Применение смеси МАФ при сварке и резке
В качестве заменителя ацетилена МАФ может использоваться при газовой сварке, разделительной и поверхностной резке, пайке, металлизации и других процессах газопламенной обработки металлов. При этом применяются немного модернизированные ацетиленовые горелки и резаки. Выходное отверстие мундштука рассверливается сверлом диаметром 3 мм на глубину 3,5 мм. За счет этого увеличивается тепловая мощность пламени и обеспечивается более устойчивый режим работы горелки без отрыва пламени.
Температура эффективной зоны пламени при сгорании МАФ (2927°С) близка к температуре пламени ацетилена (3087°С). МАФ сохраняет передачу большого количества теплоты на нагреваемый металл даже на расстоянии 12 мм от самой горячей точки пламени.
В зависимости от соотношения расхода кислорода к МАФ
β = VO2 / VМАФ
пламя МАФ (как и любое углеводородное пламя) может быть
- науглероживающим (восстановительным), β ≤ 2,2;
- нормальным (нейтральным), β = 2,3–2,5;
- окислительным, β>2,5.
Науглероживающее пламя применяется для сварки легко окисляющихся сплавов, например, алюминиевых. Нормальное пламя имеет ядро синего цвета и используется для сварки низкоуглеродистых сталей. Окислительным синим пламенем может выполняться сварка меди и ее сплавов.
При сварке смесью МАФ в качестве присадочного материала обычно применяют проволоки марок СВ08Г2, СВ08ГС, СВ08Г2С, СВ12ГС.
При сварке низкоуглеродистой стали расход газа МАФ определяется по формулам:
V = (60–70)δ – для левого способа газовой сварки;
V = (75–90)δ – для правого способа газовой сварки,
где δ – толщина металла (свариваемых кромок), мм.
Таблица. Некоторые сравнительные характеристики газов МАФ, ацетилена и пропана
| Параметр | МАФ | ацетилен | пропан |
| Чувствительность к удару, безопасность | стабилен | нестабилен | стабилен |
| Токсичность | незначительная | ||
| Предел взрываемости в воздухе (%) | 3,4–10,8 | 2,2–81 | 2,0–9,5 |
| Предел взрываемости в кислороде (%) | 2,5–60 | 2,3–93 | 2,4–57 |
| Температура пламени | 2927°С * | 3087°С | 2526°С |
| Реакции с обычными металлами | избегать сплавов с содержанием меди свыше 65–67% | избегать сплавов с содержанием меди свыше 70% | незначительные ограничения |
| Склонность к обратному удару | незначительная | значительная | незначительная |
| Скорость сгорания в кислороде (м/с) | 4,70 | 6,10 | 3,72 |
| Плотность газа при 0°С (кг/м3) | 1,70 * | 1,17 | 2,02 |
| Плотность в жидком состоянии при 15,6°С (кг/м3) | – | ||
| Отношение расхода кислорода к горючему газу (м3/м3) при нормальном пламени | 2,3–2,5 | 1–1,2 | 3,50 |
| * – данные ОАО «Нафтан» Завод «Полимир» (Беларусь), производителя МАФ |
Таблица. Нормы расхода материалов при сварке низкоуглеродистой стали газом МАФ
| Толщина | Нормы расхода на 1м сварного шва | |||
| Масса наплавленного металла (кг) | Масса присадочной проволоки (кг) | Газ МАФ (м3) | Кислород (м3) | |
| без разделки кромок | ||||
| 0,028 | 0,029 | 0,013 | 0,030 | |
| 1,5 | 0,040 | 0,051 | 0,023 | 0,053 |
| 0,070 | 0,074 | 0,034 | 0,078 | |
| 2,5 | 0,084 | 0,088 | 0,044 | 0,101 |
| 0,094 | 0,103 | 0,051 | 0,174 | |
| для швов стыковых соединений с Y-образной разделкой кромок | ||||
| 0,123 | 0,140 | 0,063 | 0,145 | |
| 0,178 | 0,187 | 0,104 | 0,240 | |
| 0,224 | 0,235 | 0,139 | 0,320 | |
| 0,265 | 0,278 | 0,197 | 0,450 |
- из воздуха путем его очищения от механических примесей, влаги и углекислоты, сжатия в компрессорах, охлаждения до сжижения и последующего разделения на кислород и азот при медленном повышении температуры: азот, имеющий меньшую температуру кипения, испаряется и отводится в окружающую среду, а кислород накапливается в жидком виде (криогенная ректификация);
- электролизом дистиллированной воды, протекающим по формальной реакции: 2H2O → O2↑ + 2H2↑ ; поскольку чистая вода практически не проводит ток, в нее добавляются электролиты, например, KOH или NaOH;
- в лабораторных условиях – каталитическое разложение пероксида водорода H2O2, разложение нагреванием оксидов тяжелых металлов (например, оксида ртути HgO), перманганата калия KMnO4, хлората калия KClO3 и др.
Таблица. Характеристики марок газообразного технического кислорода (ГОСТ 5583-78) | Параметр | Кислород газообразный технический | |
| первого сорта | второго сорта | |
| Объемная доля кислорода O2, %, не менее | 99,7 | 99,5 (в ряде случаев – 99,2) |
| Объемная доля водяных паров, %, не более | 0,007 | 0,009 |
| Объемная доля водорода H2, %, не более (только для кислорода, полученного электролизом воды) | 0,3 | 0,5 |
| Содержание углекислоты CO2, окиси углерода CO, газообразных кислот и оснований, озона O3 и других газов-окислителей | Не нормируется | |
| Содержание щелочи (только для кислорода, полученного электролизом воды) | Кусок фильтровальной бумаги (смоченный раствором фенолфталеина, разбавленного водой в соотношении 1:10) в стеклянной трубке с пропускаемым кислородом (0,1–0,2 дм3/мин в течение 8–10 минут) не должен окраситься в красный или розовый цвет | |
| Запах | Не нормируется |
Таблица. Допустимое давление кислорода в баллонах в зависимости от температуры (при номинальном давлении 150 кгс/см2 / 20°С)
| Температура, °С | -50 | -40 | -30 | -20 | -10 | +10 | +20 | +30 | +40 | +50 | |
| Давление в баллоне, кгс/см2 | 129,5 | 134,5 | 139,5 |
Для расчета объема газообразного кислорода в баллоне в м3 при нормальных условиях используют формулу (ГОСТ 5583-78):
V = K1 • Vб,
где K1 – коэффициент,
Vб – вместимость баллона в дм3 (л).
Таблица. Некоторые значения коэффициента K1 для расчета объема газообразного кислорода при нормальных условиях
| t газа в бал- лоне, °С | Значение K1 при избыточном давлении, кгс/см2 (МПа) | |||||||||||
| 140 (13,7) | 145 (14,2) | 150 (14,7) | 155 (15,2) | 160 (15,7) | 165 (16,2) | 170 (16,7) | 175 (17,2) | 180 (17,7) | 185 (18,1) | 190 (18,6) | 195 (19,1) | |
| -50 | 0,232 | 0,242 | 0,251 | 0,260 | 0,269 | 0,278 | 0,286 | 0,296 | 0,303 | 0,311 | 0,319 | 0,327 |
| -40 | 0,212 | 0,221 | 0,229 | 0,236 | 0,245 | 0,253 | 0,260 | 0,269 | 0,275 | 0,284 | 0,290 | 0,298 |
| -30 | 0,195 | 0,202 | 0,211 | 0,217 | 0,225 | 0,232 | 0,239 | 0,248 | 0,253 | 0,261 | 0,267 | 0,274 |
| -20 | 0,182 | 0,188 | 0,195 | 0,202 | 0,209 | 0,215 | 0,222 | 0,229 | 0,235 | 0,242 | 0,248 | 0,255 |
| -10 | 0,171 | 0,177 | 0,183 | 0,189 | 0,195 | 0,202 | 0,208 | 0,214 | 0,220 | 0,226 | 0,232 | 0,238 |
| 0,161 | 0,167 | 0,172 | 0,179 | 0,184 | 0,190 | 0,196 | 0,201 | 0,207 | 0,213 | 0,219 | 0,224 | |
| +10 | 0,153 | 0,158 | 0,163 | 0,169 | 0,174 | 0,180 | 0,185 | 0,191 | 0,196 | 0,201 | 0,206 | 0,211 |
| +20 | 0,145 | 0,150 | 0,156 | 0,160 | 0,166 | 0,171 | 0,176 | 0,181 | 0,186 | 0,191 | 0,196 | 0,201 |
| +30 | 0,139 | 0,143 | 0,148 | 0,153 | 0,158 | 0,163 | 0,168 | 0,173 | 0,177 | 0,182 | 0,187 | 0,192 |
| +40 | 0,133 | 0,137 | 0,142 | 0,147 | 0,151 | 0,156 | 0,160 | 0,165 | 0,170 | 0,174 | 0,178 | 0,183 |
| +50 | 0,127 | 0,132 | 0,136 | 0,141 | 0,145 | 0,149 | 0,154 | 0,158 | 0,163 | 0,167 | 0,171 | 0,175 |
Таким образом, в новом баллоне (150 кгс/см2 при 20°С) объемом 40 л содержится 6,24 м3кислорода при нормальных условиях.
Кислород жидкий технический, согласно ГОСТ 6331-78, также выпускается первого и второго сортов. Он хранится и перевозится в сосудах Дьюара, а также в других криогенных резервуарах (танках).
Таблица. Характеристики марок жидкого технического кислорода (ГОСТ 6331-78)
| Параметр | Кислород жидкий технический | |
| первого сорта | второго сорта | |
| Объемная доля кислорода O2, %, не менее | 99,7 | 99,5 (в ряде случаев – 99,2) |
| Объем углекислоты CO2 в 1 дм3жидкого кислорода при 760 мм рт. ст. и 20°С, см3, не более | 2,0 (по согласованию с потребителем – 3,0) | 3,0 (по согласованию с потребителем – не норм.) |
| Содержание ацетилена C2H2, масла | Отсутствие | |
| Содержание окиси углерода CO, газообразных кислот и оснований, озона O3 и других газов-окислителей | Не нормируется | |
| Содержание влаги и механических примесей | На внутренней поверхности колбы после испарения 1 дм3 кислорода не должно быть водяных капель и твердых частиц (при комнатной температуре) | |
| Запах | Не нормируется |
Сосуды Дьюара бывают шаровые или цилиндрические. Внутренний и наружный корпус изготавливают из сплава алюминия, трубку (горловину), на которой подвешен внутренний сосуд, – из стали Х18Н10Т, имеющей низкий коэффициент теплопроводности. В межстенном пространстве обычно создается вакуумно-порошковая теплоизоляция из технического вакуума и смеси порошкообразного аэрогеля с бронзовой пудрой. Адсорбент охлаждается жидким кислородом и поглощает остаточные газы межстенной полости, создавая в ней вакуум до давления порядка 10-4–10-3 мм рт. ст.
При испарении 1 л жидкого кислорода образуется около 860 л газообразного (при нормальном атмосферном давлении и температуре 20°С). При транспортировке жидкого кислорода масса тары, приходящаяся на 1кг кислорода, в 10 и более раз меньше, чем при транспортировке газообразного. При хранении, перевозке и газификации сжиженного газа неизбежны потери на его испарение.
Опасные факторы и меры безопасности
Наши рекомендации