Справочник газосварщика и газорезчика.

Справочник газосварщика и газорезчика.

Н. И. Никифоров

Высшая школа, 1999 г.

2. ОБОРУДОВАНИЕ ГАЗОПИТАНИЯ СВАРОЧНЫХ ПОСТОВ 2.1. ГАЗЫ ДЛЯ ГАЗОВОЙ СВАРКИ И РЕЗКИ Основным источником теплоты при газопламенной обработкематериалов служит газокислородное (реже газовоздушное) пламя. Перечень наиболее часто используемых для этих целей горючих газов, их основные свойства и области применения приведены в табл. 2.1. Наиболее эффективным горючим газом является ацетилна (С2Н2). Благодаря своим неоспоримым технологическим и термохимическим преимуществам он обеспечивает наилучшее качество и наибольшую производительность обработки. Ацетилен — легче воздуха. Его плотность по отношению к воздуху 0,9. Прн нормальном атмосферномдавлении и температуре —84 °С ацетилен переходит в жидкое состояние, а при температуре —85 °С — затвердевает. Ацетилен — единственный широко применяемый в промышленности газ, горение и взрыв которого возможны в отсутствии кислорода или других окислителей. Давление, образующееся при взрыве ацетилена, зависит от начальных параметров и характера взрыва. Оно может увеличиться примерно в 10—12 раз по сравнению с начальным при взрыве в небольших сосудах и возрасти при детонации чистого ацетилена в 22 раза, а при детонации ацетилено-кислородной смеси в 50 раз. При газопламенной обработкеметаллов ацетилен используют либо в газообразном состоянии, получая его в передвижных или стационарных ацетиленовых генераторах, либо растворенным в ацетиленовых баллонах. Растворенный ацетилен по стандарту представляет собой раствор газообразною ацетилена в ацетоне, распределенный в пористом наполнителе под давлением до 1,9 МПа (19 кгс/см2). В качестве пористых наполнителей используются насыпные — березовый активированный уголь (БАУ) и литые пористые массы. Последние служат для рассредоточения ацетилена по всему объему баллона и способствуют локализации пламени взрывного распада ацетилена, если он возникает. Применение растворенного ацетилена по сравнению с газообразным имеет ряд преимуществ: обеспечивается лучшее использование карбида кальция, чистота рабочего места сварщика (резчика), более устойчиво работаетаппаратура и повышается безопасность работ. Основным сырьем для получения ацетилена является карбид кальция. Это твердое вещество темно-серого или коричневатого цвета. Ацетилен получается в результате разложений (гидролиза) кусков карбидакальция водой. Выход ацетилена из 1кг технического карбидакальция составляет примерно 250 дм8 и зависит от степенигрануляции карбида. Для разложения 1 кг карбидакальция требуется от 5 до 20 дм3 воды. Карбидкальция транспортируется в герметически закрытых барабанах. Массакарбида и одном барабане от 50 до 130 кг. В связи с дефицитностью карбидакальция в качестве горючего газа часто применяют газы-заменители ацетилена с низшей теплотворной способностью не менее 16,8МДж/м3 (4000 ккал/м8), содержащие не более 20 % балласта (негорючих составляющих), а также керосин или бензин и их смеси. Горючие газы-заменители ацетилена для газопламенной обработки металлов подразделяются на две основные группы: сжиженные и сжимаемые. К сжиженным газам относятся пропан, бутан и их смеси. Крупные потребители получают эти ГАЗЫ в железнодорожных или автомобильных цистернах,. из которых их переливают в заводские стационарные емкости (хранилище). Из этих емкостей газ проходит через газификатор или отбирается в паровой фазе. В таком виде он поступает в заводской газорегуляторный пункт (ГРП) и далее в межцеховые газопроводы. Мелкие потребители пользуются обычно баллонами, получаемыми со станций наполнения. Баллоны устанавливаются в разрядные рампы или используются для индивидуального питания рабочих постов. Давление пропан-бутана, подаваемого по трубопроводу, при максимальном отборе газа должно быть не менее 0,01 МПа (0,1 кгс/см2). 3. ГОРЕЛКИ ДЛЯ ГАЗОПЛАМЕННОЙ ОБРАБОТКИГОРЕЛКИ — основной рабочий инструмент для газовой сварки, пайки, наплавки и нагрева. Устройство горелки, независимо от ее конструктивных особенностей, должно обеспечивать: смешивание газов в нужной пропорции; подачу газов к месту образования пламени (мундштуку); устойчивое поддержание пламени и регулирование его состава, т. е. соотношения кислорода и горючего газа. Существует два основных класса горелок: инжекторные и безынжекторные. В инжекторныхгорелкахподача горючего газа низкого давления от 0,001 МПа (0,01 кгс/см2) в смесительную камеру происходит за счет подсоса его струей кислорода, вытекающего из инжектора. В безынжекторных горелках горючий газ и кислород подаются примерно под одинаковым давлением 0,05—0,1 МПа (0,5—1.0 кгс/см2). Преимущественно применяются ручные инжекторныеГОРЕЛКИ универсального и специализированного назначения. 3.1. ГОРЕЛКИ УНИВЕРСАЛЬНЫЕ ГОРЕЛКИ универсальные служат для сварки, пайки, наплавки и нагрева стали, чугуна и цветныхметаллов с использованием в качестве горючего газа ацетилена или газов-заменителей (пропан-бутан, природный газ и др.). Наибольшее применение получили ГОРЕЛКИ инжекторного типа, работающие на ацетилене. Горелка малой мощности Г2-04 и Горелкасредней мощности ГЗ-03 имеют аналогичную конструкцию и отличаются, главным образом, числом и номерами комплектуемых наконечников. Выбор типа ГОРЕЛКИ и номера наконечника для сварки стали и чугуна соответствующей толщины следует производить согласно данным табл. 3.1. В том случае, когда необходимо попеременно выполнять работы по сварке и резке металлов, рекомендуется использовать газосварочные комплекты КГС-1-02 или КГС-2-02. Газосварочный комплект КГС-1-02 (рис. 3.1) включает огневую аппаратуру для сварки деталей толщиной до 7 мм и разделительной резкиметалла толщиной до 50 мм, вставной резак РВ-1А-02 с набором сменных мундштуков, наконечников, прочищалки, гаечного ключа и футляра. Газосварочный комплект КГС-2-02 комплектуется горелкой ГЗ-03 с наконечникам и № 3, 4, 6 и вставным резаком РВ-2А-02. Комплект аппаратуры предназначен для сваркичугуна толщиной до 17 мм и резкиметалла толщиной до 100 мм. ГАЗЫ подаются к перечисленным горелкам по резинотканевым рукавам внутренним диаметром 6,3 мм. К универсальным горелкам и установкам, работающим на газах-заменителях ацетилена, относятся ГОРЕЛКИ ГЗУ-3-02, ГЗУ-4 и установка ПГУ-3-02. Горелка ЗУ-3-02 (рис. 3.2) инжекторного типа, комплектуется тремя однопламенными наконечниками с мундштуками, имеющими ступенчатую рассверловку выходного канала для повышения устойчивостигорения пламени. Горелка ГЗУ-4 комплектуется стволом ГОРЕЛКИ ГЗ-03 и двумя наконечниками № 2 и 3 с многопламенными сетчатыми мундштуками, эквивалентными по тепловой мощности наконечникам № 6 и 7 горелок ГЗ-03. Высокохромистые стали (Х17 и др.), содержащие более 15 % хрома, весьма склонны к росту зериа в зоне термического влияния при длительном нагреве и применение газовой сварки для этих сталей нежелательно. Хромоникелевые стали (1Х18Н9Г) обладают высокой коррозионной стойкостью в агрессивных средах. Сварка этих сталей производится преимущественно методом с использованием электродов со специальными качественными покрытиями. В исключительных случаях возможно применение газовой сварки для стали толщиной не более 1—2 мм при условии применения специального флюса и последующей термической обработки сварного соединения. Однако механические свойстваметалла шва все же несколько ниже, чем у основного металла в исходном состоянии. На практике стали этого класса чаще всего свариваются аргонодуговыми методами. Основные параметры и режимы сварки легированных сталей ацетиленокислородным пламенем приведены в табл. 5.3. Разделка кромок производится согласно табл. 4.1, а диаметр присадочной проволоки определяется по формуле (4.2). Газовая Сварка легированных сталей с использованием газов-заменителей ацетилена не производится. 5.3. ГАЗОВАЯ СваркачугунаЧугун является многокомпонентным железоуглеродистым сплавом, содержащим более 1,7 % углерода. В зависимости от структурысплава различают серые, белые и ковкие чугуны. По химическому составучугуны делятся на нелегированные и легированные. Серый Чугун применяется в качестве конструкционного материала. В нем большая часть углерода находится в свободном состоянии — в виде графита. Излом серебристый. Белый Чугун очень тверд, не поддается механической обработке, применяется только в качестве материала для переработки в ковкий чугун. В белом чугунеуглеродсвязан в виде карбидов железа (цемента). Сварщику в машиностроении не приходится иметь дела с изделиями из белого чугуна. Они встречаются только в литейном цехе, где литейный брак приходится заваривать до последующей его переработки. Излом светло-серый, почти белый. 6. ГАЗОПЛАМЕННАЯ НАПЛАВКА, ПАЙКА, НАГРЕВ И НАПЫЛЕНИЕ ГАЗОПЛАМЕННАЯ НАПЛАВКАНаплавкой называется процесс нанесения расплавленного металла на основу, поверхность которой нагрета до температуры оплавления, с получением прочного соединения благодари взаимному их проникновению (диффундированию). По своей природе процесснаплавки аналогичен пайке, где соединение осуществляется на границе жидкого и твердого металлов. Так же как и пайка, НАПЛАВКА требует хорошего смачивания поверхности основы, что достигается подбором соответствующего состава присадочного металла, применением специальных флюсов и тщательной подготовки поверхности. НАПЛАВКА применяется для восстановленияразмеров изношенных деталей и придания особых свойств (стойкости против истирания, коррозионной стойкости, износостойкости и т.д.) поверхностям наплавляемых деталей. Газопламенная НАПЛАВКА применяется в промышленности наряду с другими электродуговыми методами наплавки. Газовый нагрев обеспечивает возможность гибко и независимо регулировать степень нагрева присадочного и основного металла. Благодаря этому удается избежать вредного воздействия расплавления поверхности основного металла и перемешивания его с расплавленным наплавочным металлом.