Переваги та недоліки технології газового зварювання ацетиленом

Газове зварювання практично завжди асоціюється з ацетиленом, так як саме цей газ дає найвищу температуру полум’я при горінні з додаванням очищеного кисню. Це дозволяє економічно вигідно використовувати однакові обсяги ацетиленового газу в порівнянні з іншими газовими сумішами.

Широке використання і виробництво ацетилену кілька впало за останні десятиліття. Це викликано впровадженням високоякісних електродів для автоматичної і дугового зварювання під флюсом. Деякі галузі промисловості назавжди відмовилися від використання газового зварювання, але виконання деяких ремонтних і польових робіт без неї залишаються неможливими.

Ацетилен для зварювання (C2H2)

Загальна інформація

Ацетилен має вуглеводневий склад з потрійною вуглецевим зв’язком. Дешевий спосіб отримання з карбіду кальцію і води зробив його найпоширенішим пальним газом для зварювання. Висока температура горіння ацетилену приводить до виділення твердих частинок вуглецю, які починають яскраво світитися від жовтого полум’я до білого. Це дозволило застосовувати ацетилен і для ліхтарів.

Ацетилен транспортується і зберігається в газових балонах білого або червоного (для зрідженого стану) кольору по 40 л під тиском 1,6 МПа. Він є вибухонебезпечним при додаванні кисню або повітря, а так само при високому тиску.

властивості ацетилену

  • При температурі мінус 83,3 0С ацетилен переходить в рідкий стан.
  • При досягненні мінуса більше 90 0С газ твердне.
  • Цей газ розчинний у воді, і повністю розчиняється в органічних розчинниках, таких як ацетон.
  • При високих температурах (500 0С) ацетилен вибухає, а так само при тиску більш ніж 2 атм.

Переваги та недоліки ацетиленового горючої суміші для зварювання

переваги:

  • Найвища температура горіння.
  • Можливість отримання ацетилену з генераторів і придбання більш якісного в заводських балонах.
  • У порівнянні з іншими горючими газами є найвигіднішим.

недоліки:

  • Підвищена вибухонебезпечність і суворі умови техніки безпеки.
  • Висока загазованість приміщень при роботі.
  • Можливі виникнення дефектів: перевитрата й перегрів тонких металів.

Устаткування і матеріали для ацетиленового зварювання

При газовому зварюванні в якості пального газу найчастіше застосовується ацетилен, але через низку причин його так само і замінюють іншими газами. Крім того ацетилен є не єдиним газом і витратним матеріалом, який необхідний для отримання якісного з’єднання металів.

Витратні матеріали при газовому зварюванні

  • Ацетилен або замінює його газ

Він може бути в готовому вигляді (в балоні), а так само в одержуваному при розкладанні рідини під дією електродугового розряду або при розкладанні карбіду кальцію водою. Решта гази-замінники з низькою теплопровідністю застосовуються для окремих металів в якості розкислювачів. На їх згоряння потрібна різна кількість кисню, але вони не є економічними.

  • кисень

Для забезпечення достатніх температур і швидкого розплавлення металів пари горючих газів або сам газ спалюється з додаванням чистого кисню. Для зварювання використовують технічний кисень трьох сортів, який оцінюється за обсягом при атмосферному тиску:

  1. вищий сорт – частота 99.5% + 0.5% азот;
  2. перший сорт – частота 99.2% + азот, аргон;
  3. другий сорт – частота 98.5% + азот і аргон.

Рідкий кисень при зварюванні не використовується, але він більш зручний і безпечний для транспортування в теплоізольованих ємностях.

  • присадний дріт

Зварювальний дріт використовується відповідно до хімічним складом зварювальних металів. Головним критерієм її підбору є температура плавлення, яка повинна бути трохи нижче температури плавлення металів. Як виняток для сталі, міді, латуні та свинцю дріт може бути замінена нарізаними тонкими смужками металу тієї ж марки.

  • флюси

Зварювальні пасти або порошки, звані флюсами, застосовуються при зварюванні ацетиленом і його замінниками для захисту розплавленого металу від окислення і швидкого видалення вже утворилися плівок-оксидів.

Дріт і краю металів обробляються флюсами, які при нагріванні утворюють шлаки і спливають на поверхню рідкого металу. Шлакова плівка захищає зварювальну ванну рідкого металу від окислення. вибір складу флюсів, як і присадний дріт, залежить від виду зварювальних металів.

Апаратура для зварювання

Застосування газового зварювання вимагає однакового набору апаратури незалежно від виду використовуваного пального газу. Основним набором зварника на зварювальному посту є:

  • Водяний затвор. Він необхідний для запобігання займання ацетилено-кисневої суміші в газових каналах при так званому зворотному ударі. Захисний затвор завжди приєднується між пальником або різаком і газопроводом до балона або ацетиленового генератора.
  • Ацетиленовий генератор. Використовується для отримання ацетилену з карбіду кальцію шляхом додавання води.
  • Балони. Сталеві безшовні судини з запірним вентилем. Вони необхідні для стисненого кисню, а так само ацетилену, який знаходиться під тиском і розчинений в ацетоні. Всі балони різняться за кольорами.
  • Вентилі для балонів. Використовуються тільки латунні для кисневих балонів і тільки сталеві для ацетиленових. Забороняється використовувати мідь, так як ацетилен і мідь утворюють вибухову з’єднання.
  • Редуктори. Використовуються для зниження тиску відбирається з балона ацетилену і підтримки його на необхідному рівні. За конструкцією вони бувають однокамерні та двокамерні.
  • Рукава (шланги). Для подачі газу застосовуються шланги з вулканізованої гуми і прокладками з тканини. Рукава для ацетилену і кисню відрізняються, але можна використовувати і трубопровід із захисним клапаном.
  • Газові горілки. При ручного газового зварювання використовуються різноманітні пальники, які необхідні для змішування кисню і ацетилену, тобто для регулювання потужності полум’я.
  • Засоби захисту зварника і інструмент. Зварювальний маска, окуляри, рукавиці, ключі балонні, молоток і щітка по металу для зачистки зварних швів.

Весь цей набір обладнання та витратних матеріалів є обов’язковим, але не мінімальним. Для кисневого різання використовують ще і пальник-різак. Через небезпеку проведення зварювальних робіт вибухонебезпечною сумішшю все обладнання повинно проходити регулярні перевірки і бути в повній справності.

Технологічний процес зварювання за допомогою ацетилену

Ацетилен є найбільш вигідним газом при зварюванні товстих металів, а також найбільш зручним при використанні його в польових умовах. При цьому технологія отримання зварного шва досить проста і давно освоєна, але вимагає особливої ​​уважності зварника.

Технологія зварювання ацетиленом

  1. Виходячи з товщини зварювальних металів, підбирається необхідна пальник (від 0 до 5). Її товщина буде впливати на ширину шва і витрата пального газу.
  2. Пальник обов’язково продувається ацетиленом до появи запаху і перевіряється на готовність до роботи.
  3. Підпалюється горючий газ і повільно додається кисень до утворення стійкого полум’я. При цьому вихідний тиск на редукторах: ацетилен – 3-4 атм., Кисень – 2 атм.
  4. Регулюванням пальника підбирається необхідне зварювальне полум’я, його потужність.
  5. Ретельно очищені поверхні металів пересуваються один до одного і повільно розігріваються пальником.
  6. Сам процес зварювання проводиться або лівим, або правим способом зварювання металів.
  7. Слідом за пальником переміщається присадний дріт.

Ацетиленовий зварювання дозволяє отримати надійне з’єднання, а якість шва залежить від майстерності зварника. Але варто враховувати, що температура горіння ацетилену дуже висока, тому багато що залежить від правильно обраного відповідності зварювального полум’я металу.

Вибір зварювального полум’я

Склад горючої суміші визначає температуру, зовнішній вигляд і відповідно потужність зварювального полум’я. Регулюючи співвідношення кисню і ацетилену в суміші, зварювальник може отримати три основних види полум’я:

  1. Науглероживается (надлишок ацетилену). Застосовується при з’єднанні твердих металів, а так само алюмінію і магнієвих сплавів.
  2. Нормальне (нейтральне). Найбільш часто застосовуваний вид полум’я для зварювання “чорних” металів. Полум’я має чітко виражену корону і складається з трьох колірних зон: ядро ​​- яскраво-блакитна, відновна зона – блідо-блакитна, факел – жовта. Відновлювальна зона і факел є робочими областями полум’я пальника.
  3. Окислювальне (надлишок кисню). Використовується при різанні металу, зварювання латуні і пайку припоев разом з присадочной дротом.

Зварювальне полум’я безпосередньо впливає на якість і міцність зварювального шва. Його потужність повинна відповідати теплофізичних властивостях металу і його товщині. Так само дріт, флюс і вибір кута нахилу газового пальника є визначальними параметрами процесу зварювання металів.

Металургійні процеси ацетиленового зварювання

Використання ацетилену призводить до характерних особливостей процесу освіти шва:

  • утворюється невелика ванна розплавленого металу;
  • в точці зварювання досягається висока температура і основна концентрація тепла;
  • метал швидко розплавляється і швидко остигає, але не так як при зварці;
  • рідкий метал ванни встигає інтенсивно перемішуватися газовим потоком полум’я і дроту, що забезпечує гладкість зварювальному шву;
  • здійснюється хімічну взаємодію між розплавленим металом і газами зварювального полум’я.

Основні реакції газового зварювання:

  • Окислення: метали, які мають спорідненістю з киснем (магній, алюміній).
  • Відновлення: залізо, нікель і так далі.

Від виду металу і реакції, що відбувається під час зварювання залежить застосування тих чи інших флюсів, дроту.

Структурні зміни, що зварюються металів

Зоною впливу полум’я є ділянку шириною в 3 рази перевищує товщину зварюються. Відповідно процес розплавлення ацетиленом металів товщиною більше 5 мм являє складність і в цьому випадку обов’язково робиться скіс кромок. Але загальна зона впливу газового полум’я більше, ніж при дугового зварювання, що дозволяє з’єднувати більш товсті метали.

При рівномірному прогріванні шари основного металу, що примикають до зварювальної ванні, набувають грубозернисту структуру. Найбільша і чітко простежується структура спостерігається в зоні наближеною до самого шву.

Це зона неповного розплавлення металу, яка є самою нестійкою і схильною до утворення дефектів. За зоною можливих руйнувань слід так само зона крупнозернистою структури металу – зона не рекристалізації, яка характеризується меншими температурами плавлення. Усі наступні зони на відстані декількох міліметрів від шва свою мелкозернистую (нормальну) структуру не змінюють.

Для зменшення зони можливих дефектів використовують або попередній нагрів безпосередньо в зоні зварювання, або загальну термообробку деталі, або гарячу дріт для шва. Все це дозволяє наплавленого металу шва мати меншу подовження і менший коефіцієнт в’язкості в порівнянні з основним металом, що забезпечує підвищену пластичність з’єднання.

Режими зварювання ацетиленом деяких металів

Вуглецева сталь

Високовуглецеві стали не рекомендується зварювати ацетиленом. А для низьковуглецевих сталей газове зварювання застосовна в будь-яких варіантах, з вибором будь-якого методу зварювання. При нормальному полум’я пальника і середньої потужності 120 дм3 / год використовується правий метод зварювання. Для підвищення якості шва найчастіше використовується дріт з маловуглецевої сталі. При нагріванні частина марганцю, кремнію та вуглецю вигорає, що забезпечує отримання грубозернистої структури основного металу. дріт з вмістом 0,17% вуглецю, 1,1% марганцю і 0,9% кремнію використовується для отримання шару наплавленого металу рівної структури.

Легована сталь

Теплопровідність легованих сталей призводить до високого ступеня деформації при значних температурах, що ускладнює процес зварювання ацетиленом.

  • Низьколегованісталі: добре зварюються нормальним полум’ям із застосуванням відповідних флюсів.
  • Хромонікелеві стали: зварюються нормальним полум’ям низької потужності (до 75 дм3 / ч).
  • Жароміцні стали: використовується дріт з вмістом 25% хрому і 21% нікелю.
  • Коррозиестойкие стали: застосовується дріт з 3% молібдену, 11% нікелю і 17% хрому.

чавун

Окислювальне полум’я згубно впливає на структуру чавуну. При його застосуванні вигорає кремній в зоні розігріву і в металі шва утворюються зерна білого чавуну. Таке з’єднання не є міцним і легко колеться. Для з’єднання частин деталей з чавуну можливе використання нормального або науглероживается полум’я газового пальника.

мідь

Високий коефіцієнт теплопровідності міді вимагає підведення від газового пальника значно більшої кількості тепла, ніж для сталей. При цьому мідь дуже швидко плавиться і є надтекучим матеріалом в рідкому стані. Тому її з’єднання необхідно проводити без зазору між кромками деталей або з використанням дроту з чистої міді. Для видалення мідних шлаків використовують спеціальні флюси, які до того ж забезпечують і розкислення шва.

латунь

Зварці з’єднання латуні не піддається, тому застосовують газове зварювання. При утворенні шва необхідно використовувати температури близько 900 0С, яких достатньо для виникнення з’єднання, але не вистачає для повного випаровування цинку з металу. При газовому зварюванні допустимий відсоток випаровування цинку з шва і близько шовного зони – 25%, що дозволяє сформувати НЕ пористий шов.

Якщо кількість ацетилену в палаючій суміші збільшити до 35%, то кількість матеріалу, який випаровується цинку значно зменшиться. В цьому випадку не обійтися без присадочной латунного дроту і флюсу.

бронза

Бронза сильно піддається окислювальним реакцій, внаслідок чого з неї швидко випаровуються олово, кремній і алюміній. Тому всі з’єднання з використанням газового зварювання необхідно проводити відновлює полум’ям пальника. Як присадного дроту використовують безпосередньо сполучається метал, а для розкислення шва в метал вводять ще й 0,5% кремнію. Для бронзи підходять флюси того ж складу, що і для міді та латуні.

Плюси і мінуси ацетиленового зварювання

Перш за все, будь-яка ручна газове зварювання відрізняється великими можливостями в порівнянні з електродугової зварюванням. Але це ж перевага вимагає і більшого контролю з боку зварника, а значить, підвищує можливість виникнення помилки і порушення цілісності з’єднання.

переваги:

  • Зручність використання в будівельних і монтажних умовах, де немає силового кабелю і джерела енергії. Устаткування для зварювання досить мобільне і легко транспортується.
  • Можливість поєднати кілька видів металів з різними температурами плавлення при використанні одного виду обладнання. Тільки за рахунок регулювання полум’я і концентрації ацетилену в горючій суміші.
  • Незамінність при зварюванні чавуну, латуні, міді.
  • Підвищення якості шва за рахунок використання правильно підібраною дроту.
  • Можливість регулювання швидкості нагріву металу при зварюванні ацетиленом.

недоліки:

  • Людський фактор: потрібна висока кваліфікація зварника для достатнього рівня продуктивності.
  • Велика зона термічного впливу, що в машинобудуванні є неприйнятним.
  • При зварюванні металів товщиною більше 5 мм дугове зварювання є більш вигідною м за витратами, і по швидкості одержання сполуки.
  • процес газового зварювання не піддається механізації і автоматизації.
  • Газове зварювання не забезпечує якісного з’єднання високовуглецевих сталей.
  • Виникнення напружень в металі, що призводить до деформації при зварюванні внахлест.
  • Економічно вигідний в порівнянні з використанням дугового зварювання варіант отримання якісного і надійного зварного з’єднання.
  • Вибухонебезпечність застосовуваних матеріалів, які неможливо використовувати в певних умовах.

Особливості зварювання ацетиленом:

  • Ідеально підходить для стикових, а не торцевих з’єднань.
  • Продуктивність зварювання прямо пропорційно залежить від чистоти кисню і ацетилену.

При всіх недоліках і небезпеки при використанні і зберіганні ацетилен, він був і залишається головним пальним газом для зварювання. У свою чергу, газове зварювання ніколи повністю не здасть позиції і не втратить свою популярність, так як в деяких умовах вона є просто незамінною і багато галузей промисловості вже не зможуть обійтися без неї.

Висока кваліфікація зварника і численний досвід роботи дозволяє процесу ацетиленового зварювання стати не тільки вигідний по витраті матеріалів, але і по продуктивності отримання зварних з’єднань різних деталей металоконструкцій. Суворе дотримання техніки безпеки і всіх запобіжних заходів зводить до мінімуму виникнення небезпечних ситуацій при використанні зварювання ацетиленом.

Ссылка на основную публикацию