Основы технологии сварочных работ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1.Заменители ацетилена для подогревающего пламени; экономическая эффективность применения газов-заменителей

2.Требования, предъявляемые к карбиду кальция ГОСТ 1460-81

3.Температура газового пламени. Основные требования, предъявляемые к газозаборным постам

1. Заменители ацетилена для подогревающего пламени; экономическая эффективность применения газов-заменителей

Замена ацетилена более дешевыми и недефицитными горючими газами и жидкими горючими в целях газопламенной обработки металлов и некоторых неметаллов является одним из актуальных вопросов для промышленности. Кроме экономической эффективности, в ряде случаев достигается улучшение и других показателей процесса: например, более высокая чистота резов на малых толщинах, лучшее, качество пайки при тонкостенных деталях и т. д.

Наилучшими заменителями ацетилена являются сжиженные нефтяные газы - пропан, бутан и их смеси, а также природные газы.

Основной областью применения газов-заменителей является кислородная разделительная резка, но в последние годы происходит широкое внедрение их в производство для выполнения и других газопламенных работ: пайки, закалки, гибки, правки, очистки поверхности металла, металлизации и напыления неметаллов. Успешно решена учеными и работниками производства задача по замене ацетилена пропан-бутаном и природным газом при сварке чугуна различной толщины, углеродистой стали толщиной до 5 мм и цветных металлов.

Водород является горючим газом без цвета и запаха. Промышленное получение его осуществляется несколькими способами, в частности электролизом воды; разложением водяного пара в присутствии раскаленного железа; разделением коксоевого газа путем глубокого охлаждения; из водяного газа (СО + Н₂0) путем конверсии СО в С0₂ с помощью водяного пара; термопиролизом метана или природного газа; воздействием серной кислоты на железную стружку и цинк и др. Температура сжижения водорода -253°С. Особенностью водородно-кислородного пламени является то, что оно несветящееся и его зоны не имеют четких границ.

Водород хранится и транспортируется в стальных баллонах под давлением 150 кгс/см². При работе с водородом необходимо обращать внимание на герметичность всех соединений ввиду его способности проникать через малейшие не плотности и образовывать взрывчатые смеси с воздухом в широких пределах.

Природные газы, получаемые из природных газовых месторождений, состоят в основном из метана СН₄ (до 98% по объему) с примесями этана, бутана, пропана, азота и углекислого газа. В обычных условиях они находятся в газообразном состоянии, не имеют цвета, но обладают легким чесночным запахом. Метан может быть также получен из коксового газа методом глубокого охлаждения. Температура его сжижения - 158° С. Большое содержание СН₄ в природном газе делает его ценным горючим из-за высокой теплотворной способности; он широко применяется для промышленных и бытовых нужд. Транспортировка природного газа осуществляется по трубопроводам, а также в баллонах под давлением 150 кгс/см². газопламенный металл карбид кальций

Городские газы представляют собой природные газы с примесью низкокалорийных газов местных газовых заводов.

Пропан-бутановые смеси получаются при переработке естественных нефтяных газов и нефти. Обладают резким специфическим запахом. При нормальных условиях они находятся в газообразном состоянии, но при небольшом давлении сжижаются при положительной температуре. Так, при температуре +20° пропан переходит в жидкость при давлении 8,5 кгс/см², а бутан при давлении 2,1 кгс/см². Состав смесей в зависимости от исходного материала и технологического процесса получения может колебаться в широких пределах. В среднем для полного сгорания 1 м³ газообразного пропан-бутана требуется около 5 м³ 0₂; в горелку подается 3-3,5 м³, т. е. по сравнению с другими горючими расход кислорода относительно высок.

При испарении 1 кг жидкого пропана получается 0,535 м³ паров, а при испарении этого же количества бутана - 0,406 м³.

Транспортировка пропан-бутановых смесей производится под давлением 16 кгс/см² в тонкостенных стальных баллонах, изготавливаемых сваркой и окрашиваемых в красный цвет. Баллоны заполняются жидкой смесью неполностью (0,425 кг на 1 л емкости) по причине резкого возрастания упругости паров при повышении температуры. При одной и той же температуре упругость паров (давление) не зависит от количества жидкости в баллоне и будет почти неизменной, что не позволяет судить о количестве смеси в баллоне по показаниям манометра редуктора.

Для повышения отбора газа баллоны подогреваются теплой водой или соединяются в общий коллектор. Транспортировка больших количеств пропан-бутановых смесей производится в железнодорожных цистернах и автоцистернах.

Пиролизный газ представляет собой смесь газообразных продуктов термического разложения нефти, нефтепродуктов или мазута. Выход газа составляет 0,35-0,4 м.³ на 1 кг топливной нефти. Основными составляющими его являются: метан и другие углеводороды, водород, окись углерода.

При нормальных условиях пиролизный газ бесцветен и обладает неприятным запахом. Ввиду наличия в газе сернистых примесей и смолистых веществ, требуется тщательная очистка его для предотвращения коррозии мундштуков аппаратуры для газопламенной обработки и вредного воздействия на свариваемый металл. На места потребления газ подается по трубопроводу.

Нефтяной газ по составу и теплофизическим свойствам близок к пиролизному. Он получается как побочный продукт на нефтеперерабатывающих заводах в установках для пиролиза и крекинга нефти. Кроме подачи по трубопроводам может транспортироваться также в баллонах под давлением 150 кгс/см² и при этом частично будет находиться в сжиженном состоянии. При отборе его из баллона в целях полного испарения жидкости и выравнивания состава газа необходимо применять особый сосуд - ресивер, из которого через регулятор давления газ поступает по шлангу в горелку или резак.

Бензин и керосин получаются из нефти и представляют собой смеси различных углеводородов. Для газопламенной обработки используются в виде паров. С этой целью горелки и резаки снабжаются специальными испарительными или распылительными устройствами, что несколько усложняет аппаратуру и делает ее менее удобной по сравнению с аппаратурой для газообразных горючих. Ввиду наличия в керосине ряда примесей, перед применением его следует профильтровать через войлок и слой каустической соды (NaOH). Транспортировка бензина и керосина производится в цистернах и стальных бочках. Основная область применения жидких горючих - резка.

Технико-экономическое обоснование выбора горючих газов.

Выбор горючего для газопламенной обработки должен производиться применительно к конкретным условиям производства.

Несмотря на устаревшие расчетные данные (начала 80-х годов), принципы подсчета и коэффициенты остаются теми же - в настоящее время изменился только масштаб цен, поэтому данные остаются актуальными.

Основными факторами, определяющими выбор того или иного горючего, являются: вид выполняемых газопламенных работ (сварка, резка, пайка и др.) и их объем (производственная программа), стоимость газокислородных смесей с использованием различных горючих, возможность бесперебойного снабжения производства отдельными горючими, а также имеющиеся в распоряжении способы их транспортировки.

Вид газопламенных работ играет главную роль при выборе горючего. Так, при большом объеме сварочно-наплавочных работ и различных толщинах основного металла требуется применение горючего с наиболее высокими теплофизическими свойствами - ацетилена.

Если необходимо произвести выбор горючего для кислородной разделительной резки - процесса, в котором температура пламени и теплотворность не играют решающей роли и мало влияют на производительность, то лучшим вариантом будет применение дешевых заменителей ацетилена, в частности, пропан-бутана и природного газа. В некоторых случаях, особенно при резке на открытом воздухе, более предпочтительными могут оказаться жидкие горючие. В тех случаях, когда на данном предприятии применяется ряд газопламенных процессов, выбирается либо какое-то одно горючее, удовлетворяющее требованиям каждого из процессов, либо применяются различные горючие соответственно видам работ.

Стоимость газокислородных смесей, т. е. суммарная стоимость выбранного горючего и кислорода, обычно сравнивается со стоимостью ацетилен-кислородной смеси, так как ацетилен до настоящего времени является основным горючим. При расчетах целесообразности применения отдельных горючих вместо ацетилена необходимо учитывать не только разницу в стоимости ацетилена и газа-заменителя (или жидкого горючего), но и коэффициент замены ацетилена в соответствии с группой процесса, а также увеличение расхода кислорода.

Способ подачи горючего к потребителю в значительной степени влияет на стоимость горючего и соответственно газокислородных смесей.

При использовании в качестве горючего ацетилена наиболее рациональной является система централизованного питания рабочих мест от стационарного генератора по газопроводу. Применение растворенного ацетилена или получение его в передвижных генераторах значительно повышает стоимость работ.

Наибольшая экономическая эффективность при использовании газов - заменителей ацетилена достигается при доставке пропан-бутана на предприятия в автоцистернах и при подаче природного газа по газопроводу.

При определении эффективности применения пропан-бутановых смесей для сварки стали по сравнению с ацетилен-кислородной сваркой необходимо также учитывать несколько большую стоимость присадочного металла, так как для предотвращения окисления и обеспечения высоких механических свойств сварного шва приходится применять либо низколегированную проволоку, либо углеродистую проволоку с раскисляющими покрытиями.

2. Требования, предъявляемые к карбиду кальция ГОСТ 1460-81

Карбид кальция должен быть изготовлен в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке.

Карбид кальция должен выпускаться в кусках следующих размеров, указанных в табл. 1.

Таблица 1

Примечание. Карбид кальция с кусками размером 2/25 предназначен для предприятий, имеющих генераторы для переработки кусков указанного размера.

По физико-химическим показателям карбид кальция должен соответствовать нормам и требованиям, указанным в табл. 2.

Таблица 2.

Литраж - это объем сухого ацетилена в литрах, выделяемый 1 кг карбида кальция, приведенный

По согласованию с потребителем допускается на предприятиях, оборудованных печами с охлаждением расплава карбида кальция в охлаждающих барабанах, изготовлять карбид кальция литражом не менее 240 дм³/кг для кусков всех размеров, указанных в стандарте.

Требования безопасности.

При взаимодействии с водой карбид кальция разлагается с выделением ацетилена и гидрата окиси кальция, при контакте с окислителями также выделяет ацетилен и разогревается.

Ацетилен является пожаро- и взрывоопасным газом, легко реагирует с солями серебра, меди и ртути, образуя при этом нестойкие взрывчатые ацетилениды.

Максимальное давление взрыва 10,3 кг/см².

Ацетилен обладает способностью самовоспламеняться в чистом виде и в смеси с воздухом при сравнительно низких температурах. Температура самовоспламенения ацетилена 335 ° С. Нижний концентрационный предел воспламенения ацетилена в воздухе при атмосферном давлении, приведенный к температуре 25 ° С, - 2,5 % (по объему) по ГОСТ 12.1.004.

При разложении карбида кальция водой в случае ее недостатка температура способна вызвать воспламенение выделяющегося ацетилена. Особенно опасна в этом отношении карбидная пыль.

Газообразный ацетилен легче воздуха и может накапливаться в слабопроветриваемых помещениях в высших точках, где возможно образование ацетилено-воздушной смеси.

В местах возможного накопления ацетилена необходимо контролировать содержание его в воздухе приборами автоматического действия в соответствии с ГОСТ 12.1.044 или приборами ручного действия с устройством для дистанционного отбора проб воздуха. Сигнал опасности загазованности должен подаваться при достижении объемной доли ацетилена в воздухе 20 % от нижнего предела взрываемости, т. е. при объемной доле ацетилена в воздухе, равной 0,46 %.

Ацетилен - газ наркотического действия. Отравления вызываются, главным образом, фосфористым водородом, находящимся в карбидном ацетилене.

Предельно допустимая концентрация фосфористого водорода в воздухе рабочей зоны 0,1 мг/м³ - по ГОСТ 12.1.005.

По степени воздействия на организм карбид кальция относится к веществам чрезвычайно опасным - 1-му классу опасности по ГОСТ 12.1.007.

Пыль карбида кальция оказывает раздражающее действие на кожу, дыхательные пути и глаза.

Предельно допустимая концентрация карбидной пыли - 10 мг/м³.

Производственные помещения, в которых проводятся работы с карбидом кальция, должны иметь приточную и вытяжную вентиляцию.

Запрещается ввод в здание склада с карбидом кальция водопровода, канализации, а также водяного и парового отопления.

Вскрытые или поврежденные барабаны не разрешается хранить на складах. На складах не допускается скапливание карбидной пыли.

Хранение пустой тары из-под карбида кальция осуществляется на специально отведенных площадках вне производственных помещений.

Для защиты органов дыхания от карбидной пыли и вредных газов следует пользоваться противопылевыми респираторами и противогазом с фильтрующей коробкой марки БКФ по ГОСТ 12.4.122.

При попадании карбида кальция в глаза и на кожу - промыть глаза и кожу обильным количеством воды, кожу смазать вазелиновым маслом.

В качестве средств пожаротушения следует использовать сухие порошковые огнетушители, углекислоту, сухой песок, асбестовое полотно.

У входов в помещения и места, предназначенные для хранения карбида кальция и работы с карбидом кальция, необходимо установить знак «Запрещается тушить водой» по ГОСТ 12.4.026.

Сточные воды при производстве карбида кальция отсутствуют. Отходящие дымовые газы очищают от пыли (извести, кокса) в соответствии с «Правилами и нормами техники безопасности и промышленной санитарии для проектирования, строительства и эксплуатации предприятий по производству карбида кальция и электродной массы».

Правила приемки.

Карбид кальция принимают партиями. Партией считают количество однородного по своим показателям качества продукта в одинаковой упаковке, оформленного одним документом о качестве, но не более 120 т.

Документ о качестве должен содержать:

- наименование предприятия-изготовителя и (или) его товарный знак;

- наименование продукта, сорт, размеры кусков;

- дату изготовления продукта;

- номер партии;

- массу нетто и брутто;

- обозначение настоящего стандарта;

- результаты проведенных анализов или подтверждение о соответствии качества продукта требованиям настоящего стандарта.

Для проверки качества продукции отбирают пробы из установленного числа неповрежденных единиц упаковки по табл. 3.

Таблица 3

Если партия состоит из трех или менее единиц упаковок, пробу отбирают из каждой единицы упаковки.

Для проверки массовой доли кусков карбида кальция различных размеров отбирают по одному-два барабана от партии, или по 5 кг от контейнеров, отобранных для проверки качества продукции.

При получении неудовлетворительных результатов анализа хотя бы по одному из показателей проводят повторный анализ на удвоенной выборке. Результаты повторного анализа распространяются на всю партию.

Упаковка. Маркировка. Транспортирование и хранение.

Карбид кальция упаковывают в стальные барабаны по ГОСТ 5044 Б₁ всех типов герметичного исполнения вместимостью 100 дм³ (транспортная тара 1А2 по ГОСТ 26319), или в барабаны другого типа, не уступающие по техническим требованиям ГОСТ 5044, или в специальные герметически закрывающиеся контейнеры. Масса нетто барабанов должна быть (120±5) кг, (125±5) кг. Боковая поверхность барабанов должна быть гофрированной. Перед заполнением контейнер проверяют на исправность, отсутствие влаги и посторонних предметов.

Контейнеры заполняют карбидом кальция при продувке свободного пространства азотом.

Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение карбида кальция в районы Крайнего Севера и отдаленные районы должны соответствовать требованиям ГОСТ 15846.

Продукт, предназначенный для экспорта, упаковывают в соответствии с заказом-нарядом внешнеторгового объединения и по ГОСТ 26319.

Транспортная маркировка - по ГОСТ 14192 с нанесением манипуляционного знака «Герметичная упаковка», знака опасности по ГОСТ 19433 и серийного номера ООН 1402.

На барабан дополнительно наносят следующие обозначения:

- наименование, сорт продукта;

- дату изготовления;

- номер партии;

- массу нетто, брутто;

- обозначение настоящего стандарта.

На боковую поверхность контейнера наносят данные:

- наименование продукта;

- массу контейнера;

- номер контейнера.

Маркировку продукта, предназначенного для экспорта, проводят в соответствии с требованиями внешнеторгового объединения по ГОСТ 14192 и ГОСТ 19433.

Барабаны с карбидом кальция перевозят всеми видами транспорта, кроме воздушного, в крытых транспортных средствах в соответствии с правилами перевозок грузов, действующими на каждом виде транспорта.

При транспортировании барабанов железнодорожным транспортом проводят закрепление верхнего яруса барабанов и дверных проемов деревянными брусьями или досками, исключающее завалы и порчу барабанов при транспортировании.

Груз в специальных контейнерах перевозят автомобильным транспортом. Допускается транспортирование карбида кальция автомобильным транспортом с открытыми кузовами, при этом барабаны и контейнеры должны быть закрыты брезентом.

По железной дороге карбид кальция транспортируют повагонными отправками.

Пакетирование упакованной продукции проводят в соответствии с ГОСТ 26663, ГОСТ 21650 и ГОСТ 24597.

Барабаны с карбидом кальция хранят на открытых площадках под навесом или в несгораемых, хорошо проветриваемых складах, исключающих попадание влаги, в вертикальном положении, не более чем в три яруса. Совместное хранение с другими веществами и материалами не допускается.

3. Температура газового пламени. Основные требования, предъявляемые к газозаборным постам

Газоразборные посты могут быть как стационарными, так и передвижными. Стационарные газоразборные посты могут размещаться в местах потребления: на стенах, колонах и специальных конструкциях на расстоянии не менее 1 м до изолированных проводов и электрокабелей и не менее 2 м - до оголенных проводов. Газоразборные посты на газопроводах должны размещаться в запирающихся металлических шкафах с отверстиями дл вентиляции. Шкафы должны быть окрашены масляной краской в красный цвет и иметь надписи «Горючий газ», «Огнеопасно», выполненные краской белого цвета.

Расстояние между шкафами газоразборных постов (с подводкой горючего газа и кислорода) должно быть не менее 150 мм. Шкафы должны размещаться на высоте не менее 0,6 м. от пола (до низа шкафа).

Стационарные газоразборные посты горючего газа должны быть оснащены предохранительными затворами закрытого типа или затвора сухого типа и соответствующей запорной арматурой.

Давление природного газа или сжиженного газа, подаваемого по газопроводу к рабочему посту (постам) не должно превышать 1,5 кгс/см² (0,15 МПа). При давлении газа свыше 1,5 кгс/см² (0,15МПа) на газопроводе должен быть установлен редуктор (регулятор для снижения давления).

При питании рабочего поста или сжиженным газом от баллона на последнем должен быть установлен редуктор, предназначенный для снижения давления газа и поддерживания его на требуемом уровне.

К одному баллону, сухому затвору или обратному клапану могут быть присоединены только одна горелка или один резак. Если газоразборный пост питает газом машину, обслуживаемую одним оператором, то число горелок или резаков, установленных на машине, зависит только о пропускной способности затвора или клапана.

Размещено на Allbest.ru