Химичный состав сварочного пламени.

 

Состав пламени в различных его частях весьма неоднороден, так как зависит от состава газовой смеси и условий подсоса воздуха, т. е. от скорости истечения смеси и давления окружающей атмосферы.

Для процесса сварки наибольшее значение имеет состав средней рабочей зоны пламени.

Химический состав пламени может быть определен экспериментально - непосредственно химическим анализом отобранных проб, или спектральным методом. Имеются также приближенные расчетные методы.

Непосредственный химический анализ состава пламени не может претендовать на большую точность результатов, так как при отборе проб из различных зон пламени возможно изменение состава газа при охлаждении.

Химический анализ продуктов горения ацетилено-кислородного пламени проводят обычно в зонах, отстоящих на некотором расстоянии от внутреннего ядра пламени. Что же касается состава неустойчивых промежуточных продуктов пирогенного разложения ацетилена во внутреннем ядре пламени, то последние наиболее точно определяются спектральным анализом. Так, например, спектральным анализом внутреннего ядра пламени обнаружен спектр углеводорода с полосами, испускаемыми молекулой углерода. Спектральный анализ наружной зоны пламени также обнаруживает присутствие радикала ОН и пр.

Основы регулирования состава сварочного ацетилено-кислородного пламени разработаны А.Н. Шашковым, установившим общие принципы определения оптимальных составов смеси горючего газа с кислородом при сварке сталей.

Ранее принятое деление пламени на нейтральное, восстановительное и окислительное, как показали исследования А.Н. Шашкова, необосновано, так как истинно нейтральное пламя при данном составе, температуре и давлении не окисляет и не раскисляет металл, находясь одновременно в равновесии и с самим металлом и с его низшим окислом. Сварочное же нейтральное пламя, имеющее соотношение смеси газов 1,1-1,2, интенсивно противодействует окислению, а в некоторых случаях, например при сварке железа, меди и никеля, восстанавливает металл сварочной ванны благодаря присутствию в средней зоне пламени необходимой концентрации окиси углерода и водорода - атомарного и молекулярного.

Также необоснованным и неверным является термин «восстановительное пламя», когда речь идет о пламени с избытком ацетилена, поскольку такое пламя не восстанавливает металл сварочной ванны, а науглероживает его.

Из диаграммы равновесия Н2 и СО с закисью железа и железом (рис. 37 и 38) видно, что нейтральными являются только те составы смеси, которые лежат на линиях равновесия (линия диаграмм) и, таким образом, при грубой регулировке сварочного пламени вероятность получения нейтрального пламени ничтожно мала. Нижний предел содержания в газовой смеси кислорода определяется из условия окисления всего углерода в СО.

Из реакции сгорания ацетилена в кислороде объемное отношение кислорода к ацетилену должно составлять 1, однако, с учетом того, что небольшая часть водорода сгорает в водяной пар за счет кислорода горючей смеси, а также из-за загрязненности кислорода, минимальное содержание кислорода в смеси должно быть больше и соответствовать 1.05-1,1.

При недостатке кислорода пламя имеет избыток свободного углерода, который сгорает в кислороде воздуха и образует дополнительную зону в виде конуса беловатого оттенка, обрамляющего ядро пламени, способного науглероживать металл при сварке.

Применительно к сварке низкоуглеродистой стали верхний предел содержания кислорода в нормальном пламени устанавливают из условия гетерогенного равновесия СО и Н2 с закисью железа FeO.

Способ левого и правого сваривания.

Различают два основных способа газовой сварки: правый и левый. При правом способе сварку ведут слева направо, горелка перемещается впереди присадочного прутка, а пламя направлено на формирующийся шов. Это обеспечивает хорошую защиту сварочной ванны от воздействия атмосферного воздуха и замедленное охлаждение шва. При левом способе сварку ведут справа налево, горелка перемещается над присадочным прутком, а пламя направляется на несваренные кромки и подогревает их, подготовляя к сварке.

Охрана труда при газовом сваривании.

Предотвращения взрывов.

 

1. Работы по газовой сварке следует выполнять только в спецодежде и с применением СИЗ.

2. Перед началом работы необходимо проверить:

- герметичность и прочность присоединения газовых рукавов к горелке и редукторам;

- герметичность всех соединений в затворе и герметичность присоединения рукава к затвору;

- правильность подводки кислорода и горючего газа к горелке.

3. После снятия колпака и заглушки с баллонов необходимо проверить исправность резьбы штуцера и вентиля и убедиться в отсутствии на штуцере кислородного баллона видимых следов масла и жиров.

4. Перед присоединением редуктора к кислородному баллону необходимо:

- осмотреть входной штуцер и накидную гайку редуктора и убедиться в исправности резьбы, в отсутствии следов масел и жира, а также в наличии и исправности уплотняющей прокладки и фильтра на входном штуцере редуктора;

- произвести продувку штуцера баллона плавным открыванием вентиля для удаления посторонних частиц; при этом необходимо стоять в стороне от направления струи газа.

5. Присоединение кислородного редуктора к баллону необходимо производить специальным ключом. Не допускается подтягивание накидной гайки редуктора при открытом вентиле баллона.

6. Открытие вентиля ацетиленового баллона должно производиться специальным торцевым ключом из неискрящего материала. В процессе работы этот ключ должен все время находиться на шпинделе вентиля. Не допускается для этой цели использовать обычные самодельные ключи.

7. Горелки следует эксплуатировать при соблюдении следующих мер безопасности:

- при зажигании горючей смеси на горелке следует первым открыть вентиль кислорода, затем вентиль горючего газа и поджечь горючую смесь; перекрытие газов производить в обратном порядке;

- процесс сварки следует прекратить при невозможности регулировки состава пламени по горючему газу, при нагреве горелки и после обратного удара пламени.

8. До подсоединения редуктора к вентилю баллона необходимо проверить:

- наличие пломб или других отметок (краской) на предохранительном клапане, свидетельствующих о том, что заводская (или после ремонта) регулировка не нарушена;

- исправность манометра и срок его проверки;

- состояние резьбы штуцеров;

- отсутствие масла и жира на поверхности прокладок и присоединительных узлов кислородных редукторов;

- наличие прокладок на входном штуцере редуктора, а в ацетиленовых - наличие прокладки в вентиле;

- наличие фильтров во входных штуцерах.

9. Рукава должны применяться в соответствии с их назначением. Не допускается использование кислородных рукавов для подачи ацетилена и наоборот.

10. При использовании ручной аппаратуры запрещается присоединение к рукавам вилок, тройников и т. д. для питания нескольких горелок.

11. Длина рукавов для газовой сварки, пайки и наплавки, как правило, не должна превышать 30 м.

В монтажных условиях допускается применение рукавов длиной до 40 м.

12. Закрепление рукавов на присоединительных ниппелях аппаратуры должно быть надежным; для этой цели должны применяться специальные хомутики. Допускается обвязывать рукава мягкой отожженной (вязальной) проволокой не менее чем в двух местах по длине ниппеля. Места присоединения рукавов должны тщательно проверяться на плотность перед началом и во время работы.

13. Газосварщикам запрещается производить ремонт горелок и резаков и другой аппаратуры на своем рабочем месте.