Защитные, плазмообразующие и горючие газы

Защитные и плазмообразующие газы. Газы используют при ручной дуговой сварке неплавящимся электродом, плазменной сварке и    резке,   термической    резке.

При ручной сварке неплавящимся электродом, плазменной сварке и резке применяется аргон — инертный газ, не способный к химическим реакциям и практически не растворимый в металлах; негорючий и невзрывоопасный. Он не образует взрывчатых смесей с воздухом. Будучи тяжелее воздуха, аргон обеспечивает хорошую защиту сварочной ванны. Аргон перевозят в цельнотянутых баллонах при давлении 15 МПа. Баллон содержит около 6 м3 газообразного аргона, окрашен в серый цвет и имеет в верхней части черную надпись «Аргон чистый». Используется также аргон в смеси с водородом и азотом. Смесь из 90 % аргона и 10 % водорода употребляется при сварке тонкого металла, обеспечивая увеличение скорости сварки, уменьшение зоны термического влияния, количества выгораемых легирующих элементов и остаточных деформаций. Смесь    аргона   с 10—12 % азота позволяет избежать предварительной термообработки, обеспечивая коррозионную стойкость металла шва. Расход аргона при сварке зависит от диаметра электрода и обычно составляет 120—600 дм3/ч. Добавка к аргону небольшого количества кислорода или другого окислительного газа существенно повышает устойчивость горения дуги и улучшает качество формирования сварных швов. Наличие кислорода в дуге способствует мелкокапельному переносу электродного металла. Аргоно-водородную смесь (до 20 % водорода) применяют при микроплазменной сварке. Наличие водорода в смеси обеспечивает сжатие столба плазмы, делает его более острым, сконцентрированным. В ряде случаев водород создает в зоне сварки необходимую восстановительную атмосферу.

Сравнительно реже используется гелий. Он, как и аргон, является инертным газом. Гелий легче воздуха, что усложняет защиту сварочной ванны, и, следовательно, требует большего его расхода на защиту. По сравнению с аргоном он обеспечивает более интенсивный нагрев зоны сварки. Так же как и аргон, гелий хранят и перевозят в баллонах под давлением 15 МПа. Поставляется он I и II марок. Баллоны для гелия окрашены в коричневый цвет: баллон с гелием марки 1 надписи не имеет, а баллон с гелием марки /1 имеет белую надпись «Гелий».

При сварке меди защитным газом служит азот, так как по отношению к меди он является инертным газом. Азот — газ без цвета и запаха, при —196 °С превращается в жидкость. Поставляется азот в баллонах, окрашенных в черный цвет с коричневой полосой и желтой надписью «Азот».

Водород в чистом виде представляет собой газ в 14,5 раза легче воздуха, не имеющий цвета, запаха и вкуса. Поставляется он в баллонах, окрашенных в темно-зеленый цвет с красной надписью «Водород».

Горючие и окислительные газы. При газопламенной обработке металлов горючими веществами являются различные горючие газы, а окислителем-—кислород.

Для газопламенных работ необходимо передать тепло из пламени в металл. Наибольшую температуру имеет ацетиленокислородное пламя (3200 °С), что позволяет использовать ацетилен при любом виде газопламенной обработки. Ацетилен — бесцветный горючий газ со специфическим запахом, легче воздуха. Это единственный широко распространенный в производстве газ, относящийся к числу немногих соединений, горение и взрыв которых возможны в отсутствии кислорода или других окислителей. Температура самовоспламенения ацетилена колеблется в пределах 500—600 °С при давлении 19,6 МПа и заметно снижается с увеличением давления. При наличии катализаторов (железный порошок, силикагель, активированный уголь) разложение ацетилена начинается при 280—300 °С. Присутствие окиси меди снижает температуру воспламенения до 246 °С. При газопламенной обработке ацетилен используют в виде газа, полученного в ацетиленовых генераторах либо в виде раствора ацетилена в ацетоне, распределенном равномерно в пористом наполнителе под давлением. Для газопламенной обработки металлов наряду с ацетиленом, полученным из карбида кальция, применяют пиролизный ацетилен, получаемый из природного газа. Поставляется ацетилен в баллонах белого цвета.

При газопламенной обработке алюминия, свинца, латуни и других металлов, имеющих температуру плавления ниже чем у стали, горючим газом являются газы-заменители ацетилена и жидкое горючее. Из газов-заменителей наибольшее распространение имеют пропан-бутановые смеси. Пропан-бутановая смесь — бесцветный газ с резким запахом. Смесь легко переходит в жидкое состояние. Плотность проиан-бутана больше плотности воздуха, поэтому необходимо тщательно следить за герметичностью аппаратуры и коммуникаций во избежание образования взрывоопасной смеси газа с воздухом внизу помещения.

Наряду с газами при газопламенной обработке применяют бензин и керосин — летучие и огнеопасные жидкости в виде паров, которые получают в специальной аппаратуре, обеспечивающей давление 29,4 МПа. Пары бензина и керосина используют при сварке легкоплавких металлов, пайке и кислородной резке. Они ядовиты и при длительном вдыхании могут вызвать сильную головную боль и головокружение.

Кислород при нормальных условиях — газ без цвета, запаха и вкуса. При охлаждении до —182,97 °С при давлении 101,3 кПа кислород превращается в голубоватую жидкость без запаха. Кислород активно поддерживает горение. При соприкасании кислорода с маслами и жирами в определенных условиях последние могут воспламениться, после чего может последовать взрыв. При работе с кислородом необходимо следить за тем, чтобы аппаратура, баллоны и одежда рабочих не имели следов масла и жиров. Жидкий кислород при попадании на кожу вызывает обмораживание ткани.