Ацетиленовые горелки: описание и правила применения

Характеристика и принцип работы газовой сварки. Особенности газов. Технологии и способы сварки

Область применения

В комплект установок, предназначенных для генерирования электричества, входят силовые трансформаторы. Электростанции используют энергию атома, органического, твердого или жидкого топлива, работают на газе или применяют силу водяного потока, но преобразователи выходных показателей подстанций необходимы для нормального функционирования потребительских и производственных линий.

Агрегаты устанавливают в сетях промышленных мощностей, сельских предприятий, на оборонных комплексах, разработках нефти и газа. Прямое назначение силового трансформатора — понижать и повышать напряжение и силу тока — используется для работы транспортной, жилищной, торговой инфраструктуры, сетевых распределительных объектов.

Общая информация

В ацетиленовой сварке основным «участником» является газ ацетилен. В промышленности он образуется после гидролиза карбида кальция (его соединения с молекулами воды) или пиролиза углеводородного сырья.

Однако с улучшением технологий появилась возможность закупать готовые газовые баллоны. Смесь ацетилена и кислорода часто используется в сварке.

Раньше существовало неудобство — ацетилен обязательно нужно было замешивать вручную. Мастера выполняли эту трудоёмкую задачу перед каждой сварочной работой.

Но теперь есть массовое производство баллонов, наполненных ацетиленом, поэтому самостоятельно мешать кальций карбид с водой не нужно, достаточно просто купить расходник.

Взрывоопасность газа

Ацетилен — взрывоопасный газ. Его самовозгорание происходит при 335°C, а в смеси с кислородом — при 300°C.

Факторы, увеличивающие вероятность взрыва:

• высокое давление и температура (до 200 кПа и до 400°C);
• продолжительный контакт с серебром и медью;
• смешивание с чистым кислородом или воздухом.

Во время взрыва выделяется много тепла (в 2 раза больше по сравнению с аналогичной массой тротила), что приводит к большим разрушениям.

Действия в случае возгорания

Если в результате неправильного использования ацетилена возник пожар, выполняют следующие действия:

• из опасной зоны убирают все емкости с ацетиленом (нагретые баллоны охлаждают водой или специальным веществом, пока они не остынут);
• неискрящимся ключом перекрывают газ, если он загорелся на выходе из баллона, после чего емкость остужают;
• при сильном возгорании тушение огня проводят с безопасного расстояния.

Требования к размещению ацетиленовых генераторов

Такие генераторы отмечаются повышенной пожароопасностью. Поэтому, чтобы не допустить взрыва, необходимо соблюдать ряд правил к стационарным, передвижным газосварочным постам.

• Работать с генераторам только в условиях температур, которые указаны в мануале по работе с аппаратом или на самом баллоне. Для непередвижных – от +5 до –40. Для портативных – от минус двадцати пяти до плюс сорока градусов по Цельсию.
• Присматривать во время сварки за качеством работы редуктора. Он при скачках давления газа может работать по-разному.
• Обязательно проверить на возникновение искр. Не рекомендуется использовать генераторы, изготовленные из стали. Изготовленные из бронзы не допустят образования искр.
• Работник должен вести контроль за функционированием генератора. Вовремя опознать, что устройство подсасывает воздух с атмосферы и предупредить эту возможность вовремя.
• Аппарат может функционировать при давлении от 20 процентов до 110 выше уровня обозначенного компанией изготовителем.
• Ацетиленовый генератор производит столько ацетилена сколько расходует сварной.
• Устройство закрывается идеально герметично. В газосборнике есть достаточный объем для образования ацетилена. Газ не должен проходить внутрь комнаты, где идет сварочный процесс или на улицу.
• Конструкция устройства должна хорошо охлаждаться. Максимум для температуры жидкости должен быть установлен в восемьдесят градусов по Цельсию в районе изготовления ацетилена, а самого газа – 115.
• Не рекомендуется снимать обратный клапан.
• Размеры и вес портативных аппаратов должны быть минимальными.

Техника безопасности при сварочных работах

Портативные агрегаты должны использоваться в идеально вентилируемых комнатах, либо на открытой стройплощади под навесом. Дистанция между сваркой и самим устройством должна равняться пятнадцати метрам. Ни в коем случае не рекомендуется использовать ацетиленовый агрегат рядом с открытым огнем.

Виды пламени и их использование

Состав горючей смеси влияет на внешний вид и температуру сварочного пламени. Оно имеет 3 зоны: ядро, восстановительную (среднюю), факел-окислительную. Ядро включает механическую смесь нагретого до высокой температуры кислорода и разложенного ацетилена.

В зависимости от пропорции ацетилена и кислорода различают 3 вида пламени:

• окислительное;
• восстановительное;
• с повышенным содержанием горючего газа.

Окислительное

Пламя формируется при увеличении подачи в горелку кислорода или уменьшении количества ацетилена. На 1 объемную часть ацетилена должно приходиться 1.3 и более части кислорода. Характерные черты:

1. Укороченное заостренное ядро бледной окраски с расплывчатыми очертаниями границ.
2. Сокращение длины средней зоны и факела.
3. Окраска пламени – синевато-фиолетовая.
4. Горение происходит с шумом.
5. Температура пламени превышает норму.

Этот тип пламени применяется для соединения низкоуглеродистой стали и сварки латуни.

Восстановительное (нормальное)

Соотношение ацетилена к кислороду может находиться в пределах от 1:1 до 1:1.3. В пламени происходит образование углерода и водорода, благодаря которым металл раскисляется и восстанавливается. В таких условиях формируется однородный металлический шов без газовых пузырей и пор.

Ядро пламени – светлое, восстановительная зона и факел имеют более темный оттенок. При увеличении давления кислорода ядро удлиняется. Факел имеет температуру намного ниже восстановительной зоны. Нормальное пламя используют для сваривания большинства видов металлов.

С повышенным содержимым горючего газа

Имеет название – науглероживающее или ацетиленистое пламя. Для него характерно увеличение подачи ацетилена или уменьшение кислорода. На 1 часть ацетилена берется 0.95 и менее части кислорода. Характерные признаки:

• увеличение размеров зоны сгорания;
• расплывчатость очертаний ядра, возникновение на его конце зеленого венчика;
• посветление восстановительной зоны почти до ее соединения с ядром;
• пожелтение пламени.

Пламя с небольшим избытком горючего газа используют для сварки магниевых и алюминиевых сплавов, чугуна.

Недостатки

Кислородная сварка с использованием ацетилена имеет некоторые негативные качества, среди которых можно выделить:

1. При нагреве появляется большая зона с изменениями в качествах материала. Именно по этой причине данная технология не применяется в сфере машиностроения.
2. Не рекомендуется использовать для сваривания изделий с толщиной больше 5 мм. В этих случаях стоит применять полуавтоматическую или ручную электросварку.
3. Ацетиленовое сваривание не подходит для изделий высокоуглеродистого металла.
4. При сваривании внахлест металл будет сильно деформироваться. Кроме этого будут возникать области с чрезмерным напряжением.
5. Если сравнивать с электродуговыми методами сварки, то для этой технологии требуются большие финансовые вложения на материалы и оборудование.

Однако стоит учитывать, что использование ацетилена для резки и сварки металлов может привести к неприятным последствиям. Дело в том, что данный газ достаточно сильно взрывоопасен, и если во время его применения не соблюдать технику безопасности, то может возникнуть сильный взрыв, который может навредить здоровью или повлечь более серьезные проблемы.

Помимо несоблюдения правил безопасности, также сварщики часто выполняют неправильные действия при обратном ударе, а это основные действия, которые могут привести к авариям при сварке. Специалисты при работе с ацетиленом для сварки должны иметь навыки выше тех, которые требуются при проведении полуавтоматической и автоматической сварки.

Стоит отметить! Ацетиленовая технология лучше подходит для стыковых соединений деталей. А качество соединения напрямую зависит от качества и чистоты ацетилена и кислорода.

Кроме этого данный вид сваривания подходит только для тонкостенных изделий из металла. При помощи него не можно сварить только некоторые виды цветных металлов. А сам стык получается не таким красивым и надежным, как, к примеру, у газосварки.

Используемое оборудование

Кислородная сварка предполагает создание шва за счет создания пламени при горении смеси двух газов ацетилена и кислорода. Поэтому необходимо обеспечить: правильное процентное соотношение этих газов, температуру горения, величину пламени.

https://youtube.com/watch?v=g9wVooaDzvk

Для решения этих технических задач применяется следующее оборудование:

• баллон для хранения кислорода (обычно используют стандартный стальной баллон ёмкостью 40 литров);
• специальная ёмкость для хранения карбида и выработки ацетилена (такие агрегаты называются газогенераторы);
• могут применяться баллоны заправленные ацетиленом в промышленных условиях;
• редукторы контроля давления поступающих газов;
• трубки подачи газов к горелке (должны быть рассчитаны на давление до 16 атмосфер);
• газовая горелка (номер горелки определяет её величину отверстия: самый маленький имеет нулевое обозначение, самый большой пятый).

Сварка ацетиленом и кислородом проводится в различных условиях. С этой целью было проведено разделение всего оборудования на ацетиленовую часть и кислородную часть. Например, редуктор подачи ацетилена выполнен в чёрном цвете, кислорода в синем цвете. Резьбовые соединения ацетиленовой части исполнялись с левосторонним направлением, кислородной с правосторонним направлением. Это снижает возможность ошибки при монтаже, повышает надёжность и безопасность собранного аппарата.

Карп — желанный улов для рыбака

Силовая розетка и вилка

Способы сваривания

Существует два вида сварки: «на себя» и «от себя». В первом случае горелка движется первой, разогревая до необходимой температуры сварочную ванну, а за ней присадочная проволока. При этом необходимо, чтобы пламя горелки подавалось в зону сваривания под углом 45°. Горелка должна двигаться кругами или полукругами вдоль шва, присадка должна поспевать за пламенем и двигаться внутрь сварной зоны.

Во втором случае, наоборот, перед горелкой движется присадочный стержень. Обычно таким способом сваривают заготовки из толстого металла. Потому что сам процесс расплавления основного металла и присадки происходит одновременно, и смешанный расплавленный металл полностью заполняет сварную ванну

Но самое важное при таком способе соединения необходимо добиться равномерного смешивания двух металлов. Если взаимное проникновение будет слабым, то и шов получится некачественным

Кстати, взаимопроникновение металлов, по-научному пенетрация, может выглядеть чисто внешне некрасиво, но при этом прочность соединительного шва будет максимально высоким. И, наоборот, красивый шов не обеспечивает высокое качество сварного соединения. В этом случае красота может оказаться обманчивой. Но чтобы результат был гарантированно качественным, необходимо устанавливать зазор между заготовками по минимуму, а также проводить предварительные прихватки с той же целью – уменьшение зазора.

Виды грунтовок по назначению

Характеристика технологий

Различают разные техники наложения сварочных швов:

• многослойную;
• валиком;
• ванночками;
• окислительным пламенем.

Многослойная

Применение – выполнение ответственных соединений. Сварочные работы проводятся проходкой коротких участков. Условие – несовпадение стыков швов в отдельных слоях.

Преимущества способа по сравнению с однослойной сваркой:

• меньшая зона нагрева;
• обеспечение отжига нижерасположенных слоев;
• проковка каждого слоя.

Недостаток: большой расход газов.

Валиком

Соединяемые элементы устанавливают вертикально с зазором в полтолщины листа. Пламенем расплавляют кромки с одновременным образованием круглого отверстия. Его нижний участок на всю толщину металла заплавляют присадочным материалом. Пламя переносят выше, оплавляют кромку отверстия вверху, а на его нижнюю часть накладывают следующий слой материала. Этапы повторяют до окончания формирования сварочного шва.

Шов имеет форму сквозного валика, который соединяет детали. Металл шва – плотный, не имеет дефектов.

Ванночками

Метод применяется при сварке низколегированной и низкоуглеродистой стали до 3 мм толщиной, когда требуется получение угловых соединений и встык. Используется присадочная проволока.

В момент образования на шве ванночки диаметром 4-5 мм в нее направляют конец проволоки, расплавляют ее небольшой участок, после чего перемещают в восстановительную зону пламени. Одновременно мундштуком совершают круговое движение для перехода в рядом расположенную на шве зону новой ванночки. Она должна перекрывать на 1/3 диаметра предыдущую ванночку.

Окислительным пламенем

Метод используется для сварки низкоуглеродистой стали. Цель – повышение производительности сварочного процесса на 10-15%.

Состав пламени β = 1.4. Избыток кислорода при сварке сталей способствует окислению металла шва, поэтому он получается хрупким и имеет поры. Поэтому при работе с целью раскисления окислов железа в сварочной ванне используют присадочные проволоки с повышенным составом кремния и марганца. Например: Св 08Г, Св 08Г2С, Св-12ГС.

Техника сварки

Сварка пропаном предполагает применение следующих двух методик:

• высокотемпературный нагрев кромок заготовок, последующее их оплавление и окончательное соединение;
• формирование рабочего шва методом наплавки или напыления.

Во втором случае используется специальная присадочная проволока из мягкого металла, необходимая для того, чтобы сварочная ванна оставалась полностью насыщенной.

При проведении рабочих операций по первой из этих методик расходуется большое количество пропана, поскольку для оплавления металлических кромок требуются высокие температуры. Поэтому чаще всего предпочтение отдаётся второму способу сварки, при котором на нагрев присадочной проволоки из легкоплавких металлов тратится заметно меньше энергии.

Оба этих подхода при работе с пропаном в целом приводят к одному и тому же результату. Однако они принципиально различаются по расходу газовой смеси, затрачиваемому на работу времени и функциональности (другими словами – по своей экономичности).

Сварка посредством наплавки, помимо экономии средств и времени, обеспечивает повышенную прочность шва и выглядит более эстетично. Именно эта методика используется при прокладке и обустройстве магистральных трубопроводов, а также при сварке различных изделий и элементов строительных конструкций.

Водород для газовой сварки

Водород представляет собой бесцветный газ, не имеющий запаха. При смешивании
с кислородом или воздухом образует «гремучий газ», который является
взрывоопасным. Поэтому, в случае применения водорода для сварки металлов, необходимо
строго придерживаться правил безопасности при его хранении, транспортировании
и использовании.

Водород хранят и транспортируют в стальных газосварочных баллонах при давлении,
не превышающем 15МПа. Получить его можно, разлагая воду на водород и кислород
при помощи электролиза. Также водород синтезируют в специальных водородных генераторах
путём химической реакции серной кислоты H2SO4 и цинка, либо железной стружки.
При этом образуются сульфаты цинка или железа, а освободившийся водород скапливается
внутри генератора.

Характеристика и особенности газов

Для нагрева металла необходима смесь горючих газов. Газовая сварка предполагает использование ацетилена или его заменителей в смеси с техническим чистым кислородом.

Ацетилен

Нагрев и расплавление металла при газовой сварке требует высокой температуры пламени, превышающей в 2 раза этот показатель металла, который сваривается.

Ацетилен – соединение углерода с водородом. Бесцветный, с резким специфическим запахом горючий газ, взрывоопасный

Работа с газом требует осторожности и соблюдения мер техники безопасности

Заменители ацетилена

Сварка металлов, имеющих температуру плавления ниже стали, может осуществляться с использованием газов–заменителей. Например: пропан, метан, водород.

Пропан – технический газ без цвета, имеет резкий запах, тяжелее воздуха. Для сварки используют пропан-бутановую смесь, содержащую 5-30% бутана. Температура пропан-кислородного пламени достигает 2400 °С.

Метан-кислородная смесь почти без запаха. Пламя имеет температуру 2100-2200 °С, поэтому такой горючий газ применяют ограниченно.

Водород – легкий горючий газ без запаха, бесцветный. В определенных пропорциях с кислородом и воздухом может образовать взрывоопасную смесь. Поэтому обязательно соблюдение правил безопасности при работе с газом. Водород для сварки находится в стальных баллонах зеленого цвета. Имеет газообразное состояние. Пламя водородно-кислородное имеет синий оттенок. Нечеткие очертания его зон затрудняют регулировку.

Получение ацетилена пиролизным способом

Пиролизный ацетилен получают путем сжигания метана в смеси с кислородом в реакторах при температуре 1300-1500°C. В результате чего получается смесь, которая содержит:

• ацетилен — до 8%;
• водород — 54%;
• окись углерода — 25%;
• примеси – до 13%.

При помощи растворителя (диметилформамида) из нее извлекается ацетилен концентрации 99,0-99,2%. Оставшаяся часть пиролизных газов используется для производства аммиака и других продуктов.

Также ацетилен получают путем разложения жидких горючих (нефть, керосин) действием электродугового разряда, который называется электропиролизом.

Шаг 4

Информация о методе ацетиленовой сварки

Основным компонентом в данном виде сварки является ацетилен. Его получают искусственным путем в процессе смешивания воды и карбида кальция. В горелке образуется его смесь с кислородом, горение которой позволяет создавать высокую температуру.

В результате горения ацетилена в кислородной среде создается высокая температура, что позволяет оплавлять края деталей и прочно соединять их между собой.

Сложность газовой сварки

Основная сложность сварки ацетиленом и кислородом в том, чтобы получить C2H2. Раньше это делали в специальном аппарате, затем газ подавался по шлангам в горелку.

В нее же подводился кислород из баллона, они смешивались, и образовывалось пламя. Карбид кальция и вода заливались в генератор вручную. Этот трудоемкий процесс выполнялся перед каждой сваркой. После выполнения работ воду сливали и повторно использовали оставшийся карбид.

Сейчас проводить ацетиленовую сварку намного проще. Уже не надо вручную смешивать воду с карбидом: есть специальные баллоны и ацетиленом, их надо только подключить к горелке.

Описание технологии

Для проведения сварки сначала на горелке открывают подачу ацетилена. На то, что он выходит, указывает неприятный запах. Затем поджигают газ и медленно начинают подавать кислород из баллона.

Пламя должно приобрести синий цвет. На емкостях с кислородом и ацетиленом имеются редукторы. Для первого газа давление выставляют до 2 атм., а для второго — 2-4 атм. Большие значения усложняют процесс сварки.

В процессе газовой сварки под действием высокой температуры края соединяемых заготовок переходят в жидкое состояние, а после их застывания получается прочное соединение. Баллоны с кислородом окрашивают в голубой цвет, а с ацетиленом — в белый.

Баллоны с кислородом и ацетиленом.

Преимущества данного метода

При горении такого газа в среде кислорода достигается температура, превышающая градус плавления стали и других металлов. Квалифицированный сварщик с помощью такого оборудования выполняет работы качественно и с высокой эффективностью.

Кроме этого, ацетиленовая сварка имеет такие преимущества, как:

• высокая мобильность (не требуется подключения к электричеству);
• возможность регулировки температуры пламени (это позволяет предотвратить деформацию деталей и стыка, контролировать скорость выполнения работ);
• удобное выполнение поворотного шва, когда расстояние до стены небольшое (в других видах сварки приходится делать операционный стык);
• возможность соединять заготовки из металлов с разной температурой плавления;
• возможность сваривать тонколистовые изделия из конструкционной стали, меди, чугуна, латуни (в таких случаях другие методы сваривания неэффективны);
• применение разных присадочных проволок, помогающее улучшить качество шва.

Недостатки использования ацетилена

Среди недостатков такого способа сварки надо отметить следующие:

1. Взрывоопасность ацетилена высокая, но здесь многое зависит от человека.
2. Во время работы нагревается большая площадь соединяемых изделий, что приводит к изменению свойств материала. В машиностроении такой метод не используют.
3. Если надо соединить детали толщиной более 5 мм, то лучше использовать электросварку.
4. Ацетилен не подходит для работы с высокоуглеродистой сталью.
5. Если соединять внахлест, то в изделиях образуются большие напряжения, и они деформируются.
6. На материалы и оборудование затраты увеличиваются, в отличие от электродуговой сварки.
7. Выполнять работы может только опытный сварщик.

Только опытный специалист может справиться с ацетиленовой сваркой.

Для каких металлов подходит

Данный вид сварки подходит для большинства черных и цветных металлов. Он практически незаменим при соединении тонкостенных труб и аналогичных деталей, при работе с медью, чугуном, заготовками из конструкционной стали.

Особенности

Перед тем как приступать к ацетиленовой сварке стоит изучить технологию данного процесса. Существуют некоторые важные особенности, от которых зависит качество и надежность сварных соединений.

Этот вид получил известность и востребованность благодаря простому получению ацетиленового газа и его дешевизне. Качественных характеристики соединения зависят от трех основных факторов — показателя мощности пламени, угла сварки, диаметра присадочной проволоки.

По этой причине стоит наиболее подробно рассмотреть основные особенности ацетиленовой технологии:

1. Мощность пламени газовой горелки выбирается в соответствии со свойствами металла, который будет свариваться.
2. Существует определенное правило, на которое стоит опираться при выборе мощностных параметров пламени. Толстое изделие обладает высокой теплопроводностью и температурой плавления, это значит, что для нее потребуется большая мощность пламени. А вот с тонкими изделиями проводится по-другому. Однако стоит помнить, что чем больше мощность пламени, тем выше будет расход газа.
3. Показатели угла наклона сварки зависят от показателей толщины свариваемой детали. Для элементов с толщиной от 1 до 155 мм рекомендуется угол от 10 до 80 градусов.
4. Угол наклона требуется увеличивать в зависимости от толщины заготовки.
5. Чтобы изделие равномерно прогрелось, на начальном этапе сварочного процесса горелку нужно удерживать под углом в 90 градусов. При этом не имеет значения, какая толщина у детали.
6. Обязательно нужно учитывать, что на качество соединения влияют параметры диаметра присадочной проволоки. Диаметр этого элемента также должен выбираться в соответствии с толщиной металлического изделия.
7. Сварщики советуют при расчете диаметра проволоки использовать хитрое правило — для начала нужно узнать показатель толщины детали в мм, затем он разделяется пополам. К полученному результату прибавляется 1 мм, это и будет показатель диаметра присадочной проволоки.
8. Горелка для сварки ацетиленом может водиться от себя или на себя. Если сварщик ее ведет от себя, то сначала должна двигаться горелка, а затем за ней должна идти присадочная проволока. Это позволит полностью разогреть металл и сформировать сварочную ванну.

Меры предосторожности

Поскольку при обращении с газовой горелкой создаются значительные по объёму зоны с высокотемпературным режимом – всегда следует помнить о соблюдении требований .

Согласно действующим нормативам газосварочные работы с пропаном должны проводиться в специально предназначенных для этих целей рукавицах, надёжно защищающих ладони от возможных ожогов.

Помимо этого, нежелателен длительный визуальный контакт с ядром пламени, поскольку повышенные световые нагрузки способны привести к поражению роговицы глаза.

Категорически воспрещается прикасаться к газовому оборудованию испачканными в масле руками, так как при соединении смазочных веществ с кислородом возможно мгновенное воспламенение и аварийный разрыв баллона.

Особое внимание должно уделяться вопросу хранению баллонов с пропаном и кислородом, которые, как правило, содержатся в специально изготовленных для этих целей металлических шкафах. Предполагается, что доступ к таким хранилищам строго ограничен

Можно сказать еще несколько слов о достоинствах резки и сварки посредством пропана. Огромный опыт работ, организованных и проводимых по этой методике, свидетельствует о высоких качественных показателях методики, а также о соответствующем уровне её функциональности.

Такие факторы, как удобство и доступность, экономичность и высокое качество шва позволяют оценивать технику сваривания металлических заготовок пропаном как ни в чём не уступающую классической электродуговой сварке.

Заключение

Ацетилен кислородная сварка не зря так часто применяется для соединения и разъединения металлических деталей. Здесь преимущество не в производительности и скорости, а в качестве готовой конструкции.

Эта технология — газовая сварка, доступная и несложная в выполнении. Покупка баллонов с ацетиленом проста: найти их можно в любом строительном магазине или магазине оборудования для сварки.

Смешивание карбида кальция с водой осталось в прошлом, и эта мучительная работа больше не побеспокоит сварщиков.

Нужно просто прокрутить вентиль, но, конечно, предварительно настроив давление

Также важно соблюдать технику безопасности, надевать специальную форму и аккуратно обращаться с горелкой. Желаем удачи!

Заключение

Ацетилен кислородная сварка не зря так часто применяется для соединения и разъединения металлических деталей. Здесь преимущество не в производительности и скорости, а в качестве готовой конструкции.

Эта технология – газовая сварка, доступная и несложная в выполнении. Покупка баллонов с ацетиленом проста: найти их можно в любом строительном магазине или магазине оборудования для сварки.

Смешивание карбида кальция с водой осталось в прошлом, и эта мучительная работа больше не побеспокоит сварщиков.

Нужно просто прокрутить вентиль, но, конечно, предварительно настроив давление

Также важно соблюдать технику безопасности, надевать специальную форму и аккуратно обращаться с горелкой. Желаем удачи!