Технологія конструкційних матеріалів та матеріалознавство (стр. 58 )

Одержання кисню з повітря ґрунтується на принципі зрідження повітря при температурі мінус 194,5 °С і нормальному тиску і наступної ректифі­кації, тобто розділенні рідкого повітря на азот і кисень. Процес ректифі­кації рідкого повітря заснований на різниці температур кипіння рідкого азоту (-196 °С) і рідкого кисню (-183 °С). Одержаний таким способом в ректифікаційному апараті рідкий кисень у теплообміннику перетворю­ється в газоподібний і потім надходить у газгольдер. Звідси кисневим ком­пресором його нагнітають у кисневі балони до тиску 15 МПа.

1.Кисневі балони. Транспортують і зберігають газоподібний кисень звичайно в кисневих балонах. Найбільш поширені балони місткістю 40 л. У такому балоні при тиску 15 МПа вміщується 6000 л кисню.

Кисневий балон (рис. У. 17) - це циліндрична посудина, виготовлена зі сталевих суцільнотягнутих труб. У верхній його частині є горловина 4 з внутрішньою конічною різьбою, куди вкручується запірний латун­ний вентиль 2. На горловину насаджують кільце З для нагвинчування запобіжного ковпака 7. На випуклому днищі 5 насаджений башмак б, що надає стійкості балона. Фарбують кисневі балони у блакитний або синій колір.

2.Кисневі редуктори (рис. У. 18) призначені для зниження високого тис­ку кисню, що є в балоні, до робочого 0,2...0,4 МПа при зварюванні і 1,2... 1,4 МПа при різанні та для підтримання його сталої величини неза­лежно від витрати кисню з балона і зниження в ньому тиску.

Принцип роботи редуктора такий. Після приєднання редуктора до ба­лона і відкриття на балоні вентиля кисень з балона через штуцер 7 підхо­дить до клапана б, який у початковий момент притиснутий до сідла кла­пана пружиною 8. Для того щоб відкрити клапан і пропустити кисень у камеру низького тиску 5, користуються регулювальним гвинтом 7. За­гвинчуючи регулювальний гвинт у корпус 3, натискують через голов­ну пружину 2 і мембрану 4 на 0

штифт 77, який і відкриває кла­пан б. Як тільки тиск кисню в камері низького тиску подолає зусилля головної пружини 2, мембрана знову переміститься в початкове положення і пружина 8 знову закриє клапан б. При від­биранні газу з редуктора через вентиль 10 тиск кисню в камері 5 знизиться і під дією головної пружини 2 клапан б знову від­криється. Таким пристроєм і забезпечується саморегулювальна Дія редуктора. Кисневі редуктори

Кисневий балон

Властивості ацетилену та його добування

1. Властивості ацетилену. Хімічно чистий ацетилен безбарвний і має слабкий ефірний запах. Технічний ацетилен забруднений різними доміш­ками - сірководнем, аміаком тощо, які надають йому різкого і неприєм­ного запаху. При тиску, вищому за 0,175 МПа, і одночасному нагріванні понад 500 °С відбувається вибухове розкладання ацетилену за рівнянням

С2Н2 -> 2С+Н2.

Якщо нагрівати ацетилен до температури, вищої за 150... 180 °С, то від­бувається його полімеризація, яка полягає в утворенні нових сполук - бензолу С6Н6, стиролу С8Н8 та ін. Це супроводжується виділенням знач­ної кількості теплоти, яка, якщо недостатньо її відводити, може також призвести до вибуху ацетилену.

При об’ємній частці ацетилену в повітрі 2,2...88 % або в суміші з кис­нем (ацетилену 2,3...93 %) утворюються суміші, які вибухають від іскри або полум'я.

Ацетилен добре розчиняється в ацетоні. В одному об'ємі ацетону при тиску 0,1 МПа розчиняється 23 об'єми ацетилену. З підвищенням тиску розчин­ність ацетилену пропорційно зростає. У розчиненому стані ацетилен не ви­бухає при тиску 1,6 МПа, а якщо є пориста маса, - і при більш високому тиску. Цією властивістю користуються при заповненні ацетиленових бало­нів до тиску 1,6 МПа. Ацетиленові балони попередньо заповнюють порис­тими матеріалами - деревним вугіллям, пемзою (інфузорною землею) тощо.

У 40-літровому балоні при 1,6 МПа вміщується близько 6 м3 ацетилену.

2. Добування ацетилену. Основним способом добування ацетилену є розкладання карбіду кальцію водою за рівнянням

СаС2 + 2Н20 = С2Н2 + Са(ОН)2.

При розкладанні 1 кг хімічно чистого карбіду кальцію виділяється близь­ко 340 л ацетилену і 1675 кДж теплоти. З технічного карбіду кальцію залежно від його сорту і грануляції утворюється 230...300 л/кг ацетилену.

Карбід кальцію виробляють в електродугових печах сплавленням кок­су або антрациту з випаленим вапняком:

СаО + ЗС = СаС2 + СО.

Розплавлений карбід виливають з печі в чавунні виливниці й після ости­гання подрібнюють на куски розміром 2... 120 мм. Транспортують карбід кальцію в герметично закритих барабанах.

Апаратура для газового зварювання

1. Ацетиленові генератори. Апарати, в яких добувають технічний аце­тилен, називають ацетиленовими генераторами. Залежно від принципу взаємодії карбіду кальцію з водою розрізняють такі системи генераторів: "карбід у воду", "вода на карбід", а також контактної дії "зануренням" і "витисненням".

У генераторах системи "карбід у воду" карбід кальцію із завантажувального бункера 2 в резервуар 1 з водою подається за допо­могою автоматичних пристроїв залежно від витрачання і тиску ацети­лену. Генератори цієї системи найбільш продуктивні. Вони забезпечують найповніше розкладання карбіду кальцію і утворення чистого та охоло­дженого ацетилену. Такі генератори найменш вибухонебезпечні.

У генераторах системи "вода на карбід" карбідом каль­цію завантажують одну або дві реторти 9, в які з окремого резервуара З трубою 8 подається вода. Ацетилен, що утворюється при розкладанні карбіду кальцію, з реторти 9 трубою б надходить у нижню частину гене­ратора, де збирається під перегородкою 4. Вода, що перебуває тут під тиском ацетилену, витискається циркуляційною трубою 5 у верхню час­тину корпусу генератора. Ацетилен з генератора відводиться трубою 7. Генератори цієї системи мають невелику продуктивність, низький тиск і здебільшого їх виготовляють переносними.

Генератори контактної системи "зануренням,, або 11 витис­ненням" характеризуються тим, що в них залежно від тиску стикання карбіду кальцію з водою здійснюється періодично. У першому випадку зі збільшенням тиску вище граничного газгольдер 70 піднімається і витягає з води корзину з карбідом кальцію. У другому випадку надмірний тиск ацетилену спричинює витиснення води в сполучену посудину і розкладання карбіду кальцію теж припиня­ється. Якщо тиск знижується, то відбуваються зворотні явища.

Генератори контактної системи "витисненням" інколи будують в по­єднанні з генераторами системи "вода на карбід" і виготовляють як пере­носні генератори невеликої продуктивності.

За тиском ацетиленові генератори поділяють на два типи: низького -0,001...0,01 МПа і середнього 0,01... 0,15 МПа. Залежно від продуктивно­сті і типу установки генератори бувають стаціонарними і переносними. За продуктивністю їх поділяють на такі: низької (до 3 м3/год), середньої (до 10 м3/год) і високої (до 80 м3/год) продуктивності.

2. Запобіжні затвори. При нагріванні мундштука зва­рювального пальника вище ніж 500 °С всередині нако­нечника пальника може спалахнути ацетилен і утвори­тися зворотний удар полум'я. Для захисту ацетилено­вих генераторів від вибуху на генераторах, а в окремих випадках і на робочих місцях зварників встановлюють запобіжні затвори. Найпоширеніші водяні затвори за­лежно від тиску ацетилену в генераторах бувають від­критого і закритого типів. Затвори відкритого типу встановлюють на генераторах низького тиску, а закри­того типу - на генераторах середнього тиску.

На рис. зображено схему водяного затвора закритого типу. При нормальній роботі газ трубою 6

крізь клапан 7 потрапляє до корпусу 5 затвора. Звідси по штуцеру З він спрямовується до пальника. При зворотному ударі тиск вибухової хвилі передається на воду і клапан

7 закривається. У той самий момент розривається тонка алюмінієва або олов'яна прокладка (фольга) 4 і вибухова суміш викидається в атмосферу.

Для контролю рівня води в затворі призначений кран 2, а для зливання води із затвора - кран 7.

3.Зварювальний пальник є основним інструментом газозварника, який призначений для змішування в потрібних пропорціях горючого газу з киснем і для створення зварювального полум'я потрібних потужності, роз­мірів і відповідної форми. За способом подавання горючого газу в каме­ру змішування розрізняють пальники інжекторні (низького тиску) і без-інжекторні (різного тиску). У промисловості використовують переважно пальники інжекторні, які придатні для використання ацетилену низько­го і середнього тиску. Принцип роботи цього пальника ґрунтується на підсосі ацетилену струменем кисню. Підсос, що зветься інжекцією, здійс­нюється так. Кисень під тиском 0,2...0,4 МПа подається крізь ніпель 7 (рис. У.21) і регулювальний вентиль 6 в інжектор 4, який має вузький центральний отвір (сопло) і поздовжні пази. Виходячи з отвору сопла з великою швидкістю, кисень створює в камері змішування 3 сильне роз­рідження. Внаслідок цього ацетилен, що має більш низький тиск, засмокту­ється крізь ніпель 8, регулювальний вентиль 9 для ацетилену, внутрішній канал 5 рукоятки і поздовжні пази інжектора 4 в камеру змішування 3. Тут кисень і ацетилен утворюють горючу суміш, яка трубкою 2 надхо­дить у мундштук 7. На виході з мундштука при запалюванні цієї суміші утворюється зварювальне полум'я. Потрібне співвідношення газів у паль­нику регулюється кисневим б і ацетиленовим 9 вентилями.

4..

Пальники інжекторного типу мають сім змінних наконечників, які да­ють змогу зварювати метал завтовшки 0,5...ЗО мм. До рукоятки пальника наконечник приєднується за допомогою накидної гайки.

Крім односоплових зварювальних пальників у промисловості застосо­вують багатосоплові пальники, призначені для поверхневого гартуван­ня, паяння та інших робіт.

Технологія газового зварювання