Материалы, применяемые при газовой сварке.

Сварочная проволока.

При газовой сварке в качестве присадочного материала применяется сварочная проволока, близкая по химическому составу свариваемому металлу. Нельзя применять для сварки случайную проволоку неизвестной марки и неизвестного химического состава. Для сварки газопроводов применяются следующие марки сварочной проволоки, выпускаемые по ГОСТ 2246-70:

-св-08, св-08 А, св-08 ГА, св-08 Г2С, св-08 ГС, св-12 ГС. Цифры в обозначении марки проволок указывают на содержание углерода в сотых долях процента. Буква "А" указывает на то, что содержание серы и фосфора не более 0,03%, буква "Г" - содержание марганца в пределах 1,0%,"С" - кремния до 1,0%.

Проволока должна быть чистой, без следов окалин, ржавчины, масла, краски и прочих загрязнений. Температура плавления проволоки должна быть равна или несколько ниже температуры плавления свариваемого металла.

Проволока должна плавиться: спокойно и равномерно без сильного разбрызгивания и вскипания, образуя при застывании плотный однородный наплавленный металл без посторонних включений, пор, шлаков и прочих дефектов.

Сварочная проволока, применяемая для сварки газопроводов, должна иметь сертификат. При отсутствии сертификатов проволоку для сварки использовать нельзя.

Карбид кальция.

Карбид кальция является химическим соединением кальция с углеродом и используется для получения горючего газа - ацетилена.

Получают карбид кальция в электрических печах сплавлением кокса и обожженной извести Полученный карбид кальция сливают в изложницы, где он застывает, после чего его дробят и сортируют на куски различной величины.

По внешнему виду карбид кальция представляет собой твердое тело темно-серого или коричневого цвета. Поставляется карбид кальция в герметически закрытых барабанах из кровельной стали емкостью по 50 и 100 литров.

Требованиями ГОСТ 1400-76 устанавливаются следующие размеры кусков карбида кальция: 2/3, 3/15, 15/25, 25/80 мм. Чем крупнее куски, тем больше получается ацетилена. При взаимодействии с водой карбид кальция быстро разлагается, выделяет газообразный ацетилен образует в остатке гашеную известь, являющуюся отходом. Из одного килограмма карбида кальция при разложении его можно получить от 240 до 285 дм³ ацетилена. Практически для получения 1 м³ ацетилена требуется 4,3 - 4,5 кг карбида кальция. Чем меньше размеры куска карбида кальция, тем быстрее происходит его разложение. Карбидная пыль при смачивании воде разлагается почти мгновенно, поэтому ее нельзя применять в обычных ацетиленовых генераторах, т.к. это может вызвать взрыв ацетилена в генераторах. Разложение карбида кальция воде сопровождается большим выделением тепла. Для охлаждения ацетилена при разложении карбида кальция берут от 5 до 20 м³ воды на 1 кг разлагаемого карбида кальция.

Ацетилен.

Ацетилен является химическим соединением углерода с водородом, это бесцветный горючий газ, имеющий резкий характерный запах, легче воздуха, хорошо растворяется различных жидкостях, особенно в ацетоне. При сгорании в смеси с кислородом дает температуру пламени до 3150°С.

Ацетилен является взрывоопасным газом. Находясь под давлением 1,5 - 2,0 кгс/см², взрывается от электрической искры или огня, а также при быстром нагреве свыше 200°С. При температуре выше 530°С происходит взрывчатое разложение ацетилена. Смесь ацетилена воздухом взрывается при атмосферном давлении, если в смеси содержится от 2,2 % до 81 % ацетилена по объему. Поэтому обращение с ацетиленом требует осторожности и строгого соблюдения правил безопасности.

Ацетилен хранится в баллонах белого цвета под давлением 1,9 МПа, имеющих пористую внутреннюю структуру, растворенным в ацетоне.

Кислород.

Высокая температура газового пламени достигается сжиганием горючего газа или паров жидкости в кислороде.

Кислород при атмосферном давлении и обычной температуре - газ без цвета и запаха, несколько тяжелее воздуха. Сгорание горючих газов и паров горючих жидкостей в чистом кислороде происходит очень энергично, с большой скоростью, а в зоне горения развивается высокая температура, что и лежит в основе его использования при сварке металлов.

Кислород сжижается при нормальном давлении и температуре -182,9°С. Жидкий кислород прозрачен и имеет голубоватый цвет. Масса 1 л жидкого кислорода равна 1,14 кг; при испарении 1 л кислорода образуется 860 л газа.

При соприкосновении сжатого газообразного кислорода с маслами или жирами последние могут самовоспламеняться, что может быть причиной пожара или взрыва. Поэтому при обращении с кислородными баллонами и аппаратурой необходимо тщательно следить за тем чтобы на них не попадали даже незначительные следы масла и жира. Особенно опасным является пропитывание жидким кислородом пористых веществ (угля, сажи, войлока, ваты и пр.), которые этом случае становятся сильными взрывчатыми веществами.

Для сварки и резки технический кислород выпускается трех сортов:

-1 сорта с содержанием кислорода не ниже 99,7%;

-2 сорта - не ниже 99,5%;

-3 сорта - не ниже 99,2%.

Чем чище кислород применяется при сварке, тем производительнее процесс сварки и качественнее сварное соединение.

Баллон для хранения кислорода голубого цвета, вместимость 40 дм³, давление до 15 МП (150кгс/см2).

Определить количество кислорода в баллоне можно умножением емкости баллона на давление газа в нем. Например: 40 х 150 = 6000 дм³, или 6 м³.

Пропан-бутановая смесь

Представляет собой смесь пропана с 5 - 30% бутана. Бесцветный газ, тяжелее воздуха, имеет неприятный специфический запах. Температура горения в кислороде достигает 2400°С. Используется для сварки сталей толщиной до 3 мм.

Хранится в сжиженном состоянии в баллонах красного цвета под давлением 1,6 МПа.

Соединительные рукава

Рукава (шланги) служат для подвода газа к горелке или резаку. Они изготовляются из резины с одной или двумя тканевыми прослойками. Согласно ГОСТ 9356-75, выпускаются рукава трех типов: I - для ацетилена и газов-заменителей; II — для жидких горючих (из бензостойкой резины); III - для кислорода. Рукава изготовляются с внутренними диаметрами 6,3; 8; 9; 10, 12; 12,5 и 16 мм. Для горелок с низкой мощностью пламени применяются рукава с внутренним диаметром 6,3 мм.

Рукава должны иметь окраску наружного слоя: кислородные - синюю, ацетиленовые - красную, для жидкого горючего - желтую.

Для работы при низких температурах (ниже - 35° С) применяют некрашеные рукава из морозостойкой резины. Длина рукава берется не более 30 м и не менее 4,5 м; длина стыкуемых участков должна быть не менее 3 м; количество стыкуемых участков не более 3; при монтажных работах допускается длина до 40 м. Крепление рукавов на ниппелях горелок и между собой осуществляется специальными хомутами или мягкой отожженной проволокой.

Рукава выпускаются на рабочее давление: типы I и II до 0,63 МПа, тип III - до 2,0 МПа.

Редукторы

Редуктор служит для понижения давления газа баллонного или сетевого до рабочего и автоматического поддержания рабочего давления постоянной величины независимо от давления газа в баллоне или сети.

Для понижения давления кислорода, поступающего из баллона на горелку, применяются кислородные редукторы, например ДКЛ-1,05 и др., для понижения давления ацетилена - ацетиленовые редукторы типа ДАП и др.

Принцип действия всех редукторов одинаков.

Редукторы классифицируются по принципу действия (прямого и обратного), пропуска способности, рабочему давлению газа и роду газа.

Кроме одноступенчатых редукторов выпускаются двухступенчатые редукторы, в которых снижение давления газа достигается за две ступени: например, кислородном редукторе - с 15 до 5 МПа и с 5 МПа до рабочего давления.

Двухступенчатые редукторы более точно поддерживают заданное давление, не замерзают при низких температурах и не нуждаются в частой регулировке рабочего давления газа в процессе эксплуатации; однако конструкция их значительно сложнее.

Ацетиленовый редуктор по принципу действия подобен кислородному. Отличие состоит в способе присоединения к вентилю баллона. Этим же отличаются и редукторы для других горючих газов.

Корпус редуктора окрашивается в тот же цвет, что и баллон: кислородный - в голубой, ацетиленовый - в белый, пропановый - в красный, воздушный - в черный, и т.д.

Перед присоединением редуктора к вентилю баллона необходимо продуть отверстие вентиля баллона, открыв его на 1 - 2 с. При этом сварщик должен стоять в стороне от выхода струи газа. На штуцере, прокладке и резьбе накидной гайки редуктора не должно быть грязи и масла.

Редуктор присоединяется при вывернутом регулировочном винте. Накидная гайка редуктора навертывается на ниппель вентиля от руки и затем затягивается без большого усилия гаечным ключом. Открывая вентиль баллона, надо следить за показаниями манометра высокого давления. Необходимо отрегулировать винтом редуктора рабочее давление газа и после этого пускать газ в горелку.

При перерывах в работе необходимо закрывать вентиль баллона, ослаблять регулировочный винт редуктора и выпускать из камеры низкого давления газ.

Ацетиленовые генераторы

Ацетиленовым генератором называют аппарат, предназначенный для получения ацетилена из карбида кальция с помощью воды. Генераторы подразделяются:

• по давлению получаемого ацетилена: низкого - до 10 кПа, среднего св. 10 до 70 кПа и высокого св. 70 до 150 кПа;

• по производительности и установке: передвижные производительностью до 3 м³/час и стационарные производительностью св. 3 м³/час;

• по способу взаимодействия с водой: «карбид в воду» (KB), «вода на карбид» (ВК), «вытеснение воды» (ВВ), комбинированные - «вода на карбид» и «вытеснение воды» (ВК и ВВ).

Генератор представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат, состоящий корпуса, крышки, корзины для карбида кальция, предохранительного клапана, вентиля предохранительного затвора.

Корпус генератора состоит из трех частей: верхней - газообразователя, средней - вытеснителя и нижней - промывателя и газосборника. Верхняя часть с нижней соединены между собой переливной трубкой. В газообразователе происходит разложение карбида кальция с выделением ацетилена. В промывателе происходит охлаждение и отделение от частичек извести.

Вода в газообразователь заливается через горловину. При достижении уровня переливной трубки вода поступает из газообразователя в промыватель. Заполнение промывателя происходит до уровня контрольной пробки.

Образующийся в газообразователе ацетилен по переливной трубке поступает в промыватель, проходит через слой воды, промывается и охлаждается. Из промывателя ацетилен через вентиль поступает в предохранительный затвор, оттуда по рукавам на потребление.

По мере выделения ацетилена давление в газообразователе возрастает, вода переливается в вытеснитель, уровень воды в газообразователе понижается и корзина с карбидом оказывается выше уровня воды - реакция разложения прекращается. По мере понижения давления в газообразователе вода из вытеснителя поднимается вверх и корзина с карбидом вновь оказывается ниже уровня воды - реакция разложения возобновляется.

Ацетиленовый генератор

В условиях строительства газопроводов для получения ацетилена применяются передвижные ацетиленовые генераторы низкого и среднего давления типа АСК-1,66; ГНВ-1,25 и др., как правило, комбинированной системы "вытеснения" и "вода на карбид".

Газовые горелки

Горелки разделяются на инжекторные и безынжекторные, однопламенные и многопламенные, для газообразных горючих и жидких. Наибольшее применение имеют инжекторные горелки, работающие на смеси ацетилена с кислородом.

Инжектор 7 представляет собой цилиндрическую деталь с центральным каналом малого диаметра - для кислорода и периферийными, радиально расположенными каналами - для ацетилена.

Инжектор ввертывается в смесительную камеру наконечника и находится собранной горелке между смесительной камерой и газоподводящими каналами корпуса горелки. Его назначение состоит в том, чтобы кислородной струе создавать разряженное состояние и засасывать ацетилен, поступающий под давлением не ниже 1 кПа. Разряжение за инжектором достигается высокой скоростью кислородной струи. Давление кислорода, поступающего через вентиль, составляет от 0,05 до 0,4 МПа.

Конструкция пропан-бутан-кислородных горелок отличается от ацетилено-кислородных тем, что перед мундштуком имеется устройство для подогрева горючей смеси. Дополнительный нагрев необходим для повышения температуры пламени. Обычный мундштук заменяется мундштуком измененной конструкции.

Нарушение работы инжекторного устройства может привести к обратным ударам пламени и снижению запаса ацетилена в горючей смеси. Запас ацетилена представляет собой увеличение расхода при полностью открытом ацетиленовым вентилем горелки по сравнению с паспорта расходом для данного номера мундштука. Причинами этих неполадок могут быть засоре кислородного канала, чрезмерное увеличение его диаметра вследствие износа ацетиленовых каналов, смещение инжектора по отношению к смесительной камере и наружные повреждения инжектора. Для нормальной работы горелки диаметр выходного канала мундштука должен быть равен диаметру канала смесительной камеры, а диаметр канала инжектора - в 3 раза меньше.

Посадочное место инжектора отрегулировано для инжекторов, входящих в комплект горелки.

Проверка горелки на инжекцию (разряжение) проводится каждый раз перед началом работы и при смене наконечника. Для этого с ниппеля снимается ацетиленовый рукав открывается кислородный вентиль. В ацетиленовом ниппеле исправной горелки должен создаваться подсос, обнаруживаемый прикосновением пальца к отверстию ниппеля.

Поддержание мундштука в надлежащем состоянии обеспечивает нормальное пламя по форме и размерам. Мундштуки работают в условиях высокой температуры, подвергаю механическому разрушению от брызг при сварке и требуют ухода за ними. Риски, задиры, нагар на стенках отверстия выходного канала мундштука снижают скорость выхода горючей смеси и способствуют образованию хлопков и обратных ударов, искажают форму пламени. Эти недостатки устраняют подрезкой торца мундштука на 0,5 - 1 мм, калибровкой и полировкой выходного отверстия.

После каждого ремонта детали горелок обязательно обезжиривают бензином марки Б-70.

Технология газовой сварки углеродистой стали.

Подготовка и сборка труб под сварку осуществляется так же, как при дуговой сварке.

Диаметр присадочной проволоки при газовой сварке низко- и среднеуглеродистой стали левым способом берется равным D = S/2 + 1 мм, при правом способе D = S/2, где S - толщина металла в мм. Перед использованием сварочная проволока должна быть тщательно очищена от грязи, ржавчины, масла и др.

Пламя должно быть нормальным при давлении кислорода 2,5-3,0 кгс/см².

Газовая сварка газопроводов должна выполняться в один слой, способ сварки сварщик должен выбирать в зависимости от положения шва в пространстве.

Режимы газовой сварки

Параметры режима: мощность пламени

вид пламени

диаметр присадочной проволоки

Выбор тепловой мощности пламени.

Мощность пламени выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла и его теплофизических свойств и регулируют подбором наконечника горелки.

Номер наконечника горелки
Толщина свариваемой низкоуглеродис-той стали, мм	0,05- -0,1	0,1- -0,25	0,2- -0,5	0,5- -1,0	1,0- -2,0	2,0- -4,0	4,0- -7,0	7,0- -11,0	11,0- -17,0	17,0- -30,0	30,0- -80,0	св. 80,0