Материалы для газосварки и резки

Для газовой сварки и резки требуется высокотемпературное газовое пламя. Такое пламя можно получить при сжигании горючего газа или паров горючей жидкости в смеси с технически чистым кислородом. Если горение газа, паров происходит в воздухе, в котором кислорода содержится только 1/5 по объему (остальное азот с примесями), то температура сварочного пламени будет значительно ниже, чем при сгорании в чистом кислороде. Идея о промышленном применении кислорода впервые была высказана русским ученым Д.И. Менделеевым в 1903 г., когда он предложил использовать кислород для ускорения связанных с горением технологических процессов в металлургии.

Кислород является самым распространенным элементом на земле, встречающимся в виде химический соединений с различными элементами: в земле - до 50% по массе, в соединении с водородом в воде - около 86% по массе и в воздухе - до 21% по объему и 23% по массе. Кислород при нормальных условиях (температура 20ºС, атмосферное давление) - это бесцветный негорючий газ, немного тяжелее воздуха, не имеющий запаха, активно поддерживающий горение. При атмосферном давлении и температуре 0ºС масса 1 м³ кислорода равна 1,43 кг, а при температуре 20ºС - 1,33 кг.

Кислород имеет высокую химическую активность, образуя соединения почти со всеми химическими элементами, кроме инертных газов. Реакции соединения с кислородом протекают с выделением большого количества теплоты, т. е. носят экзотермический характер. При соприкосновении сжатого газообразного кислорода с органическими веществами: маслами, жирами, угольной пылью, горючими пластмассами - может произойти их самовоспламенение в результате выделения теплоты при быстром сжатии кислорода, трении и ударе твердых частиц о металл, а также электростатического искрового разряда. Поэтому используя кислород, необходимо исключить его контакт с легковоспламеняющимися и горючими веществами. Кислород способен образовать в широких пределах взрывчатые смеси с горючими газами или парами жидких горючих веществ, что может привести к взрыву при наличии огня или даже искры. Особенно опасны пропитанные жидким кислородом пористые вещества (уголь, сажа, войлок, вата и им подобные), которые в этом случае становятся сильными взрывчатыми веществами. При взрыве газовой смеси удар фронта детонационной волны достигает 5 кг/см², т. е. сила, действующая на общую площадь, достаточно разрушительна.

В атмосферном воздухе содержится 20,5% кислорода. Его можно получать химическим способом или электролизом воды. Химические способы малопроизводительны и неэкономичны. В промышленности кислород получают из атмосферного воздуха методом глубокого охлаждения и ректификации. В установках для получения кислорода и азота из воздуха последний очищают от пыли и других примесей, сжижают в компрессоре до нужного давления холодильного цикла от 60 до 200 кг/см² (0,6-20 МПа) и охлаждают в теплообменниках до температуры сжижения. Разница температур сжижения кислорода и азота в 13ºС достаточна для их полного разделения из жидкой фазы. Температура кипения кислорода (-183ºС), азота (-196ºС), поэтому сначала происходит испарение азота (либо в атмосферу, либо в газосборник), а затем испаряется кислород из уже очистившейся жидкой фазы и накапливается в воздухоразделительном аппарате и собирается в газгольдере, откуда компрессором его накачивают в баллоны под давлением до 20 МПа (200 кг/см²). Часто кислород транспортируется потребителю в жидком виде в спецтаре. При атмосферном давлении и температуре 20ºС 1 дм³ (1 л) жидкого кислорода испаряет 850 дм (л) газообразного. Поэтому доставлять кислород к месту сварки выгоднее в жидком состоянии, так как при этом в 10 раз уменьшается масса тары и транспортно-складские расходы.

Для сварки и резки по ГОСТ 5583-78 технический кислород выпускается двух сортов: 1-й - чистотой не менее 99,7%; 2-й - 99,5% по объему. Чистота кислорода имеет большое значение для кислородной резки. Чем меньше чистота кислорода, тем хуже качество реза, медленнее процесс резки, трудней отделяется грат (шлак) с кромок, заметно увеличивается расход кислорода. При снижении чистоты кислорода с 99,2 до 98%, его расход увеличивается в 2 раза, а при чистоте кислорода менее 92% процесс резки не происходит. На 1 м³ кислорода, получаемого из воздуха, расходуется от 1 до 2,0 кВт-ч электроэнергии.

Изготовление электродов Сварочные работы Ацетилен