ЭЛЕКТРОГАЗАСВАРЩИК

ГАЗОВАЯ СВАРКА И РЕЗКА И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ НЕЕ

§ 23. Оборудование и аппаратура для газовой сварки

Газовой сваркой называется сварка плавлением, при которой нагрев кромок соединяемых частей и присадочно­го материала производится теплотой сгорания горючих га­зов в кислороде.

Газовая сварка классифицируется по виду применяемо­го горючего газа (ацетиленокислородная, керосинокисло­родная, бензинокислородная, пропанобутанокислородная и др.). Широкое применение получили газовые сварки аце­тиленокислородная и пропанобутанокислородная. Для про­изводства работ сварочные посты должны иметь следую­щее оборудование и инвентарь (рис. 45): ацетиленовый ге­нератор или баллон с горючим газом, кислородный бал­лон, редукторы (кислородный и для горючего газа), сва­рочную горелку с набором сменных наконечников, шланги для подачи горючего газа и кислорода в горелку, свароч­ный стол, приспособления для сборки изделий под сварку, комплект инструментов.

Ацетиленовый генератор — аппарат, предназначенный для получения ацетилена при взаимодействии карбида каль­ция с водой.

Ацетиленовые генераторы (рис.46) различают по сле­дующим признакам:

• по давлению получаемого ацетилена — генераторы низкого давления (до 0,02 МПа) и среднего давле­ния (0,01—0,15 МПа);

* по производительности — генераторы дают 0,3—640 м3/ч ацетилена (чаще применяют генераторы производи­тельностью 1,25 м3/ч);

• по способу установки — передвижные и стационар­ные;

• по принципу взаимодействия карбида кальция с во­дой — работающие по принципу «карбид в воду» (КВ), «вода в карбид» (ВК), «вытеснение воды» (ВВ), ком­бинированные.

Принцип КВ предусматривает периодическую подачу в воду карбида кальция. При этом достигается наибольший выход ацетилена — до 95 %.

Принцип ВК осуществляется периодической подачей порций воды в загрузочное устройство, куда заранее насы­пается карбид кальция.

Комбинированный принцип предусматривает периоди­ческое соприкосновение и взаимодействие карбида кальция с водой. Применяют два варианта: «вытеснение воды» (для разобщения воды и карбида кальция) и «погружение карби­да» (для получения контакта воды с карбидом кальция). Этот принцип осуществляется автоматически и широко используется в передвижных генераторах, но по сравнению с другими дает наименьший выход ацетилена.

Принцип ВВ предусматривает разложение карбида каль­ция при соприкосновении его с водой в зависимости от уров­ня воды, находящейся в реакционном пространстве и вы­тесняемой образующимся газом.

Все ацетиленовые генераторы независимо от их систе­мы имеют следующие основные части: газообразователь, газосборник, предохранительный затвор, автоматическую регулировку вырабатываемого ацетилена в зависимости от его потребления.

Рассмотрим принцип работы однопостового передвиж­ного морозоустойчивого ацетиленового генератора низко­го давления типа АНВ-1,25, работающего по принципу «вода в карбид» в сочетании с процессом «вытеснения воды». Про­изводительность этого генератора составляет 1,25 м3/ч, максимальное давление равно 0,01 МПа.

Цилиндрический корпус генератора разделен горизон­тальной перегородкой на две части: водосборник и газо­сборник. В нижнюю часть газосборника вварена реторта, в которую вставляется загрузочная корзина с карбидом. Ре­торта плотно закрывается крышкой на резиновой проклад­ке. Через верхнюю открытую часть корпуса генератор за­полняется водой до отметки уровня. При открывании кра­на вода из корпуса поступает в реторту и взаимодействует с карбидом. Выделяющийся ацетилен собирается под пере­городкой в газосборнике и затем через осушитель и водя­ной затвор поступает в сварочную горелку или резак.

При установившемся режиме давление ацетилена со­храняется почти постоянным. При уменьшении расхода газа давление в газосборнике повышается, и часть воды вытес­няется из реторты в конусообразный сосуд-вытеснитель. Уровень воды в корпусе опускается ниже уровня крана для подачи воды, и ее поступление в реторту прекращается, га - зовыделение замедляется. По мере расходования ацетиле­на давление понижается, уровень воды в корпусе повыша­ется и вода снова поступает в реторту. Так автоматически регулируется процесс взаимодействия карбида с водой и выделение ацетилена в зависимости от его расхода.

В зимних условиях при температуре до -25°С генера­тор работает нормально, так как его водоподающая систе­ма расположена внутри корпуса, где вода нагревается теп­лотой реакции взаимодействия воды с карбидом кальций. Водяной затвор устанавливается также внутри корпуса в циркуляционной трубе. Летом водяной затвор монтирует­ся на корпусе генератора снаружи. Осушитель на зиму за­правляется в нижней половине, как обычно, коксом, а в верхней — карбидом. Генераторы типов АНВ-1,25—68 и АНВ-1,25—73 отличаются конструкцией загрузочной кор­зины и расположением крана подачи воды.

Стационарные ацетиленовые генераторы типа ГРК-10—68 производительностью 10 м3/ч и рабочим давлением 0,07 МПа, а также генераторы АСК-1—67, АСК-3—74 и АСК-4—74 служат для питания ацетиленом несколь­ких сварочных постов. Каждый пост должен быть обяза­тельно оборудован предохранительным затвором.

Ацетилен поставляется к сварочному посту либо по тру­бопроводу, либо в ацетиленовых баллонах вместимостью 40 л, в которых при максимальном давлении 1,9 МПа со­держится около 5,5 м3 ацетилена. Для обеспечения безо­пасного хранения и транспортирования ацетилена баллон заполняют пористым активированным углем, а для увели­чения количества ацетилена в баллоне активированную по­ристую массу пропитывают растворителем — ацетоном (один объем ацетона растворяет 23 объема ацетилена). Бал­лон окрашен в белый цвет и на нем сделана надпись «Аце­тилен».

Предохранительные затворы — это устройства, предо­храняющие ацетиленовые генераторы и газопроводы от по­падания в них взрывной волны при обратных ударах пла­мени из сварочной горелки или резака. Обратным ударом называют воспламенение горючей смеси в каналах горелки или резака и распространение пламени по шлангу горюче­го газа. При отсутствии предохранительного затвора пла­мя может попасть в ацетиленовый генератор и вызвать его взрыв. Обратный удар бывает, если скорость истечения горючей смеси станет меньше ее сгорания, а также от пере­грева и засорения мундштука горелки.

Предохранительные затворы бывают жидкостные и су­хие. Жидкостные заливают водой, сухие заполняют мел­копористой металлокерамической массой. Затворы класси­фицируют:

• по пропускной способности —0,8; 1,25; 2,0; 3,2 м3/ч;

• по предельному давлению — низкого давления, в ко­торых предельное давление ацетилена не превышает 10 кПа, среднего давления — 70 и высокого давле­ния — 150 кПа.

Предохранительные затворы устанавливают между аце­тиленовым генератором или ацетиленопроводом при мно­гопостовом питании от стационарных генераторов и горел­кой или резаком.

Принцип действия водяного затвора (рис. ' 7) следую­щий.

Корпус 3 затвора заполняется водой до уровня конт­рольного крана КК. Ацетилен поступает по трубке 1, про­ходит через обратный клапан 2 в нижней части корпуса. В верхнюю часть корпуса газ поступает через отражатель 4. Ацетилен отводится к месту потребления через расходный кран РК. В верхней части корпуса есть трубка, закрытая. мембраной5 из алюминиевой фольги. При обратном ударе мембрана разрывается, и взрывная смесь выходит наружу. Давление взрыва через воду 6 передается на клапан 2, ко­торый закрывает подвод газа от генератора. После выхода взрывной смеси мембрану надо заменить.

Сухие предохранительные затворы (ЗСУ-1) обладают рядом преимуществ: имеют меньшие размеры, массу, прак­тически не требуют ежедневного ухода и контроля, не увлажняют газ и позволяют работать при отрицательных температурах окружающего воздуха. Их можно устанавли­вать в любом положении.

Кислород подается к посту сварки либо от кислородной рампы, либо от кислородного баллона вместимостью 40 л, в котором при максимальном давлении 15,15 МПа содер­жится 6 м3 кислорода. Баллон окрашен в голубой цвет и имеет черную надпись «Кислород».

Баллон для газов (горючего и кислорода) изготовляют из стальных бесшовных труб. Он представляет собой ци­линдрический сосуд с выпуклым днищем и узкой горлови­ной. Для придания баллону устойчивости в рабочем (вер­тикальном) положении на его нижнюю часть напрессован башмак с квадратным основанием. Горловина баллона имеет конусное отверстие с резьбой, куда ввертывается за­порный вентиль — устройство, позволяющее наполнять бал­лон газом и регулировать его расход.

Для различных газов принята определенная конструк­ция вентиля. Различная резьба хвостовика исключает воз­можность установки на баллон не соответствующего ему вентиля. Вентиль кислородного баллона изготовляют из латуни, так как она обладает высокой коррозионной стой­костью в среде кислорода. Вентиль ацетиленового баллона изготовляют из стали, так как сплавы меди, содержащие более 70% меди, при контакте с ацетиленом образуют взры­воопасную ацетиленовую медь. На горловину баллона плот­но насажено кольцо с наружной резьбой для навинчивания предохранительного колпака. Вентиль кислородного бал­лона используется также для баллонов с азотом, аргоном и углекислым газом.

Редукторы служат для понижения давления газа, по­ступающего из баллона, до рабочего давления газа (пода­

ваемого через шланг в горелку) и для поддержания давле­ния постоянным в процессе сварки.

Применяются различные типы редукторов. Рассмотрим принцип действия однокамерного редуктора. Газ из балло­на проходит в камеру высокого давления. При нерабочем положении частей редуктора проход газа из камеры высо­кого давления в камеру низкого давления закрыт клапа­ном. При ввертывании регулировочного винта в крышку корпуса пружина-штифт открывает клапан, соединяя ка­меру высокого давления с камерой низкого давления. Газ поступает до тех пор, пока давление его на мембрану не уравновесит усилие нажимной пружины. В этом положе­нии расход и поступление газа будут равны. Если расход газа уменьшается, то давление в камере повышается, кла­пан закроет отверстие, и поступление газа в камеру прекра­тится. При увеличении расхода газа давление в камере по­нижается, мембрана отжимает клапан от седла, и тем са­мым увеличивается поступление газа из баллона. Так ав­томатически поддерживается постоянное давление газа, подаваемого в горелку.

Кислородный баллонный редуктор типа ДКП-1—65 пред­назначен для питания газом одного поста. Наибольшее допу­стимое давление газа на входе в редуктор — 20 МПа, наимень­шее — 3 МПа. Рабочее давление — 0,1—1,5 МПа. При наи­большем рабочем давлении расход газа составляет 60 м3/ч, а при наименьшем — 7,5 м3/ч. Редуктор окрашен в голубой цвет и крепится к баллону с помощью накидной гайки. В настоящее время выпускают более совершенные редукто­ры типа ДКП-2—78 с той же технической характеристи­кой. Ацетиленовый баллонный редуктор типа ДАП-1—-65 рассчитан на наибольшее давление на входе 3 МПа. Рас­ход газа при наибольшем рабочем давлении 0,12 МПа составляет 5 м3/ч, а при наименьшем рабочем давлении 0,01 МПа — 3 м3/ч. Редуктор окрашен в белый цвет и кре­пится на баллоне с помощью хомутика.

Шланги (рукава) для кислорода и ацетилена стандарти­зованы. Предусмотрено три типа шлангов: для подачи аце­тилена при рабочем давлении не более 0,6 МПа; для жид­кого топлива (бензин, керосин) при рабочем давлении не более 0,6 МПа; для подачи кислорода при рабочем давле­нии не более 1,5 МПа. Рукава состоят из внутреннего рези­нового слоя (камеры), нитяной оплетки и наружного рези­нового слоя.

Наружный слой ацетиленовых рукавов — красного цве­та, рукавов для жидкого топлива — желтого, кислородных — синего. Длина шланга при работе от баллона должна быть не менее 8 м, а при работе от генератора — не менее 10 м; наибольшая допустимая длина — 40 м.

Крепление рукавов на ниппелях горелок и между собой осуществляется специальными'хомутиками или мягкой отожженной проволокой.

Сварочная горелка предназначена для смешивания го­рючего газа или паров горючей жидкости с кислородом и получения устойчивого сварочного пламени требуемой мощ­ности.

Горелки классифицируются:

• по способу подачи горючего в смесительную каме­ру — инжекторные и безынжекторные (рис. 48);

• по назначению — универсальные (для сварки, наплав­ки, пайки, подогрева и других работ) и специализи­рованные;

• по роду применяемого горючего;

• по числу рабочего пламени — однопламенные и мно­гопламенные;

• по мощности, определяемой расходом ацетилена (л/ч), — микромощности (5—60), малой (25—700),

средней (50—2500) и большой мощностей (2500 -7000);

• по способу применения — ручные и машинные.

Большое распространение получили ацетиленокислород­ные инжекторные горелки. Они работают по принципу под­соса горючего газа, давление которого может быть ниже 0,01 МПа, г. е. ниже минимальных давлений, установлен­ных для подвижных ацетиленовых генераторов. Давление кислорода должно быть в пределах 0,15—0,5 МПа.

Безынжекторные горелки работают на горючем газе и кислороде, поступающих в смесительную камеру под оди­наковым давлением в пределах 0,01—0,1 МПа, т. е. требу­ют питания горючим среднего давления. Для нормальной работы такой горелки в систему питания включают регуля­тор, обеспечивающий равенство рабочих давлений кисло­рода и горючего газа.

Принцип действия ацетиленокислородной инжекторной горелки следующий. По шлангу и трубке к вентилю и че­рез него в инжектор поступает кислород. Вытекая с боль­шой скоростью из инжектора в смесительную камеру, струя кислорода создает разрежение, вызывающее подсос ацети­лена. Ацетилен поступает по шлангу к соединительному ниппелю, а затем через корпус горелки и вентиль в смеси­тельную камеру, где образует с кислородом горючую смёсь. Полученная смесь по трубке наконечника поступает в мунд­штук и, выходя в атмосферу, при сгорании образует сва­рочное пламя.

Горелка состоит из ствола и комплекта сменных нако­нечников, присоединяемых к стволу накидной гайкой. Каж­дый наконечник обеспечивает соответствующую мощность пламени. Предусмотрены четыре типа горелок. Горелки Г1 микромощности предназначены для сварки металлов тол­щиной ОД—0,5 мм. Горелки Г2 малой мощности применя­ют для сварки тонкостенных изделий (0,2—7 мм) и комп­лектуются наконечниками № 0—4. Горелки ГЗ средней мощ­ности служат для сварки металла толщиной 0,5—30 мм. В комплект горелки входит ствол и семь наконечников № 1—7. Горелки Г4 большой мощности предназначены для сва­рочных работ и огневой обработки изделий больших тол­щин (наконечники № 8 и № 9). Большое применение по­лучили сварочные инжекторные горелки малой мощнос­ти «Звездочка», ГС-2, «Малютка» и средней мощности «Звезда», ГС-3 и «Москва».

Для использования заменителей ацетилена применяет­ся горелка марки ГС-4А—67П, представляющая собой го­релку ГС-4 с сетчатым наконечником. Сетчатые наконеч­ники позволяют использовать в качестве горючего пропан - бутановые смеси, природный газ и другие заменители аце­тилена. Кроме того, применяются пропан-бутановые горел­ки ГЗУ-2—62—1, односопловые наконечники которых име­ют подогреватели и подогревающие камеры, и горелки мар­ки ГЗУ-2—62-П, имеющие сетчатые наконечники без по­догревающих устройств. Наконечники этих горелок крепят­ся на стволе горелок ГС-3, «Москва» или «Звезда». Для малой мощности используют горелки марки ГЗМ-2—62М с односопловым наконечником меньших размеров и подо­гревающим устройством. Наконечники крепятся на стволе горелок ГС-2 «Малютка» или «Звездочка».