СВАРОЧНЫЕ РАБОТЫ

ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ

Газовая сварка и резка металлов осуществляются с по­мощью различных газов, их смесей, паров бензина и керо­сина.

1. Кислород при обычных температуре и давлении — это прозрачный газ, имеющий следующие физические характе­ристики:

— без вкуса, запаха, цвета;

— масса 1 м3 при 20° С и атмосферном давлении состав­ляет 1,33 кг;

— при нормальном давлении горит при температуре 182,9° С.

Химическая активность кислорода очень высока: он взаимодействует со всеми химическими элементами, за ис­ключением инертных газов, причем эти реакции относятся к экзотермическим.

Для сварки и резки применяют технический кислород, ко­торый в зависимости от содержания чистого кислорода (осталь­ное приходится на азот и аргон) различается по сортам:

— I сорт — содержание чистого кислорода составляет 99,7%;

— II сорт — не менее 99,5%;

— III сорт —99,2%.

Чистота кислорода — это очень важный показатель, осо­бенно для резки металлов. При его повышении улучшается ка­чество обработки металла и снижается расход самого газа.

Кислород требует осторожного обращения, поскольку при контакте с органическими веществами (маслами, уголь­ной пылью и пр.) он склонен к самовоспламенению и взрыву в результате их быстрого окисления. Кроме того, он может взаимодействовать с горючими газами и парами, что тоже может закончиться взрывом.

2. Ацетилен (С2Н2) относится к горючим газам и чаще все­го используется при газовой сварке. При горении в кислоро­де его температура повышается до 3050-3150° С. Физиче­ские характеристики ацетилена:

— бесцветный газ с резким запахом;

— легче воздуха (масса 1 м3-1,09 кг);

— сжижается при температуре -82° С;

— переходит в твердое состояние при температуре -85° С;

— взрывоопасен (температура самовоспламенения — 240-630° С; при повышении давления она может быть и ниже, если, например, при давлении 0,3 МПа температура воспла­менения составляет 530° С, то при давлении 2,2 МПа — 350° С), особенно в смеси с кислородом или воздухом.

Технический ацетилен производят двумя способами — из карбида кальция либо из природного газа, нефти или угля. Причем второй вариант обходится гораздо дешевле (пример­но на 30-40%).

3. Пропан-бутановая смесь, или технический пропан (бес­цветный газ, с резким неприятным запахом, несколько тяже­лее воздуха), количество бутана в котором составляет 5-30%. Эту смесь получают в процессе газодобычи или переработки нефти. Температура, которую дает пропан-бутановая смесь, составляет 2400° С, поэтому ее применяют при сварке стали толщиной не более 3 мм (в этом отношении она не уступает по результативности ацетилену), в противном случае металл не удается прогреть до такой степени, чтобы получить проч­ное соединение. Но низкотемпературное пламя применяют при резке, правке и очистке металла. Для сварочных работ пропан-бутановая смесь доставляется в баллонах в жидком состоянии. В верхней части емкости он самопроизвольно ме­няет свое агрегатное состояние на газообразное.

4. Природный газ, 77-98% которого составляет метан (газ без цвета и запаха), остальное количество приходится на бутан, пропилен, пропан и др. Так как температура метан - кислородной смеси составляет 2100-2200° С, сфера ее при­менения достаточно узкая.

5. Водород (Н2) — самый легкий газ, горючий, не имеет ни цвета, ни запаха. В смеси с кислородом становится взры­воопасным, поэтому его применение при сварочных работах требует строжайшего соблюдения техники безопасности.

Кроме перечисленных веществ, в сварке находят приме­нение и другие горючие газы, например коксовый газ, город­ской газ, нефтяной газ, пары бензина и керосина.

Для осуществления газовой сварки необходимо специ­альное оборудование.

1. Ацетиленовый генератор, предназначенный для по­лучения ацетилена в процессе взаимодействия карбида кальция с водой. Согласно ГОСТу 5190-78 такие устройства различаются по следующим параметрам:

— давление получаемого газа (генераторы низкого и среднего давления — до 0,02 МПа и 0,02-0,15 МПа соот­ветственно):

— способ установки (стационарные и передвижные):

— производительность (стационарные — 5, 10, 20, 40, 80,160, 320 или 640 м3/ч, а передвижные — 1,25 и 3 м3/ч). Чаще всего используют генераторы производительностью 1,25 м3/ч;

— характер взаимодействия карбида с водой. Разли­чаются генератора типов КК («карбид в воду»), ВК («вода на карбид»), К (контактный), ВВ («вытеснение воды»), ВК + ВВ (комбинированный).

Независимо от системы функционирования все генера­торы состоят из газообразователя, газосборника, предохра­нительного затвора и автомата для регулировки вырабаты­ваемого ацетилена. В качестве примера можно привести ацетиленовый генератор ГВР-1,25 М, конструкция которого представлена на рис. 87.

Технические характеристики передвижных ацетилено­вых генераторов наиболее распространенных марок пред­ставлены в табл. 37.

2. Предохранительные затворы, устанавливаемые на ацетиленовые генераторы для предупреждения обратного удара, возникающего при попадании в трубопроводы и шлан-

ги, через которые поступают горючие газы, взрывной волны и пламени. Если это происходит с высокой скоростью, то удар может дойти до генератора и вызвать его взрыв.

Предохранительные затворы бывают сухими и жидкост­ными (обычно водяными) (рис. 88). Последние распростране­ны в большей степени.

Для генераторов низкого давления предназначены за­творы открытого типа, для генераторов среднего давле­ния — закрытого типа. Принцип действия такого устройства заключается в том, что взрывная волна и пламя, не доходя

до потока горючего газа, либо стравливаются в атмосферу, либо гасятся внутри затвора.

3. Баллоны для сжатых газов. Принципиальное отличие баллонов для ацетилена от баллонов для других горючих газов состоит в том, что этот газ содержится в ацетилен-ацетоновом растворе, поглощенном специальной пористой массой (акти­вированным углем марки БАУ-А (ГОСТ 6217-74)), которой и заполнен весь баллон. Это позволяет безопасно хранить, транспортировать и использовать ацетилен. Сейчас все чаще применяют литую пористую массу на основе силикатов.

Вентиль для баллона под ацетилен сделан из стали и вы­держивает давление 25 кгс/см2. Маховик у него отсутствует (с ним нельзя было бы надеть присоединительный хомут с на­тяжным винтом). Для открывания и закрывания вентиля ис­пользуется специальный ключ, надевающийся на шпиндель. На седле в корпусе вентиля имеется эбонитовый уплотнитель, который открывает и блокирует выход ацетилена.

Баллоны для ацетилена бывают разного объема, но, как правило, используют баллоны емкостью 40 л (5,5 м3 ацетиле­на, с пористой массой — 7 мэ).

Баллон для пропан-бутановой смеси сваривается из лис­товой стали толщиной 3 мм и имеет один продольный и два кольцевых шва. Сверху приварена горловина, внизу — баш­мак, обеспечивающий устойчивость. Баллон заполняется смесью примерно на 85%.

Вентиль для пропанового баллона изготовлен из стали и, в отличие от других конструкций, имеет запорное устройство в виде мембраны, выполненной из пружинной стали. Если стоит неметаллический уплотнитель, то вся шпиндельная сис­тема вентиля уплотняется ниппелем.

Кислородный баллон — это цилиндр с выпуклым днищем и сферической горловиной, в которой имеется сквозное от­верстие с конической резьбой, куда вкручивается запорный вентиль. Производятся баллоны малой (до 12 л) и средней (12-40 л) вместимости с условным давлением 200 кгс/м2.

Корпус кислородного вентиля сделан из латуни. Его гер­метичность обеспечивают сальник и прокладка (сейчас чаще всего используют капроновую).

Основные характеристики баллонов для горючих и сжа­тых газов представлены в табл. 38.

4. Редуктор. Это прибор, функции которого заключаются в понижении давления газа из баллона (газопровода) до ра­бочего и поддержании его на таком уровне. Редукторы быва­ют одно - и двухкамерными. В последних давление понижается сначала до промежуточного значения (с 15 до 4 МПа), потом до рабочего — 0,3-1,5 МПа. Двухкамерные редукторы имеют

более сложную конструкцию, стоят дороже, но способны под­держивать давление практически на постоянном уровне.

В настоящее время производят семнадцать типов редук­торов. Обозначение марок редукторов включает в себя:

— буквы: Б (баллонный), С (сетевой), Р (рамповый), А (аце­тилен), В (водород), К (кислород), М (метан), П (пропан), О (одна

ступень с пружинным заданием), Д (две ступени с пружинным заданием), 3 (одна ступень с пневматическим задатчиком);

— цифры, по которым судят о максимальной пропускной способности редуктора.

Параметры некоторых наиболее часто применяемых ре­дукторов приведены в табл. 39.

Корпус редуктора имеет такой же цвет, что и баллоны, т. е. для кислорода — голубой, для ацетилена — белый, для про­пана — красный.

5. Сварочная горелка с комплектом сменных наконечни­ков, которые по ГОСТу 1077-79 классифицируются:

1) по роду используемого газа или жидкости:

— для ацетилена;

— для газов-заменителей;

— для водорода;

— для горючих жидкостей;

2) по назначению:

— универсальные (для сварки, резки и пр.);

— специализированные;

3) по способу подачи газа и кислорода в смеситель:

— инжекторные;

— безынжекторные (в нашей стране производятся толь­ко горелки микромощности);

4) по количеству пламени:

— однопламенные;

— многопламенные;

5) по мощности пламени:

— микромощные (расход ацетилена 5-50 л/ч) Г1;

— малой мощности (25-600 л/ч) Г2;

— средней мощности (50-2200 л/ч) ГЗ;

— большой мощности (2200-7000 л/ч) Г4;

6) по способу использования:

— ручные;

— машинные.

Горелки выпускают с набором наконечников от О до 7. Горелки Г1 и Г4 используются редко, поэтому наконечники к ним поставляются по специальному заказу. Наибольшим спросом пользуются малые и средние горелки. В комплект входят наконечники:

— Г2 — № 1, 2, 3 (№ 0 — по заказу);

— ГЗ — № 3, 4, 6 (№ 1, 2, 5, 7 — по заказу).

Конструкция инжекторной горелки наглядно представле­на на рис. 89.

6. Шланги (рукава) для подачи газа в горелку или резак. Рукава с нитяным каркасом изготавливаются по ТУ и в соот­ветствии с назначением делятся на следующие классы:

— для подачи ацетилена, пропана, бутана или городско­го газа под давлением 0,63 МПа;

— для подачи жидкого топлива (керосина, бензина А-72 и др.) под давлением 0,63 МПа;

— для подачи кислорода под давлением 2 МПа.

Основные характеристики резиновых рукавов представ­лены в табл. 40.

Условное обозначение «Рукав 1-16-0,63 ГОСТ 9356-74» расшифровывается следующим образом:

— I — класс;

— 16 — внутренний диаметр (мм);

— 0,63 — рабочее давление (МПа);

Отсутствие какой-либо буквы перед обозначением ГОСТа указывает на то, что рукав предназначен для использования в умеренном климате; если перед ним стоит буква Т — в тро­пическом; если ХЛ — в холодном.

Рукав, так же как баллоны и редукторы, окрашивают в определенный цвет:

— красный — для рукавов I класса для ацетилена, про­пана, бутана и городского газа;

— желтый — для рукавов II класса для жидкого топлива;

— синий — для рукавов III класса для кислорода.

Допускается использование черного цвета (для резино­вых рукавов любого класса, предназначенных для работы в названных выше климатических условиях) или двух рези­новых цветных полосок (для работы в любых климатических поясах).

7. Присадочный материал. Проволоку поставляют в мот­ках, поэтому ее разрезают на части необходимой длины. Как правило, присадочная проволока и свариваемый металл близки по химическому составу. Ее поверхность должна быть свободна от различных загрязнений (ржавчины и т. п.), рас­плавляться равномерно, с минимальным разбрызгиванием и давать однородный наплавленный металл без посторонних включений.

8. Флюсы (порошки, пасты). Чаще всего применяют буру, борный шлак, борную кислоту и т. д. При газовой свар­ке флюсом покрывают присадочную проволоку или пруток и вводят его в сварочную ванну. Состав флюса определяет­ся видом и свойствами металла и подбирается так, чтобы он расплавлялся раньше металла, растекался, не воздей­ствовал негативно на шов и качественно очищал металл от окислов.

По отраслевым стандартам каждому флюсу присваива­ется определенный номер, по которому становится понятным состав данного материала (табл. 41).

9. Сварочный стол.

10. Приспособления для сборки изделий.

11. Инструменты и принадлежности (очки и пр.).