Защитные газы

В качестве защитных газов при сварке плавлением применяют инертные газы, активные газы и их смеси.

Инертные газы. Инертными называют газы, не способные к химическим реакциям и практически не растворимые в металлах. Это одноатомные газы, атомы которых имеют заполненные электронами наружные электронные оболочки, чем и обусловлена их химическая инертность. Из инертных газов для сварки используют аргон, гелий и их смеси.

Аргон — негорючий и невзрывоопасный газ. Он не образует взрывчатых смесей с воздухом. Будучи тяжелее воздуха, аргон обеспечивает хорошую газовую защиту сварочной ванны. Аргон газообразный чистый поставляется согласно ГОСТ 10157—62 трех марок: А, Б и В

Таблица 1. Состав газообразного аргона (ГОСТ 10157—62), об. %

Содержание	A	Б	В
Аргона Кислорода Азота	99,99 0,003 0,01	99,96 0,005 0,04	99,90 0,005 0,10

Содержание влаги для газообразного аргона всех трех марок не должно превышать 0,03 г/м³.

Аргон марки А рекомендуется применять для сварки и плавки активных и редких металлов (титана, циркония и ниобия) и сплавов на их основе, а также для сварки особо ответственных изделий из других материалов на заключительных этапах изготовления.

Аргон марки Б предназначен для сварки и плавки плавящимся и неплавящимся вольфрамовым электродом сплавов на основе алюминия и магния, а также других сплавов, чувствительных к примесям растворимых в металле газов.

Аргон марки В рекомендуется для сварки и плавки хромоникелевых коррозионностойких и жаропрочных сплавов, легированных сталей различных марок и чистого алюминия.

Аргон следует хранить и транспортировать в стальных цельнотянутых баллонах, соответствующих требованиям ГОСТ 949—57. В баллоне при давлении 150 ат содержится около 6 м³ газообразного аргона. Баллон для хранения чистого аргона окрашен в нижней части в черный, а в верхней части — в белый цвет. На верхней части баллона черными буквами нанесена надпись «Аргон чистый».

Гелий подобно аргону химически инертен, но в отличие от него значительно более легок, в 10 раз легче. Гелий легче воздуха, что усложняет защиту сварочной ванны и требует большего расхода защитного газа. По сравнению с аргоном гелий обеспечивает более интенсивный нагрев зоны сварки, что обусловливается большим градиентом падения напряжения в дуге.

Гелийпоставляют по МРТУ 51—77—66 двух сортов — гелий высокой чистоты и гелий технический. Хранят и транспортируют гелий в стальных цельнотянутых баллонах при давлении до 150 ат. Баллоны с гелием окрашены в коричневый цвет с надписью белыми буквами «Гелий». Баллоны должны соответствовать требованиям ГОСТ.

Инертные газовые смеси состоят, как правило, из аргона и гелия. Обладая большей плотностью, чем гелий, такие смеси лучше защищают металл сварочной ванны от воздуха. Особенно хорошими защитными свойствами обладает инертная газовая смесь, состоящая из 70 об.% аргона и 30. об.% гелия.

Активные газы. Активными защитными газами называют газы, способные защищать зону сварки от доступа воздуха и вместе с тем химически реагирующие со свариваемым металлом или физически растворяющиеся в нем.

При дуговой сварке стали в качестве защитной среды применяют углекислый газ. Ввиду химической активности его по отношению к вольфраму сварку в этом газе ведут только плавящимся электродом. Применение углекислого газа обеспечивает надежную защиту зоны сварки от соприкосновения с воздухом и предупреждает азотирование металла шва. Углекислый газ оказывает на металл сварочной ванны окисляющее, а также науглероживающее действие. Из легирующих элементов ванны наиболее сильно окисляются алюминий, титан и цирконий, менее интенсивно — кремний, марганец, хром, ванадий и др.

Препятствием для применения углекислого газа в качестве защитной среды прежде являлись поры в швах. Поры вызывались кипением затвердевающего металла сварочной ванны от выделения СО вследствие недостаточной его раскисленности. Применение сварочных проволок с повышенным содержанием кремния устранило этот недостаток, что позволило широко использовать углекислый газ в сварочном производстве.

Углекислый газ (двуокись углерода) бесцветен, не ядовит, тяжелее воздуха. Выпускается по ГОСТ8050-76 трех марок. Для сврки используют газ чистотой не менее 99,5%.

Углекислоту транспортируют в жидком состоянии в стальных баллонах или изотермических емкостях. В стальных баллонах углекислота находится под давлением до 50 ат, откуда отбирается в газообразном состоянии. Баллоны должны соответствовать требованиям ГОСТ 949—57, быть окрашенными в черный цвет с надписью «СО₂ сварочный», нанесенной желтой масляной краской. В обычный стандартный баллон емкостью 40 л заливают 25 кг углекислоты, при испарении которой образуется 12 600 л газа.

Влажность газа повышается в начале и конце отбора газа из баллона, поэтому в этих случаях чаще всего появляются дефекты в швах. Чтобы снизить содержание влаги в поступающем на сварку углекислом газе до безопасного уровня, на его пути устанавливают осушитель. Для улавливания влаги осушитель заполнен хлористым кальцием, силикагелем или другими поглотителями влаги. При выпуске газа из баллона вследствие эффекта дросселирования и поглощения теплоты при испарении жидкой углекислоты газ значительно охлаждается. При интенсивном отборе газа возможна закупорка редуктора замерзшей влагой, содержащейся в углекислоте, а также сухим льдом. Во избежание этого рекомендуется подогревать выходящий из баллона углекислый газ.

Кислород входит в состав газовых смесей СО₂ + О₂ и Аr + О₂. Это бесцветный газ без запаха, поддерживает горение. Газообразный кислород получают из атмосферного воздуха путем глубокого охлаждения или в результате электролиза воды. Кислород газообразный технический и медицинский поставляют по ГОСТ 5583—68. В зависимости от содержания кислорода и примесей технический газообразный кислород изготовляют трех сортов. Содержание кислорода в первом сорте должно быть не менее 99,7 об. %, во втором — не менее 99,5 об. % и в третьем — не менее 99,2 об.%. Содержание паров воды в техническом кислороде всех трех сортов не должно превышать 0,005 г/м³, что соответствует точке росы — 63^o С. Технический газообразный кислород, получаемый электролизом воды, не должен содержать более 0,7 об. % водорода. Газообразный кислород поставляют в стальных баллонах под давлением 150 или 200 кгс/см². Баллоны должны соответствовать требованиям ГОСТ 949—57, быть окрашенными в синий цвет с надписью «Кислород», нанесенной черной краской. На баллонах с кислородом, полученным электролизом воды, должна быть надпись «Кислород электролизный».

Водород применяется при атомно-водородной сварке. Водород не имеет цвета, запаха и является горючим газом. Ввиду того, что смеси водорода с воздухом или кислородом взрывоопасны, при работе с ним необходимо соблюдать правила пожарной безопасности и специальные правила техники безопасности. В зависимости от способа получения технический водород выпускают четырех марок: А, Б, В и Г. Наиболее чистым является технический водород марки А, полученный электролизом воды. Содержание водорода в нем Должно быть не менее 99%, остальное в основном кислород. Технический водород поставляют в стальных баллонах при давлении до 150 ат, резино-тканевых газгольдерах и по трубопроводам. Баллоны с водородом окрашены в темно-зеленый цвет с тремя красными полосами по окружности.

Азот — бесцветный газ, без запаха, не горит и не поддерживает горение. Азот не растворяется в расплавленной меди и не взаимодействует с ней, а поэтому может быть использован при сварке меди в качестве защитного газа. Согласно ГОСТ 9293—59, азот поставляют четырех сортов: газообразный электровакуумный, газообразный 1-го сорта, газообразный 2-го сорта и жидкий. Содержание азота в этих сортах должно быть соответственно не менее об.%: 99,9; 99,5; 99 и 96. Главной примесью является кислород.

Азот получают из атмосферного воздуха путем его сжижения и ректификации. Газообразный азот транспортируют в стальных баллонах под давлением до 150 ат. Баллоны окрашены в серый цвет с коричневой полосой и надписью желтыми буквами «Азот» на верхней цилиндрической части. Жидкий азот перевозят в металлических сосудах Дьюара и в транспортных емкостях. При нормальных условиях (давление 760 мм рт. ст. и температура 20° С) 1 кг жидкого азота соответствует 0,86 м³ газообразного азота.

Дата добавления: 2014-01-20