Расход ацетилена и кислорода при сварке труб

Сварка ацетиленом

Старая сварочная технология, с помощью которой всегда получается красивый и прочный шов, ацетиленовая сварка. В основе данного процесса лежит горючий газ – ацетилен, который всегда получали при помощи смешивания воды и карбида кальция. И делали это в специальном баллоне, называемом генератором. К оборудованию добавлялся кислородный баллон, комплект шлангов, горелка, установленная на специальной рукоятке, на которой располагаются регулирующие вентили. С их помощью регулировалась подача и расход ацетилена и кислорода.

Возни с генератором газа всегда было много. Его необходимо было перед каждым сварочным процессом загружать карбидом и заполнять водой. После окончания сварки смесь сливали, тем самым получали непредвиденный расход материалов. Сегодня вместо капризных генераторов используют баллоны, которые в заводских условиях заполняются ацетиленом под необходимым давлением.

Горелка для сварки ацетиленом

Газосварка ацетиленом, а точнее, ее качество, зависит от горелки. От точного ее выбора по размерам, от грамотной подачи газов в ее полость. Что касается размеров, то горелки маркируются от нуля до пяти. В этом случае «0» является самым малым размеров, соответственно «5» – самым большим. Здесь в основном имеется ввиду размер отверстия. И чем больше он, тем шире будет сварочный шов после сварки, соответственно и больше будет расход газовой смеси.

Поэтому, начиная варить металлические заготовки ацетиленом, нужно в первую очередь убедиться, что наконечник (его номер) соответствует форсунке, через которую будет подаваться горючая газовая смесь.

Технология сварки

Перед тем как варить ацетилен сваркой, необходимо открыть подачу ацетиленового газа до появления резкого специфичного запаха. Горелка поджигается, после чего надо постепенно добавлять кислород до образования устойчивого синего пламени. Обратите внимание, что на каждом баллоне: ацетиленовом и кислородном установлены редукторы. Так вот при подаче обоих газов на ацетиленовом баллоне должна устанавливаться подача под давлением 2-4 атм, на кислородном до 2 атм. Повышать давление нет смысла, потому что это приведет к неправильной регулировке горючей смеси.

Когда производится сварка черных металлов, то обычно сварщики устанавливают так называемое нейтральное пламя. Состоит оно из трех частей, которые четко видны невооруженным глазом:

• Внутри располагается ядро, оно имеет яркий голубой окрас нередко с зеленоватым оттенком.
• Далее идет восстановительное пламя. Это так называемая рабочая область, имеющая бледно-голубой окрас.
• И сверху располагается факел пламени. И он тоже является рабочим.

Всего специалисты отмечают четыре разновидности пламени ацетиленовой сварки, но именно нейтральный вид используется чаще всего. Его нужно правильно настроить. И если настройка была проведена неграмотно, то сварка ацетиленом будет не варить металл, а резать его. Очень важно не допустить, чтобы пламя горелки было длинным и с оранжевым концом. Такое пламя вводит в нагретый металл углерод в избытке. А этот химический элемент для сварочного процесса – не самый лучший показатель.

Способы сваривания

Существует два вида сварки: «на себя» и «от себя». В первом случае горелка движется первой, разогревая до необходимой температуры сварочную ванну, а за ней присадочная проволока. При этом необходимо, чтобы пламя горелки подавалось в зону сваривания под углом 45°. Горелка должна двигаться кругами или полукругами вдоль шва, присадка должна поспевать за пламенем и двигаться внутрь сварной зоны.

Во втором случае, наоборот, перед горелкой движется присадочный стержень. Обычно таким способом сваривают заготовки из толстого металла. Потому что сам процесс расплавления основного металла и присадки происходит одновременно, и смешанный расплавленный металл полностью заполняет сварную ванну. Но самое важное при таком способе соединения необходимо добиться равномерного смешивания двух металлов. Если взаимное проникновение будет слабым, то и шов получится некачественным.

Кстати, взаимопроникновение металлов, по-научному пенетрация, может выглядеть чисто внешне некрасиво, но при этом прочность соединительного шва будет максимально высоким. И, наоборот, красивый шов не обеспечивает высокое качество сварного соединения. В этом случае красота может оказаться обманчивой. Но чтобы результат был гарантированно качественным, необходимо устанавливать зазор между заготовками по минимуму, а также проводить предварительные прихватки с той же целью – уменьшение зазора.

Особенности газовой сварки

Ацетилено-кислородная сварка имеет три основных параметра, от которых зависит качество конечного результата. Это мощность огня (пламени), это под каким углом к сварочной поверхности располагается горелка, диаметр используемого присадочного прутка.

Мощность пламени горелки выбирается в зависимости от теплофизических свойств металла и от толщины свариваемых заготовок. Зависимость такая: чем толще детали, чем выше у их металла теплопроводность и температура плавления, тем больше должна быть и мощность пламени горелки. Последняя определяется расходом газовой смеси. Чем больше расход, тем выше мощность. Для каждого вида металлов выбирается свой мощностной показатель. Существуют формулы, по которым он определяется. Основная зависимость – это толщина свариваемых заготовок.

• Для черных металлов (сталь и чугун) мощность располагается в пределах (100-150)n, где n – это толщина детали.
• Для цветных металлов, к примеру, для меди – диапазон равен (150-200) n .

Мощность пламени, как и расход газов, имеет единицу измерения – л/час.

Что касается угла наклона горелки, то она также изменяется в зависимости от толщины соединяемых изделий. К примеру, если толщина варьируется в диапазоне от 1 до 15 мм, то угол наклона будет изменяться от 10 до 80°. И чем толще металл, тем больше угол наклона. Но в самом начале сварки необходимо угол наклона выдерживать максимальным, даже до 90°, потому что при таком значении будет быстрее нагреваться соединяемые детали, плюс быстрее сформируется сварочная ванна.

Диаметр присадочного стержня также выбирается в зависимости от толщины заготовок. Формула определения проста: половина толщины плюс один миллиметр. К примеру, если свариваются между собой детали толщиною 4 мм, то для их соединения необходима присадка диаметром 3 мм.

Плюсы и минусы

К преимуществам газовой сварки можно отнести:

• Полная независимость от электричества.
• Возможность изменять температуру сварочной ванны только за счет изменения угла направления пламени, то есть, расположения горелки.
• Возможность избегать прожогов, изменяя расстояние от сварочной поверхности до горелки.
• Аппарат и все оборудования для ацетиленовой сварки мобильно.

Но есть у данной технологии и свои минусы.

• Небольшая производительность сварочного процесса.
• Достаточно большая площадь нагрева, что чаще всего отрицательно влияет на сам основной металл.
• Для проведения сварных работ требуется сварщик с высокой квалификацией.
• Редко используется в промышленных объемах.

Чаще всего же сварка ацетиленовым газом применяется для соединения тонкостенных заготовок. К примеру, для стыковки тонкостенных труб, где невозможно изнутри использовать флюс или защитный газ. Обязательно ознакомьтесь с видео-уроком, правила ведения ацетиленовой сварки.

Расход кислорода при резке труб. Резка труб кислородом.

Расход кислорода при резке труб. Резка труб кислородом.

Для вычисления себестоимости работ по резке металла используют нормы расхода кислорода. Производится общий расход кислорода в течении рабочей смены и умножают на стоимость. Чтобы определить расход кислорода при работах по резке труб используют нормы расхода кислорода, приведенные в таблице ниже. В таблице приведены значения для одного перереза разного диаметра и толщины труб.

В предыдущей статье указан расход кислорода для листового металла, а в этой статье, остановимся на нормах расхода кислорода при резке труб. Данные нормы рассчитаны для керосинорезов типа «Бобуха».

Таблица 1.

Расход кислорода для перереза трубы.

Любой человек, кто хоть раз сталкивался с керосиновой резкой, может точно сказать, что невозможно абсолютно точно рассчитать значения расхода кислорода, однако можно максимально к ним приблизиться. Для этого необходимо знать количество резов трубы, её диаметр и толщину стенки.

Например, у нас есть 6 метров трубы Ø 133 с толщиной стенки 6 мм, её необходимо порезать по 1 м. Это значит, что у нас будет 5 резов. Берем значение из таблицы для трубы диаметром 133 и стенкой 6 мм и рассчитываем по формуле:

P = N × H,

P = 5 × 0,0705 = 0,3525 м 3

N – количество резов трубы;

H – норма расхода кислорода на 1 рез трубы.

В итоге получаем число 0,3525 м 3 кислорода необходимое для 5-ти перерезов трубы Ø 133 × 6,0. Конечно, это будет очень точное значение, при том условии, что не нужно будет продувать и настраивать резак, а также в этом значении не учитывается расход кислорода между резами. Поэтому к данному значению необходимо прибавить 10 – 20 % и тогда мы получим максимально приближенный расход 0,4 м 3 .

Конечно, надо сказать и о различных факторах, влияющих на расход кислорода, которые мы не учли, о них мы рассказывали в предыдущей статье.

Расход ацетилена и кислорода при сварке труб

Тема 9 Обеспечение монтажного участка кислородом. Снабжение горючими газами

1.Применение кислорода при монтаже ТЭС ;

2.Раздача кислорода потребителям ;

3.Потребность монтажного участка в кислороде ;

4. Суточный расход кислорода;

5.Обеспечение горючими газами;

6.Выбор типа ацетиленового генератора ;

7.Суточный расход ацетилена и производительность ацетиленогенераторной станции.

Кислород при монтаже ТЭС необходим для резки металла и труб, для сварки и термообработки труб малого диаметра, для подогрева металла и труб при производстве подгоночных работ и других нужд.

Монтажные участки могут получать кислород от промышленных кислородных заводов или от кислородных установок, сооружаемых на строительных площадках.

Кислородные заводы поставляют кислород в газообразном или жидком виде. Газообразный кислород транспортируется и хранится в стальных баллонах под давлением 15 МПа. В баллоне вместимостью 40 л содержится 6 м 3 кислорода. Жидкий кислород поставляется в специальных железнодорожных цистернах, вмещающих 34-36 т рабочего продукта, и в специальных автомобильных газификационных установках вместимостью 6000 л. Возможная транспортировка жидкого кислорода в железнодорожных цистернах до 800 км, а в автомобильных установках до 400 км.

Раздача кислорода потребителям производится через кислородную разводку отдельными баллонами.

Стационарные и передвижные кислородные установки сооружают по типовым проектам. В зависимости от потребности производительность их может быть 30, 60, 90 и 150 м 3 /ч.

Потребность монтажного участка в кислороде определяется в зависимости от общего объема работ по монтажу всего тепломеханического оборудования, строительных металлоконструкций, внутристанционных и наружных стальных трубопроводов. По удельным расходам кислорода эти работы подразделяются на две группы:

– тепломеханическое оборудование, включая все трубопроводы;

Средние удельные расходы кислорода (К₁, К₂) за всеь период монтажа на 1 т (м 3 /т) приведены для тепломеханического оборудования (в числителе) и для металлоконструкций (в знаменателе):

Суточный расход кислорода К_с, м 3 /сут, может быть определен по формуле

где Q Т ₁ – масса металлической части тепломеханического оборудования для агрегата или станции, т;

Q С ₂ – масса строительных металлоконструкций, т;

К_н ≈ 1,3 – коэффициент неравномерности производства монтажных работ; Т – общая нормативная продолжительность монтажа агрегатов или электростанции в целом, дн.

Потребность в кислородных баллонах подсчитывается следующим образом.

Среднечасовая потребность в кислороде (м 3 /ч)

Расход кислородных баллонов в смену, шт.,

Потребность в кислородных баллонах в смену при отдаче 80 % кислорода в разводку через рампу, шт.,

где b – коэффициент, учитывающий распределение объема работ по сменам (b = 3 при односменной работе; b = 2 при двухсменной работе).

Емкость кислородной рампы, шт.,

Запас баллонов для перезарядки рампы и хранения на складе, шт.,

где α – коэффициент запаса баллонов (α = 1 при работе в одну смену; α = 0 при работе в две или три смены).

Общая потребность в баллонах, шт.,

Обеспечение горючими газами.

Из горючих газов большое распространение получили ацетилен, пропан-бутан, природный газ и газы местного производства (коксовый и др.). Использование того или иного газа определяется возможностями поставки или получения его на месте.

Снабжение ацетиленом может осуществляться:

– от передвижной или стационарной установки;

– баллонами, получаемыми от завода.

Выбор типа ацетиленового генератора определяется расходом газа, допустимой потерей давления в ацетиленопроводе и располагаемым напором газа на выходе из аппарата.

Средний расчетный на весь период монтажа расход ацетилена на 1 т монтируемых конструкций составляет: для тепломеханического оборудования А₁ = 5 м 3 /т; для металлоконструкций А₂ = 1,5 м 3 /т.

Суточный расход ацетилена, м 3 /сут, определяется по формуле

Производительность ацетиленогенераторной станции, м 3 /сут,

,

где b – коэффициент, характеризующий распределение объема работ по сменам (при односменной работе 3, при двухсменной 2).

Среднесуточный за весь период монтажа расход карбида, кг/сут, определяется по формуле

Необходимая вместимость склада карбида, т, рассчитанная из условий хранения месячного запаса карбида, составляет:

Природный газ может быть использован при наличии его на данном строительстве. При этом требуется только устройство трубопровода для газа и постов на рабочих местах.

Расход газа на 1 т конструкций в 2 раза больше, чем расход ацетилена.

Пропан-бутан поставляется в баллонах вместимостью 40-50 л для небольших объектов и в цистернах для крупных объектов.

К рабочим местам на площадке и в главный корпус пропан-бутан подается в основном централизованно. Индивидуальное питание постов для других объектов монтажа производится от баллонов.

Расход пропан-бутана на 1 т монтируемых конструкций составляет для тепломеханического оборудования 3,2 м 3 /т, для металлоконструкций 1,0 м 3 /т.

Суточный расход пропан-бутана, м 3 /сут,

или в сжиженном состоянии

Вместимость хранилища для пропан-бутана, м 3 , на монтажной площадке определяется по формуле

где П ж _Б – суточный расход сжиженного пропан-бутана, л;

Т₃ – запас пропан-бутана, принимается от 5 до 8 сут.;

0,85 – коэффициент заполнения емкостей.

Число цистерн в хранилище, шт.,

,

где V_Ц – объем одной цистерны (резервуара – 2,5 м 3 ).

Потребность пропан-бутана в баллонах для обслуживания монтажного участка подсчитывается следующим образом.

Среднечасовая потребность, м 3 /ч,

Расход в смену в баллонах

Потребность баллонов в смену, шт., при отдаче 80 % газа в разводку через рампу

где b_п – коэффициент расхода газа по сменам (при односменной работе 3, при двухсменной 1,5).

Вместимость рампы пропан-бутана, шт.,

Запас баллонов для перезарядки рампы и хранения на складе, шт., составляет:

где n – кратность оборота баллонов (при односменной работе 2, при двухсменной 1).

Сварочные работы: Практическое пособие для электрогазосварщика (38 стр.)

Внутренний диаметр ацетиленопровода среднего давления 0,01– 0,15 МПа (0,1-1,5 кгс/см2) не должен превышать 50 мм; ацетиленопровода высокого давления свыше 0,15 МПа (1,5 кгс/см2) – не более 20 мм. При большом расходе газа прокладывают два и более параллельных трубопровода.

По стенам и колоннам трубопровод прокладывают на высоте не менее 2,5 м от пола.

Для стока конденсата трубопроводу придают уклон 0,002 в сторону влагосборника. Отводы от главной трубы к постовым затворам делают из труб с внутренним диаметром 13 мм (1/2 дюйма).

Трубопроводы для кислорода под давлением 1,50 МПа (15 кгс/см2) изготавливают из стальных газовых шовных (усиленных), бесшовных или электросварных труб. При давлении 1,5-6,4 МПа (15-64 кгс/см2) применяют только стальные бесшовные трубы. При давлении свыше 6,4 МПа (64 кгс/см2) применяют медные или латунные цельнотянутые трубы, так как при высоком давлении может произойти загорание стальной трубы в кислороде от искры при трении частиц окалины о стенки трубы, случайного попадания и самовоспламенения масла, загорания прокладок и других явлений, связанных с местным выделением тепла.

Кислородопроводы окрашивают в голубой цвет. При прокладке кислородопровода в земле применяют стальные бесшовные трубы независимо от давления газа.

Трубы для кислорода соединяют между собой сваркой, для медных труб применяют пайку стыков твердым медно-цинковым припоем враструб или на муфтах.

Все трубы для подачи кислорода после монтажа, перед сдачей в эксплуатацию, обязательно обезжиривают промывкой растворителем (четыреххлористым углеродом) с последующей продувкой паром или сухим, очищенным от паров масла воздухом до полного удаления растворителя (исчезновения запаха).

При совместной прокладке кислородопровод располагают ниже ацетиленопровода, с расстоянием между ними не менее 250 мм и высотой от уровня пола не менее 2,5 м.

Для подачи кислорода к сварочным постам под низким давлением 0,5-1,0 МПа (5-10 кгс/см2) диаметр кислородопровода выбирают по табл. 57.

Размеры труб для кислородопровода низкого давления, подводимого к сварочным постам

Контрольные вопросы:

1. Каково назначение редукторов и принципы работы постового однокамерного редуктора?

2. Чем отличается двухкамерный редуктор от однокамерного?

3. Как расшифровываются марки редукторов?

4. Какие требования предъявляются к редукторам по климатическим условиям?

5. В какие цвета окрашивают редукторы и почему?

6. Расскажите правила обращения с редукторами.

7. Расскажите о рампах кислородных баллонов.

8. Чем отличаются рампы ацетиленовых баллонов от кислородных?

9. Расскажите о рукавах (шлангах).

10. Что вы знаете о кислородных и ацетиленовых трубопроводах?

4. Сварочные горелки

Сварочная горелка служит основным инструментом при ручной газовой сварке. В горелке смешивают в нужных количествах кислород и ацетилен. Образующаяся горючая смесь вытекает из канала мундштука горелки с заданной скоростью и, сгорая, дает устойчивое сварочное пламя, которым расплавляют основной и присадочный металл в месте сварки. Горелка служит также для регулирования тепловой мощности пламени путем изменения расхода горючего газа и кислорода. По способу подачи кислорода, горючего газа и конструкции узла их смешения применяют два типа горелок: инжекторные и безынжекторные (рис. 94).

В инжекторной горелке смесительная камера начинается небольшим участком цилиндрической формы, плавно переходящим в более удлиненный конусный участок.

Инжекторные горелки работают на ацетилене низкого и среднего давлений. Подачи ацетилена в смесительную часть инжекторной горелки осуществляется за счет подсоса его струей кислорода выходящего с большой скоростью из отверстия сопла называемого инжектором. Процесс подсоса газа более низкого давления струей газа подводимого под более высоким давлением, называется инжекцией.

Рис. 94. Устройство узла смешения газов в горелках:

а – инжекторной; б – безынжекторной; 1 – кислородный канал; 2 – ацетиленовый канал; 3 – сопло инжектора; 4 – смесительная камера; 5 – трубка горючей смеси

Схема узла или камеры смешения инжекторной горелки показана на рис. 94, а. Кислород под давлением поступает по каналу (1) в сопло инжектора (3). При истечении кислорода с большой скоростью из сопла создается разряжение в канале (2), по которому подсасывается ацетилен.

Кислород и ацетилен поступают в смесительную камеру (4), имеющую конически расширяющийся канал (диффузор), где смешиваются и образуют горючую смесь, которая по трубке (5) идет в мундштук горелки, образуя на выходе из него при сгорании сварочное пламя.

Схема узла смешения безинжекторной горелки изображена на рис. 94, б. В этой горелке кислород по каналу (1) и горючий газ (ацетилен) по каналу (2) поступают под одинаковым давлением в цилиндрический канал смесителя (4), соединяются в нем в горючую смесь, которая по трубке (5) направляется в мундштук горелки, образуя на выходе пламя.

Для нормальной работы инжекторной горелки давление поступающего в нее кислорода должно быть 0,2-0,4 МПа (2-4 кгс/см2), а ацетилена – от 0,001 до 0,01 МПа (0,01-0,1 кгс/см2).

Для создания необходимого разрежения в горелке существенное значение имеет расстояние между концом сопла инжектора и входом в смесительную камеру.

При увеличении этого расстояния до инжекторного предела подсос возрастает, а при уменьшении – снижается. Устойчивое горение пламени при нормальном составе смеси для ацетилено-кислородных горелок и мундштуков обеспечивается при скорости истечения смеси из сопла мундштука в пределах 50-170 м/с (для мундштуков с диаметром выходного канала 0,6-3,5 мм). При этом избыточное давление смеси в трубке перед мундштуком должно быть в пределах 0,003-0,027 МПа (0,03-0,27 кгс/см2).

При скорости истечения смеси 20-40 м/с возникают хлопки и обратные удары пламени, а при скорости до 140– 240 м/с возможен отрыв пламени от мундштука горелки.

Инжекторные горелки могут работать при среднем давлении ацетилена до 0,15 МПа (1,5 кгс/см2). Однако при работе от ацетиленового баллона инжекторной горелкой давление ацетилена перед ней должно поддерживаться в пределах 0,02-0,05 МПа (0,2-0,5 кгс/см2), что снижает возможность возникновения хлопков и обратных ударов пламени.

Для лучшего отвода тепла мундштуки изготавливают из высокотеплопроводных материалов – меди марки МЗ или хромистой бронзы Бр.ХО,5. К этим материалам в меньшей степени прилипают брызги расплавленного металла. Мундштуки горелок малой мощности, имеющие водяное охлаждение, изготавливают из свинцовистой латуни ЛС59-1.

Для устойчивого горения и правильной формы пламени требуется тщательная обработка поверхности выходного канала мундштука. Заусенцы, вмятины и другие повреждения могут вызывать отрыв пламени, хлопок или обратный удар. Снаружи мундштуки полируют до зеркального блеска для предупреждения налипания брызг металла.

Инжекторное устройство горелки обеспечивает некоторый “запас ацетилена”, т. е. увеличение его расхода при полном открытии ацетиленового вентиля горелки по сравнению с паспортным расходом газа для данного номера мундштука. Горелки обеспечивают запас ацетилена до 15 %, а резаки – до 10 % от максимального расхода газа.

На производстве применяют различные горелки, отличающиеся конструктивным исполнением, мощностью и назначением. Наибольшее распространение имеют сварочные универсальные горелки средней мощности, а для ремонтных кузовных работ – малой мощности.

Горелки снабжают набором сменных наконечников различных размеров, различающихся расходом газов и предназначенных для сварки металла различной толщины.

Номер наконечника выбирается в соответствии с толщиной свариваемого металла и требуемым удельным расходом ацетилена в дм3/ч на 1 мм толщины. В табл. 58-62 приведены технические характеристики наиболее распространенных горелок малой и средней мощности.

Технические характеристики инжекторных горелок

Горелки сварочные для газов – заменителей ацетилена

* Горелка ГЗУ-3 – универсальная; ГЗУ-4 – для сварки чугуна и цвет металлов (кроме меди), а также наплавки, пайки, нагрева.

Универсальные ацетилено-кислородные горелки

Оценка статьи:

Загрузка...