Для газовой сварки

Лабораторная работа 6

ОБОРУДОВАНИЕ И РАБОЧИЙ ИНСТРУМЕНТ

ДЛЯ ГАЗОВОЙ СВАРКИ

З а д а н и е

1. Изучит устройство, назначение и правила эксплуатации кислородного и газового баллонов.

2. То же кислородного и газового редуктора.

3. То же сварочных горелок.

4. То же газового генератора типа «РА» и водяного предохранительного затвора.

5. Ознакомиться с инструментом, применяемым при производстве газовой сварки.

6. Составить краткий очерк.

I. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

Процесс газовой сварки основан на нагревании - плавлении соединяемых металлов теплом, выделяемым при сгорании различных горючих газов в атмосфере чистого кислорода.

Кислород и газы подаются к месту сварки в баллонах и трубопроводу (природный газ). Газ ацетилен часто вырабатывают на месте сварки из карбида кальция в специальных газогенераторах.

II. КИСЛОРОДНЫЕ БАЛЛОНЫ

Газообразный кислород хранится и транспортируется в стальных баллонах под давлением до 150 атм. Кислородные баллоны изготавливаются различной емкости. Наиболее употребляемые баллоны емкостью 40 литров, которые вмещают газ 6 м³ (40х150), (в пересчете на нормальное давление) весит 67 кг, а с газом 75 кг имеют внешний диаметр Д – 219 мм, толщину стенки 8 мм. Кислородные баллоны окрашиваются в голубой цвет с надписью «кислород».

В верхней части баллона насажен в нагретом состоянии башмак с квадратным основанием для устойчивости.

III. ГАЗОВЫЕ БАЛЛОНЫ

1. Ацетилен, горючий газ, С2Н2, дающий температуру пламени в чистом кислороде 3100/3300 С, хранится и транспортируется в отдельных баллонах с пористой массой, где он находится растворенным в ацетоне под давлением 15 – 16 атмосфер при 15°С. Пористая масса (древесный уголь) применяется в целях безопасности.

Ацетиленовые баллоны по размерам такие же, как для кислорода, но окрашиваются в белый цвет с надписью буквами «ацетилен».

Вентиль изготавливают из стали без маховичка для открывания штуцера, поэтому для открывания и закрывания вентиля требуется применять торцовый ключ, а редуктор присоединять к вентилю при помощи специального накидного хомута. Прекращать отбор газа из баллона надо при давлении в нем 2 атм, во избежание уноса ацетона. Следует отметить, что при соединении с медью и ртутью C2Н2 дает смесь, взрывающуюся при нагревании и ударах.

2. Водород – горючий газ, дающий температуру пламени 200°С-2100°С, хранится и транспортируется в таких же баллонах, как и кислород, но окрашенных в темно – зеленый цвет с надписью «водород». Штуцер вентиля имеет левую резьбу -"14 ниток на I".

3. Природный газ – метан транспортируется и хранится в отдельных баллонах таких же, как и кислород, но окрашенных в красный цвет с надписью «метан». На заправочных станциях баллоны заряжаются на давление 150 – 200 атм.

Баллон изготавливается по ГОСТу из углеродистой стали с пределом прочности не ниже 65 кг/мм², с пределом текучести не ниже 38 кг/мм², относительным удлинением 12%. Для сварочных работ применяются баллоны емкостью 40-50 л. Вес баллона 67 – 70 кг. На баллоне установлен соответствующий вентиль с левой резьбой. Размеры баллона равны: наружный диаметр 219 мм, длина корпуса 1390/1700 мм, толщина стенок – 8 мм.

Газ метан может также передаваться для сварки от газовой магистрали с установкой около отвода газа предохранительного затвора водяного или мембранного типа.

Сжиженный газ

(пропан – бутан)

Сжиженные газы, используются для сварочных работ, представляют собой пропан С3Н8 и бутан С4Н10. Процентное содержание их определяется температурой атмосферы, при которой происходит сварка. Смеси с содержанием пропана до 30% применяются в районах с более теплым климатом и в летнее время. При содержании пропана не менее 70% смесь жидкого газа может быть использована в зимнее время и в районах с более холодным климатом. Давление паров пропано – бутановой смеси зависит от температуры внешней среды. Так, например, давление паров пропана при температуре - 15°С равно 2,1 атм., а при температуре + 25°С оно повышается до 8,6 атм.

Расчетное давление сниженной пропано – бутановой смеси для сосудов принято 16 кг/см², что соответствует давлению насыщенных паров пропана при наивысшей температуре окружающего воздуха в средней полосе России (+ 45°С). Размеры баллона: высота 1100 мм, диаметр 285 мм, толщина стенки 4 мм. Окраска – красный цвет с надпись «пропан – бутан».

IV. КИСЛОРОДНЫЙ РЕДУКТОР

Редуктор служит для понижения давления газа, отбираемого из баллона до рабочего давления, требующегося при сварке или резке, и поддержания этого давления постоянным, независимо от понижения давления в баллоне и расхода газа. Схема редуктора показана на рис.1.

Рис.1. Схема кислородного редуктора.

Газ из баллона входит через штуцер 1 в камеру высокого давления – 2. Когда редуктор не работает, то проход из камеры высокого давления – 2 в камеру низкого давления – 3 закрыт клапаном – 5, прижатым к седлу запорной пружиной – 6. При ввертывании регулирующего винта – 8 нажимная пружина – 7 сжимается и перемещает вверх резиновую мембрану -4, а вместе с ней передаточный шпиндель и клапан – 5, открывая тем самым доступ газу из камеры – 2 в камеру – 3. Газ в камеру - 3 будет поступать до тех пор, пока давление газа на мембрану не уравновесит усилия нажимной пружины.

Если поступление газа в редуктор и расход его одинаковы, давление остается постоянным и мембрана находится все время в одном положении. Если количество газа, отбираемого из редуктора, станет больше количества газа поступающего в редуктор, то давление в камере – 3 уменьшится, мембрана, а вместе с ней и клапан переместятся вверх, зазор между клапаном и седлом станет больше, количество поступающего газа также увеличится и станет равным расходу газа.

Давление при этом становится прежним. При уменьшении отбора газа аналогичные явления произойдут в обратном порядке, давление же опять останется постоянным. Таким образом, обеспечивается постоянство установленного давления в редукторе независимо от расхода и поступления в него газа. Кислородный редуктор навинчивается на вентиль баллона при помощи накидной гайки с правой резьбой 3/4" тр. Отогревать замерзший редуктор можно только горячей водой. Редуктор окрашивается в синий цвет. Редуктор имеет 2 манометра: один со шкалой до 200 – 250 атм, а другой со шкалой от 0" до 30 атм. Для показа рабочего давления газа.

V. ГАЗОВЫЕ РЕДУКТОРЫ.

1. Ацетиленовый редуктор – однокамерный обратного действия, такой как и кислородный, только вместо накидной гайки имеется специальный хомут для присоединения редуктора к запорному вентилю. Ацетиленовый редуктор окрашивается в белый цвет.

2. Водородный редуктор такой же, как и кислородный редуктор, но с накидной гайкой, имеющей левую резьбу 21,8 мм, - 14" ниток на I" и окрашенный в зеленый (защитный) цвет.

3. Метановый редуктор такой же, как и кислородный, но окрашен в красный цвет с накидной гайкой, имеющей левую резьбу 14" ниток на I".

VI. СВАРОЧНЫЕ ГОРЕЛКИ.

Сварочные горелки предназначены для смешивания горючего газа с кислородом для получения сварочного пламени.

По принципу действия горелки разделяются на две группы: горелки низкого давления, или инжекторные, и горелки высокого давления, или бензинокислородные (см.схему горелок рис.2).

Кислород при истечении из инжектора развивает большую скорость, создает разряжение и ацетилен засасывается в камеру смещения.

Рис.2. а) инжекторная горелка; б) безинжекторная горелка; 1- мундштук; 2 – смесительная камера; 3 – трубка; 4 – инжектор.

Таблица 1

Технические данные горелки для ручной сварки

(тип ГС и ГСМ)

Наименование	Номера горелок
Примерная толщина свариваемого металла (сталь), мм	0,5-1;	1-3	2,5-3	4-7	7-11	10-18	17-30
Расход ацетилена, л/час	50 - 135	135-250	250-400	400-700	700-1100	1050-1750	1700-2800
Расход кислорода, л/час	50-140	140-260	260-420	420-750	750-1170	1170-1900	1900-3100
Диаметр отверстий, мм; а) инжектора б) смесительной камеры; в) мундштук	0,25   0,85 0,80	0,35   1,25 0,15	0,45   1,60 1,5	0,6   2,0 1,9	0,75   2,5 2,3	0,95   3,0 2,8	1,2   3,8 3,5
Давление кислорода, атм	1-4	1,5-4	2-4	2-4	2-4	2-4	2-4

Сварочная горелка состоит из:

1) двух шпинделей, на которые надеваются шланги, подающие в горелку кислород и ацетилен;

2) двух вентилей – для регулирования кислорода и горючего газа;

3) наконечников с мундштуками из красной меди и инжекторов.

4) технические данные сварочных горелок указаны в табл. 1.

Сварочная горелка для природного газа

Горелка для работы на природном газе СН4 в основном предназначена для сварки чугуна. Эта горелка может быть изготовлена из обычной сварочной горелки типа СУ. Для этого необходимо у мундштука горелки сделать дополнительные отверстия, см.рис.3 и табл.2.

Рис.3.

Таблица 2

Размеры отверстий в мундштуках в мм

Номер мундштука для ацетилена
Номер мундштука для метала D-диаметр сопла d - диаметр допол-нительного отвер-стия Количество до-полнительных отверстий	- -     -     -	- -     -     -	3,0     -     -	3,4     -     -	3,6     -     -	2,9     1,5	3,5     2,0
Примечание: Дополнительные отверстия по средней линии D-d

Для увеличения подачи горючего газа рекомендуется заменять инжекторы у наконечников горелок на номер больше. Так, к наконечнику № 3 следует поставить инжектор от наконечника № 4 и т.д.

Мощность горелки выбирается из расчета 140 л природного газа в час на 1 мм, толщины свариваемого изделия из чугуна.

Сварочная горелка

для сжиженного газа

Для сварки на сжиженных газах типа «пропан – бутан» может быть рекомендована горелка конструкции Р.Ш.Сабирова. (рис.4).

Принцип действия данной горелки основан на двойном подогреве горючего газа до смешивания его с кислородом (из трубки – 2 пламя направляется на камеру предварительного подогрева – 5, тем самым нагревается дополнительно сжиженный газ).

Рис. 4. Горелка конструкции Сабирова

1 – наконечник; 2- подогревающее сопло; 3- смесительная камера; 4 – камера основного подогрева; 5 – камера предварительного подогрева; 6 – накидная гайка; 7 – коренная часть горелки «ГС» (отрезанная на длину 70мм); 8-9 инжектор.

VII. ГАЗОГЕНЕРАТОРЫ.

Для получения ацетилена С2Н2 из карбида СаС2 применяются специальные аппараты которые называются ацетиленовыми генераторами. Промышленный способ получения ацетилена заключается в разложении карбида в воде. Реакция протекает по уравнению:

СаС2 + 2Н2О = С2Н2 + Са (ОН)2

По способу соприкосновения карбида с водой генераторы бывают следующих систем:

1) «Карбид на воду», в котором карбид попадает в вводу;

2) «Вода на карбид», в котором вода льется на карбид;

3) «Контактные», в котором вода соприкасается с карбидом до тех пор, пока отбор газа равен или больше выделения его карбидом, а при уменьшении отбора газа соприкосновение воды с карбидом прекращается.

Все генераторы делятся по давлению газа на генераторы:

1) низкого давления от 0,01 до 0,1 кг/см²;

2) среднего давления от 0,1 до 1,5 кг/см²;

3) высокого давления от 0,5 до 1,75 кг/см².

Наибольшее распространение получили газогенераторы типа РА («Рекорд») по системе «вода на карбид», производительность 1-2 м³/час с расходом карбида в час 4 кг на 1 м³, давление газа 0,014 атм. Вес генератора без воды 50 кг, с водой 115 кг (см.рис.5).

Газообразователь его состоит из двух реторт -1 с корзинками -2, разделенными перегородками на несколько секций. Перегородки имеют разную высоту, чем достигается последовательность заполнения секций водой.

Реторты вварены в корпус 3 и закрываются крышками 4. Газгольдер представляет собой колокол – 5 с предохранительной трубкой - 6. Патрубок - 7 приварен к трубке – 6 и на него надет резиновый шланг – 8, который другим концом надет на трубку – 9 трехходового крана – 10.

Карбид кальция загружается в корзинки – 2, заполняя отдельные секции не более половины их объема: корпус – 3 заполняется водой. Через трехходовой кран – 10 можно подавать в одну из реторт воду.

Рис.5. Ацетиленовый генератор типа «РА»

Вода поступает в патрубок – 7 и попадает в корзинки, карбид при этом разлагается и выделяющийся ацетилен по трубке – 11 поступает под колокол, который при этом поднимается. Когда колокол поднимается настолько, что патрубок выйдет из воды, подача ее в корзинку прекратиться. По мере отбора газа через трубу -13 колокол будет опускаться и когда патрубок – 7 погрузится в воду, вновь будет поступать в корзинки и разложение карбида начнется снова. Таким образом, генератор может работать непрерывно. Газ идет к потребителю через очиститель 14, заполненный инфузорной землей, пропитанной раствором хромика в серной кислоте, которая очищает газ от сернистого и фосфоритического водорода, и водяной предохранительный затвор – 15.

Во время сварки иногда пламя устремляется в горелку и распространяется по направлению к генератору. Такое явление называется обратным ударом. Проникновение пламени в генератор или газопровод приведет к взрыву. Поэтому каждый газогенератор снабжен водяным затвором (рис.6).

Рис.6.Схема устройства водяного предохранительного затвора

низкого давления.

При обратном ударе горящий газ через шланг -1 войдет в водяной затвор и создаст там давление, которое понизит уровень воды ниже трубы – 3, заставив часть воды заполнить трубопровод – 2, подающий газ из генератора, а часть воды выбросит в предохранительную трубу – 3. Это позволит горящему газу уйти в атмосферу через патрубок – 4, а не в генератор, так как отверстие трубы – 2 будет еще в воде.

Морозоустойчивый ацетиленовый генератор АНДП IIа-IIIа

I,25 (АНВI-56)

Назначение

Переносной генератор АНДП I Iа-I I Iа (ГОСТ 5190-60) предназначен для получения газообразного ацетилена из карбида кальция и работает по системе (вытеснения воды) в сочетании с системой (вода на карбид).

Генератор однореторный прерывного действия однопостовой, приспособлен для работы в зимних условиях при температуре до минус 25^оС.

Техническая характеристика

Нормальная производительность, м³/час 1,25

Рабочее давление ацетилена, кг/см² 0,025-0,03

Общая емкость корпуса, л 146

Объем, заливаемый водой, л 84

Вес заряженного генератора, кг 125

Разовая загрузка карбида, кг 4

Расход воды на одну загрузку карбида, л 17

Конструкция и работа генератора

Генератор (рис. 7) состоит из корпуса I с вваренной в него ретортой-2, в которой помещается загрузочная корзина 3. Корпус генератора разделен горизонтальной перегородкой 25 на две части: нижнюю-газосборник и соединительной циркуляционной трубой-8, доходящей почти до дна газосборника.

При низких температурах в соединительную трубу устанавливают водяной затвор 14, чтобы предохранить его от замерзания. В теплое время года он помещается снаружи генератора.

Между газосборником и водяным затвором помещен карбидный осушитель 22, соединенный с ними резиновыми шлангами 23 и 21.

Генератор заполняется водой через открытую верхнюю часть корпуса до отметки уровня 24.

Вода в реторту проходит по газоотводящей трубке 28, куда она поступает через отверстие 26 при открывании вентиля 27, шток которого выведен из корпуса генератора через сальник. Реторта закрывается крышкой 5 с помощью траверсы и винта 6.

Ацетилен, выделяющийся в результате реакции между карбидом кальция и водой, поступает по газоотводной трубке 28 в газосборник и вытесняет находящуюся в нем воду через циркуляционную трубу 8 в верхнюю часть генератора.

Вода подается в реторту до тех пор, пока она не будет вытеснена из газосборника ниже уровня вентиля 27. При этом по мере выделения ацетилена и возрастания давления в газосборнике и в реторте происходит вытеснение воды из реторты 2 в камеру 13 через трубу 12.

Рис. 7. Генератор АНДП IIа-IIIа I,25

Благодаря вытеснению воды из реторты, дальнейшее газообразование ограничивается, и рост давления в газосборнике замедляется. При отборе газа из газосборника давление в нем и реторте падает, вода, вытесненная в камеру, возвращается в реторту и поступает к карбиду, вследствие чего газообразование возобновляется. При падении давления в генераторе до 230-270 мм вод.ст. вода в газосборнике поднимается выше вентиля 27 и начинает также пополнять реторту. Поступление воды в реторту прекращается после того, как давление газа превысит 270-280 мм вод.ст., т.е. когда уровень воды в газосборнике снова опустится ниже уровня вентиля 27.

Газ при отборке поступает из газосборника в карбидный осушитель, загруженный карбидом, после чего проходит в водяной затвор, а из него через ниппель 15 в горелку или резак.

Карбидный осушитель 22 представляет собой цилиндрический сосуд, имеющий входное (внизу) и выходной ниппели. Внутри корпуса помещена решетка, на которую загружают карбид кальция. Осушитель закрывают крышкой, уплотнение достигается при помощи резинового кольца.

Водяной затвор служит для предохранения генератора от взрыва при обратном ударе пламени. Ацетилен поступает в водяной затвор по трубке 20, приваренной к отъемному нижнему донышку. Эта трубка помещена в предохранительной трубе, которая не доходит до нижнего донышка корпуса затвора. Плотность в месте соединения нижнего донышка с корпусом затвора создается резиновой прокладкой (кольцом) 10. Верхний конец газоподводящей трубки соединен шлангом 21 с карбидным осушителем, нижний конец трубки имеет шесть отверстий, через которые газ проходит в корпус затвора. Над отверстиями трубки расположена шайба-9, служащая рассекателем.

Ацетилен, пройдя через залитую в затвор до уровня предохранительной и новоподводящей трубами. Газ выходит из затвора через ниппель-15.

При обратном ударе взрывчатая смесь вытесняет воду в предохранительную и газоподводящую трубы до тех пор, пока не выйдет из воды нижнее отверстие предохранительной трубы. Через эту трубу взрывчатая смесь выходит в атмосферу, унося с собой воду. При проходе через отверстия в трубе часть воды задерживается в обичайке 17 и стекает обратно в затвор.

Подготовка генератора к пуску

Перед пуском генератора он должен быть осмотрен. При осмотре следует обратить внимание на отсутствие или в реторте и шлангах соединяющих карбидный осушитель, а так же посторонних предметов в корпусе генератора.

При подготовке генератора к пуску следует:

1. Зарядить карбидный осушитель 22, для чего снять его с рабочего места, отсоединить шланги 21 и 23, открыть крышку, очистить от извести осушитель и шланги, загрузить на решетку в сухой осушитель 1 кг. Карбида кальция грануляции 15-25мм, закрыть крышку, положив под нее резиновую прокладку. Установить осушитель, присоединив его при помощи шланга 23 к газоотводящей трубке генератора и шланга 21 к водяному затвору.

2. Заполнить генератор водой до уровня шайбы 24, при этом вентиль 19 водяного затвора должен быть открыт, а вентиль 27 закрыт

3. Заполнить водой водяной затвор 14 через открытую верхнюю обечейку 17 до уровня контрольного крана 11, после чего закрыть вентиль 19. Если в затвор предварительно налита вода, то при заполнении водой генератора должен быть снят шланг, соединяющий затвор с корпусом генератора. Подключить его можно только после полного удаления воздуха из аппарата. При температуре ниже -25^оС затвор заливают раствором антифриза. В качестве антифризов можно применять: водный раствор содержащий по весу 50% этиленгликоля; водный раствор содержащий по весу 70% глицерина; 20% раствор хлористого натрия; 30% раствор хлористого кальция.

4. Открыть вентиль 27, убедиться в том, что вода поступает в реторту, после чего закрыть вентиль 27 и контрольный кран 4.

5. Корзину 3 до уровня ее верхних прутьев загрузить карбидом грануляции 25-80 мм. В корзину одновременно можно загружать не более 4 кг. карбида. При необходимости может быть применен карбид грануляции 15-25 мм, при этом загрузка должна производиться в корзину, на прутки которой уложена сетка (ГОСТ 3826-47, сетка №11). Разовая загрузка карбида не должна превышать 2 кг. Может быть так же применен карбид грануляции 2-8, 8-15, 15-20 мм, смешанный с 3-5% мазута (по весу). При перемешивании мазут должен равномерно покрыть все частицы карбида. Карбид, смешанный с мазутом, следует загружать так же на сетку, уложенную на прутки корзины, как указано выше.

6. Вставить корзину в реторту 2 без перекоса, плотно закрыть реторту крышкой 5 при помощи нажимного винта 6 и траверсы 7.

7. Открыть вентиль 27, пустить воду в реторту и выделившимся ацетиленом продуть реторту через пробный кран 4 в течение 1 мин., после чего пробный кран закрыть. Во время продувки вентиль 27 должен быть закрыт.

Обслуживание во время работы

Для отбора газа из генератора требуется открыть вентиль 19 на водяном затворе. При этом необходимо следить, чтобы температура охлаждающей воды не превышала + 60^оС (рука терпит эту температуру). После израсходования заряда карбида (что определяется по выходу воды с жидким илом при открывании пробного крана 4) нужно закрыть вентиль 27 и тем самым прекратить подачу воды в реторту. Для того, чтобы перезарядить реторту, следует открыть ее крышку, вынуть корзину, очистить реторту от ила, промыть корзину и высушить ее без применения открытого огня. Загрузить карбидом запасную корзину, вставить ее в реторту, закрыть реторту и снова открыть вентиль 27. После переработки в генераторе каждых четырех загрузок карбида требуется перезаряжать карбидный осушитель, как указано выше. Проверять уровень жидкости в водяном затворе необходимо при каждой перезарядке и после каждого обратного удара. При необходимости долить воду в затвор через верхнюю обечейку 17 до уровня контрольного крана 11. Излишек воды слить. Для проверки уровня жидкости в водяном затворе при работе в холодное время года в момент перезарядки отсоединить затвор, вынуть его из циркуляционной трубы и открыть вентиль 19 и кран 11.

После окончания работы промыть реторту, загрузочную корзину и камеру для вытесненной воды.

Дата добавления: 2015-07-11