СВАРКА И РЕЗКА МЕТАЛЛОВ

Газы, присадочная проволока и флюсы для газовой сварки

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

Кислород в чистом виде при температуре 20°С и атмосферном давлении представляет собой прозрачный газ без цвета, запаха и вкуса, несколько тяжелее воздуха. Масса 1 м[8] кисло­рода при 20 °С и атмосферном давлении равна 1,33 кг. 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.

Кислород получают разложением воды элек­трическим током или глубоким охлаждением атмосферного воздуха.

Технический кислброд выпускается по ГОСТ 55ЕЗ—68 трех сортов: 1-го сорта, содер­жащего не менее 99,7% чистого кислорода,

2- го сорта -— не менее 99,5% и 3-го сорта — не менее 99,2% (по объему). Остаток составляют азот и аргон.

Чистота кислорода имеет большое значение, особенно для кислородной резки. Снижение чистоты кислорода ухудшает качество обра­ботки металлов и повышает его расход.

Сжатый кислород, соприкасаясь с маслами или жирами, окисляет их с большими скорос­тями, в результате чего они самовоспламеня­ются или взрываются. Поэтому баллоны с кис­лородом необходимо предохранять от загряз­нения маслами.

Горючие газы. К горючим газам относятся прежде всего ацетилен, пропан, природный газ и другие (табл. 14); используются также пары керосина.

Ацетилен чаще других горючих применяется для сварки и резки; он дает наиболее высокую температуру пламени при сгорании в кислоро­де (3050—3150СС). Без ущерба качества и про­изводительности резки ацетилен заменяется другими горючими — пропаном, метаном, па­рами керосина и др. Технический ацетилен (С2Н2) бесцветен, за счет содержащихся в нем примесей обладает резким неприятным запа­хом, в 1,1 раза легче воздуха, растворяется в жидкостях.

Ацетилен взрывоопасен; находясь под дав­лением 1,5—2 ат, взрывается от электрической

62

искры или огня, а также при быстром нагреве выше 200 С. При температуре выше 530°С происходит взрывчатое разложение ацетилена.

Смеси ацетилена с кислородом или во іду - хом при очень малом содержании ацетилена способны при атмосферном давлении взрывать­ся. Поэтому сварщикам необходимо соблюдать обязательные правила эксплуатации газовой аппаратуры. Самовоспламенение смеси чисто­го ацетилена с кислородом, выходящей из сопла газовой горелки, происходит при температуре 428°С.

В промышленности ацетилен получают тре­мя способами: разложением карбида кальция (СаС2) водой, термоокислительным пиролизом (разложением) нагретого природного газа в смеси с кислородом, разложением жидких угле­водородов (нефти, керосина) электрич ской ду­гой. Для сварки и резки ацетилен получают из карбида кальция. Технический карбид загряз­нен вредными примесями, которые переходят в ацетилен в виде сероводорода, аммиака, фос­фористого и кремнистого водорода. Они ухуд­шают качество сварки и должны удаляться из ацетилена промывкой водой и химической очисткой.

Газы-заменители ацетилена. Пропан-бутано - вая смесь представляет собой смесь пропана с 5—30% бутана и иногда называется техниче­ским пропаном. Ее получают при добыче при­родных газов и при переработке нефти. Темпе­ратура пропаи-кислородиого пламени низка и достигает 2400°С; поэтому использовать его можно лишь для сварки стали толщиной не бо - пее 3 мм; при большей толщине невозможно хорошо прогреть металл соединения, чтобы получить надежный провар.

Низкотемпературное пламя целесообразно применять при резке, нагреве деталей для прав­ки, для огневой очистки поверхности металла, а также для сварки легкоплавких металлов. Пропан-кислородная сваркя стальных листов толщиной до 3 мм по качеству не уступает аце - тилено-кислородной сварке. Во всех этих слу­чаях пропан можно заменить ацетиленом.

Для сварочных работ пропан-бутановая смесь доставляется потребителю в сжиженном состоянии. Переход смеси из жидкого состоя­ния в газообразное происходит самопроизволь­но в верхней части баллона из-за меньшего удельного веса газа по сравненш і с сжиженной смесью.

Технический пропан тяжелее воздуха и имеет неприятный специфиччскии запах.

Природный газ. Природный газ состоит в основном из метана (77—98%) и небольших количеств бутана, пропана и др. Газ почти не имееі запаха, поэтому для обнаружения его утечки в него добавляют специальные резко пахнущие вешества.

Метан-кислородное пламя имеет темпера­туру 2100—2200°С. Она ниже пропан-кислород - ного пламени, поэтому природный газ можно применять в ограниченных случаях, главным об­разом для термической резки.

Прочие газы и горючие жидкости. Для обра­зования газового пламени в качестве горючего можно использовать и другие газы (водород, коксовый, нефтяной газы), горючие жидкости (керосин, бензин).

Жидкие горючие менее дефицитны, но тре­буют специальной тары по сравнению с газо­образными. Для сварочных работ и ре'лки горю­чая жидкость преобразуется в пары нагревом наконечника горелки или резака. Температура керосино-кислородного пламени 2400—2,450°С, бензино-кислородного — 2500—2600°С. Пары жидких горючих можно употреблять в основ­ном для резю и поверхностной обработки ме - ■ таллов[10].

Характеристика горючих газов, применяе­мых для сварки и резки, приведена в табл. 14.

Карбцд кальция (СаС2) представляет собой твердое вещество темно-серого или коричневого цвета, удельная плотность его 2,26—2,4 г/см3. Карбид кальция получают в электрических пе­чах сплавлением извести и кокса по реакции

СаО + ЗС - СаС2 + СО — Q.

В техническом карбиде кальция содержится до 90% чистого карбида, остальное — примесь извести. После остывания, дробления и сорти­ровки карбвд кальция упаковывают по 100—

130 кг в герметические барабаны из кровельной стали или оборотную тару — бидоны вмести­мостью 80 и 120 кг, которые после использова­ния карбида возвращают на карбидный завод.

Получение ацетилена из карбида кальция происходит по реакции:

СаС2 + 2Н20 - С2Н2 + Са(ОН)2 + Q.

Теоретически для разложения 1 кг СаС2 надо затратить 0,562 кг воды, при этом полу­чается 0,406 кг (372,5 л) ацетилена и 1,156 кг гашеной извести Са(ОН)2. Реакция происходит с выделением тепла (около 475 ккал/кг карбида кальция). Чтобы предотвратить нагревание аце­тилена которое может вызвать взрывчатый его распад, практически расходуется воды от 5 до 15 л в зависимости от конструкции ацетиле­новых генераторов, в которых получают аце­тилен.

Карбид кальция жадно поглощает пары во­ды из воздуха с выделением ацетилена.

По ГОСТ 1460—76 карбид кальция выпус­кается в кусках следующих размеров (грануля­ции): 2 х 8; 8 х 15; 15 х 25; 25 х 80 мм. Чем круп­нее куски карбида кальция, тем больше выход ацетилена.

С учетом примесей, содержащихся в карбиде кальция, и различной грануляции практически выход ацетилена из карбида кальция в среднем составляет от 250 до 280 л на 1 кг СаС2.

Иногда в карбидном барабане скапливается много пылевидного карбида кальция*. Карбид­ной пылью можно пользоваться лишь в гене­раторах особой конструкции. Применять пыле­видный карбид кальция в генераторах, пред­назначенных для работы с карбидом каль­ция крупной грануляции, нельзя во избежание взрыва.

Сварочная проволока для га­зовой сварки по химическому составу должна быть такой же, как и металл сваривае­мого изделия. Марки сварочной проволоки при­меняют те же и по тому же ГОСТ 2246—70, что и для дуговой сварки. Диаметр проволо - ки (dnp) устанавливают в зависимости от тол­щины1 свариваемой стали и вида сварки. Обычно принимают dnp = 8/2, где 8 — толщина свари­ваемого металла в мм. При толщине металла более 16 мм применяют прутки диаметром 8 мм. Для сварки алюминия, меди и их сплавов берут проволоку того же состава, что и свари­ваемый металл. Однако лучшие результаты дает при сварке меди применение проволоки, содержащей раскислители — фосфор, марганец и кремний — до 0,2% каждого. Для сварки алю­миния и его сплавов также целесообразно при­менять проволоку с кремнием и марганцем.

Флюсы применяют для удаления из ме­талла шва неметаллических включений, попа­дающих в сварочную ванну, для защиты от окисления кромок сваривазмого металла и сва­рочной проволоки. Флюс растворяет неметал­лические включения и окислы, образуя отно-

* Куски капбида кальция размерами менее 2 мм считаются карбидной пылью.

сительно легкоплавкую с малой удельной плот­ностью механическую смесь, которая легко поднимается в сварочный шлак. Флюсы вво­дятся в сварочную ванну в виде порошков или паст.

При сварке низкоуглеродистых сталей флю­сы не употребляются, так как образующиеся в этом случае легкоплавкие окислы железа сво­бодно выходят на поверхность шва.

С флюсами выполняется сварка цветных ме­таллов, чугунов и некоторых высоколегирован­ных сталей. Составы этих флюсов приведены при описании технологии сварки соответствую­щих металлов.