместимостью 40 или 55 дм³ либо в цистернах, рассчитанных на 50 т сжиженного газа, под давлением 1,6 МПа. Жидкой смесью заполняют только часть объема, так как при нагреве давление повышается, что может привести к взрыву.

Пиролизный газ — смесь газообразных продуктов термического разложения нефти, нефтепродуктов или мазута. В его состав входят вредные сернистые соединения, вызывающие коррозию мундштуков газовых горелок и резаков, что требует тщательной очистки этого газа.

К пиролизному газу близок по своим свойствам нефтяной газ — один из побочных продуктов нефтепереработки. Оба эти газа не имеют цвета и обладают весьма неприятным запахом. Их составы различны и зависят от состава нефти и режима ее переработки.

Коксовый газ представляет собой смесь газообразных продуктов, образующихся в процессе коксования каменного угля.

Состав сланцевого газа зависит от исходных материалов и технологии производства. Он получается путем газификации горючих сланцев при доступе воздуха.

Бензин и керосин — это легкоиспаряющиеся прозрачные жидкости, образующиеся при переработке нефти. В процессе газопламенной обработки они применяются в виде паров. Для этого резаки снабжают специальными испарителями или распылителями.

Для получения сварочного пламени одинаковой тепловой мощности вместо 1 м³ ацетилена нужно израсходовать примерно 1,3 кг керосина. Жидкое горючее подается в резак из специального бачка с насосом, создающим давление в нем 200... 300 кПа. Для керосинокислородной резки пользуются осветительным керосином.

Практическое применение находит бензин любого сорта кроме этилированного, который является сильнотоксичным.

Пригодность и экономическая целесообразность использования тех или иных горючих газов и жидкостей для газопламенной обработки обусловливаются оптимальными значениями таких показателей, как температура пламени, коэффициент замены ацетилена, соотношение между объемами кислорода и горючего газовой смеси.