Активні захисні гази

ЛЕКЦІЯ 14

План лекції

Мета лекії – вивчення активних захисних газів а технологію забезпечення підприємств захисними газами.

Активні захисні гази

ЛЕКЦІЯ 14

1. Активні захисні гази.

2. Забезпечення підприємств захисними газами.

3. Обладнання для використання захисних газів.

4. Петров Г.Л. Сварочние материалы.-Л.: Машиностроение. 1972.-279 с.

5. Сварочные материалы для дуговой сварки т. 1. Под редакцией Потапова Н.Н. – М: Машиностроение. 1989.- 544 с.

6. Ерохин А.А. Основы сварки плавлением. – М: “Машиностроение”. 1973. – 448 с.

7. Петров Г.Л., Тумарев А.С. Теория сварочных процессов. – М: Высшая школа. 1977 – 390 с.

8. Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением. Под редакцией акад. Б.Е. Патона. – М: Машиностроение 1974. – 768 с.

9. Сварка в машиностроении. Справочник. т. 2. Под редакцией д.т.н. Акулова А.И. М: Машиностроение 1978. – 462 с.

10. Петрунин И.Е., Лоцманов С.Н., Николаев Г.А. Пайка металлов. М: Металлургия. 1973 – 281 с.

11. Акулов А.И., Бельчук Г.А., Дем’янцевич В.П. Технология и оборудование сварки плавлением. М: Машиностроение 1977. – 432 с.

12. Фоминых В.П., Яковлев А.П. Ручная дуговая сварка. М. Высшая школа 1986. – 288 с.

У якості активних захисних газів при зварюванні використають вуглекислий газ і суміші газів (Аг—О₂, Аг— З0₂, З0₂-ПРО₂ і ін.). До активних газів можуть бути також віднесені, азот і водень, використовувані в деяких зварювальних процесах як складова частина захисного газу.

Вуглекислий газ, або двоокис вуглецю, оксид З (IV), вищий оксид вуглецю, може перебувати в газоподібному, зрідженому й твердому (у вигляді сухого льоду) станах. Щільність двоокису вуглецю залежить від тиску, температури й агрегатного стану, у якому вона перебуває. При атмосферному тиску й температурі — 78,5°С двоокис вуглецю, минаючи рідкий стан, перетворюється в білу снігообразну масу «сухий лід».

Вуглекислий газ — широко розповсюджений у природі безбарвний газ, має слабкий кислуватий захід і смак, добре розчиняється у воді й, образуя вугільну кислоту Н₂СО₃, надає їй кислий смак. У повітрі втримується 0,03 % З₂. При нульовій температурі й тиску 101,3 кПа щільність вуглекислого газу дорівнює 0,001976 г/см³ і стосовно повітря становить 1,524.

Рідкий двоокис вуглецю — безбарвна рідина. Вона існує при кімнатній температурі лише при тиску більше 5,85 МПа. Щільність рідкої З₂ 0,771 г/см³ (20 °С). При температурі нижче +11°С вона важче води, а вище +11 °С — легше. Питома маса рідкого двоокису вуглецю значно змінюється з температурою, тому кількість двоокису вуглецю визначають і продають по масі. Розчинність води в рідкому двоокисі вуглецю в інтервалі температур 5,8— 22,9°С не більше 0,05 %. Двоокис вуглецю добре розчиняє машинне масло.

Рідкий двоокис вуглецю перетворюється в газ при підведенні до неї теплоти. При нормальних умовах (20 °С и 101,3 кПа) при випарі 1 кг рідкої вуглекислоти утвориться 509 л газу. При надмірно швидкому відборі газу, зниженні тиску в балоні й недостатнім підведенні теплоти вуглекислота прохолоджується, швидкість її випару знижується й при тиску 0,53 МПа й температурі —56,6°С вона перетворюється в сухий лід. При нагріванні сухий лід безпосередньо перетворюється у вуглекислий газ, минаючи рідкий стан. Для випару сухого льоду необхідно підвести значно більше теплоти, чим для випару вуглекислоти; тому якщо в балоні утворився сухий лід, то випаровується він повільно.

Двоокис вуглецю термічно стійка, дисоціює на окис вуглецю й кисень тільки при температурі вище 2000 °С.

Оскільки для одержання швів високої якості необхідний вуглекислий газ високої чистоти, для зварювання використають двоокис вуглецю вищого й першого сортів.

Відповідно до ГОСТ 8050-85 двоокис вуглецю не повинна містити сірководень, кислоти, органічні сполуки (спирти, ефіри, альдегіди й органічні кислоти), аміак, етаноламіни й ароматичні вуглеводні.

Вуглекислий газ одержують у промисловості декількома способами, з яких найпоширеніші наступні.

1. З газів, що утворяться при шумуванні спирту, пива, розщеплення жирів. газ, Що Відходить, у цих випадках являє собою майже чистий вуглекислий газ і є дешевим побічним продуктом виробництва.

2. З газів, що відходять, хімічних виробництв, у першу чергу синтетичного аміаку й метанолу. гази, що відходять, містять 90 % СО_.2.

3. З димових газів промислових котелень, що спалюють вугілля, природний газ і інше паливо. Димовий газ містить 12—20 % СО₂.

Двоокис вуглецю нетоксичний, невибухонебезпечна. Однак при концентраціях більше 5 % (92 г/м³) двоокис вуглецю впливає на здоров'я людини, тому що вона важче повітря в 1,5 рази й може накопичуватися в слабко провітрюваних приміщеннях у підлоги й у приямках, а також у внутрішніх обсягах устаткування для одержання, зберігання й перевезення газоподібного, рідкого й твердого двоокису вуглецю. При цьому знижується об'ємна частка кисню в повітрі, що може викликати явища кисневої недостатності і ядухи. Гранично припустима концентрація двоокису вуглецю в повітрі робочої зони 9,2 г/м³ (0,5 %).

Приміщення, де виробляється зварювання з використанням як захист двоокису вуглецю, повинні бути обладнані загальобмінною приточно-витяжною вентиляцією.

Рідкий двоокис вуглецю при зниженні тиску до атмосферного перетворюється в газ і сніг температурою —78,5°С, які можуть викликати при безпосереднім влученні обмороження шкіри й поразка слизуватої оболонки око.

При огляді внутрішньої посудини експлуатації, що була в експлуатації для транспортування й зберігання рідкого двоокису вуглецю цистерна повинна бути відігріта до температури навколишнього середовища, внутрішня посудина провентильована або продутий повітрям. Робота усередині посудини повинна проводитися в шланговому протигазі. Працювати без протигаза дозволяється тільки після того, як об'ємна частка двоокису вуглецю усередині посудини (устаткування) буде нижче 0,5%.

Кисень (панцира. Охygеnium) ОБ — хімічний елемент VI групи періодичної системи Д. И. Менделєєва, атомний номер 8, атомна маса 15,9994. При нормальних умовах газ без кольорів, заходу й смаку. Хімічно найбільш активний (після фтору) неметал Про більшість інших елементів (воднем, металами, сіркою, фосфором і т.д.) взаємодіє безпосередньо (окислювання) і, як правило, з виділенням енергії.

Кисень — найпоширеніший хімічний елемент на Землі. В атмосфері перебуває у вільному стані й становить 23,15% маси повітря. У звичайних умовах молекула кисню двухатомна (О₂). Щільність газоподібного кисню при нульовій температурі й нормальному тиску 1,42897 г/л. Критична температура — 118,84°С, критичний тиск 4,97 МПа. Температура кипіння — 182,9°С.

В зварювальному виробництві кисень широко застосовують для газового зварювання й різання, а також при дуговому зварюванні як складову частину захисної газової суміші. При досить високому змісті елементів раскислителей у металі, що переплавляє дугою, кисень може вводитися в зону зварювання для зменшення шкідливої дії водню, поліпшення формування металу шва й переносу електродного металу. Як поверхово активний елемент кисень зменшує поверхневий натяг рідкого металу, тим самим, сприяючи утворенню на кінці електрода більше дрібних крапель і їх більше рівномірному спрямованому (струминному) переносу у зварювальну ванну.

Промисловість випускає технічний і медичний газоподібний кисень, (за ДСТ 5583-78), одержуваний з атмосферного повітря способом низькотемпературної ректифікації. Технічний кисень одержують також електролізом води.

Газоподібний кисень транспортують у сталевих балонах (за ГОСТ 949—73) або в автореципиентах під тиском (15 ± 0,5) МПа або (20 ± 1) МПа при 20°С. Балони, наповнені киснем, перевозять транспортом всіх видів відповідно до правил перевезення небезпечних вантажів, що діють на транспорті даного виду, і правилами пристрою й безпечної експлуатації посудин, що працюють під тиском, затвердженими Госгортехнадзором.

Кисень нетоксичний, негорючий і не вибухонебезпечний, однак, будучи сильним окислювачем, різко збільшує здатність інших матеріалів до горіння. Нагромадження кисню в повітрі приміщень створює небезпека виникнення пожеж. Об'ємна частка кисню в робочих приміщеннях не повинна перевищувати 23 %.

Перед проведенням ремонтних робіт або оглядом трубопроводів, балонів, стаціонарних і пересувних реципієнтів або іншого встаткування, використовуваного для зберігання й транспортування газоподібного кисню, необхідно продути всі внутрішні обсяги повітрям. Дозволяється починати роботи тільки після зниження об'ємної частки кисню у внутрішніх обсягах устаткування до 23 %. Забороняються балони, автореципієнти й трубопроводи, призначені для транспортування кисню, використати для зберігання й транспортування інших газів, а також робити які-небудь операції, які можуть забруднити їхню внутрішню поверхню й погіршити фізико-хімічні показники продукції.

При навантаженні, розвантаженні, транспортуванні й зберіганні балонів повинні застосовуватися міри, що запобігають їхнє падіння, удари друг об друга, ушкодження й забруднення балонів маслом. Балони повинні бути захищені від атмосферних опадів і нагрівання сонячними променями й іншими джерелами теплоти.

Азот (греч. аzооs — безжиттєвий, панцира. Nitrgenium) N — хімічний елемент V групи періодичної системи Д. И. Менделєєва, атомний номер 7, атомна маса 14,0067, безбарвний газ, що не має заходу й смаку. У повітрі вільний азот (у вигляді молекул N₂) становить 78,09 %. Азот небагато легше повітря, щільність 1,2506 кг/м³ при нульовій температурі й нормальному тиску, температура кипіння —195,8°С. Критична температура —147,1°С и критичний тиск 3,39 МПа.

У зварювальному виробництві азот знаходить обмежене застосування. Його використають для зварювання міді і її сплавів, стосовно яких азот є інертним газом, а також для плазменого різання. Стосовно більшості інших металів азот є активним газом, часто шкідливим, і його концентрацію в зоні плавлення прагнуть обмежити.

Газоподібний азот — інертний газ без кольорів і без заходу. Питомий обсяг газоподібного азоту дорівнює 860,4 дм³/кг при тиску близько 10⁶ Па й температурі 20 °С.

Рідкий азот — безбарвна рідина, без заходу з питомим обсягом 1,239дм³/кг при температурі—195,8°С и тиску 101,3 кПа.

Поставка технічного азоту здійснюється в газоподібному стані в балонах і автореципієнтах під тиском (15,0 ± 0,5) МПа або (20,0 ± 1,0) МПа або в рідкому стані в ізотермічних цистернах. Технічний газоподібний азот вищого сорту поставляється тільки по трубопроводу.

Азот нетоксичний, невибухонебезпечний, однак нагромадження газоподібного азоту викликає явища кисневої недостатності і ядухи. Зміст кисню в повітрі робочої зони повинне бути не менш 19 %.

Рідкий азот може викликати обмороження шкіри й поразка слизуватої оболонки око.

Водень (панцира. Нydrogenium) Н — хімічний елемент, перший по порядковому номері в періодичній системі Д. И. Менделєєва. Атомна маса 1,00792. При звичайних умовах водень-газ без кольорів, заходу й смаку, в 14,4 рази легше повітря. Щільність 0,0899 г/л (при нульовій температурі й тиску 101,3 кПа). Критична температура дуже низька (—240°С).

Водень рідко використають у зварювальному виробництві для атомно-водневого зварювання й дугового зварювання в захисних газах (у суміші Аг-Н₂ до 12 %), однак він відіграє важливу роль у металургійних процесах зварювання. Більш широко водень використають у спеціальних областях зварювання й металургії, наприклад у порошковій металургії при спіканні виробів з порошкових матеріалів.

Відповідно до ГОСТ 3022-80 водень випускають трьох марок А, Б, В. Водень марки А одержують електролізом води; марки Б - залізопаровим способом і взаємодією феросиліція з розчином лугу; марки В - електролізом хлористих солей, а також при паровій конверсії вуглеводородних газів.

Для зварювальних і металургійних цілей в основному використають водень марок А и Б.

При роботі з воднем варто строго виконувати вимоги техніки безпеки. Водень вибухонебезпечний. З повітрям і киснем утворить вибухонебезпечну суміш, у суміші з киснем (2:1) — гримучий газ. Межі взриваємості: з повітрям 4—75 %, з киснем 4,1 — 96%. Температура самозапалювання 510°С. Водень фізіологічно інертний, при високих концентраціях викликає ядуху. При високому тиску проявляється наркотична дія. При роботі в середовищі водню необхідно користуватися ізолюючим протигазом (кисневим або шланговим).

Технічний водень зберігають і транспортують у сталевих балонах місткістю 40 і 50 дм³ (за ДСТ 949—73) під тиском (15 ± 0,5) МПа при 20 °С. Балони, наповнені воднем, транспортують транспортом всіх видів, крім авіації, відповідно до правил перевезення небезпечних вантажів, що діють на транспорті, і правилами пристрою й безпечної експлуатації посудин, що працюють під тиском. Допускається перевезення в пакетированому виді в спеціальних контейнерах.

Автотранспортом балони з воднем перевозять у спеціальних контейнерах. По залізницях водень транспортується в критих вагонах.

Транспортувати балони треба в горизонтальному положенні із прокладками між балонами або вертикальним положенням обов'язково з огородженням від можливого падіння.

Балони, наповнені воднем, зберігають у спеціальних, ізольованих приміщеннях або на відкритих площадках під навісом, що захищає балони від атмосферних опадів і прямих сонячних променів. Зберігання рядом балонів з воднем і іншими газами не допускається.

Супровідна технічна документація. Поставка захисних газів у газоподібному й рідкому стані здійснюється партіями. При поставці в балонах і реципієнтах у партію включають будь-яка кількість однорідного по показниках якості захисного газу, супроводжуваного одним документом про якість.

При постачанні зварювальних постів по трубопроводу партією вважають будь-яка кількість захисного газу, спрямована споживачеві за 24 ч. При транспортуванні (поставці) захисних газів у рідкому стані в цистернах за партію приймають кожну цистерну. Кожна партія захисного газу повинна супроводжуватися документом про якість.

Документ про якість повинен містити найменування й товарний знак підприємства-виготовлювача; найменування, сорт продукту; номер партії; дату виготовлення продукту; обсяг газоподібного двоокису вуглецю в кубічних метрах і масу рідкого в тоннах або кілограмах; результати проведення аналізів як підтвердження відповідності продукту вимогам стандарту; штамп технічного контролю; позначення стандарту (ГОСТ). Крім того, документ про якість аргону повинен містити відомості про вид водню, використовуваного для очищення сирого аргону.

Дата добавления: 2014-01-07