Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
профессионального модуля Подготовительно-сварочные работы профессии СПО 15.01.05 Сварщик (электросварочные и газосварочные работы) для студентов I курса
|
|
Обязательный минимум для экзамена
1. Сварные соединения (виды, определение, достоинства, недостатки, применение)
сварные соединения — наиболее распространенный и совершенный вид неразъемных соединений. Они образуются путем местного нагревания сопрягаемых участков свариваемых деталей до расплавленного (сварка плавлением) или до пластического состояния с последующим сдавливанием (контактная сварка).
Достоинства сварных соединений: возможность получения изделий больших размеров (корпуса судов, железнодорожные вагоны, кузова автомобилей, трубопроводы, резервуары, мосты и др.); снижение массы по сравнению с литыми деталями до 30...50% и с клепаными— до 20% благодаря в основном уменьшению толщины стенок и припусков на механическую обработку, а также отсутствию ослабляющих отверстий и накладок как в заклепочном соединении;
Недостатки сварных соединений: возникновение при сварке дефектов швов, снижающих их прочность (особенно при переменном нагружении). На рис. изображены дефекты швов: а) непровар шва; б) подрез шва; в) смещение деталей в стыке; г) шлаковые 2 и газовые 3 включения (последние устраняются механической обработкой поверхностной зоны шва); возникновение остаточных напряжений (вследствие локальных термических деформаций от неравномерного нагрева соединяемых деталей) снижает прочность и вызывает необходимость проведения старения; сложность проведения контроля ответственных сварных изделий; местное оплавление участков деталей вблизи шва вызывает изменение химической структуры металла.
2. Сварочные редукторы (назначение, классификация, устройство, принцип действия, техника безопасности при эксплуатации)
При газовой сварке и резке металлов рабочее давление газов должно быть меньше, чем давление в баллоне или газопроводе.
Для понижения давления газа применяют редукторы.
Редуктором называется прибор, служащий для понижения давления газа, отбираемого из баллона до рабочего и для автоматического поддержания этого давления постоянным, независимо от изменения давления газа в баллоне или газопроводе.
Согласно ГОСТ 6268-78, редукторы для газопламенной обработки классифицируются:
• по принципу действия — на редукторы прямого и обратного действия;
• по назначению и месту установки — баллонный (Б), рамповый (Р), сетевой (С), центральный (Ц), универсальный высокого давления (У);
• по схеме редуцирования — одноступенчатый с механической установкой давления (О), двухступенчатый с механической установкой давления (Д), одноступенчатый с пневматической установкой давления (У);
• по роду редуцируемого газа — ацетиленовый (А), кислородный (К), пропан-бутановый (П), метановый (М).
Редукторы отличаются друг от друга цветом окраски корпуса и присоединительными устройствами для крепления их к баллону. Редукторы, за исключением ацетиленовых, присоединяются накидными гайками, резьба которых соответствует резьбе штуцера вентиля. Ацетиленовые редукторы крепят к баллонам хомутом с упорным винтом.
Принцип действия и основные детали одинаковы для каждого редуктора.
Более удобны в эксплуатации редукторы обратного действия.
Редуктор обратного действии работает следующим образом. Сжатый газ из баллона поступает в камеру высокого давления и препятствует открыванию клапана. Для подачи газа в горелку или резак необходимо вращать по часовой стрелке регулирующий винт, который ввертывается в крышку. Винт сжимает нажимную пружину, которая, в свою очередь, выгибает гибкую резиновую мембрану вверх. При этом передаточный диск со штоком сжимает обратную пружину, поднимая клапан, который открывает отверстие для прохода газа в камеру низкого давления 1. Открыванию клапана препятствует не только давление газа в камере высокого давления, но и пружина, более слабая, чем пружина.
Автоматическое поддержание рабочего давления на заданном уровне происходит следующим образом. Если отбор газа в горелку или резак уменьшится, то давление в камере низкого давления повысится, нажимная пружина сожмется, и мембрана выпрямится, а передаточный диск опустится, редуцирующий клапан под действием пружины прикроет седло клапана, уменьшив подачу газа в камеру низкого давления.
При увеличении отбора газа процесс будет автоматически повторяться. Давление в камере высокого давления измеряется манометром, а в камере низкого давления — манометром. Если давление в рабочей камере повысится сверх нормы, то с помощью предохранительного клапана произойдет сброс газа в атмосферу.
В процессе эксплуатации редукторы окрашиваются в те же цвета, что и баллоны. Необходимо следить, чтобы не произошло воспламенение редуктора из-за резкого открывания вентиля на баллоне, а также следить за техническим состоянием манометра.
3. Переносные универсальные и специализированные приспособления для сборки конструкций
Универсальные приспособления для сборки, как правило, просты и выполняются переносными. Они не всегда обеспечивают необходимую точность и рассчитаны на проверку правильности сборки и установочных размеров.
Переносные зажимы предназначены для фиксации взаимного положения свариваемых деталей. Зажимные приспособления могут использоваться при сварке определенных деталей, а также при изготовлении узлов и конструкций. В этом случае ими оснащаются стенды, стеллажи и другое вспомогательное оборудование. Их изготовляют в виде струбцин и болтовых зажимов, позволяющих собирать детали любого профиля.
Для сборки под сварку изделий из листового проката применяют клиновые и зажимные скобы. Для фиксации тонких листов и коротких деталей из профильного проката служат пружинные зажимы.
Прихваты используют в основном при монтаже крупных конструкций. Отдельные элементы прихватов временно приваривают к собираемым деталям, а после сварки удаляют. Прихваты бывают жесткие и регулируемые.
Стяжки применяют для сближения кромок свариваемых деталей до заданных размеров. Наибольшее распространение нашли винтовые стяжки.
Стяжка с болтом и приваренными угольниками для сварки крупных конструкций из листового проката.
Стяжное приспособление с приваренными временными угольниками для сборки труб. Оно применяется ограниченно и только на трубах из углеродистых сталей.
Стяжка винтовая для сборки конструкций и деталей из листового, полосового и профильного проката.
Для сборки стыков труб наибольшее применение находят стяжные винтовые приспособления хомутного типа, которые не создают жесткого закрепления стыкуемых элементов.
Распорки и домкраты служат для фиксации изнутри изделий с замкнутым профилем, для выравнивания кромок цилиндрических изделий, для удаления вмятина др. При сварке цилиндрических изделий распорки применяют в сочетании со стяжными кольцами. Если диаметр обечаек невелик, применяют распорные кольца, а при больших диаметрах - винтовые распоры или домкраты. Усилия в распорках и домкратах создаются механическим, гидравлическим или пневматическим приводами.
Центраторы предназначаются для закрепления отдельных труб или подобных изделий, так чтобы они не имели сдвига и поворота в направлениях трех координатных осей. Они позволяют совместить цилиндрические поверхности стыкуемых изделий (труб, секций из труб и др.) для выполнения сварочных работ. В зависимости от положения центраторов относительно установочных поверхностей, центраторы подразделяются на наружные (схватывающие) и внутренние (распорные). Наружные центраторы применяют при сборке труб в секции для сварки на заготовительных базах или в зоне строительных площадок. Хотя конструкторское исполнение наружных центраторов различно, они выполняют одну операцию по обеспечению соосности и совмещению торцевых кромок труб (см. рисунок ниже).
4. Правила использования прихваток при сварке конструкций различного назначения.
Сварочные прихватки соединяют свариваемые изделия и представляют собой короткие швы. Длина прихваток зависит от толщины листов, длины шва и диаметра трубы. Прихватки надо варить теми же электродами что и основной металл. Требования к прихваткам такие же как к основному шву. Прихватку нельзя располагать там, где имеется поперечный шов трубы. Для труб больших диаметров прихватки выполняются крест на крест. Для листов высота прихваток не должна превышать 0, 7толщины, а длина имеет размер не более 3-6 ширины листа, между прихватками 20-40 ширины листа. Прихватки ставятся с лицевой стороны соединения. Прихватку очищают от шлака. При сварке прихватку удаляют или полностью переплавляют. Для уменьшения деформации при сварке необходимо соблюдать последовательность постановки прихваток, например, короткие и средние швы необходимо начинать от середины к краям листа, длинные швы прихватки необходимо выполнять, начиная от краев листа к середине. Сначала 1 и 2 прихватывают по краям, потом 3-ю в середине листа и последующие прихватки последовательно от краев к центру.
5. Правила техники безопасности при слесарных работах и выбор инструмента
Работа с применением различных инструментов в процессе обработки металлов и других материалов может привести к серьезным травмам, если пренебречь мерами безопасности.
На слесарном участке необходимо выполнять следующие правила: устанавливать тиски на верстаке так, чтобы можно было занять удобное положение во время работы; при заточке инструмента пользоваться защитными очками или стеклом; рубку производить только остро отточенным инструментом, прочно закрепляя заготовку в тисках; при опиливании не ударять кольцом рукоятки напильника о деталь во избежание соскакивания рукоятки и ранения руки; не сдувать опилки ртом, чтобы не засорить глаза; не работать напильником без рукоятки или с расколотой рукояткой; не касаться опиливаемых поверхностей деталей, так как это вызывает проскальзывание напильника и может привести к травме; при пайке и сварке для предохранения глаз от расплавленных частиц металла и светового излучения необходимо надевать защитные очки.
Слесарный верстак должен быть оборудован защитной сеткой, предохраняющей находящихся вблизи людей от отлетающих частиц металла.
Инструменты должны быть в исправном состоянии. Рукоятки молотков изготовляют только из бука, березы и других мелкослойных пород дерева. Мягкие или крупнослойные породы — сосну, ель, липу — применять для этой цели не разрешается.
Молоток считается непригодным для работы при ослаблении посадки рукоятки в отверстие, наличии сколов или трещин на рукоятке и наклепа на ударной части инструмента.
Затылочные части подбоек, зубил и других инструментов, по которым наносится удар молотком, не должны быть разбитыми или сколотыми. Напильники можно использовать только с деревянной или пластмассовой ручкой. Ручка со стороны посадочного отверстия должна быть заключена в металлическое кольцо Гаечные ключи надо подбирать в соответствии с размерами гаек (головок болтов). Применять подкладку на грань гайки при использовании ключей запрещается. Увеличивать плечо ключа, применяя трубы или другие предметы, также не разрешается.
6. Ацетиленовый генератор (назначение, классификация, устройство, подготовка к обслуживанию, требования техники безопасности)
Ацетиленовые генераторы (ГОСТ 5190—78) предназначены для получения газообразного ацетилена из карбида кальция при взаимодействии его с водой. Они различаются по следующим признакам.
1. По способу взаимодействия карбида кальция с водой. Генераторы типа KB в которых карбид кальция подается в большой объем воды из бункера специальным дозирующим устройством (KB—карбид кальция в воду). Генераторы данного типа обеспечивают наилучшие условия для разложения карбида кальция.
Генераторы типа ВК — вода на карбид, с вариантами процесса: М — мокрого и С — сухого. В генераторах типа ВК-М карбид кальция помещается в герметически закрываемую снаружи реторту. Вода периодически подается на карбид кальция по мере расхода ацетилена. В генераторах типа ВК-С карбид кальция загружается во вращающийся сетчатый барабан. Вода через сопла подается на карбид кальция в распыленном виде и в строго дозируемом количестве. В процессе разложения карбид кальция интенсивно перемешивается.
Генераторы типа К — контактный с вариантами процесса: ВВ — вытеснения воды и ПК — погружения карбида. В генераторах данного типа карбид кальция и вода периодически контактируют друг с другом в зависимости от расхода ацетилена в генераторе.
Генератор АСП-1, 25-7 представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат, состоящий из корпуса, крышки с мембраной, предохранительного клапана, вентиля, предохранительного затвора, корзины.
Корпус состоит из трех частей: верхней (газообразователя), средней (вытеснителя) и нижней (промывателя).
Вода в газообразователь и вытеснитель заливается через горловину корпуса генератора. По достижении верхнего края трубки вода переливается по ней в промыватель и заполняет его до уровня контрольной пробки.
Карбид кальция загружают в корзину, закрепляют поддон и устанавливают крышку с мембраной на горловину. Необходимое уплотнение между крышкой и горловиной корпуса генератора достигается при помощи мембраны за счет усилия, создаваемого винтом.
С момента погружения корзины с карбидом кальция в воду начинается выделение ацетилена. Образующийся в газообразова-теле ацетилен по трубке поступает в нижнюю часть генератора — промыватель, где, барботируя через слой воды, охлаждается и промывается. Из промывателя ацетилен через вентиль и предохранительный затвор поступает к потребителю.
Выработку ацетилена в генераторе регулируют следующим образом. По мере роста давления ацетилена в газообразователе резиновая мембрана, соединенная жестко с корзиной, поднимается вверх, преодолевая усилие пружины 6. При этом уровень замочки карбида уменьшается, соответственно снижается выработка ацетилена, и рост давления прекращается.
Кроме того, по мере повышения давления в газообразователе вода вытесняется через патрубок в вытеснитель, и корзина с карбидом кальция оказывается выше уровня воды. При этом реакция прекращается. В случае снижения давления в газообразователе под действием пружины мембрана, а, следовательно, и корзина с карбидом кальция, перемещается вниз, и происходит замочка карбида кальция. При понижении давления в газообразователе вода из вытеснителя поднимается в газообразователь и тоже замачивает карбид кальция.
Таким образом, с помощью мембраны и вытеснения воды автоматически регулируется давление (выработка) ацетилена в генераторе, которое контролируется манометром 9. Для сброса избыточного давления ацетилена служит предохранительный клапан.
Ил из газообразователя и иловая вода из промывателя сливаются через штуцера с пробками.
7. Сварочная проволока (назначение, требования, химический состав, маркировка)
Для сварки сталей применяется специальная стальная проволока по ГОСТу 2246-70. Используется в основном низкоуглеродистая и низколегированная сталь. Предусмотрено 77 марок сварочной проволоки различного химического состава.
К сварочной проволоке предъявляются следующие требования:
• она должна расплавляться спокойно и равномерно;
• температура плавления должна быть меньше или равна температуре плавления основного металла;
• должна быть очищенной от ржавчины и грязи;
• должна по химическому составу соответствовать химическому составу свариваемого металла.
Условное обозначение проволоки рассмотрим на примере.
2Св-08А, где:
2 — диаметр проволоки 2 мм;
Св — сварочная проволока;
08 — 0, 08% — содержание углерода;
А — повышенное качество металла.
В марке могут присутствовать две буквы АА (Св-08АА), что говорит о том, это материал проволоки особо качественный.
Под качеством понимается пониженное содержание в стали вредных примесей — серы и фосфора. Повышенное содержание углерода в проволоке приводит к снижению пластичности металла.
В марке проволоки могут присутствовать легирующие элементы (Св-12ГС; Св- 15ГСТЮЦА):
Г — 1% марганца; С — 1% кремния.
Если после буквы, обозначающей легирующий элемент, не стоит цифра, то содержание этого элемента в стали до 1%. Цифра показывает содержание элемента в целых долях процента.
Проволока различается по диаметру. Диаметр проволоки — от 1 до 12 мм.
Проволока диаметром от 1, 6 до 6 мм применяется для ручной дуговой сварки (металлический стержень электрода). Проволока диаметром более 6 мм называется прутами и применяется для сварки чугуна и цветных металлов, наплавочных работ. Проволока диаметром от 2 до 5 мм — для автоматической сварки.
Диаметр проволоки для газовой сварки выбирается в зависимости от толщины металла и способа сварки.
Для сварки правым способом диаметр присадочной проволоки равен d=S/2.
Для сварки левым способом диаметр присадочной проволоки равен d=S/2+1.
8. Предохранительные затворы (назначение, классификация, устройство, требования техники безопасности)
Предохранительный затвор -устройство, предохраняющие ацетиленовые генераторы и газопроводы от попадания в них взрывной волны при обратных ударах пламени из сварочной горелки или резака.
Обратный удар- воспламенение горючей смеси в каналах горелки или резака и распространение пламени навстречу потоку горючей смеси. Обратный удар характеризуется резким хлопком и гашением пламени.
Горящая смесь газов устремляется по ацетиленовому каналу горелки или резака в шланг, а при отсутствии предохранительного затвора - в ацетиленовый генератор, что может привести к взрыву ацетиленового генератора и вызвать серьезные разрушения и травмы.
Ацетиленокислородная смесь сгорает с определенной скоростью. Горючая смесь вытекает из отверстия мундштука горелки или резака также с определенной скоростью, которая всегда должна быть больше скорости сгорания. Если скорость истечения горючей смеси станет меньше скорости ее сгорания, то пламя проникает в канал мундштука и воспламенит смесь в каналах горелки или резака, произойдет хлопок и возникнет обратный удар пламени. Обратный удар может произойти от перегрева и засорения канала мундштука горелки.
Предохранительные затворы бывают жидкостные и сухие. Жидкостные предохранительные затворы обычно заливают водой, сухие - заполняют мелкопористой металлокерамической массой.
Предохранительные затворы устанавливают между ацетиленовым генератором или ацетиленопроводом и горелкой или резаком. Если сварку или резку ведут от ацетиленового баллона, предохранительный затвор не ставят, потому что ацетилен из баллона в горелку или резак поступает с повышенным давлением, а установленный на баллоне редуктор и заполняющая баллон пористая масса надежно защищают баллон от пламени обратного удара.
9. Понятие свариваемости металла. Классификация сталей по свариваемости
По свариваемости стали подразделяют на четыре группы: первая группа — хорошо сваривающиеся; вторая группа — удовлетворительно сваривающиеся; третья группа — ограниченно сваривающиеся; четвертая группа — плохо сваривающиеся.
Основные признаки, характеризующие свариваемость сталей, — склонность к образованию трещин и механические свойства сварного соединения.
К первой группе относятся стали, сварка которых может быть выполнена по обычной технологии, т. е. без подогрева до сварки и в процессе сварки, и без последующей термообработки. Однако применение термообработки для снятия внутренних напряжений не исключается.
Ко второй группе относят в основном стали, при сварке которых в нормальных производственных условиях трещин не образуется. В эту же группу входят стали, которые для предупреждения образования трещин нуждаются в предварительном нагреве, а также в предварительной и последующей термообработке.
К третьей группе относят стали, склонные в обычных условиях сварки к образованию трещин. При сварке их предварительно подвергают термообработке и подогревают. Кроме того, большинство сталей, входящих в эту группу, подвергают обработке после сварки.
К четвертой группе относят стали, наиболее трудно поддающиеся сварке и склонные к образованию трещин. Эти стали свариваются ограниченно, поэтому сварку их выполняют с обязательной предварительной термообработкой, с подогревом в процессе сварки и последующей термообработкой.
10. Защитные газы (назначение, классификация, свойства)
Углекислый газ CO2 (углекислота, двуокись углерода, диоксид углерода, угольный ангидрид) в зависимости от давления и температуры может находиться в газообразном, жидком или твердом состоянии.
В газообразном состоянии диоксид углерода представляет собой бесцветный газ с немного кисловатым вкусом и запахом.
Жидкий диоксид углерода (углекислота) представляет собой бесцветную жидкость без запаха. При комнатной температуре она существует только при давлении свыше 5850 кПа. Плотность жидкой углекислоты сильно зависит от температуры. Например, при температуре ниже +11°С жидкая углекислота тяжелее воды, при температуре выше +11°С – легче. В результате испарения 1 кг жидкой углекислоты при нормальных условиях образуется примерно 509 л газа. Согласно ГОСТ 8050-85 газообразная и жидкая углекислота поставляется трех видов: высшего, первого и второго сортов. Для сварки рекомендуется использовать углекислоту высшего и первого сорта. Применение углекислоты второго сорта для сварки допускается, однако желательно наличие осушителей газа.
Гелий – инертный газ без цвета, запаха и вкуса, с атомной массой 4 и плотностью 0, 178 г/л (при температуре +20°C). Гелий значительно легче воздуха. Температура его сжижения составляет -268, 9°C.
Гелий получают методом фракционной конденсации из природных газов, образующихся при распаде ураносодержащих горных пород.
Газообразный гелий не горюч, не токсичен, не взрывоопасен. Однако в случае высокой концентрации в воздухе может вызвать состояние кислородной недостаточности и удушье. Жидкий гелий – бесцветная низкокипящая жидкость, способная вызвать обморожение кожи и поражение слизистой оболочки глаз.
Аргон – инертный газ с атомной массой 39, 9, в обычных условиях – бесцветный, без запаха и вкуса, примерно в 1, 38 раза тяжелее воздуха. Аргон считается наиболее доступным и сравнительно дешевым среди инертных газов.
В промышленности основной способ получения аргона – метод низкотемпературной ректификации воздуха с получением кислорода и азота и попутным извлечением аргона. Также аргон получают в качестве побочного продукта при получении аммиака.
Газообразный аргон хранится и транспортируется в стальных баллонах (по ГОСТ 949-73). Баллон с чистым аргоном окрашен в серый цвет, с надписью «Аргон чистый» зеленого цвета.
Аргон не взрывоопасен и не токсичен, однако при высокой концентрации в воздухе может представлять опасность для жизни: при уменьшении объемной доли кислорода ниже 19% появляется кислородная недостаточность, а при значительном снижении содержания кислорода возникают удушье, потеря сознания и даже смерть.
Ацетилен – бесцветный горючий газ C2H2 с атомной массой 26, 04, немного легче воздуха. Обладает резким запахом.
В промышленности ацетилен обычно получают из карбида кальция (CaC2) при разложении последнего водой.
Ацетилен самовоспламеняется при температуре 335°С, смесь ацетилена с кислородом воспламеняется при температуре 297–306°С, смесь ацетилена с воздухом – при температуре 305–470°С.
Ацетилен взрывоопасен при следующих условиях:
при увеличении температуры более 450–500°С и давления более 1, 5–2 ат (около 150–200 кПа);
при атмосферном давлении ацетилено-кислородная смесь с содержанием ацетилена от 2, 3 до 93% взрывается от искры, пламени, сильного местного нагрева и др.;
при аналогичных условиях смесь ацетилена с воздухом взрывается при содержании в ней ацетилена от 2, 3 до 80, 7%;
в результате длительного соприкосновении ацетилена с серебром или медью образуется взрывчатое ацетиленистое серебро или медь, взрывающиеся при повышении температуры или ударе.
Пропан-бутан – смесь двух нефтяных углеводородных газов, пропана C3H8 и бутана C4H10. Пропан-бутановая смесь в газообразном состоянии является бесцветной, не ядовитой, тяжелее воздуха, обладает резким запахом от одорантов – сильнопахнущих веществ, добавляемых в газ для обнаружения возможной утечки. При понижении температуры и повышении давления смесь переходит в жидкое состояние.
Бутан C4H10 обладает большей теплотворной способностью, чем пропан, однако имеет более высокую температуру начала газообразования (-0, 5 °С у бутана и -42°С у пропана). В связи с этим при температуре ниже -0, 5°С отбор газообразного бутана не представляется возможным. Смесь с содержанием бутана от 5 до 30% (с преобладанием пропана) имеет повышенную теплотворную способность и может использоваться в условиях холодного климата с температурой окружающей среды примерно до -25°С.
Сжатый воздух в больших баллонах-емкостях охлаждается. Затем его подвергают быстрому расширению через узкие каналы, снабженные турбинками для дополнительного отбора энергии у молекул газа. Эти устройства называются турбодетандерами. При расширении любого газа всегда происходит его охлаждение. Если газ был сжат очень сильно, то его расширение может привести к такому сильному охлаждению, что часть воздуха сжижается. Жидкий воздух собирают в специальные сосуды
жидкий кислород кипит при более " высокой" температуре (-183 оС), чем жидкий азот (-196 оС). Поэтому при " нагревании" жидкого воздуха, когда температура этой очень холодной жидкости медленно повышается от -200 оС до -180 оС, прежде всего при -196 оС перегоняется азот (который опять сжижают) и только следом перегоняется кислород. Если такую перегонку жидких азота и кислорода произвести неоднократно, то можно получить весьма чистый кислород. Обычно его хранят в сжатом виде в стальных баллонах, окрашенных в голубой цвет. Характерная голубая окраска баллонов нужна для того, чтобы нельзя было спутать кислород с каким-нибудь другим сжатым газом.
11. Устройство сварочной горелки
Сварочная горелка служит основным инструментом при ручной газовой сварке. В горелке смешивают в нужных количествах кислород и ацетилен. Образующаяся горючая смесь вытекает из канала мундштука горелки с заданной скоростью и, сгорая, дает устойчивое сварочное пламя, которым расплавляют основной и присадочный металл в месте сварки. Горелка служит также для регулирования тепловой мощности пламени путем изменения расхода горючего газа и кислорода. По способу подачи кислорода, горючего газа и конструкции узла их смешения применяют два типа горелок: инжекторные и безынжекторные
. Инжекторные горелки могут работать при среднем давлении ацетилена до 0, 15 МПа (1, 5 кгс/см2). Однако при работе от ацетиленового баллона инжекторной горелкой давление ацетилена перед ней должно поддерживаться в пределах 0, 02—0, 05 МПа (0, 2—0, 5 кгс/см2), что снижает возможность возникновения хлопков и обратных ударов пламени. Для лучшего отвода тепла мундштуки изготавливают из высокотеплопроводных материалов – меди марки МЗ или хромистой бронзы Бр.ХО, 5. К этим материалам в меньшей степени прилипают брызги расплавленного металла. Мундштуки горелок малой мощности, имеющие водяное охлаждение, изготавливают из свинцовистой латуни ЛС59-1.
Для устойчивого горения и правильной формы пламени требуется тщательная обработка поверхности выходного канала мундштука Заусенцы, вмятины и другие повреждения могут вызывать отрыв пламени, хлопок или обратный удар. Снаружи мундштуки полируют до зеркального блеска для предупреждения налипания брызг металла. Горелки обеспечивают запас ацетилена до 15 %, а резаки – до 10 % от максимального расхода газа. На производстве применяют различные горелки, отличающиеся конструктивным исполнением, мощностью и назначением. Наибольшее распространение имеют сварочные универсальные горелки средней мощности, а для ремонтных кузовных работ – малой мощности. Горелки снабжают набором сменных наконечников различных размеров различающихся расходом газов и предназначенных для сварки металла различной толщины. Номер наконечника выбирается в соответствии с толщиной свариваемого металла и требуемым удельным расходом ацетилена в дм3/ч на 1 мм толщины. Горелки однопламенные универсальные для ацетилено-кислородной сварки, пайки и подогрева изготавливаются в соответствии с существующими нормативными документами, которыми предусматривается четыре типа горелок: Г1 – горелки микромощности, безинжекторные; Г2 – горелки малой мощности, инжекторные; Г3 – горелки средней мощности, инжекторные; Г4 – горелки большой мощности, инжекторные. Горелка малой мощности Г2 поставляется с наконечниками № 0; 1; 2; 3; 4. В комплект горелок средней мощности Г3 входит ствол и семь наконечников, присоединяемых к стволу горелки накидной гайкой. Горелка малой мощности предназначена для сварки тонких металлов и работает с рукавом диаметром 6 мм. Сварщику приходится, как правило, работать с горелками разной мощности, поэтому необходимо предусмотреть разъем шланга для перехода с горелки малой мощности на горелку средней мощности. Рукава имеют внутренний диаметр под штуцер горелки 6 и 9 мм. При смене горелок производится смена шлангов, для этого применяют переходники – ниппели 6 и 9 мм. Для пропан-бутан-кислородной смеси выпускают горелки типов ГЗУ-3 и ГЗМ-4. Первая предназначена для сварки стали 0, 5—7 мм, вторая – для подогрева металла. Для газопламенной очистки поверхности металла от ржавчины, старой краски и т. д. выпускаются ацетилено-кислородные горелки ГАО-2. Ширина поверхности, обрабатываемой горелкой за один проход, составляет 100 мм. На производстве широко применяют горелки различных типов: ацетиленовые «Искра —бМ», ацетиленовые Г-3 «Донмет», пропановые «Искра-6ВП», ГВ «Термика-10» и др.
12. 12. Инжекторное устройство горелки
В инжекторной горелке смесительная камера начинается небольшим участком цилиндрической формы, плавно переходящим в более удлиненный конусный участок. Инжекторные горелки работают на ацетилене низкого и среднего давлений. Подачи ацетилена в смесительную часть инжекторной горелки осуществляется за счет подсоса его струей кислорода, выходящего с большой скоростью из отверстия сопла называемого инжектором. Процесс подсоса газа более низкого давления струей газа подводимого под более высоким давлением, называется инжекцией. Схема узла или камеры смешения инжекторной горелки Кислород под давлением поступает по каналу (1) в сопло инжектора (3). При истечении кислорода с большой скоростью из сопла создается разряжение в канале (2), по которому подсасывается ацетилен. Кислород и ацетилен поступают в смесительную камеру (4), имеющую конически расширяющийся канал (диффузор), где смешиваются и образуют горючую смесь, которая по трубке (5) идет в мундштук горелки, образуя на выходе из него при сгорании сварочное пламя.
В горелке кислород по каналу (1) и горючий газ (ацетилен) по каналу (2) поступают под одинаковым давлением в цилиндрический канал смесителя (4), соединяются в нем в горючую смесь, которая по трубке (5) направляется в мундштук горелки, образуя на выходе пламя. Для нормальной работы инжекторной горелки давление поступающего в нее кислорода должно быть 0, 2—0, 4 МПа (2—4 кгс/см2), а ацетилена – от 0, 001 до 0, 01 МПа (0, 01—0, 1 кгс/см2). Для создания необходимого разрежения в горелке существенное значение имеет расстояние между концом сопла инжектора и входом в смесительную камеру. При увеличении этого расстояния до инжекторного предела подсос возрастает, а при уменьшении – снижается. Устойчивое горение пламени при нормальном составе смеси для ацетилено-кислородных горелок и мундштуков обеспечивается при скорости истечения смеси из сопла мундштука в пределах 50—170 м/с (для мундштуков с диаметром выходного канала 0, 6—3, 5 мм). При этом избыточное давление смеси в трубке перед мундштуком должно быть в пределах 0, 003—0, 027 МПа (0, 03—0, 27 кгс/см2). При скорости истечения смеси 20—40 м/с возникают хлопки и обратные удары пламени, а при скорости до 140– 240 м/с возможен отрыв пламени от мундштука горелки
Инжекторное устройство горелки обеспечивает некоторый «запас ацетилена», т. е. увеличение его расхода при полном открытии ацетиленового вентиля горелки по сравнению с паспортным расходом газа для данного номера мундштука.
13. 13. Работа с сварочной горелкой.
Исправная, правильно собранная и отрегулированная горелка должна давать нормальное устойчивое сварочное пламя. Если горение неровное, пламя отрывается от мундштука, гаснет или дает обратные удары и хлопки, следует тщательно отрегулировать вентилями подачу кислорода и ацетилена. Если после регулировки неполадки не устраняются, то причиной их являются неисправности в самой горелке: неплотности в соединениях, повреждение выходного канала мундштука или инжектора, неправильная установка деталей горелки при сборке, засорение каналов, износ деталей и т. д. Перед началом работы проверяют исправность горелки. Для проверки инжектора на кислородный ниппель надевают шланг, а в корпус горелки вставляют наконечник, накидную гайку которого плавно затягивают ключом. Установив давление кислорода в соответствии с номером наконечника, пускают в горелку кислород, открывая кислородный вентиль. В ацетиленовом ниппеле горелки должно образоваться разрежение, которое легко обнаружить, приложив к отверстию ниппеля палец, который должен присасываться Если подсос есть, горелка исправна. При отсутствии подсоса следует проверить: достаточно ли плотно прижимается инжектор к седлу корпуса горелки. При обнаружении неплотности следует сместить инжектор до упора его в седло при вставленном в ствол наконечнике; не засорены ли каналы мундштука, смесительной камеры и ацетиленовой трубки. При засорении необходимо прочистить каналы тонкой медной проволокой и продуть. После проверки горелки следует подсоединить оба шланга, закрепить их на ниппелях хомутиками и зажечь горючую смесь. Если при зажигании смеси горелка дает хлопок или при полном открытии ацетиленового вентиля в пламени не появляется избытка ацетилена (черная копоть), необходимо проверить, хорошо ли затянута накидная гайка наконечника, достаточно ли давление кислорода и нет ли препятствий поступлению ацетилена в горелку (вода в шланге, перегиб шланга, придавливание шланга деталями, перекручивание шланга и т. д.). При прекращении работы горелки, а также при частых хлопках или обратных ударах необходимо закрыть сначала ацетиленовый вентиль, затем – кислородный. Иногда частые хлопки и обратные удары вызываются перегревом мундштука после продолжительной работы. В этом случае необходимо погасить пламя горелки в упомянутом порядке и охладить мундштук горелки в подручном сосуде с водой. Инжекторная горелка нормально и безотказно работает, если соотношения диаметров каналов инжектора, смесительной камеры и мундштука выбраны правильно. Если мундштук обгорел, с забоинами и отверстие его сильно разработано, следует конец мундштука аккуратно опилить мелким напильником, слегка зачеканить или осадить ударами молотка, а затем прокалибровать сверлом соответствующего диаметра (см. табл. 60). Поверхность мундштука необходимо заполировать. Пропуски газа через сальники вентилей горелки устраняются заменой набивки сальников или подтягиванием гаек сальников.
14. Баллоны для сжатых и сжиженных газов (типы, давление, окраска, надписи на баллонах, требования техники безопасности)
Стальные баллоны малой и средней емкости для газов на давление до 20 МПа (200 кгс/см2) должны соответствовать требованиям существующих нормативных документов.
Баллоны имеют различную вместимость газов с определенным давлением. Баллоны объемом до 12 дм3 (литров) относятся к баллонам малой емкости. Баллоны объемом от 20 до 50 дм3 относятся к баллонам средней емкости.
Баллоны, предназначенные для хранения и перевозки сжатых, сжиженных и растворенных газов при температуре от —50 до +60 °С, изготавливают из бесшовных труб.
Баллоны, рассчитанные на рабочее давление 10, 15 и 20 МПа (100, 150 и 200 кгс/ см2), изготавливают из углеродистой стали, а баллоны, рассчитанные на рабочее давление 15 и 20 МПа (150 и 200 кгс/см2) – из легированной стали.
Часть верхней сферы баллона не окрашивают и на ней выбивают паспортные данные: товарный знак предприятия-изготовителя; номер баллона; дата (месяц, год) изготовления и год следующего испытания, которые проводятся каждые пять лет; масса порожнего баллона в кг; емкость баллона в дм3; клеймо ОТК. Баллоны для кислорода имеют массу 43, 5 и 60 кг с длиной корпуса 1390 мм. Для подсчета количества
кислорода в баллоне нужно емкость баллона в дм3 умножить на давление газа в кгс/см2, например, при емкости баллона 40 дм3 и давлении заправленного кислородом баллона 15 МПа (150 кгс/см2) количество кислорода в баллоне равно 40 • 150 = 6000 дм3, или 6 м3.
Нижней частью баллоны опираются на башмаки, чтобы избежать ударов по корпусу в процессе транспортировки и обеспечить устойчивое вертикальное положение при установке на газовом посту. Верхняя часть баллонов также защищена от случайных ударов толстостенными колпаками. Баллон на сварочном посту устанавливают вертикально закрепляют цепью или хомутом для предохранения от падения. При кратковременных монтажных работах баллон можно укладывать на землю так, чтобы вентиль был выше башмака баллона, для этого верхнюю часть баллона опирают на деревянную подкладку с вырезом. Баллон подготавливают к работе в следующем порядке: открывают колпак; отвинчивают заглушку штуцера; осматривают вентиль, чтобы убедиться, нет ли следов жира или масла. Если на вентиле замечено наличие масла, то таким баллоном пользоваться нельзя и сварщик должен отставить данный баллон и сообщить об этом мастеру или руководителю работ. Если вентиль исправен, его штуцер продувают кратковременным поворотом маховичка на небольшой угол, при этом нужно стоять сбоку от штуцера вентиля. Если вентиль не открывается или имеет утечку газа (травит), баллон следует отставить для отправления обратно на кислородный завод для ремонта. Далее проверяют состояние накидной гайки редуктора и присоединяют редуктор к вентилю баллона, затем ослабляют регулирующий винт редуктора. Медленным вращением маховичка открывают вентиль баллона и устанавливают рабочее давление кислорода с помощью регулирующего винта редуктора. После этого можно производить отбор газа из баллона. При понижении давления газа в редукторе газ охлаждается. Если в газе содержится влага, то может произойти замерзание каналов вентиля и редуктора. В этом случае вентиль и редуктор следует отогревать только горячей водой или паром. Ацетиленовые баллоны для безопасного хранения газа под высоким давлением заполняют специальной пористой массой из древесного угля, пемзы, инфузорной земли и пропитывают ацетоном, в котором ацетилен хорошо растворяется. Находясь в порах массы, растворенный в ацетоне ацетилен становится взрывобезопасным и его можно хранить в баллоне под давлением до 2, 5—3, 0 МПа (25—30 кгс/см2). Номинальное давление в баллоне для ацетилена установлено 1, 9 МПа (19 кгс/см2) при 20 °С. При открывании вентиля баллона ацетилен выделяется из ацетона и в виде газа выходит через редуктор в шланг горелки. Ацетон остается в порах массы и вновь растворяет ацетилен при последующих
Ацетилен из баллонов по сравнению с ацетиленом из генератора обеспечивает большую безопасность при работе, имеет более высокую чистоту, меньше содержит влаги, обеспечивает более высокое давление газа перед горелкой или резаком. Для определения количества ацетилена необходимо взвешивать пустой и наполненный баллоны. Пустые баллоны должны храниться с плотно закрытыми вентилями, чтобы избежать утечки ацетона. Устройство ацетиленового баллона показано на рис. 89, б. Баллоны для пропан-бутана изготавливают сваркой из листовой углеродистой стали с толщиной стенки 3 мм и емкостью 40 и 55 дм3, они рассчитаны на максимальное рабочее давление 1, 6 МПа (16 кгс/см2).
15. Устройство ацетиленового редуктора
Редукторы служат для понижения давления газа, отбираемого из баллона или газопровода, и поддержания этого давления постоянным, независимо от снижения давления газа в баллоне. Промышленностью выпускаются редукторы однокамерные и двухкамерные. В двухкамерных (двухступенчатых) редукторах давление понижается в двух ступенях: в первой ступени давление понижается с начальной величины 15 МПа (150 кгс/см2) до промежуточного значения 4 МПа (40 кгс/см2), а во второй – до конечного рабочего давления 0, 3–1, 5 МПа (3–15 кгс/см2). Двухступенчатые редукторы обеспечивают практически постоянное давление газа на горелке и менее склонны к «замерзанию», однако они сложнее по конструкции, чем однокамерные, и значительно дороже. На газовые редукторы питания постов и установок газовой сварки, резки, пайки, наплавки, нагрева и других процессов газопламенной обработки существуют нормативные документы. Срок службы редукторов определен в 4, 5—7, 5 лет. Выпускаются 17 типов редукторов, но наиболее широкое распространение получили около 10 типов. Марки редукторов обозначаются буквами и цифрами. Буквы несут следующую информацию: Б – баллонный, С – сетевой, Р – рамповый, А – ацетилен, В – водород, К – кислород, М – метан, П – пропан, О – одна ступень с пружинным заданием, Д– две ступени с пружинным заданием, З – одна ступень с пневматическим задатчиком. Цифры указывают наибольшую пропускную способность редукторов в м3/ч. Корпуса редукторов окрашиваются в тот же цвет, что и баллоны: кислородный – в голубой, ацетиленовый – в белый, пропановый – в красный. Ацетиленовые редукторы по принципу действия подобны кислородным. Отличие их состоит в способе присоединения к вентилю баллона. Этим же отличаются и редукторы, используемые для других горючих газов. Перед присоединением редуктора к вентилю баллона необходимо продуть штуцер вентиля; убедиться в исправности прокладки на штуцере редуктора и резьбы накидной гайки редуктора, в отсутствии на них загрязнений. Присоединив редуктор к вентилю, полностью ослабляют регулирующий винт редуктора, а затем открывают вентиль баллона, следя за показаниями манометра высокого давления. Рабочее давление устанавливают вращением регулирующего винта по часовой стрелке. Когда давление достигнет заданной величины, можно пустить газ в горелку. Последовательность действий в обращении с редукторами: (1) снятие клапана; (2) продувка вентиля; (3) закрепление накидной гайки; (4) установка рабочего давления по монометру. При перерывах в работе необходимо ослабить пружину редуктора, выпустить газ из горелки и вращать регулирующий винт редуктора против часовой стрелки до тех пор, пока давление газа по манометру низкого давления не будет равно нулю. После этого закрывают вентиль баллона. Манометры редуктора должны быть исправны и проверены (смотрите клеймо ГОСПОВЕРИТЕЛЯ). Ремонт редукторов и манометров осуществляют только специализированные мастерские или лаборатории КИП предприятий, имеющие специальное оборудование, обученных и аттестованных специалистов и разрешение на проведение ремонтных работ от Государственной метрологической службы. При значительном расходе кислорода его следует подавать
16. Шланги и рукава (виды, назначение, правила эксплуатации)
Рукава (шланги) служат для подвода газа в горелку или резак. Рукава резиновые для газовой сварки и резки металлов изготавливаются по ТУ или по требованиям международного стандарта. ТУ распространяются на резиновые рукава с нитяным каркасом, применяемые для подачи под давлением ацетилена, городского газа, пропана, бутана, жидкого топлива и кислорода к инструментам для газовой сварки или резки металлов. Рукава работоспособны в районах с умеренным и тропическим климатом при температуре окружающего воздуха от —35 до +70 °С и в районах с холодным климатом – от —55 до +70 °С. В зависимости от назначения резиновые рукава подразделяются на следующие классы: для подачи ацетилена, городского газа, пропана и бутана под давлением 0, 63 МПа (6, 3 кгс/см2); для подачи жидкого топлива: бензина А-72, уайт-спирита, керосина или их смеси под давлением 0, 63 МПа (6, 3 кгс/см2); для подачи кислорода под давлением 2 МПа (20 кгс/см2) и 4 МПа (40 кгс/см2). Пример условного обозначения: Рукав 1-16-0, 63 ГОСТ 9356—75 (I – класс; 16 – диаметр внутренний в мм; 0, 63 МПа – рабочее давление; для работы в умеренном климате). Если перед словом ГОСТ стоит буква Т, то такие рукава применяют для работы в районах с тропическим климатом, если буквы ХЛ – для работы в районах с холодным климатом. В зависимости от назначения рукава его наружный слой должен быть подкрашен около места маркировки в соответствующий цвет: красный цвет – рукав класса I для ацетилена, городского газа, пропана и бутана; желтый цвет – рукав класса II для жидкого топлива; синий цвет – рукав класса III для кислорода. Допускается наружный слой черного цвета для рукавов всех классов, работающих в районах с тропическим, умеренным и холодным климатом, а также обозначение класса рукава двумя резиновыми цветными полосами на наружном слое для всех климатических районов или двумя рисками. На кислородные рукава с наружным слоем черного цвета обозначение класса рукавов не наносится. На каждый рукав по всей длине с интервалами наносится
17. Свойство кислорода и способы его получения
Кислород является распространенным элементом на земле, встречающимся в виде химических соединений с различными веществами: 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 20°С, давление 760 мм рт. ст.) — это бесцветный, негорючий газ, немного тяжелее воздуха, не имеющий запаха, но активно поддерживающий горение.
При соприкосновении сжатого газообразного кислорода с маслами, жирами или твердыми горючими веществами, находящимися в распыленном состоянии, происходит их самовоспламенение, что служит причиной взрыва или пожара. Для предупреждения несчастных случаев кислородную аппаратуру необходимо тщательно обезжиривать. Кислород способен образовывать в широких пределах взрывчатые смеси с горючими газами или парами жидкостей в определенных соотношениях кислорода при наличии открытого огня или искры. Технический чистый кислород получают разделением воздуха методом глубокого охлаждения или разложением воды при пропускании через нее электрического тока (электролиз).
18. Запорные вентиля для баллонов с газами
Вентили для кислородных баллонов изготавливают из латуни. Сталь для деталей вентиля, соприкасающихся с кислородом, применять нельзя, так как она сильно корродирует в среде сжатого влажного кислорода. В кислородном вентиле вследствие случайного попадания масла или при воспламенении от трения самодельной прокладки сальника возможно загорание стальных деталей, так как сталь может гореть в струе сжатого кислорода. Латунь не горит в кислороде, ее применение в кислородных вентилях безопасно. Маховички, заглушки и другие детали вентилей изготавливают из алюминиевых сплавов или пластмасс. Кислородный вентиль (рис. 90) имеет сальниковое уплотнение с капроновой прокладкой (1), в которую буртиком упирается шпиндель (2), прижимаемый пружиной (3), а при открытом клапане (4) – давлением газа. Вращение маховичка (6) передается клапану через муфту (5), надеваемую на квадратные хвостовики шпинделя и клапана. На рис. 91 показан другой образец кислородного вентиля – мембранный. Мембрану (1) изготавливают из фосфористой бронзы или нержавеющей стали толщиной 0, 1— 0, 15 мм. Закрытие вентиля производится клапаном (2). Ацетиленовые вентили (рис. 92) изготавливают из стали, применение которой в данном случае безопасно. Наоборот, в ацетиленовых вентилях запрещается применять медь и сплавы, содержащие свыше 70 % меди,
так как с медью ацетилен может образовывать взрывчатое соединение – ацетиленистую медь. К ацетиленовому вентилю редуктор присоединяют хомутом, снабженным винтом. Шпиндель вращают торцевым ключом, надеваемым на квадратный конец шпинделя. Нижняя часть шпинделя (1) имеет вставку из эбонита и служит клапаном (2). Для уплотнения сальника (3) применяют набор кожаных колец. В хвостовик вентиля вставляют войлочный фильтр (4). Различные конструкции кислородных и ацетиленовых вентилей, как и различная окраска баллонов, предупреждают возможность ошибочного наполнения ацетиленом кислородного баллона, и наоборот. Ошибка представляет большую опасность, так как может привести к взрыву баллонов при наполнении их не тем газом, для которого они предназначены. Вентили для пропан-бутана (рис. 93) имеют стальной корпус (1), клапан (2) и шпиндель (4), соединенные эластичным резиновым манжетом (3), который обеспечивает герметичность сальниковой гайки. Существуют некоторые особенности, связанные с материалом корпуса вентилей баллонов и направлением резьбы боковых штуцеров,
19. Газораспределительные рампы, рукава, трубопроводы
При значительном расходе кислорода его следует подавать в сварочный цех по трубопроводу от батареи кислородных баллонов. Для этой цели применяют газораспределительные рампы. Баллоны устанавливаются в одну или две группы, подсоединяются гибкими медными трубками к трубам – коллекторам через вентили. Каждый коллектор имеет по главному запорному вентилю. Когда из одного коллектора отбирают газ, то ко второму присоединяют новые баллоны, наполненные газом. Вентили позволяют отсоединять каждый баллон от рампы, не прерывая отбора газа от остальных баллонов. Рампа имеет центральный редуктор для понижения давления газа, подаваемого в цех по трубопроводу. Рампы устанавливают в отдельном изолированном помещении. Баллоны с кислородом на давление до 15 МПа (150 кгс/ см2) присоединяют к рампе медными трубками с наружным диаметром 8 мм, с толщиной стенки 1, 5 мм и внутренним диаметром 5 мм. Распределительные рампы существуют и для ацетиленовых баллонов. Хомуты ацетиленовых редукторов крепятся к коллекторной стальной трубе через бронированные гибкие резинотканевые шланги. На коллекторе устанавливают запорный вентиль и рамповый ацетиленовый редуктор.
Трубопроводы для подачи ацетилена прокладывают из стальных бесшовных труб соединяемых сваркой. Ацетиленовый трубопровод окрашивают в белый цвет. Размеры труб для трубопровода ацетилена низкого давления, подводимого к сварочным постам
Внутренний диаметр ацетиленопровода среднего давления 0, 01– 0, 15 МПа (0, 1—1, 5 кгс/см2) не должен превышать 50 мм; ацетиленопровода высокого давления свыше 0, 15 МПа (1, 5 кгс/см2) – не более 20 мм. При большом расходе газа прокладывают два и более параллельных трубопровода. По стенам и колоннам трубопровод прокладывают на высоте не менее 2, 5 м от пола. Для стока конденсата трубопроводу придают уклон 0, 002 в сторону влагосборника. Отводы от главной трубы к постовым затворам делают из труб с внутренним
диаметром 13 мм (1/2 дюйма). Трубопроводы для кислорода под давлением 1, 50 МПа (15 кгс/см2) изготавливают из стальных газовых шовных (усиленных), бесшовных или электросварных труб. При давлении 1, 5—6, 4 МПа (15—64 кгс/см2) применяют только стальные бесшовные трубы. При давлении свыше 6, 4 МПа (64 кгс/см2) применяют медные или латунные цельнотянутые трубы, так как при высоком давлении может произойти загорание стальной трубы в кислороде от искры при трении частиц окалины о стенки трубы, случайного попадания и самовоспламенения масла, загорания прокладок и других явлений, связанных с местным выделением тепла. Кислородопроводы окрашивают в голубой цвет. При прокладке кислородопровода в земле применяют стальные бесшовные трубы независимо от давления газа. Трубы для кислорода соединяют между собой сваркой, для медных труб применяют пайку стыков твердым медно-цинковым припоем в раструб или на муфтах. Все трубы для подачи кислорода после монтажа, перед сдачей в эксплуатацию, обязательно обезжиривают промывкой растворителем (четыреххлористым углеродом) с последующей продувкой паром или сухим, очищенным от паров масла воздухом до полного удаления растворителя (исчезновения запаха). При совместной прокладке кислородопровод располагают ниже ацетиленопровода, с расстоянием между ними не менее 250 мм и высотой от уровня пола не менее 2, 5 м. Для подачи кислорода к сварочным постам под низким давлением 0, 5—1, 0 МПа (5— 10 кгс/см2) диаметр кислородопровода
20. Состав сварочного пламени
Внешний вид, температура и влияние сварочного пламени на расплавленный металл зависят от состава горючей смеси, т. е. соотношения в ней кислорода и ацетилена. Изменяя состав горючей смеси, сварщик изменяет свойства сварочного пламени. При сгорании ацетилена в воздухе без добавления кислорода пламя имеет желтоватый цвет и длинный факел без светлого ядра. Такое пламя не пригодно для сварки, так как имеет низкую температуру и коптит, выделяя много сажи (несгоревшего углерода). Если в та кое пламя добавить кислород, открывая кислородный вентиль горелки, то резко изменятся цвет и форма пламени, температура его повысится. Изменяя соотношение кислорода и ацетилена в горючей смеси, можно получать три основных вида сварочного пламени науглероживающее (с избытком ацетилена); нормальное (называемое восстановительным); окислительное (с избытком кислорода). Для сварки большинства металлов применяют нормальное (восстановительное) пламя. Теоретически оно получается, если в смесь на один объем ацетилена подается один объем кислорода.
(2 фаза горения) Окись углерода и водород, образующиеся в пламени, раскисляют металл, восстанавливая из окислов металл в сварочной ванне. При использовании смеси с соотношением объемов кислорода и ацетилена 1: 1 металл шва получается достаточно однородный, без пор, газовых пузырей и включений окислов. Практически нормальное восстановительное пламя получается при избытке кислорода в смеси до 30 % против теоретического за счет поступления его из окружающего воздуха. Таким образом, соотношение ацетилена и кислорода изменяется от 1: 1 до 1: 1, 3. Нормальное пламя имеет светлое ядро, несколько темную восстановительную зону и факел.
Ядро имеет четко очерченную форму, близкую к форме цилиндра с закругленным концом, и ярко светящуюся оболочку, которая состоит из раскаленных частиц углерода. Сгорание этих частиц происходит в наружном слое оболочки. Размерами ядра пламени являются его диаметр и длина. Диаметр ядра пламени определяется диаметром канала мундштука и расходом горючей смеси. Горелки комплектуются набором мундштуков нескольких номеров. Чем больше номер мундштука и расход горючей смеси, тем больше диаметр ядра. Длина ядра пламени определяется скоростью истечения газовой смеси. Скорость истечения газовой смеси является основным фактором, определяющим устойчивость горения пламени. При малой скорости истечения газовой смеси пламя склонно к образованию хлопков и обратных ударов. При завышенной скорости истечения газовой смеси пламя выдувает расплавленный металл из сварочной ванны. Восстановительная зона имеет более темный цвет, отличающийся от цвета ядра и остальной части пламени. Она занимает пространство в пределах 20 мм от конца ядра, в зависимости от номера мундштука. Восстановительная зона состоит из окиси углерода и водорода и имеет наиболее высокую температуру в точке, отстоящей на 2—6 мм от конца ядра. Этой зоной пламени нагревают и расплавляют металл в процессе сварки. Остальная часть пламени, расположенная за восстановительной зоной, называется факелом и состоит из углекислого газа, паров воды и азота, которые появляются в пламени при сгорании окиси углерода и водорода восстановительной зоны за счет кислорода окружающего воздуха. Температура факела значительно ниже температуры восстановительной зоны. Таким образом, в восстановительной зоне, в точке, отстоящей чуть дальше от конца ядра, достигается максимальная температура ацетилено-кислородного пламени 3150 °С. При метан-кислородном пламени максимальная температура, равная 2150 ° С, может быть достигнута на расстоянии 3—3, 5 длины ядра от среза мундштука горелки. Пропан-бутан-кислородное пламя достигает максимальной температуры 2400 °С на расстоянии 2, 5 длины ядра от среза мундштука. Эти ориентировочные данные позволяют сварщику наиболее рационально использовать пламя горелки при сварке металла заданной толщины. Окислительное пламя получается при увеличении подачи кислорода или уменьшении подачи ацетилена до величины объема кислорода в смеси, превышающей в 1, 3 раза объем ацетилена. Окислительное пламя имеет укороченное заостренное ядро с менее резкими очертаниями и бледным цветом. Температура окислительного пламени выше температуры нормального восстановительного пламени. Такое пламя сильно окисляет свариваемый металл, что приводит к получению хрупкого и пористого шва и выгоранию полезных примесей кремния и марганца. Можно применять окислительное пламя при сварке сталей, но при этом необходимо пользоваться присадочной проволокой, в которой повышено содержание марганца и кремния, являющихся раскислителями. Науглероживающее пламя получается при уменьшении подачи кислорода или увеличении подачи ацетилена. Оно образуется при подаче в горелку 0, 95 и менее объема кислорода на один объем ацетилена. В науглероживающем (ацетиленистом) пламени размеры зоны сгорания увеличиваются, ядро теряет резкие очертания, становится расплывчатым, а на конце ядра появляется зеленый венчик, по которому судят о наличии избытка ацетилена. Восстановительная зона светлеет и почти сливается с ядром, пламя принимает желтоватую окраску. При большом избытке ацетилена пламя коптит, так как кислорода недостаточно и не получается полного сгорания ацетилена. Избыточный ацетилен разлагается на водород и углерод. Углерод переходит в металл шва, поэтому ацетиленистое пламя будет науглероживать металл шва. Температура этого пламени ниже температуры нормального пламени. Если уменьшать подачу ацетилена в горелку до полного исчезновения зеленого венчика на конце ядра, ацетиленистое пламя можно превратить (перевести) в нормальное. Пламя с избытком ацетилена применяют при наплавке твердых сплавов, а также при сварке алюминиевых и магниевых сплавов. Качество наплавленного металла и прочность сварного шва зависят от состава сварочного пламени. Поэтому сварщик должен обращать особое внимание на характер и правильность регулирования сварочного пламени. Характер пламени определяется сварщиком на глаз по форме и цвету пламени. При формировании шва учитываются два основных фактора: угол наклона мундштука; скорость истечения газовой смеси. Сварочное пламя должно обладать достаточной тепловой мощностью, которую выбирают в зависимости от толщины свариваемого то металла и его физических свойств. Изменяя тепловую мощность пламени, можно в довольно широких пределах регулировать скорость нагрева и расплавления металла, что является одним из положительных качеств процесса газовой сварки.
21. Способы ручной газовой сварки
При ручной газовой сварке сварщик держит в одной руке сварочную горелку, а в другой – присадочную проволоку. Пламя горелки сварщик направляет на свариваемый металл так, чтобы кромки находились в восстановительной зоне пламени на расстоянии 2—6 мм от конца ядра пламени (точка достижения максимальной температуры в восстановительной зоне). Нельзя касаться поверхности расплавленного металла концом ядра пламени, так как это вызывает науглероживание металла сварочной ванны. Конец присадочной проволоки должен находиться также в восстановительной зоне пламени или быть погруженным в сварочную ванну. Скорость нагрева металла регулируется изменением угла наклона мундштука к поверхности свариваемого металла. Чем больше этот угол, тем больше тепла передается от пламени металлу. Металл будет быстрее нагреваться и будет обеспечено более глубокое проплавление металла При сварке толстого или теплопроводного металла (например, меди) угол наклона мундштука должен быть больше, чем при сварке металла тонкого или с низкой теплопроводностью. Углы наклона мундштука, которые следует выдержать при сварке сталей. Распределения жидкого металла по шву, а также регулирования скорости плавления кромок и присадочной проволоки достигают соответствующим перемещением сварочного пламени по шву. На рис. 98 показаны способы перемещения конца мундштука по шву. Перемещение пламени горелки вдоль кромок является основным движением при получении сварного шва. Поперечные или круговые движения концом мундштука являются дополнительными или вспомогательными и служат для регулирования скорости прогрева и расплавления кромок, способствуя образованию шва нужной формы.
Способ 1 применяют для сварки тонких листов, способ 2 для сварки листов средней толщины.
Необходимо стремиться к такому перемещению горелки, чтобы металл ванны всегда был защищен от действия окружающего воздуха газами восстановительной зоны пламени (способ 3). Способ 4, при котором пламя периодически отводится в сторону, применяется редко, так как это вызывает излишнее окисление металла кислородом воздуха. По способу перемещения горелки вдоль шва различают сварку левую и правую. Наиболее распространенным является способ левой сварки, который применяется при сварке тонких деталей, а также деталей из легкоплавких металлов и сплавов Горелку перемещают справа налево присадочная проволока находится перед пламенем, которые, подогревают несваренный участок и присадочную проволоку. При левой сварке мощность пламени принимают 100—130 дм3 ацетилена в час на 1 мм толщины металла.
При правой сварке горелку ведут слева направо, а присадочная проволока перемещается вслед за горелкой. Пламя направляют на конец проволоки и сваренный участок шва. Мундштуком производят незначительные поперечные колебания. При сварке толщин менее 8 мм мундштук перемещают вдоль оси шва без колебаний. Конец присадочной проволоки держат погруженным в сварочную ванну и спиралеобразными движениями перемешивают им жидкий металл для облегчения удаления окислов и шлаков. Тепло пламени при правой сварке рассеивается в меньшей степени, чем при левой сварке. В этом случае угол раскрытия кромок деталей можно уменьшить, особенно при больших толщинах. При меньшем угле разделки кромок снижается количество наплавленного металла и расход присадочной проволоки, а также уменьшается коробление изделия от усадки металла шва. Правую сварку применяют при толщине металла свыше 5 мм с разделкой кромок. Качество шва при правой сварке выше, так как металл лучше защищен факелом пламени. Пламя одновременно сжигает наплавленный металл и замедляет его охлаждение. Естественно, что правая сварка больших толщин оказывается более производительной, чем левая. Скорость
правой сварки в среднем на 10—20 % выше скорости левой сварки. Экономия газов составляет 10—15 %. Мощность пламени при правой сварке сталей принимают 120—150 дм3 ацетилена в час на 1 мм толщины металла. Диаметр присадочной проволоки для сварки низкоуглеродистых сталей принимают в зависимости от способа сварки: для левого способа d = S + 1 (мм); для правого способа d = S (мм), где d – диаметр присадочной проволоки, мм; S – толщина свариваемой детали, мм. В практике газовой сварки существует множество различных способов и приемов, особенно при ремонтных и монтажных работах.
Одним из способов, который позволяет получить высокое качество сварного шва, является сварка ванночками Она применяется при сварке тонких листов и труб из низкоуглеродистых и низколегированных сталей облегченными швами, при сварке стыковых и угловых соединений при толщине деталей до 3 мм. Расплавив ванночку, диаметром 4—5 мм, сварщик вводит в нее конец проволоки и, расплавив небольшое количество ее, перемещает конец проволоки в восстановительную зону пламени. В это время мундштуком делаются круговые движения с небольшим перемещением для образования соседней ванночки. Новая ванночка должна перекрывать предыдущую на 1/3 диаметра. Конец проволоки необходимо держать в восстановительной зоне пламени, чтобы избежать окисления проволоки. Ядро не должно п
|