Сварочные работы: современное оборудование н техноло­гия работ

Оборудование для проведения газовой сварки и резки

Оборудование и аппаратура для проведения газовой сварки

Газовой сваркой называется сварка плавлением, при кото­рой нагрев кромок соединяемых. частей и присадочного материа­ла производится теплотой сгорания горючих газов в кислороде. Классифицируется газовая сварка по виду применяемого горю­чего газа (ацетилено-кислородная, керосино - кислородная, бензи - но-кислородная, пропанобутано-кислородная и др.). Широкое применение получили газовые сварки ацетиленокислородная и пропанобутано-кислородная.

Для производства работ сварочные посты должны иметь следующее оборудование и инвентарь (рис. 71):

- ацетиленовый генератор или баллон с горючим газом;

- кислородный баллон;

- редукторы (кислородный и для горючего газа);

- сварочная горелка с набором сменных наконечников;

- шланги для подачи горючего газа и кислорода в горелку;

- сварочный стол;

- приспособления для сборки изделий под сварку;

- комплект инструментов.

Ацетиленовым генератором называется аппарат, предна­значенный для получения ацетилена при взаимодействии карби­да кальция с водой.

Ацетиленовые генераторы различают по следующим призна­кам:

1. По давлению получаемого ацетилена — генераторы низкого давления—до 0,02 МПа и среднего давления—0,01-0,15 МПа.

2. По производительности — генераторы дают 0,3-640 м3/ч ацетилена (чаще применяют генераторы производительно­стью 1,25 м3/ч).

3. По способу установки — передвижные и стационарные.

4. По принципу взаимодействия карбида кальция с водой — работающие по принципам «карбид в воду» (КВ), «года в карбид* (ВК), «вытеснение воды» (ВВ), комбинированные (рис. 72).

Принцип КВ предусматривает периодическую подачу в воду карбида кальция. Дри 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-1,25у работающего по принципу «вода на 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, газовыделение замедляется.

По мере расходования ацетилена давление понижается, уро­вень воды в корпусе повышается и вода снова поступает в реторту. Так автоматически регулируются 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 кальция. 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 ма/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 2В объема ацетилена). Баллон окрашен в белый цвет и на нем сделана надпись «Ацетилен*.

Предохранительными затворами называются 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 для подачи горючего газа. При отсутствии предохрани­тельного затвора пламя может попасть в ацетиленовый генера­тор и вызвать его взрыв. Обратный удар может произойти, 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 мет алло-керамической массой. Затворы классифицируют:

X. По пропускной способности — 0,8; 1,25; 2,0; 3,2 м3/ч.

2. По предельному давлению — низкое давление, когда пре­дельное давление ацетилена не превышает 10 кПа, среднее дав­ление — 70 и высокое давление — 150 кПа. Предохранительные затворы устанавливают между ацетиленовым генератором пли ацетиленопроводом при многопостовом питании от стационарных генераторов и горелкой или реваком.

Принцип действия водяного затвора следующий (рис. 73):

- 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 мембраной 5из 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

15,0 МПа содержится 6 мэ 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 спла­

вы 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 (пода­ваемого 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 сёдлами 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 — ОД-1,5 МПа. При наибольшем рабочем давлении расход газа составляет 60 мэ/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 балонный редуктор типа ДАЛ-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 М®/ч.

Редуктор окрашен в белый цвет и крепится на баллоне с помощью хомутика.

Шланги (рукава) для кислорода и ацетилена стандартизова­ны. Предусмотрено три типа шлангов:

1) для подачи ацетилена при рабочем давлении не более 0,6 МПа;

2) для жидкого топлива (бензин, керосин) при рабочем дав­лении не более 0,6 МПа;

3) 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 (рис. 74):

1. По способу подачи горючего в смесительную камеру — инжекторные и безинжекторные.

2. По назначению — универсальные (для сварки, наплавки, пайки, подогрева и других работ) и специализированные.

3. По роду применяемого горючего.

4. По числу рабочего пламени — однопламенные и много­пламенные.

5. По мощности, определяемой расходом ацетилена (л/ч): микромощности (5-60), малой (25-700), средней (50-2500) и большой мощности (2500-7000).

6. 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, т. е.

ниже минимальных давлений, установленных для подвижных ацетиленовых генераторов.

Давление'кислорода должно быть в пределах 0,15-0,5 МПа. Безынжекторыые 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 смесь. 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 — для сварки металлов толщи­ной ОД-0,5 мм.

Горелки Г2 малой мощности применяют для сварки тонко­стенных изделий (0,2-7 мм) и комплектуются наконечниками ШО-4.

Горелки ГЗ средней мощности служат для сварки металла толщиной 0,5-30 мм. В комплект горелки входят ствол и семь наконечников №№ 0-7.

Горелки Г4 большой мощности предназначены для свароч­ных работ и огневой обработки изделий больших толщин (нако­нечники № 8 и № 9).

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 креііятся на стволе горелок ГС-3.

Для малой мощности используют горелки марки ПШ-2-62М с односопловым наконечником меньших размеров и подогрева­ющим устройством. Наконечники крепятся на стволе горелок ГС-2.