Применение смеси МАФ при сварке и резке
В качестве заменителя ацетилена МАФ может использоваться при газовой сварке, разделительной и поверхностной резке, пайке, металлизации и других процессах газопламенной обработки металлов. При этом применяются немного модернизированные ацетиленовые горелки и резаки. Выходное отверстие мундштука рассверливается сверлом диаметром 3 мм на глубину 3, 5 мм. За счет этого увеличивается тепловая мощность пламени и обеспечивается более устойчивый режим работы горелки без отрыва пламени.
Температура эффективной зоны пламени при сгорании МАФ (2927°С) близка к температуре пламени ацетилена (3087°С). МАФ сохраняет передачу большого количества теплоты на нагреваемый металл даже на расстоянии 12 мм от самой горячей точки пламени.
В зависимости от соотношения расхода кислорода к МАФ
β = VO2 / VМАФ
пламя МАФ (как и любое углеводородное пламя) может быть
- науглероживающим (восстановительным), β ≤ 2, 2;
- нормальным (нейтральным), β = 2, 3–2, 5;
- окислительным, β > 2, 5.
Науглероживающее пламя применяется для сварки легко окисляющихся сплавов, например, алюминиевых. Нормальное пламя имеет ядро синего цвета и используется для сварки низкоуглеродистых сталей. Окислительным синим пламенем может выполняться сварка меди и ее сплавов.
При сварке смесью МАФ в качестве присадочного материала обычно применяют проволоки марок СВ08Г2, СВ08ГС, СВ08Г2С, СВ12ГС.
При сварке низкоуглеродистой стали расход газа МАФ определяется по формулам:
V = (60–70)δ – для левого способа газовой сварки; V = (75–90)δ – для правого способа газовой сварки,
где δ – толщина металла (свариваемых кромок), мм.
Таблица. Некоторые сравнительные характеристики газов МАФ, ацетилена и пропана
Параметр
| МАФ
| ацетилен
| пропан
| Чувствительность к удару, безопасность
| стабилен
| нестабилен
| стабилен
| Токсичность
| незначительная
| Предел взрываемости в воздухе (%)
| 3, 4–10, 8
| 2, 2–81
| 2, 0–9, 5
| Предел взрываемости в кислороде (%)
| 2, 5–60
| 2, 3–93
| 2, 4–57
| Температура пламени
| 2927°С *
| 3087°С
| 2526°С
| Реакции с обычными металлами
| избегать сплавов с содержанием меди свыше 65–67%
| избегать сплавов с содержанием меди свыше 70%
| незначительные ограничения
| Склонность к обратному удару
| незначительная
| значительная
| незначительная
| Скорость сгорания в кислороде (м/с)
| 4, 70
| 6, 10
| 3, 72
| Плотность газа при 0°С (кг/м3)
| 1, 70 *
| 1, 17
| 2, 02
| Плотность в жидком состоянии при 15, 6°С (кг/м3)
|
| –
|
| Отношение расхода кислорода к горючему газу (м3/м3) при нормальном пламени
| 2, 3–2, 5
| 1–1, 2
| 3, 50
| * – данные ОАО «Нафтан» Завод «Полимир» (Беларусь), производителя МАФ
| Таблица. Нормы расхода материалов при сварке низкоуглеродистой стали газом МАФ
Толщина
| Нормы расхода на 1м сварного шва
| Масса наплавленного металла (кг)
| Масса присадочной проволоки (кг)
| Газ МАФ (м3)
| Кислород (м3)
| без разделки кромок
|
| 0, 028
| 0, 029
| 0, 013
| 0, 030
| 1, 5
| 0, 040
| 0, 051
| 0, 023
| 0, 053
|
| 0, 070
| 0, 074
| 0, 034
| 0, 078
| 2, 5
| 0, 084
| 0, 088
| 0, 044
| 0, 101
|
| 0, 094
| 0, 103
| 0, 051
| 0, 174
| для швов стыковых соединений с Y-образной разделкой кромок
|
| 0, 123
| 0, 140
| 0, 063
| 0, 145
|
| 0, 178
| 0, 187
| 0, 104
| 0, 240
|
| 0, 224
| 0, 235
| 0, 139
| 0, 320
|
| 0, 265
| 0, 278
| 0, 197
| 0, 450
|
Кислород
| | Кислород (при нормальных условиях) – бесцветный газ без вкуса и запаха, активно поддерживающий процесс горения. Немного тяжелее воздуха, его плотность при 0°С и давлении 760 мм рт. ст. составляет 1, 43 кг/м3. Мало растворим в воде и спирте.
При охлаждении до -183°С и давлении 760 мм рт. ст. кислород превращается в бледно-голубую жидкость без запаха, а при -218, 8°С – замерзает.
Кислород наиболее распространен на Земле. В земной коре (около 47% по массе) существует в связанном виде, в атмосфере (около 23% по массе) – в свободном.
Основные способы получения кислорода:
- из воздуха путем его очищения от механических примесей, влаги и углекислоты, сжатия в компрессорах, охлаждения до сжижения и последующего разделения на кислород и азот при медленном повышении температуры: азот, имеющий меньшую температуру кипения, испаряется и отводится в окружающую среду, а кислород накапливается в жидком виде (криогенная ректификация);
- электролизом дистиллированной воды, протекающим по формальной реакции: 2H2O → O2↑ + 2H2↑ ; поскольку чистая вода практически не проводит ток, в нее добавляются электролиты, например, KOH или NaOH;
- в лабораторных условиях – каталитическое разложение пероксида водорода H2O2, разложение нагреванием оксидов тяжелых металлов (например, оксида ртути HgO), перманганата калия KMnO4, хлората калия KClO3 и др.
Кислород газообразный технический, согласно ГОСТ 5583-78, выпускается двух сортов: первого и второго. Баллон с кислородом окрашен в голубой цвет, с надписью «Кислород» черного цвета (ПБ 10-115-96, ГОСТ 949-73). Номинальное давление газообразного кислорода в баллоне и автореципиенте при 20°С (ГОСТ 5583-78) составляет 150 кгс/см2(14, 7 МПа) или 200 кгс/см2 (19, 6 МПа).
|
Таблица. Характеристики марок газообразного технического кислорода (ГОСТ 5583-78)
Параметр
| Кислород газообразный технический
| первого сорта
| второго сорта
| Объемная доля кислорода O2, %, не менее
| 99, 7
| 99, 5 (в ряде случаев – 99, 2)
| Объемная доля водяных паров, %, не более
| 0, 007
| 0, 009
| Объемная доля водорода H2, %, не более (только для кислорода, полученного электролизом воды)
| 0, 3
| 0, 5
| Содержание углекислоты CO2, окиси углерода CO, газообразных кислот и оснований, озона O3 и других газов-окислителей
| Не нормируется
| Содержание щелочи (только для кислорода, полученного электролизом воды)
| Кусок фильтровальной бумаги (смоченный раствором фенолфталеина, разбавленного водой в соотношении 1: 10) в стеклянной трубке с пропускаемым кислородом (0, 1–0, 2 дм3/мин в течение 8–10 минут) не должен окраситься в красный или розовый цвет
| Запах
| Не нормируется
| Таблица. Допустимое давление кислорода в баллонах в зависимости от температуры (при номинальном давлении 150 кгс/см2 / 20°С)
Температура, °С
| -50
| -40
| -30
| -20
| -10
|
| +10
| +20
| +30
| +40
| +50
| Давление в баллоне, кгс/см2
|
|
|
| 129, 5
| 134, 5
| 139, 5
|
|
|
|
|
| Для расчета объема газообразного кислорода в баллоне в м3 при нормальных условиях используют формулу (ГОСТ 5583-78):
V = K1 • Vб,
где K1 – коэффициент, Vб – вместимость баллона в дм3 (л).
Таблица. Некоторые значения коэффициента K1 для расчета объема газообразного кислорода при нормальных условиях
t газа в бал- лоне, °С
| Значение K1 при избыточном давлении, кгс/см2 (МПа)
| 140 (13, 7)
| 145 (14, 2)
| 150 (14, 7)
| 155 (15, 2)
| 160 (15, 7)
| 165 (16, 2)
| 170 (16, 7)
| 175 (17, 2)
| 180 (17, 7)
| 185 (18, 1)
| 190 (18, 6)
| 195 (19, 1)
| -50
| 0, 232
| 0, 242
| 0, 251
| 0, 260
| 0, 269
| 0, 278
| 0, 286
| 0, 296
| 0, 303
| 0, 311
| 0, 319
| 0, 327
| -40
| 0, 212
| 0, 221
| 0, 229
| 0, 236
| 0, 245
| 0, 253
| 0, 260
| 0, 269
| 0, 275
| 0, 284
| 0, 290
| 0, 298
| -30
| 0, 195
| 0, 202
| 0, 211
| 0, 217
| 0, 225
| 0, 232
| 0, 239
| 0, 248
| 0, 253
| 0, 261
| 0, 267
| 0, 274
| -20
| 0, 182
| 0, 188
| 0, 195
| 0, 202
| 0, 209
| 0, 215
| 0, 222
| 0, 229
| 0, 235
| 0, 242
| 0, 248
| 0, 255
| -10
| 0, 171
| 0, 177
| 0, 183
| 0, 189
| 0, 195
| 0, 202
| 0, 208
| 0, 214
| 0, 220
| 0, 226
| 0, 232
| 0, 238
|
| 0, 161
| 0, 167
| 0, 172
| 0, 179
| 0, 184
| 0, 190
| 0, 196
| 0, 201
| 0, 207
| 0, 213
| 0, 219
| 0, 224
| +10
| 0, 153
| 0, 158
| 0, 163
| 0, 169
| 0, 174
| 0, 180
| 0, 185
| 0, 191
| 0, 196
| 0, 201
| 0, 206
| 0, 211
| +20
| 0, 145
| 0, 150
| 0, 156
| 0, 160
| 0, 166
| 0, 171
| 0, 176
| 0, 181
| 0, 186
| 0, 191
| 0, 196
| 0, 201
| +30
| 0, 139
| 0, 143
| 0, 148
| 0, 153
| 0, 158
| 0, 163
| 0, 168
| 0, 173
| 0, 177
| 0, 182
| 0, 187
| 0, 192
| +40
| 0, 133
| 0, 137
| 0, 142
| 0, 147
| 0, 151
| 0, 156
| 0, 160
| 0, 165
| 0, 170
| 0, 174
| 0, 178
| 0, 183
| +50
| 0, 127
| 0, 132
| 0, 136
| 0, 141
| 0, 145
| 0, 149
| 0, 154
| 0, 158
| 0, 163
| 0, 167
| 0, 171
| 0, 175
| Таким образом, в новом баллоне (150 кгс/см2 при 20°С) объемом 40 л содержится 6, 24 м3кислорода при нормальных условиях.
Кислород жидкий технический, согласно ГОСТ 6331-78, также выпускается первого и второго сортов. Он хранится и перевозится в сосудах Дьюара, а также в других криогенных резервуарах (танках).
Таблица. Характеристики марок жидкого технического кислорода (ГОСТ 6331-78)
Параметр
| Кислород жидкий технический
| первого сорта
| второго сорта
| Объемная доля кислорода O2, %, не менее
| 99, 7
| 99, 5 (в ряде случаев – 99, 2)
| Объем углекислоты CO2 в 1 дм3жидкого кислорода при 760 мм рт. ст. и 20°С, см3, не более
| 2, 0 (по согласованию с потребителем – 3, 0)
| 3, 0 (по согласованию с потребителем – не норм.)
| Содержание ацетилена C2H2, масла
| Отсутствие
| Содержание окиси углерода CO, газообразных кислот и оснований, озона O3 и других газов-окислителей
| Не нормируется
| Содержание влаги и механических примесей
| На внутренней поверхности колбы после испарения 1 дм3 кислорода не должно быть водяных капель и твердых частиц (при комнатной температуре)
| Запах
| Не нормируется
| Сосуды Дьюара бывают шаровые или цилиндрические. Внутренний и наружный корпус изготавливают из сплава алюминия, трубку (горловину), на которой подвешен внутренний сосуд, – из стали Х18Н10Т, имеющей низкий коэффициент теплопроводности. В межстенном пространстве обычно создается вакуумно-порошковая теплоизоляция из технического вакуума и смеси порошкообразного аэрогеля с бронзовой пудрой. Адсорбент охлаждается жидким кислородом и поглощает остаточные газы межстенной полости, создавая в ней вакуум до давления порядка 10-4–10-3 мм рт. ст.
При испарении 1 л жидкого кислорода образуется около 860 л газообразного (при нормальном атмосферном давлении и температуре 20°С). При транспортировке жидкого кислорода масса тары, приходящаяся на 1кг кислорода, в 10 и более раз меньше, чем при транспортировке газообразного. При хранении, перевозке и газификации сжиженного газа неизбежны потери на его испарение.
|