Кислород — бесцветный газ, без запаха, тяжелее воздуха, плотность его при нормальном давлении и комнатной температуре 1,33 кг/м³. Кислород сжижается при нормальном давлении и температуре – 182, 9˚С. Жидкий кислород прозрачен и имеет голубоватый цвет. Масса 1 л жидкого кислорода равна 1,14 кг. При испарении 1 л жидкого кислорода образуется 860 л газа.

Кислород очень активен - соединяется со всеми химическими элементами, кроме инертных газов. Реакции веществ с кислородом экзотермические, идущие с выделением теплоты при высокой температуре, - это горение.

При соприкосновении сжатого газообразного кислорода с маслом или жирами последние могут самовоспламеняться и вызвать пожар или взрыв. Поэтому кислородные баллоны следует тщательно предохранять от загрязнения маслом. Особенно опасны пропитанные жидким кислородом пористые горючие вещества (уголь, сажа, войлок, вата и др.), которые в этом случае становятся взрывчатыми. Одежда и волосы, будучи насыщены кислородом, легко загораются. Смеси кислорода с горючими газами, жидкостями и их парами взрывоопасны при определенных соотношениях кислорода и горючего в смеси.

Получают кислород из воздуха глубоким охлаждением или из воды электролизом. В первом случае воздух в несколько приемов сжимают, каждый раз отводя выделяющуюся теплоту. После каждого цикла сжатия воздух очищают от влаги и углекислого газа. При температуре - 194,5 °С воздух становится жидким. Затем его разделяют на кислород и азот перегонкой (ректификацией), основанной на разности температур кипения жидкого азота (-196 °С) и кислорода (-183 °С). При ректификации жидкий воздух переливают в ректификационной колонне. Азот при этом испаряется и отводится через верхнюю часть колонны, а кислород сливается на ее дно. Часть его испаряется и отводится из колонны, а жидкий кислород закачивают в теплоизолированные цистерны (танки), в которых его транспортируют. К месту сварки кислород доставляют газообразным в баллонах синего цвета под давлением 15 МПа.

Технический кислород выпускается по ГОСТ 5583—78 трех сортов: 1-го сорта, содержащего не менее 99,7% чистого кислорода, 2-го сорта—не менее 99,5% и 3-го сорта—не менее 99,2% (по объему); остаток в 0,3—0,8% составляют аргон и азот. Чем ниже чистота кислорода, тем хуже качество газопламенной обработки металла, особенно резки.

Для получения кислорода электролизом через воду, налитую в емкость электролизера, пропускают постоянный ток. В результате на отрицательном электроде - катоде - выделяется газообразный водород, а на аноде - кислород. При этом на 1 м

---

³ кислорода затрачивается 10...20 кВ∙А/ч электроэнергии, тогда как для получения 1 м³ кислорода глубоким охлаждением из воздуха - 0,5...1,6 кВ∙А/ч. Поэтому электролиз воды выгодно применять для получения кислорода, если используется и выделяющийся одновременно с ним водород, который может быть применен при газопламенной сварке в качестве горючего газа. При электролизе больших количеств воды водород закачивают в баллоны зеленого цвета под давлением 15 МПа. При небольшой потребности в газах выгоднее производить электролиз воды непосредственно на месте сварки. В результате прямо из электролизера кислород и водород раздельно направляются по шлангам в сварочную горелку, где они смешиваются и на выходе из сопла горелки образуют пламя. Продукт горения при этом - водяной пар, такое пламя экологически чистое.

Кислород для целей сварки хранят и транспортируют в газообразном виде или в жидком состоянии.

В первом случае жидкий чистый кислород, накопившийся в воздухо-распределительном аппарате, испаряют и им заполняют баллоны под давлением 150 - 165 кг/см², создаваемым с помощью насоса или ком-прессора.

К месту сварки и резки газообразный кислород можно подавать под давлением от 5 до 30 кгс/см³.

Жидкий кислород хранят и транспортируют в специальных сосудах, с хорошей теплоизоляцией. При использовании для сварки и резки жидкий кислород предварительно превращают в газ. Для этого на заво-дах устанавливают газофикаторы или насосы с испарителями для жид-ого кислорода, а к рабочему месту транспортируют по трубам.
5.2. Общие сведения о горючих газах

В качестве горючих газов при сварке и резке применяют ацетилен, водород, пропан, бутан, нефтяные газы, природный газ и другие горючие, а также пары бензина и керосина (табл. 5.1).

Таблица 5.1

Горючие газы, применяемые при газопламенной сварке

Горючие газы, их состав	Плотность при 200С нормальном давлении, кг/м3	Температу-ра пламени при сгорании в кислороде, 0С	Коэффициент замены ацетилена	Количество кислорода на 1 м3 газа подаваемого в горелку, м3
Ацетилен С2Н2	1,17	3200	1,0	1,1...1,7
Водород Н2	0,089	2500	5,2	0,4
Метан СН4	0,67	2200-2700	1,6	1,5
Природный газ: 94...98% СН4 и 2...6% негорючих примесей	0,73-0,9	1850-2200	1,5	1,5-2,0
Пропан С3Н8	1,88	2750	0,6	3,5
Бутан С4Н10	2,54	2500	0,45	4,0
Пропан-бутановая смесь: 85% С3Н8, 12% С4Н10 и 3% С2Н6	1,92	2500-2700	0,6	0,6
Коксовый газ: 50% Н2, 25% СН4 8...10% СО3Н, 15...17% негорючих примесей	0,4-0,55	2200	3,2	0,6
Нефтяной газ: 12% Н2, 50% смеси СН4 и С3Н8 , 28% других углеводородов и 10% примесей	0,87-1,37	2200-2300	1,2	0,65
Пары бензина С7Н15	0,7-0,75	2300-2400	1,4	2,5 м3/кг
Пары керосина С7Н14	0,79-0,82	2100-2450	1,3	2,0 м3/кг

---

5.3. Ацетилен

Ацетилен бесцветен, обладает резким неприятным запахом, взрывоопасен: при давлении 0,15...0,2 МПа для взрыва достаточно искры или быстрого нагрева до температуры 200 °С. При температуре 530 °С разлагается со взрывом. Смеси ацетилена с кислородом и воздухом способны взрываться даже при атмосферном давлении, если содержание ацетилена в смеси с кислородом лежит в пределах 2,8—93% и в смеси с воздухом — в пределах 2,2—81 % (по объему). Присутствие окиси меди снижает температуру его самовоспламенения до 240 °С. Может реагировать с медью, образуя взрывоопасные соединения. Поэтому при изготовлении ацетиленового оборудования нельзя применять сплавы с содержанием меди более 70 %. Взрываемость ацетилена понижается при растворении его в жидкостях, особенно в ацетоне (СН₃СОСН₃), в одном объеме которого можно растворить 20 объемов ацетилена и еще больше, если увеличить давление и уменьшить температуру. Поэтому к месту сварки ацетилен доставляют в стальных баллонах, заполненных пористой массой (например, древесным активированным углем с размером частиц 2...3 мм). Эту массу пропитывают ацетоном, в котором под давлением 1,9 МПа растворен ацетилен.

Взрывы ацетилена обладают большой разрушительной силой, поэтому при использовании его необходимо строго соблюдать правила техники безопасности.

Длительное вдыхание технического ацетилена вызывает головокружение и даже отравление.

Ацетилен получают из карбида кальция СаС₂, воздействуя на него водой в ацетиленовых генераторах. Идет реакция

СаС₂ + 2Н₂О = С₂Н₂ + Са(ОН)₂.

Реакция эта экзотермическая, нужно принимать меры для предупреждения перегрева ацетилена, иначе возможен взрыв. Теоретически для разложения 1 кг карбида кальция требуется 0,562 кг воды. При этом получается 0,406 кг ацетилена и 1,156 кг гашенной извести. Гашеная известь (шлам) используется в строительстве.

Из карбида кальция в ацетилен переходят вредные примеси, загрязняющие ацетилен: сероводород, аммиак, фосфорный водород, кремнистый водород. Эти примеси могут ухудшать свойства наплавленного металла и поэтому удаляются из ацетилена промывкой в воде и химической очисткой. Особенно нежелательна примесь фосфористого водорода, содержание которого более 0,7% в ацетилене повышает взрывоопасность последнего.

В настоящее время разработаны и применяются в промышленности новые способы получения ацетилена: термоокислительным пиролизом природного газа в смеси с кислородом; разложением жидких углеводородов (нефти, керосина) действием электродугового разряда.

---

Ацетилен обеспечивает наибольшую температуру пламени (до 3200 °С). Поэтому он чаще остальных газов применяется при всех видах газопламенной обработки.
5.4. Газы — заменители ацетилена.

Для сварки и резки металлов применяют также горючие — заменители ацетилена. При сварке необходимо, чтобы температура пламени примерно в два раза превышала температуру плавления металла. Поэтому газы-заменители, поскольку температура их пламени ниже, чем у ацетилена, обычно используют при сварке металлов с более низкой температурой плавления, чем сталь (чугуна, алюминия и его сплавов, латуни, свинца), при пайке и т.п.

При замене ацетилена другими газами требуемое их количество можно примерно определить с помощью коэффициента замены: отношения объема газа-заменителя V_газа к объему ацетилена Vс₂н₂, при условии, что оба эти объема обеспечивают одинаковое количество теплоты, вводимое при сварке в металл в единицу времени (одинаковую эффективную тепловую мощность Q_эф):

К_з= V_газа/ Vс₂н₂, при Q_эф=const.

Вследствие более низкой температуры пламени применение газов-заменителей при сварке ограничено. Некоторые газы и жидкие горючие (например, нефтяной газ, пропан, керосин) для получения высокотемпературного пламени требуют по сравнению с ацетиленом большего удельного расхода кислорода. Низкокалорийные газы-заменители ацетилена неэкономично транспортировать в баллонах под высоким давлением на значительные расстояния. Такие газы следует использовать на предприятиях в тех районах, где эти газы имеются в достаточном количестве и могут додаваться к местам сварки и резки по трубопроводам.

Водород в нормальных условиях - один из самых легких газов, он в 14,5 раз легче воздуха, бесцветен, не имеет запаха, с кислородом и воздухом образует взрывчатые смеси - гремучий газ, чем опасен.

Метан - газ без цвета и без запаха, при концентрации в воздухе 5...15 % взрывоопасен, является главной составляющей частью большинства природных или попутных при добыче и переработке нефти и каменного угля горючих газов.

Пропан — бесцветный газ с резким запахом, получаемый при переработке нефтепродуктов. Так же получают и бутан - газ без цвета и без запаха, сжижающийся при температуре 0 °С, взрывоопасный при его содержании в воздухе 1,5...8,5 %. Для сварки применяют чаще всего смесь пропана с бутаном, которую получают как побочный продукт переработки нефти. Пропан, бутан и их смесь подают к месту сварки в стальных баллонах в жидком состоянии под давлением 1,6 МПа.

---

Нефтяной и пиролизный газы получают при переработке нефти и нефтепродуктов. Они похожи по составу и свойствам, которые могут изменяться в широких пределах в зависимости от состава исходных продуктов. Бесцветны, могут обладать запахом сероводорода. К месту сварки подаются очищенными от смолистых примесей и сероводорода в баллонах красного цвета под давлением в 15 МПа, в сжиженном виде или по трубопроводам.

Коксовый газ бесцветен, с запахом сероводорода (тухлых яиц). Получают его при выработке кокса из каменного угля. Может содержать ядовитые цианистые соединения. Для сварки применяют после очистки от сероводорода и смолистых веществ.

Жидкие горючие, бензин и керосин, доступнее, дешевле и безопаснее горючих газов. В пар они превращаются непосредственно в сварочных горелках при подогреве специальным пламенем, что усложняет конструкцию горелок. Бензин для сварки предпочтительнее использовать с низким октановым числом. Применение этилированного бензина запрещено. Керосин нужно применять осветительный, предварительно профильтровав его через войлок и кусочки едкого натра NаОН для очистки от механических частиц, смолистых веществ и воды.

Главное значение при газопламенной обработке и особенно сварке имеет температура пламени, которую эти газы могут обеспечивать при сгорании в кислороде. Этим определяются области применения различных газов при сварке (табл. 5.2).

---

Смотрите также файлы

• "Экология и война".docx

• Лабораторные работы по курсу Базы данных Введение.pdf

• Политика и власть.docx

• Б. з б. Ііііі мыжылдыты аралыы Энеолит (мыстас дуірі). Б. з б. іі мыжылдыты басы.docx

• Коробочка для торта.odt