В медицине а также для сварки и резке металлов применяют

Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Применение водорода для сварки и резки металлов

При горении в кислороде некоторых газов, например водорода илн ацетилена (органическое вещество), достигается высокая температура. На этом основано применение кислорода для резки и сварки металлов. [c.130]

Кислород широко применяется для получения высоких температур, которые достигаются путем сжигания различных горючих газов (водорода, светильного газа и т. д.) в смеси не с воздухом, а с чистым кислородом. Особенно распространено применение кислорода в смеси с ацетиленом (температура пламени около 3000°С) для сварки и резки металлов. В медицине вдыхание чистого кислорода иногда назначается при некоторых отравлениях, заболеваниях легких и др. Очень большое практическое значение имеет использование кислорода (чаще — обогащенного им воздуха) для интенсификации ряда важнейших производственных процессов металлургической и химической промышленности. [c.48]

Практическое использование водорода началось с небольших количеств, потреблявшихся главным образом для воздухоплавания, освещения, гидрогенизации жиров и пайки свинца. В 20-х годах текущего столетия промышленное производство водорода резко возросло во всех странах мира, что было обусловлено разработкой и широким внедрением в практику процесса синтеза аммиака из водорода и азота. Этот процесс получил огромное развитие в связи с непрерывным увеличением производства и потребления минеральных удобрений. Большие количества водорода потребовались для производства метилового спирта, а с 50-х годов и для синтеза карбамида. В меньших количествах водород находит разнообразное применение во многих других отраслях народного хозяйства. Значительно увеличилось использование водорода для гидрогенизации жиров, гидрирования угля, тяжелых масел, при синтезе спиртов, жирных кислот, получении углеводородов, перекиси водорода, синильной и соляной кислот и других продуктов, а также для сварки, резки и обработки металлов, в производстве электрических ламп и аккумуляторов. [c.7]

Ацетилен — газ, он горит, давая ослепительный белый свет в свое время ацетиленовые лампы использовались в автомобильных и велосипедных фарах. Однако в настоящее время такие лампы находят применение только в бакенах и для освещения домов в отсутствие электричества. В смеси с кислородом газ дает кислородно-ацетиленовое пламя, температура которого достаточна для резки и сварки металлов (гл. 7). Вероятно, наиболее характерным химическим свойством ненасыщенных углеводородов является их тенденция превращаться в насыщенные соединения. Они энергично взаимодействуют с водородом, галогеноводородами и галогенами, образуя соответствующие насыщенные соединения. Такие реакции называются реакциями присоединения для иллюстрации ниже приводятся некоторые примеры [c.211]

Как известно, синтезы с участием водорода обычно идут под давлением для сжатия газов применяют компрессоры на десятки и сотни атмосфер компрессия удорожает газы. Возможность получать газы из электролизера сразу под большим давлением вызывает значительный интерес. При разработке этого предложения встал также вопрос о целесообразности передачи сжатых газов на значительные расстояния (например, разводка газов для сварки и резки металлов на территории большого машиностроительного завода, передача энергии в виде сжатых газов, аккумуляция энергии и т. д.). Известны попытки применения электролиза воды под давлением на подводных лодках, на которых вместо батареи электрических аккумуляторов устанавливается водородно-кислородный двигатель, работающий при под- [c.42]

Применение. В химической промышленности водород служит сырьем для получения аммиака NH3, хлороводорода H I, метанола СН3ОН и других органических веществ. В пищевой промышленности водород используют для выработки твердых жиров путем гидрогенизации растительных масел. В металлургии водород используется для восстановления некоторых цветных металлов из их оксидов. Как уже отмечалось выше, водород — очень легкий газ, поэтому им заполняют воздушные шары, зонды и другие летательные аппараты. Высокая экзотермич-ность реакции горения водорода в кислороде обусловливает использование водородной горелки для сварки и резки металлов (температура водородного пламени достигает 2600 °С). Жидкий водород является одним из наиболее эффективных видов ракетного топлива. [c.337]

После открытия кислорода (Шееле, Пристли, Лавуазье, 1775) последний долгое время получали только -Химическим способом. В дальнейшем нашедший себе применение метод электролиза позволил получать кислород разложением воды на ее составные части — кислород и водород. Однако наиболее экономичным оказался физический способ получения кислорода из атмосферного воздуха. Он открыл широкие возможности для внедрения кислорода в технику сначала при сварке и резке металлов, главнььм образом стали, а в дальнейшем при многих технологических процессах в промышленности (черная и цветная металлургия, химическая промышленность, газификация топлива и др.). [c.64]

Применение обогащенного воздуха в качестве дутья в доменных печах позволяет значительно повысить их производительность. Широко внедряется в СССР обогащенный воздух в производстве стали. Благодаря применению кислорода увеличивается скорость горения топлива в рабочем пространстве мартеновской печи, повышается температура плавления, резко ускоряется процесс плавления шихты. При этом снижается расход горючего, так как уменьшаются потери тепла с дымовыми газами (уменьшается их количество), увеличивается выход стали. Расход кислорода на тонну стали на крупных печах в настоящее время значительно снижен. Для достижения наивысшей эффективности тепловой режим печи автоматизи руют и применяют термостойкие огнеупоры, например хромомагнезитовые Много кислорода требуется для газовой сварки и резки металлов (прежнее название — автогенная сварка и резка). Сварка, в том числе газовая в настоящее время почти полностью вытеснила клепку. Сварные конструк ции заменяют литые и кованые, даже при производстве таких аппаратов как колонны высокого давления для синтеза аммиака и спиртов (рис. 91) Газовая резка металлов заключается в окислении нагретого металла в струе кислорода (рис. 92). При газовой сварке и резке горючим служат ацетилен водород и другие вещества наиболее широко применяется ацетилен Чистота кислорода, применяемого для сварки, должна быть не ниже 99,0% Температура пламени горения ацетилена в кислороде достигает 3 100° [c.110]

Читать еще: Сарай из блоков с односкатной крышей и навесом

Водород используют в химической промышленности для производства аммиака NH3, метанола СНзОН и других спиртов, альдегидов, кетонов для гидрогенизации твердого и тяжелого жидкого топлива, жиров и различных органических соединений, для си)1теза хлороводорода НС1 для гидроочистки продуктов переработки нефти при сварке и резке ме-таллов горячим кислородно-водородным пламенем (температура до 2800 °С), а также при атомарно-водородной сварке (температура до 4000 °С). В металлургии водород применяют для восстановления металлов из их оксидов (получение молибдена, вольфрама и других металлов). Очень важное применение в атомной энергетике нашли изотопы водорода — дейтерий и тритий. [c.419]

Из других видов сварки следует отметить получившую распространение в последнее время дуговую сварку вольфрамовым электродом в защитном газе (аргоне) и применяемую в производстве изделий новой техники. Вольфрамовый электрод при нагревании энергично окисляется, поэтому сварку ведут в защитной среде, не содержащей кислорода. Возможно непрерывное вдувание в дугу инертного газа, в качестве которого используются аргон, гелий или водород, либо смеси этих газов. Наиболее часто используется аргон как наиболее дешевый. Дуга постоянного тока в аргоне при прямой полярности (минус на электроде) горит устойчиво и легко зал игается. Напряжение горения дуги составляет около 15 В, нагрев и расход электрода незначительны. Эта картина резко меняется при изменении полярности. При этом возникает катодное расаыление, приводящее к тому, что с поверхности основ юго металла в зоне сварки удаляются окислы и загрязнения. Очищающее действие дуги позволяет без применения флюсов сваривать спец-стали, алюминий, магний, различные легкие сплавы, тугоплавкие металлы, активные металлы с большим сродством к кислороду, а также металлы малых толщин. Для питания дуги используются обычные агрегаты постоянного тока и выпрямители для дуговой сварки. В некоторых случаях желательно применение дополнительных осцилляторов и специальных электродов с добавкой окиси тория или лантана (торированные или лантанированные электроды) с целью облегчения зажигания и повышения устойчивости дуги. [c.154]

В наплавленном металле водород может присутствовать в молекулярном, атомарном и ионизированном виде. Большая часть водорода в процессе кристаллизации успевает выделиться из сварочной ванны, однако в наплавленном металле остается значительное количество водорода (14. .. 22 мл/100 г металла при сварке электродами с целлюлозным покрытием [179]), который диффундирует к поверхности, задерживаясь внутренними порами и неметаллическими включениями, мик-ронесплошностями по границам зерен и т.п. В процессе сварки 1/3 часть водорода из металла шва через границу сплавления поступает к моменту снижения температуры до 500 °С в околошовную зону на расстояние 1,2. .. 1,6 мм, поэтому максимум концентрации водорода будет смещаться к границе сплавления. При переходе зоны термического влияния из аустенита, в котором водород хорошо растворяется, в феррит, атомарный водород выбрасывается и собирается в неметаллических включениях, порах или микроструктурных дефектах, присутствующих в металле шва и зоне термического влияния, где он превращается в молекулярный водород, вызывающий образование трещин [155]. Вблизи окклюдирующих водород несплошностей (непроваров, подрезов и т.д.) резко повышается содержание водорода, так, в соединении, сваренном электродами с целлюлозным покрытием, на расстоянии 300 мкм от глубокого подреза концентрация водорода в 1,5 раза больше, чем в бездефектном участке [179]. Для предотвращения возникновения водородных трещин стремятся обеспечить максимальную диффузию водорода из сварного соединения путем применения предварительного подогрева кромок до 150. .. 200 °С и поддержания этой температуры до завершения первого прохода [179]. [c.87]

Смотреть страницы где упоминается термин Применение водорода для сварки и резки металлов: [c.100] [c.100] [c.340] [c.665] [c.13] Водород свойства, получение, хранение, транспортирование, применение (1989) — [ c.553 , c.554 ]

Применение при сварке и резке

Кислород – важнейший газ для сварки и резки. При сжигании горючего газа в воздухе образуется пламя с температурой не более 2000°C, а в технически чистом кислороде она может превышать 2500–3000°C. Именно такая температура пламени практически пригодна для сварки многих металлов.

При газопламенной обработке обычно используется кислород с объемным содержанием 99,2–99,5% и выше. Для неответственных видов газовой сварки, пайки, поверхностной закалки и других способов нагрева газовым пламенем может применяться кислород чистотой 92–98%.

Для сварки и резки используют кислород в газообразном виде, поступающий от баллона, газификационной установки (СГУ-1, СГУ-4, СГУ-7К, СГУ-8К, ГХ-0,75, ГХК-3 и др.) или автономной станции (КГСН-150, К-0,15, К-0,4, К-0,5 и др.). При значительных объемах потребления кислород безопаснее и экономически целесообразнее хранить и транспортировать в жидком, а не газообразном виде, несмотря на неизбежные потери при испарении сжиженного газа.

Читать еще: Чем продуть водопровод на даче на зиму

Превращение жидкого кислорода в газообразный осуществляется в газификационных установках – насосных или безнасосных. Примером насосной установки может служить стационарная установка СГУ-1, предназначенная для газификации непереохлажденного кислорода и наполнения реципиентов и баллонов под давлением до 240 кгс/см2 (24 МПа).

Рисунок. Схема стационарной насосной газификационной установки СГУ-1

Наряду с процессами газопламенной обработки кислород также применяется:

в качестве вспомогательного газа при лазерной резке ряда материалов;
при кислородной резке с поддержкой лазерным лучом;
в качестве плазмообразующего газа при плазменной резке;
при резке копьем;
для добавки в небольших количествах к защитному газу (аргону, углекислому газу) при дуговой сварке некоторых сталей, металлов (в целях повышения производительности, предотвращения пористости и т. п.).

В зависимости от химического состава флюсы для электрошлаковой сварки бывают следующих видов:

высококремнистые марганцевые – АН-348, ФЦ-7 и др.;
низкокремнистые марганцевые – АН-8, АН-22, ФЦ-21 и др.;
низкокремнистые безмарганцевые – АН-9, АН-25 и др.;
фторидные – АНФ-5, АНФ-14, АНФ-П и др.

Наряду с требованиями по надежной защите расплавленного металла, оптимального металлургического и химического взаимодействия и обеспечения необходимых механических свойств сварного соединения к флюсу для электрошлаковой сварки предъявляется и ряд технологических требований:

обеспечивать стабильное протекание электрошлакового процесса;
герметизировать полость сварочной и шлаковой ванны и предотвращать их протекание в зазор между изделием и ползунами, не отжимать ползуны;
обеспечивать легкое отделение шлаковой корки от поверхности шва.

Данные требования являются наиболее важными и обеспечиваются, прежде всего, соответствующим выбором значений электропроводности и вязкости флюсов.

При электрошлаковой сварке выделение тепла осуществляется не дугой, а шлаковой ванной в результате прохождения через нее тока. Поэтому стабильность процесса определяется не наличием элементов с низким потенциалом ионизации, как при дуговой сварке, а электропроводностью флюса. Чем выше (до определенного уровня) электропроводность жидкого флюса, тем более устойчив процесс электрошлаковой сварки. Однако при чрезмерно высоких значениях электропроводности флюса (например, керамического, содержащего значительное количество ферросплавов) снижается тепловыделение в шлаковой ванне, что может привести к образованию непроваров.

На приведенном ниже графике видно, что наибольшей электропроводностью обладают фторидные флюсы. Они обеспечивают наилучшую устойчивость процесса электрошлаковой сварки, но получили ограниченное применение (например, для сварки высоколегированных аустенитных сталей) из-за необходимости в низком напряжении сварки, что затрудняет получение требуемого провара кромок.

Рисунок. Зависимость электропроводности флюсов от температуры

В то же время должна быть оптимальной и вязкость расплавленного флюса. С одной стороны, он не должен быть слишком жидкотекучим, чтобы не вытекать в зазор между изделием и подвижным ползуном. С другой стороны, при высокой вязкости расплавленного флюса и быстром его затвердевании при снижении температуры может происходить отжимание ползунов от свариваемых кромок, а также возможно появление подрезов у поверхности шва и шлаковых включений. Поэтому, с точки зрения данного требования, необходимо подбирать флюсы с не очень «коротким» шлаком, т. е. вязкость которого медленно изменяется с уменьшением температуры. При этом фторидные флюсы (например, АНФ-П) оказываются наихудшими, поскольку имеют «короткий» шлак (с быстрым возрастанием вязкости при снижении температуры).

Рисунок. Зависимость вязкости флюсов от температуры

Отделяемость шлаковой корки зависит от толщины окисной пленки на поверхности металла шва и, главным образом, от содержания во флюсе оксидов марганца Mn₂O₃ и MnO. Чем меньше их количество во флюсе, тем лучше отделимость шлаковой корки.

Для начала электрошлакового процесса может использоваться флюс АН-25. Он является электропроводным даже в твердом состоянии в отличие от многих других флюсов, предназначенных для электрошлаковой сварки. При отсутствии флюса АН-25 возможно начало сварки с дугового процесса, который прекращается после засыпки флюса и его расплавления и переходит в электрошлаковый процесс в результате шунтирования дуги расплавленным электропроводным флюсом («твердый» старт). Часто применяется «жидкий» старт, когда заливается предварительно расплавленный флюс.

Для сварки используются как специальные флюсы (АН-8, АН-8М, АН-22 и др.), так и некоторые флюсы для дуговой сварки, пригодные для электрошлакового процесса (АН-348А, АНФ-1, ФЦ-7, 48-ОФ-6 и др.). Как и при дуговой сварке, чем более легированная сталь, тем больше фторидов CaF₂ и меньше оксидов MnO и SiO₂ должно содержаться во флюсе.

При сварке углеродистых и низколегированных сталей флюсы АН-8, АН-8М, АН-22, 48-ОФ-6 предпочтительнее, чем флюсы ФЦ-7 и АН-348-А. Последние менее пригодны при сварке с повышенной скоростью подачи проволоки, а также для сварки протяженными швами. Флюсы АН-22 и 48-ОФ-6, кроме того, лучше способствуют снижению содержания серы в шве. При сварке углеродистых сталей положительные результаты достигаются и с применением флюсов АН-47 и АН-348-В.

Для средне- и высоколегированных сталей используют флюсы 48-ОФ-6, АНФ-1, АНФ-7 и др. При сварке коррозионностойких сталей могут применяться флюсы марок 48-ОФ-6, АНФ-6, АНФ-7, АНФ-8, АНФ-14, а жаростойких сталей – флюсы АНФ-7, АНФ-8, АНФ-Ш, АН-292 и др. Для легированных сталей повышенной прочности (20Х2М, 25ХНЗМФА и др.) может использоваться флюс АН-9.

Электрошлаковая сварка и наплавка чугуна может выполняться с помощью флюсов АН-75, АНФ-14. Для сварки титана используют флюсы марок АНТ-2, АНТ-4 и др., для алюминия – флюсы АН-А301, АН-А302 и др.

Читать еще: Давление углекислоты при сварке полуавтоматом должно быть

Расход флюса при электрошлаковой сварке примерно в 10–20 раз меньше по сравнению с дуговой сваркой.

Таблица. Химический состав некоторых флюсов, применяемых при электрошлаковой сварке

Ручная электродуговая резка металла: особенности, способы и технологический процесс проведения работ

Электродуговая резка уникальна тем, что при таком способе происходит плавка металла в месте, где нужно сделать разрез. Во время работы расплавленный металл убирается силой давления дуги или стекает от собственного веса.

Особенности электродуговой резки металла

Электродуговая резка обычно проводится вручную. Для работы рекомендуется использовать стальные электроды, имеющие толстое тугоплавкое покрытие, но могут также применяться вольфрамовые и угольные электроды.

Для данного метода резки металла не нужно иметь специальное оборудование. Работу можно вести в труднодоступных местах и в любом пространственном положении конструкции.

Однако при разделении металла электрической дугой не удаётся достичь высокого качества. Невозможно обеспечить ровность кромок деталей и в большом количестве имеется выделение шлака. Поэтому для дальнейшего использования полученных металлических частей необходима их механическая обработка. Производительность такого способа остаётся низкой.

Нужно уделять особое внимание технике безопасности. Сварщик должен быть тщательно защищен от попадания капель металла и шлака. Стоит предусмотреть, куда будет стекать расплавленный металл, чтобы избежать возгорания.

Сфера применения

Электродуговую резку применяют исключительно в том случае, если нет необходимого оборудования для резки газом.

Таким методом избавляются от небольших излишеств металлических заготовок и исправляют дефекты путём их поверхностной выплавки. Дуговой резке электродом поддаются цветные изделия, высоколегированные стали, а также чугун и различные сплавы.

Применяемые способы

Электрическую дугу активно используют не только при сварке, но и при резке металла. Существует несколько разновидностей дуговой резки металлических деталей: ручная дуговая резка плавящимся и неплавящимся электродами, а также воздушно- и кислородно-дуговая резка.

Дуговая резка неплавящимся электродом

При данном способе работа проводится как на переменном, так и на постоянном токе прямой полярности. Сила тока должна составлять 400-800 А. При этом используются угольные и графитовые электроды.

Данный метод имеет не столь широкое применение. Его используют для разбора металлического лома крупных размеров, проделывания отверстий и выжигания заклёпок, а также при демонтаже ненужных металлоконструкций.

Разрез осуществляется путём плавления металла в необходимой зоне, а не путём его сгорания. Благодаря этому качеству, появляется возможность работать с материалами, которые не поддаются резке газом, такими, как чугун или высоколегированные стали.

Данный метод не отличается высокой точностью проведения работы: ширина самого разреза большая, а кромки остаются неровными. Если использовать электроды с прямоугольным сечением, то удастся немного улучшить результат работы.

Дуговая резка плавящимся электродом

Этот метод позволяет достичь большей точности и чистоты, а сам разрез выходит более узким в отличие от предыдущего метода. Для резки применяют те же электроды и того же диаметра, что для сварки, повысив при этом силу тока на 20-30%. Проводя подобную работу в бытовых условиях, можно использовать простые электроды, но для улучшения процесса работы рекомендуется приобрести специальные электроды с особым покрытием.

Существует два вида составов покрытия. Первый: марганцевая руда (98%) и поташ (2%). Второй: марганцевая руда (94%), каолин (3%), мрамор (3%). Благодаря такому покрытию, увеличивается устойчивость дуги, внутренний стержень плавится медленнее и обеспечивается его изоляция от стенок реза. Расплавленный металл окисляется, благодаря особым компонентам, содержащимся в покрытии, это позволяет ускорить процесс резки.

Производство вышеописанных электродов осуществляется из проволоки диаметром от 3 до 12 мм и длиной до 300 мм. Толщина особого покрытия должна составлять 1-1,5 мм. Расчёт силы тока производится из следующего соотношения: 55-65 А на 1 мм диаметра используемого электрода.

Воздушно- и кислородно-дуговая резка

Такой способ разделения металлических частей отличается от предыдущих тем, что расплавленный электрической дугой металл сразу выдувается струёй сжатого воздуха или чистого кислорода. Обычно этот метод применяют с целью избавления от дефектов места сварки и разделения заготовок из нержавеющей стали толщиной не более 20 мм.

Из-за подачи кислорода происходит частичное выгорание металла, сопровождающееся выделением дополнительного тепла, что позволяет значительно ускорить процесс плавки. Данный метод применяется, если необходимо выполнить короткий разрез на любой строительной конструкции.

Разделение осуществляют графитовым или стальным электродом при постоянном токе с использованием специальных резаков. Электрод должен быть не тоньше 4-5 мм, имеющий покрытие ОММ-5, ЦМ-7 или ОСЗ-3. Сила тока может доходить до 250А и позволяет резать металл до 50 мм толщины. Сжатый воздух подаётся сбоку с силой давления 0,4-0,5 МПа. Средний расход кислорода варьируется от 100 до 160 л/мин.

Схема воздушно-дуговой резки металла

Если использовать резак типа РГД, тогда электрододержатель держат в правой руке, а сам резак в левой. Как только металл начинает плавиться, на него подаётся струя воздуха и выдувает его.