Інертні гази, їхні властивості й способи одержання

При зварюванні в інертних газах, якщо забезпечено повну ізоляцію розплавленого металу від повітря, хімічні реакції між металом і навколишнім середовищем зводяться до мінімуму. Потенційна можливість протікання реакцій у цьому випадку визначається ступенем чистоти газу.

Аргон (панцира. Аrgоn) Аr — хімічний елемент VIII групи періодичної системи Д. И. Менделєєва, інертний газ, атомний номер 18, атомна маса 39,948.

При звичайних умовах аргон - безбарвний, неотруйний газ, без заходу й смаку, майже в 1,5 рази важче повітря. У природі аргон присутній тільки у вільному виді. Об'ємна концентрація аргону в повітрі 0,93 %. З більшістю елементів аргон не утворить хімічних сполук, крім деяких гідридів. У металах аргон, як у рідкому, так і у твердому стані не розчинимо.

У зварювальному виробництві аргон широко використають як захисне середовище при зварюванні, різанні й плавці активних і рідких металів і сплавів на їхній основі (алюмінію, алюмінієвих і магнієвих сплавів, корозійно-стійких хромонікелевих жароміцних сплавів і легованих сталей різних марок).

У цей час основним промисловим способом одержання аргону є метод низькотемпературної ректифікації повітря з одержанням основних продуктів - кисню й азоту з попутним добуванням аргону.

Виробництво аргону здійснюється на потужних воздухоразделительных установках типу Каар-30, якими комплектуються кисневі станції заводів чорної металургії.

Аргон також одержують на спеціалізованих заводах на рідинних повітрянороздільних установках типу Кж-1Ар, Кж-1,6 і Аж-2.

Освоюється виробництво аргону з отдувочних газів, аміачних виробництв. Отриманий таким шляхом аргон містить деяка кількість кисню.

Подальше очищення газу від кисню здійснюють безпламенним спалюванням водню в аргоні або іншому способі. У чистому аргоні все-таки залишається невелика кількість кисню, азоту й вологи.

Оскільки за умовами зварювання потрібен аргон різної чистоти, то промисловість випускає його двох сортів, що поставляють як у газоподібному, так і в рідкому стані. Газоподібний аргон відпускають, зберігають і транспортують у сталевих балонах (за ГОСТ 949 — 73) або автореципиентах під тиском (15 ± 0,5) МПа або (20 ± 1,0) МПа при 20 °С.

Тиск газу в балоні й автореципієнтах вимірюють манометром відповідного класу точності. Температуру газу в балоні приймають рівній температурі навколишнього повітря, у якому наповнений балон повинен бути витриманий не менш 5 ч перед виміром тиску.

При поставці аргону в балонах (за ДСТ 949 — 73) місткістю 40 дм³ обсяг газу в балоні становить при номінальному тиску 15 МПа й 20°С 6,20 м³; при номінальному тиску 20 МПа й 20 °С 8,24 м³.

Рідкий аргон перевозиться по залізницях у спеціальних залізничних вагонах-цистернах. Автомобільним транспортом рідкий аргон перевозять у транспортних цистернах для рідкого аргону всіх типорозмірів (за ДСТ 17518 - 79), а також автомобільними газифікаційними установками типу АГУ.

Кількість рідкого аргону в цистернах вимірюють у тоннах або кілограмах. При перекладі маси або обсягу рідкого аргону в кубометри газоподібного аргону при нормальних умовах використають наступні формули:

V_п = m 1000/1,662 або V_п = V_ж 1,392/1,662,

де m — маса рідкого аргону, т; V_ж — обсяг рідкого аргону, дм³; 1,662 — щільність газоподібного аргону при нормальних умовах, кг/м³; 1,392 — щільність рідкого аргону при нормальному тиску, кг/дм³.

Аргон нетоксичний і невибухонебезпечний. Газоподібний аргон важче повітря й може накопичуватися в слабко провітрюваних приміщеннях у підлоги й у приямках, а також у внутрішніх обсягах устаткування, у тому числі й призначеного для одержання, зберігання й транспортування газоподібного й рідкого аргону. При цьому знижується зміст кисню в повітрі, що викликає кисневу недостатність і ядуху в електрозварювача.

У місцях можливого нагромадження газоподібного аргону необхідно контролювати зміст кисню в повітрі приладами автоматичної або ручної дії із пристроєм для дистанційного відбору проб повітря. Об'ємна частка кисню в повітрі повинна бути не менш 19 %.

Рідкий аргон - кипляча при низьких температурах рідина, що може викликати обмороження шкіри й поразка слизуватої оболонки око.

При роботі в атмосфері аргону необхідно користуватися ізолюючим кисневим приладом, шланговим протигазом або скафандром.

Гелій (панцира. Нelium) Не — хімічний елемент VIII групи періодичної системи Д. И. Менделєєва, атомний номер 2, атомна маса 4,0026, ставиться до інертних газів, без кольорів і заходу, щільність 0,178 г/л. Уперше був відкритий на сонце. Скраплюється сутужніше всіх відомих газів (при —268,93°С). На землі гелію мало, у невеликій кількості втримується в повітрі й у земній корі, де він постійно утвориться при розпаді урану й інших радіоактивних елементів Об'ємний зміст гелію в повітрі 0,00052 %.

Газ не отрутний, добре дифундує через тверді тіла, значно легше повітря й аргону. Гелій не утворить хімічних сполук з більшістю елементів. Гелій одержують із природних газів, що природно утворяться при розпаді гірських порід, що містять уран, методом фракційної конденсації. У малій кількості гелій можна одержувати як побічний продукт при поділі повітря на кисень і азот.

Гелій для зварювання поставляється промисловістю по ТУ 51-689-75 трьох сортів: марки А, Б и В. Методи визначення частки домішок і умов поставки регламентуються ГОСТ 20461-75.

Транспортують і зберігають гелій у газоподібному стані в сталевих балонах при тиску р = 15 МПа або в зрідженому стані при р?; 0,2 Мпа. Вартість гелію значно вище, ніж аргону, тому його застосовують в основному при зварюванні хімічно чистих і активних матеріалів і сплавів, а також сплавів на основі алюмінію й магнію. Через здатність забезпечувати підвищення проплавлення (завдяки високому значенню потенціалу іонізації) гелій застосовують іноді в тих випадках, коли потрібно одержати більшу глибину проплавлення або спеціальну форму шва.

Дата добавления: 2014-01-07