О газах, используемых при резке и сварке

Кислород

В условиях атмосферного давления и обычной температуры кислород представляет собой газ, не имеющий цвета и запаха; он немного тяжелее воздуха. Горючие газы, пары горючих жидкостей в присутствии чистого кислорода горят очень интенсивно, при этом в зоне горения присутствует высокая температура. Для того чтобы получить высокую температуру, необходимую для процесса сварки, пары горючей жидкости или горючий газ смешивают с технически чистым кислородом. Кислород не горюч, не токсичен, не взрывоопасен, однако в сочетании с другими материалами он как сильнейший окислитель резко увеличивает их способность к горению, а в случае достаточно высокой скорости горения и к взрыву.

Добываемый из атмосферного технический кислород в результате обработки в специальных воздухоразделительных аппаратах очищается от углекислоты и пыли, в установке он осушается от влаги. Воздух компрессором сжимается до высокого давления, затем охлаждается в теплообменниках до сжиженного состояния. Жидкий воздух разделяется на азот и собственно кислород. Разделение возможно за счет разницы в температуре кипения элементов (жидкий азот кипит при более низкой температуре, чем находящийся в жидком состоянии кислород; разница составляет 13 градусов). Более легкокипящий газ, азот, испаряется первым. Он отводится из установки в атмосферу. В свою очередь жидкий чистый кислород скапливается в воздухоразделительном аппарате. Кислород, испаряясь, попадает в баллоны под давлением, которое создается компрессором.

По ГОСТ 5583-78 существует два типа используемого для резки и сварки технического кислорода:

- технический кислород I сорта, чистотой как минимум 99,7%;

- технический кислород II сорта, чистотой не менее, чем 99,5%.

Ацетилен

Ацетилен – это резкий по запаху горючий газ без цвета, представляющий собой соединение углерода с водородом. При длительном его вдыхании у человека появляются головокружение и тошнота; дело может закончиться общим отравлением. Ацетилен взрывоопасен. Самовоспламеняется этот газ при температуре 240-630 градусов. Столь широкий диапазон температур обусловлен различием в давлении и наличием в ацетилене определенных примесей. Так, при атмосферном давлении в смеси с кислородом он взрывается при концентрации ацетилена от 2,8%, в сочетании с воздухом – при 2,2%. Взрыву способствуют искры, пламя или сильный местный нагрев. По этой причине карбид кальция и ацетилен требуют к себе осторожного отношения и строгого соблюдения техники безопасности.

Для того чтобы подлежащий сварке или резке металл смог расплавиться, необходимо достигнуть температуры пламени в два раза более высокой, нежели температура свариваемого металла. Следовательно, ацетилен можно заменить другим газом лишь при сварке металлов, требующих более низких температур плавления. Например, когда речь идет об алюминии, его сплавах, о латуни, свинце.

Пропан, бутан и метан

Для резки металлолома применяют пропан, представляющий собой горючий газ, получаемый при переработке нефти или при добыче природных газов. Чаще всего получается не чистый пропан, а пропан-бутановая смесь (примесь бутана составляет от 5 до 30%). Данная сжиженная смесь находится в специальных баллонах. Жидкость преобразуется в газ самостоятельно в верхней полости баллона. Связано это с тем, что удельный вес газа меньше удельной массы сжиженной смеси. Технический пропан имеет довольно неприятный специфический запах, он тяжелее воздуха.

Природный газ в основном состоит из метана (степень его чистоты составляет 98%), остальной состав представлен бутаном и пропаном. Поскольку метан имеет слабый запах, для обнаружения его утечки в газ добавляются специальные пахнущие вещества. Метан чаще всего используется при резке металлов.

В качестве горючего могут использоваться другие газы (водород, нефтяной и коксовый газы) и горючие жидкости (керосин, бензин, ацетон и другие). Жидкие горючие материалы хранят в специальной таре. Но они и менее дефицитны. Для резки, сварки и пайки горючие жидкости преобразуются в пары посредством пламени наконечника горелки (резака).