Атомно водородная сварка: особенности и все нюансы процедуры

Дайджест – Промышленная безопасность

Атомно водородная сварка: особенности и все нюансы процедуры

Вокруг электродов горелки (рис. 22) происходят следующие процессы: в зоне высокой температуры электрической дуги (зона А) молекулярный водород распадается на атомарный, забирая при этом от пламени дуги большое количество тепла.

Около поверхности свариваемого металла (зона Б) вследствие охлаждения происходит обратимость процесса, т. е. из атомарного водорода получается молекулярный водород и при этом выделяется то же количество тепла, которое он взял при распаде.[ .

..]

При атомно-водородной сварке водород и водородно-азотная смесь (получаемая в результате разложения аммиака, применяемого при кварке) защищают расплавленный металл от окисления кислородом воздуха, что значительно повышает прочность сварного соединения и позволяет сваривать не только черные металлы, но и цветные, ,в том числе алюминий и его сплавы.[ …]

Схема установки для атомно-водородной сварки состоит из двух частей-—газовой и электрической.[ …]

В газовую часть схемы может входить водородный баллон или баллон с аммиаком, который дешевле и менее опасный по сравнению с водородом. Аммиак -подается к горелке через крекер, в котором происходит процесс разложения аммиака на водород и азот, и уже эта смесь выходит из мундштуков горелки. При применении чистого водорода крекер отсутствует.[ …]

Электрическая часть схемы состоит из сварочного аппарата специальной конструкции.[ …]

Особенность атомно-водородной сварки заключается в наличии взрывоопасных газов и применении пламени электрической дуги. Кроме того, при атомно-водородной сварке, как и при всех видах сварки и резки металлов, возможно загорание окружающих горючих конструкций и материалов от пламени и искр расплавленного металла.[ …]

Опасность от применяемых для сварки газов возникает при утечке их в помещение и создании -в нем взрывоопасной концентрации, а также при образовании газовоздушной взрывчатой смеси внутри крекера (при остывании выключенного крекера, так как при работе он разогревается, внутри создается вакуум, который может засасывать воздух).[ …]

Поскольку при атомно-водородной сварке возникает такая лее пожарная опасность, как и при ац-етилено-кислородной, на посту (рабочем месте) сварщика следует соблюдать те же меры пожарной безопасности, что и при газосварке и резке металлов.[ …]

Крекер, применяемый для разложения аммиака, должен размещаться в специально выделенном помещении, а в случае отсутствия такого помещения его надо устанавливать не ближе 10 м от места сварки и не ближе 5 м от аммиачного (водородного) баллона и сварочного трансформатора.[ …]

Над крекером в помещении должен быть предусмотрен зонт естественной вентиляции с установкой на -крыше дефлектора.[ …]

Рисунки к данной главе:

Схема процесса атомно-водородной сварки

Источник: http://ru-safety.info/post/101061400680014/

ПОИСК

Водорода, как правило, по возможности избегают в металлургических процессах при сварке металлов, так как, растворяясь в металлах при температурах сварки, он может привести к возникновению дефектов сварного соединения (поры, трещины) в процессе кристаллизации.

Кроме того, растворяясь в твердом металле, водород резко снижает его пластичность (водородная хрупкость). Однако в некоторых процессах сварки (атомно-водородная, сварка в перегретом паре и газопламенная сварка) используется восстановительная способность водорода.  [c.

342]
Разновидностью электродуговой сварки в среде защитного газа является атомно-водородная сварка, применяемая при сварке алюминия, низколегированных конструкционных и хромоникелевых нержавеющих сталей. В процессе сварки водород сгорает и факел его пламени надежно защищает сварочную ванну от воздействия кислорода воздуха.

[c.400]

Сваривается хорошо точечной и атомно-водородной сваркой, удовлетворительно газовой.  [c.32]

Из вольфрама изготовляют рабочие части контактов для электроаппаратуры и электроды горелок для атомно-водородной сварки.  [c.453]

Сварка атомно-водородная Сварка дуговая конструкций стальных — Производительность 5—467 – механизированная 5 — 325 Классификация 5 — 324 Производительность 5 — 324  [c.250]

АТОМНО-ВОДОРОДНАЯ СВАРКА  [c.317]

Фиг. 91. Схема процесса атомно-водородной сварки.

При атомно-водородной сварке применяются вольфрамовые электроды диаметром от 1 до 5 мм в зависимости от толщины сваривае-  [c.318]

Для обеспечения равномерного расплавления (испарения) вольфрамовых электродов при атомно-водородной сварке применяется переменный ток. Охлаждающее действие эндотермической реакции диссоциации водорода, а равно высокий потенциал ионизации этого газа влияют на напряжение тока, необходимое для зажигания и поддержания вольтовой дуги  [c.318]

Несмотря на целый ряд технологических преимуществ, применение атомно-водородной сварки в промышленности пока ограниченное. Это объясняется некоторой сложностью схемы процесса, использующего одновременно электроэнергию и газ, и сравнительно низкой экономической эффективностью при сварке металла средних и больших толщин.  [c.318]

Весьма важными свойствами металла шва при атомно-водородной сварке являются высокая деформационная способность и физическая сплошность.

Это имеет значение для конструкций, работающих при динамической нагрузке, или для конструкций, к которым предъявляются высокие требования герметичности швов (вакуумные аппараты, ртутные выпрямители, электрические рефрижераторы и т. д ).  [c.318]

Техника атомно-водородной сварки  [c.319]

В технике атомно-водородной сварки весьма важным моментом является также правильная установка горелки по отношению к свариваемому изделию. Расстояние между концами электродов и свариваемым изделием нормально колеблется от 5 до 10 мм. Наименьшее расстояние соответствует наименьшей тепловой мощности дуги.

Установкой горелки обеспечивается оптимальное использование тепловой мощности дуги при заданной толщине свариваемого металла и форме сварного соединения (встык, втавр, внахлёстку).

Наибольшее количество атомного водорода находится на внешнем контуре пламени, и эта зона должна быть в максимальной степени использована при  [c.319]

При атомно-водородной сварке могут применяться следующие виды соединений 1) бортовое (фиг. 93, а) 2) стыковое (фиг. 93, б, в, г) 3) угловое (фиг. 93, д) 4) тавровое (фиг. 93, е, ж, э) 5) внахлёстку (фиг. 93, и).  [c.320]

Сварочные режимы для атомно-водородной сварки, при разных толщинах свариваемого металла, приведены в табл. 49 и 50.  [c.321]

Оборудование для атомно-водородной сварки [42]  [c.322]

Комплектное оборудование для атомно-водородной сварки состоит из 1) трансформатора  [c.322]

Фиг. 94. Аппарат для атомно-водородной сварки типа ГЭ-1-2.

Аппарат типа ГЭ-1-2. Аппарат для атомно-водородной сварки типа ГЭ-1-2, изготовляемый заводом Электрик , подключается непосредственно к сети переменного тока нормальной частоты с напряжением 220 в, которое и является напряжением холостого хода установки. Регулирование сварочного режима производится реактором (дросселем), включённым последовательно в сварочную цепь. Кроме реактора, аппарат снабжается а) контактором типа К-75 на 75 а, б) автоматическим электромагнитным клапаном типа 5 ГЭД-1-2, в) амперметром типа ЭН-30 на 100 а, г) однополюсной ножной кнопкой типа АПВ и д) горелкой типа ГЭГ-2-2,  [c.322]

Фиг. 95. Электросхема аппарата для атомно-водородной сварки типа ГЭ-1-2 Д— дрос сель Я —контактор ЯЛ—кла пан автоматический (газовый).

Е р о X и н А. А., Отечественная- аппаратура для атомно-водородной сварки на азотно-водородном газе, Автогенное дело № — 6, 1944.  [c.454]

Электрик (завод), Атомно-водородная сварка. Технический справочник.  [c.454]

Все основные виды дуговой сварки — металлическим электродом, угольным электродом и атомно-водородная — могут быть автоматизированы. Наибольшее практическое значение имеет автоматическая сварка металлическим электродом автоматическая сварка угольным электродом и особенно автоматическая атомно-водородная сварка применяются реже.  [c.197]

Атомно-водородная сварка относится к группе газо-электрических (электрохимических) способов. Сущность процесса состоит в получении под действием высокой температуры дуги атомного водорода, рекомбинирующего в молекулы на поверхности свариваемого металла с выделением значительного количества теплоты.  [c.214]

При толщине стали до 2—2,5 мм производительность атомно-водородной сварки выше, чем ручной дуговой и даже газовой сварки.  [c.220]

Типы сварных соединений при атомно-водородной сварке применяются те же, что и при газовой сварке. Желательным является стыковое соединение, особенно соединение с отбортованными кромка.ми, а также соединение угловое  [c.220]

Режимы атомно-водородной сварки малоуглеродистой стали и алюминия, а также технико-экономические показатели сварки этих металлов вольфрамовыми электродами приведены в табл. 28.  [c.221]

Аргон — Характеристика 209 Армирование пластмасс 591 Атомно-водородная сварка — см. Сварка атомно-водородная  [c.763]

Горелки для атомно-водородной сварки 217  [c.765]

Технология атомно-водородной сварки 219  [c.790]

Атомарный водород применяется для сварки тугоплавких металлов и сплавов (атомно-водородная сварка). Получающийся при химических реакциях атомарный водород обладает значительно большей химической активностью, чем молекулярный водород, в частности способностью к восстановлению.

В химических соединениях водород одновалентен, обладает большой химической активностью при обычной температуре способен непосредственно соединяться со фтором и хлором, при нагревании — с бромом, иодом и серой с кислородом дает взрывчатую смесь — гремучий газ (два объема водорода и один объем кислорода), при взрыве образуется вода.  [c.367]

Сталь хорошо сваривается ацетилено-кислородной, электродуговой, атомно-водородной и гелиарковой сваркой. Точечную сварку применяют только для деталей, не работающих на усталость. Лучшие результаты обеспечивает электродуговая и атомно-водородная сварка.  [c.152]

Атомно-водородная сварка представляет собой электрохимический процесс, при котором для местного нагревания и расплавления свариваемых элементов (и присадочного металла) используется открытая независимая вольтова дуга и теплота, выделяющаяся при рекомбинации диссоциированного этой дугой атомного водорода в молекулярный. Подводимый в область вольтовой дуги водород одновременно служит защитным газом, предоз(раняющим расплавленный металл от вредного воздействия атмосферного воздуха.  [c.317]

В технике атомно-водородной сварки очень важным моментом является правильное регулирование подачи водорода в дугу. Объём и скорость истечения водорода из кольцеобразных сопел горелки влияет на расход водо-  [c.319]

При атомно-водородной сварке присадочным металлом обычно служат проволока или полоски металла примерно такого же химического состава, как и основной металл. Защита металла от вредного воздействия атмосферного воздуха при атомно-водородной сварке весьма совершенна, вследствие чего угар элементов в дуге очень незначителен.

Отмечаемое понижение содержания углерода в металле шва (по сравнению с его содержанием в присадочном мeтaллeJ объясняется не реакциями окислительного характера, а взаимодействием водорода с углеродом.

При сварке малоуглеродистой стали понижение показателей прочности вследствие снижения концентрации углерода в металле шва полностью компенсируется его легированием вольфрамом (0,07— 0,Ш /()). В тех случаях, когда необходимо со-  [c.320]

Помимо аппаратов типов ГЭ-1-2 и ГЭ-2-2 имеется аппаратура для атомно-водородной сварки на азото-водородном газе (смеси 75% водорода и 23 /о азота, получаемой в резуль-  [c.323]

Максимальная производительность по азотоводородному газу 2,5 M jna число одновременно обслуживаемых постов атомно-водородной сварки — 2 мощность, потребляемая при непрерывной работе (при расходе газа 1,5 —2,5 м 1час) — 3—4 квт максимальная потребляемая мощность — 5,5 кет рабочая температура камеры расщепления —550—650° С максимально допустимая температура камеры — 700° С время разогрева до рабочей температуры 1,5—2 часа время охлаждения с 550 до 110°С —около 12 час. к. п. д.—ЗО /о максимально допустимое давление азото-водородного газа (на выходе) 0,7—0,8 am габариты крекера высота — 1100 мм, щирина —475 мм, глубина — 605 мм. Вес около 200 кг.  [c.324]

Читайте также:  Принцип действия оборудования для газовой резки

Процесс атомно-водородной сварки может производиться с питанием дуги либо чистым водородом, либо смесью водорода с азотом. Подобная смесь получается обычно при диссоциации аммиака в специальном аммиачном диссоциаторе (крекере).  [c.217]

Преимуществом применения диссоциированного аммиака при атомно-водородной сварке является его недефицитность.  [c.217]

Комбинированный крекер системы инж. М. Н Вишневского (фиг. 25) выполняет в процессе атомно-водородной сварки две функции, являясь одновременно и источником тока, питающего дугу, и аммиачным диссоциатором.  [c.218]

Источник: http://mash-xxl.info/info/71435/

Плазменная сварка – эффективная и мощная

Такой вид сварки похож по ряду показателей на аргонную сварку. Выполняется она с использованием потока (направленного) плазменной дуги.

Под плазмой понимают полностью либо частично ионизированный газ, который состоит из заряженных электронов и ионов, а также нейтральных с электрической точки зрения молекул и атомов.

В принципе, плазмой можно назвать и стандартную дугу, но всегда нужно помнить, что она не имеет того потенциала энергии и повышенной температуры, которым обладает плазменная дуга.

Увеличения мощности и температуры обычной дуги можно добиться двумя способами: вдуванием в нее в принудительном порядке плазмообразующего газа либо ее сжатием.

Сжатие производится в плазмотроне – устройстве, стенки которого постоянно и весьма активно остужают водой. Результатом такого процесса становится достижение температуры до 30 тысяч градусов Цельсия.

Для сравнения – данный показатель для обычной дуги не превышает 7 тысяч градусов (да и то, если она горит в атмосфере паров железа и аргона).

При вдувании плазмообразующего газа в зону плазменной дуги (параллельно со сжатием) отмечается его увеличение в 50–100 раз (за счет явления теплового расширения), что приводит к высокоскоростному истечению газа из плазмотрона. В результате тепловая энергия дополняется кинетической, вызванной ионизированными движущимися частицами, и мы получаем более мощную дугу.

Кроме повышенной мощности и температуры плазменная дуга имеет несколько других важных отличий от обычной:

  • ее давление на обрабатываемый металл выше в 6–8, а иногда и в 10 раз;
  • диаметр дуги по своим размерам получается меньшим;
  • плазменную дугу можно без проблем держать на объективно небольших токах (от 0,2 Ампер до 30);
  • форма плазменной дуги является не конической, а цилиндрической.

Все указанные отличия обеспечивают плазменной дуге большую универсальность. Благодаря этому сварка плазмой гарантирует проплавление металла на большую глубину и при этом снижает объем расплавления свариваемого материала.

Процесс сварки может идти по двум схемам:

  • плазменной струей (дуга, выдуваемая газовым потоком, горит между соплом плазмотрона и неплавящимся электродом);
  • дугой, горящей между изделием и электродом.

Более популярной является второй вариант. Для него используются электроды из активированного лантана, иттрия, тория, вольфрама, меди и гафния. Защитным газом выступает аргон, а плазмообразующим – все тот же аргон, в который зачастую добавляют водород либо гелий.

Такая сварка подразделяется на три вида, главное отличие которых друг от друга обусловлено разной силой тока:

  • от 0,1 до 25 А – микроплазменная;
  • более 150 А – большие токи;
  • от 50 до 150 А – средние токи.

Сварка на средних токах – мощная и безопасная. Она очень похожа на аргоновую сварку с электродом из вольфрама, которая менее эффективна, нежели плазменная, из-за “размытой” площади нагрева и малой мощности дуги. По сути, плазменная дуга по своим возможностям уступает только лазерному либо электронному лучу, но значительно превосходит характеристики обычной дуги.

Кроме того, она давит на сварочную ванну намного сильнее обычной дуги, что позволяет улучшить передачу тепла вглубь металла, жидкая прослойка которого при обработке становится очень тонкой. Добавим, что процесс сварки на средних токах допускается выполнять без присадочной проволоки или с таковой.

Сварка на больших токах для некоторых видов поверхностей. В этом случае металл подвергается еще более мощному воздействию. При такой сварке детали как бы разрезаются, а затем вновь завариваются (в ванне образуется отверстие сквозного вида, обусловленное полным ее проплавлением). При этом силы поверхностного натяжения удерживают шов с обратной от сварочной стороны.

Рекомендована сварка на больших токах для изделий из меди, низкоуглеродистых сталей, титана, легированных сталей. Для таких материалов она демонстрирует не только высокий сварочный эффект, но и нередко гарантирует отличное качество швов, превосходную производительность и снижение затрат, имеющих отношение к разделке кромок.

Сварка микротоками (микроплазменная). Характеризуется малыми токами (если применяются электроды из вольфрама сечением от 1 до 2 миллиметров) и достаточным уровнем ионизации газов.

Это обуславливает ее широкое распространение для случаев, когда необходимо сваривать небольшие (до 1,5 мм) по толщине изделия (ювелирные украшения, термопары, фольгу).

Также она применяется для приварки к крупным деталям сильфонов и мембран, используется при изготовлении тонкостенных емкостей и труб.

Суть микроплазменного процесса такова:

  • дежурная дуга, которая горит непрерывно между охлаждаемым водой медным соплом устройства и электродом, обеспечивается источником питания;
  • основная дуга зажигается в тот момент, когда к изделию подводится плазмотрон;
  • через сопло плазмотрона поступает газ, образующий пламя, а через керамическое сопло вдувается защитный газ;
  • охлаждение горелки производится водой.

Зажигание же дуги в сварочном агрегате осуществляется осциллятором основной и дежурной дуги.

Если свариваются титановые изделия, к аргону, выполняющему роль защитного газа, обычно добавляют гелий, сталей с низким содержанием углерода – углекислый газ, других типов стали – водород. Подобные добавки, несмотря на свою незначительность (не более 10 %), существенно повышают эффективность сварочного процесса.

Добавим, что установки для проведения сварочных работ на микротоках, могут работать в различных режимах:

  • обратной непрерывной полярности;
  • прямой непрерывной полярности;
  • разнополярных импульсов;
  • прямой импульсной полярности.

Любой современный аппарат плазменной сварки относится к одному из двух типов: функционирующий с применением плазменной струи либо воздушно-плазменной дуги. В первом случае используется плазменная дуга, обеспечивающая:

  • высокий КПД процесса;
  • малый участок термического воздействия;
  • небольшой расход защитных газов;
  • возможность соединять тонколистовую сталь с неметаллами;
  • несущественные деформации свариваемых поверхностей.

А вот тогда, когда применяется воздушно-плазменная дуга, отмечается ускорение процесса и появляется возможность сваривать нержавеющие трубы, электропроводящие, высоколегированные сплавы, а также алюминий, медь.

Кроме того, плазменное сварочное оборудование делят на ручное и автоматическое. Далее мы приводим несколько наиболее популярных в нашей стране плазменных аппаратов:

  • “Плазар”: мобильная установка с малыми размерами и небольшой массой, оснащена термодатчиками, характеризуется инверторной оптимизированной архитектурой и высокой стойкостью запуска;
  • “Горыныч”:  идеальный аппарат для использования в быту, сейчас продается несколько моделей таких установок, отличающихся друг от друга мощностью (8, 10 либо 12 ампер)

Источник: http://tutmet.ru/plazmennaja-svarka-apparat.html

Применение и особенности водородной сварки

Водород хоть и является распространенным земным элементом, применение его часто сопряжено с особыми мерами предосторожности. Несмотря на это, водород вместо ацетилена в сварочных работах весьма эффективен и при соблюдении инструкции, безопасен. Более того, это безопасная и безвредная технология, ведь объектом горения является водяной пар.

Принцип работы

Температура рабочей части горелки способна достигать более 2 500 °С, которая позволяет работать с металлами – резать, паять, сваривать. Аппараты работают от сети с напряжением 220 B или 380 B.

Так как применять водород вместе с кислородом нельзя, аппарат работает от обратного – электрический ток, проходя через воду, делит ее на газообразные составляющие. Затем в горелку подаются водород и кислород, а температура пламени может находиться в диапазоне от 600 до 2600 °С.

Основное отличие от обычной ацетиленовой сварки в том, что водородная сварка не восстанавливает, а окисляет железо.

Сварочные аппараты готовы к работе за несколько минут, довольно просты в эксплуатации, отличаются малыми размерами, но имеют приличную мощность. Большинство аппаратов имеют автоматический и ручной режимы работы. Хотя использование и хранение не несут никакой опасности, при работе с ними правилами техники безопасности пренебрегать нельзя, следует использовать маску, перчатки, надевать робу.

Где находят применение водородные сварочные аппараты

Используются аппараты водородной сварки для выполнения таких видов работ:

• сварка; • пайка; • термоупрочнение; • для порошкового напыления или наплавления;

• резка.

Имея разные режимы работы, такой сваркой можно работать с металлом толщиной до 3 мм.
Ювелиры, мастера по ремонту бытовой техники и дантисты для многих производственных операций и процессов применяют такие сварочные аппараты.

На станциях техобслуживания невозможно использование баллонов с кислородом, поэтому единственно допустимый вариант для сварки – водородные аппараты, которыми восстанавливают кузовные детали автомобилей, радиаторов, ступиц и т.д.

Часто аварийные компании в оперативном ремонте поврежденных магистралей используют аппараты такого типа, позволяющие варить трубы до 5 мм толщиной.

Водородные сварочные устройства снабжены специальной контрольной системой оповещения о критическом уровне электролита и давления с последующей автоматической блокировкой, обеспечивая тем самым пожаро- и взрывобезопасность.

Источник: https://i-glue.ru/useful/primenenie-vodorodnoj-svarki

Атомно-водородная сварка

Атомно-водородная сварка

Плавление металла происходит за счет тепла, выделяемого при превращении атомарного водорода в молекулярный водород, и за счет тепла независимой дуги, горящей между двумя вольфрамовыми электродами.

Тепловой эффект от излучения дуги и от сгорания молекулярного водорода в наружной зоне пламени незначителен по сравнению с эффектом рекомбинации атомов водорода.

Читайте также:  Вопросы для команды goodsvarka.ru

Температура атомно-водородного пламени составляет ~ 3700° С, что по концентрации тепла приближает этот способ сварки к сварке в среде защитных газов.

Водород при этом способе сварки передает тепло от дуги к изделию вначале за счет поглощения его при реакции диссоциации, а затем путем выделения при рекомбинации атомов водорода.

Высокая активность водорода обеспечивает хорошую защиту металла шва от вредного воздействия кислорода и азота воздуха.

При атомно-водородной сварке дуга горит между двумя вольфрамовыми электродами, расположенными под углом (рис. 1). В зону дуги можно подавать чистый водород или азотно-водородные смеси, получаемые при диссоциации аммиака.

Питание дуги осуществляется от источников переменного тока. Из-за высокого охлаждающего действия реакции диссоциации водорода и высокого потенциала ионизации водорода напряжение источника питания дуги, требуемое для ее зажигания, должно быть 250…300 В.

Напряжение горения дуги 60…120 В. Сила тока дуги 10…80 А.

Рис. 1. – Схема процесса атомно-водородной сварки:

1 – электроды; 2 – мундштуки горелки; 3 – зона превращения атомарного водорода в молекулярный; 4 – молекулярный водород, поступающий из мундштуков; 5 – зона диссоциации водорода на атомарный.

Широкий диапазон изменения напряжения горения дуги мало сказывается на величине изменения силы тока. Напряжение горения дуги зависит от расхода водорода и расстояния между вольфрамовыми электродами.

Зажигание дуги осуществляется коротким замыканием вольфрамовых электродов, обдуваемых водородом, или, лучше, замыканием электродов на угольную (или графитовую) пластинку при обдувании струей газа, так как в этом случае обеспечивается легкое зажигание дуги и не требуется повышенного напряжения холостого хода источника питания. После зажигания дуги расстояние от концов электродов до поверхности изделия устанавливают в пределах 4…10 мм. Это зависит от мощности атомно-водородного пламени и толщины свариваемого металла.

Дуга может быть спокойной (рис. 2, а), когда нет в дуге характерного веера, и звенящей (рис. 2, б), когда веер пламени касается поверхности свариваемого изделия и дуга издает резкий звук. Для спокойной дуги напряжение не превышает 20…50 В и расход водорода 500…800 л/ч, для звенящей дуги — 60…120 В и 900…1800 л/ч соответственно.

Источник: http://svarka-info.com/sposob-svarki–atomnovodorod-svarka

ПОИСК

    Выделяющаяся при этом энергия передается поверхности и нагревает твердое тело. При большом числе рекомбинирующихся атомов поверхность сильно разогревается. Примером может служить сильное разогревание твердых тел при рекомбинации на их поверхности атомов водорода (атомная водородная сварка). [c.

87]

    Соединение атомов водорода в молекулы протекает значительно быстрее на поверхности металлов, чем в самом газе. При этом металл воспринимает ту энергию, которая выделяется при образовании молекул, и нагревается до очень высоких температур. Последнее создает возможность технического использования атомарного водорода для т. н.

атомно-водородной сварки металлов. [c.121]

    Явление термической диссоциации молекул водорода и преимущественное соединение атомов в молекулу Нг на поверхности металлов используется в процессе атомно-водородной сварки. [c.19]

    Из ряда используемых в промышленности видов сварки для получения вакуумноплотных швов используются атомно-водородная сварка, сварка угольным электродом, аргоно-дуговая, гелио-дуговая и водородно-дуговая сварка. [c.43]

    В атомно-водородной сварке используется дуга переменного тока, горящая между двумя нерасходуемыми электродами (рис. 2-20,г). Обычно ток дуги равен 20—60 а, рабочее напряжение зажигания около 400 в. Тепловая энергия выделяется дугой переменного тока, горящей между двумя вольфрамовыми электродами в среде водорода, и переносится на свариваемый [c.43]

    При водородно-дуговой сварке применяется постоянный ток прямой полярности (рис. 2-21,а) и используется плавящийся электрод. Дуга защищена струей водорода, и тепло, выделяющееся при горении и рекомбинации водорода (см. выше об атомно-водородной сварке), добавляется к теплу, создаваемому дугой. [c.44]

    В некоторых случаях (как, нанример, при использовании в качестве защитной атмосферы, при восстановлении окислов некоторых металлов, при атомно-водородной сварке) водород может [c.306]

    Питание дуги в установках для атомно-водородной сварки должно производиться от отдельного трансформатора. Не допускается непосредственное питание дуги через регулятор тока любого типа от распределительной сети. [c.910]

    Б. Атомно-водородная сварка [c.913]

    Во всех случаях производства атомно-водородной сварки, газоэлектрической резки и других видов электросварочных работ, выполняемых сидя, на коленях или лежа на свариваемых изделиях, сварщикам должны выдаваться диэлектрические маты достаточных размеров для изоляции от свариваемого изделия. [c.921]

    При атомно-водородной сварке и газоэлектрической резке рабочим должны выдаваться диэлектрические коврики для изоляции их от земли или диэлектрические перчатки. [c.922]

    При атомно-водородной сварке в горелке должно быть предусмотрено устройство автоматического отключения напряжения и прекращения подачи водорода в случае разрыва цепи. [c.942]

    Сварка с графитовыми электродами применима лишь к устойчивым к окислению металлам. В какой-то мере защищает материалы от окисления атомно-водородная сварка. Водородная дуга является очень концентрированным источником тепла, поскольку диссоциированный в плазме водород отдает свою энергию рекомбинации рабочему участку.

Однако многие металлы вблизи температур плавления очень сильно растворяют водород. При охлаждении зона сплавления оказывается перенасыщенной водородом, в результате чего шов получается пористым или хрупким. Такое поведение свойственно железу, никелю и меди.

Применение графитовой дуги и атомно-водородные дуговые способы явились первой аль- [c.248]

    При атомно-водородной сварке напряжение холостого хода допускается до 300 в, при ручной газоэлектрической резке —до 180 в и при механизированной газоэлектрической резке — до 500 в при соблюдении требований безопасности, указанных в пунктах 97—105, 116—121 и 182 настоящих Правил. [c.912]

    В струе защитных газов атомно-водородная сварка газовая сварка термитная сварка и ряд других. [c.185]

    Способ сварки 1 — электродуговая 2 — газовая з — атомно-водородная. [c.119]

    Схема применяемого для этого аппарата изображена на рис. IV-4. Между двумя вольфрамовыми стержнями создается электрическая дуга, сквозь которую по облегающим стержни трубкам пропускается ток водорода.

При этом часть молекул Н2 распадается на атомы, которые затем вновь соединяются на металлической поверхности, помещаемой недалеко от дуги. Металл может быть таким путем нагрет выше 3500° С. В этих условиях происходит быстрая и прочная сварка отдельных его кусков.

Большим достоинством атомно-водородной сварки является равномерность нагрева, [c.123]

    Применение. Газообразный В. применяют для синтеза NHз, СН3ОН, высших спиртов, углеводородов, НС1 и др., как восстановитель при получении мц. орг. соединений, в т.ч. пищ. жиров. В металлургии В.

используют для получения металлов, создания защитной среды при обработке металлов и сплавов, в нефтепереработке-для гидроочистки нефтяных фракций и смазочных масел, гидрирования и гидрокрекинга нефтяных дистиллатов, нефтяных остатков и смол. В. применяют также в произ-ве изделий из кварцевого стекла и др.

с использованием водородно-кислородного пламени (т-ра выше 2000 °С), для атомно-водородной сварки тугоплавких сталей и сплавов, для охлаждения турбогенераторов, как восстановитель в топливных элементах. [c.401]

    Атомно-водородная сварка применяется для сварки трудносвари-ваемых материалов, включая алюминий и хром (табл. 2-16).

Водород, который хорощо подходит для сварки изделий из железа и малоуглеродистых сталей, совершенно непригоден для сварки сплавов, содержащих никель (например, нержавеющих сталей), так как водород растворяется в расплавленном никеле, а затем при отвердевании металла выделяется обратно, образуя трещины и поры. Водородная сварка также непригодна для меди и медных сплавов. [c.44]

    Стали хорошо свариваются газовой, злектродуговой и атомно-водородной сваркой. Для получения сварного шва, стойкого против вибрации, рекомендуется применять атомно-водородную сварку с газовой завесой йз горячего водорода с противоположной стороны шва для предохранения его от окисления [c.80]

    Применение. Почти сто лет после открытия В. не находил промышленного применения. Лишь во 2-й половине 19 в. стали проводиться опыты по выяснению влияния добавок В. на свойства стали. Для производства качественных сталей сейчас потребляется ок. 85% от всего количества добываемого В. Ок.

10% идет на произ-во карбидных и др. сплавов (см. Вольфрама сплавы и Карбиды). Чистый Е. начали применять в пром-сти с начала 20 в., после открытия способа получения компактного ковкого металла. Первой областью применения чистого В, явилось использование его в качестве нитей накаливания для электроламп.

Вследствие высокой темп-ры плавления и низкой упругости пара при высоких темп-рах В. является незаменимым материалом для этой цели. В. применяется также для изготовления нагревателей в элэкт-рич. печах, электродов для атомно-водородной сварки, различных деталей сысоковакуумных уоилигелод. [c.

327]

Источник: http://chem21.info/info/16989/

АТОМНО-ВОДОРОДНАЯ И ТЕРМИТНАЯ СВАРКА

Атомно-водородная сварка. Плавление металла происходит за счет тепла, выде­ляемого при превращении атомарного водорода в молекулярный водород, и за

счет тепла независимой дуги, горящей между двумя вольфрамовыми электродами.

Тепловой эффект от излучения дуги и от сго­рания молекулярного водорода в наружной зоне пламени незначителен по сравнению с эффектом рекомбинации атомов водорода.

Температура атомно-водородного пламени со­ставляет ~ 3700° С, что по концентрации тепла приближает этот способ сварки к сварке в среде защитных газов.

Водород при этом способе сварки передает тепло от дуги к изделию вначале за счет поглощения его при реакции диссоциации, а затем путем выделения при рекомбинации атомов водо­рода.

Высокая активность водорода обеспечивает хорошую защиту металла шва от вредного воздей­ствия кислорода и азота воздуха.

При атомно-водородной сварке дуга горит между двумя вольфрамовыми электродами, распо­ложенными под углом (рис. 112). В зону дуги можно подавать чистый водород или азотно-водородные смеси, получаемые при диссоциации аммиака.

Питание дуги осуществляется от источников пере­менного тока. Из-за высокого охлаждающего дей­ствия реакции диссоциации водорода и высокого потенциала ионизации водорода напряжение источника питания дуги, требуемое для ее зажигания, должно быть 250—300 В.

Напряжение горения дуги 60—120 В. Сила тока дуги. 10—80 А.

Широкий диапазон изменения напряжения горения дуги мало сказывается на величине изменения силы тока. Напряжение горения дуги зависит от расхода водорода и расстояния между вольфрамовыми электродами.

Зажигание дуги осуществляется коротким замыканием вольфрамовых элек­тродов, обдуваемых водородом, или, лучше, замыканием электродов на угольную (или графитовую) пластинку при обдувании струей газа, так как в этом случае обеспечивается легкое зажигание дуги и не требуется повышенного напряжения холостого хода источника питания. После зажигания дуги расстояние от концов электродов до поверхности изделия устанавливают в пределах 4—10 мм. Это зависит от мощности атомно-водородного пламени и толщины свариваемого ме­талла.

Читайте также:  Ковка лошади, этапы процедуры, необходимые инструменты

Дуга может быть спокойной (рис. 113, а), когда нет в дуге характерного веера, и звенящей (рис. 113, б), когда веер пламени касается поверхности свариваемого изделия и дуга издает резкий звук. Для спокойной дуги напря­жение не превышает 20—50 В и расход водорода 500—800 л/ч, для звенящей дуги — 60—120 В и 900—

1800 л/ч соответственно.

При атомно-водородной сварке выполняют следующие виды свар­ных соединений: стыковые с отбор­товкой и без отбортовки кромок, угловые, тавровые и нахлесточные.

Высоту отбортовки принимаютчрав — ной двойной толщине свариваемого листа. Угловые соединения выпол­няют с применением присадочной проволоки или без нее. При сварке толщин более 3 мм на стыковых и тавровых соединениях рекомендуется выполнять скос кромок под углом 45°.

Обычно атомно-водородную сварку рекомендуется применять для сварки металлов и сплавов толщиной 0,5^5—10 мм. Этим способом хорошо свариваются малоуглеродистая и легированная сталь, чугун, алюминиевые, магниевые сплавы.

Хуже свариваются медь, латунь из-за склонности к насыщению водородом и испа­рению цинка. При сварке алюминия и сплавов на его основе необходимо при­менить флюсы, состоящие из солей щелочных металлов.

Металлы с высокой хи­мической активностью к водороду, например Ті, Zr, Та и др., нецелесообразно сваривать атомно-водородной сваркой.

Атомно-водородная сварка обеспечивает получение сварных соединений со свойствами, близкими к свойствам основного металла.

Техника выполнения швов при атомно-водородной сварке подобна технике газовой сварки, т. е. может быть осуществлена как правым, так и левым методами.

Атомно-водородную сварку можно осуществлять в нижнем и вертикальном положениях, по режимам приведенным в табл. 28.

28. Режимы (ориентировочные) атомно-водородной сварки

Толщина листа, мм

Диаметр элек­трода, мм

Сила тока, А

Средний расход водорода, л/ч

Рабочее давление водорода, — кгс/см2

До 1 » 3

2

30

40

1200

1400

0,055

0,064

» 5

3

50

1500

0,068

» 6—8

60

1600

0,073

» 8—10

4

70

1750

0,080

Св. 10

80

1850

0,085

Установка для атомно-водородной сварки (рис. 114) состоит из атомно-водо­родного аппарата, баллона с водородом, водородного редуктора, горелки и пуско­регулирующей аппаратуры.

При горении дуги в смеси водорода и азота в состав установки (рис. 115) входит еще баллон с аммиаком, крекер для получения азотно­водородной смеси из аммиака, аммиачный вентиль, водоотделитель и осушитель для газа.

Водород с воздухом образует взрывные смеси, поэтому все соединения

трубопроводов, вентилей, шлангов должны быть надежными, а помещения, где производится работа, хорошо вентилируемые.

При соединении водорода с углеродом в условиях сварочной дуги происхо­дит обезуглероживание металла. Поэтому в производственных условиях вместо чистого водорода применяют смеси водорода с азотом. Для расщепления аммиака на водород и азот используют аппараты-крекеры (см. рис.

115, а), в которых расщепление происходит при 600 °С в присутствии катализатора — железной стружки. Из крекера смесь газов поступает в очиститель (см. рис.

115, б) и далее в осушитель, где азотно-водородная смесь, пройдя слой хлористого кальция, поступает по резиновому шлангу в сварочную горелку.

29. Технические характеристики аппаратов для атомно-водородной сварки

Тип

аппарата

Тип горелки

Номинальное напряжение, В

Пределы регули­рования силы тока, А

Номинальная мощность, кВт

ГЭ-1-2

ГЭГ-2-2

220

30—83

18,3

ГЭ-2-2

ГЭГ-1-1

260

20-75

15,6

АВ-40

Г12-1

220

15—49

10,7

АГЭС-75

ГЭГ-1-1

300

20—100

22,5

Известны аппараты для атомно-водородной сварки типа ГЭ-1-2, ГЭ-2-2, АВ-40, АГЭС-75, техническая характеристика которых приведена в табл. 29.

Атомно-водородная сварка широко применялась в самолетостроении, хими­ческом машиностроении и других отраслях промышленности. В настоящее время из-за значительного прогресса других способов сварки атомно-водородная сварка применяется редко.

Термитная сварка. Источником тепла являются порошкообразные смеси металлов с окислами других металлов — термиты, при сгорании которых проис­ходит обменная реакция по кислороду с выделением значительного количества тепла (экзотермическая реакция). Источником кислорода в термите является

Рис. 115. Схемы крекера (а) и установки (б) для сварки азотно-водородной смесью:

I — корпус; 2 — сосуд, питающий пост азотно-водородной смесью; 3 — нагреватель; 4 — труба с катализатором; 5 — катализатор; 6 — электродвигатель;

I — баллон с аммиаком; II — крекер; III — водоотделитель; IV — азотно-водородный аппарат окисел, а источником тепла (горючим) — металл, входящий в смесь в чистом виде.

Необходимым условием для получения теплового эффекта является то, что количество тепла, выделяющегося при сгорании горючего, должно быть больше, чем требуется для разложения окисла. В качестве окислов в термитных смесях используют железную окалину, а в качестве горючих металлов — алюминий, магний.

Кроме того, в термит можно вводить легирующие элементы для улучше­ния механических свойств термитного металла и металлический наполнитель — железную обсечку — для увеличения выхода жидких продуктов термитной реакции (стали).

Воспламенение термитной смеси происходит при температуре не ниже 1350° С. Для этих целей применяют термитные спички, которые имеют в головке магниевый термит, развивающий температуру при горении > 1500Q С, и другие переходные составы на основе магниевых порошков, бертолетовой соли, пере­киси бария, а также электрозапальные устройства.

Наибольшее распространение для сварки получили алюминиевые термиты, содержащие 20—25% алюминиевого порошка и 75—80% окалины. Физико­химические параметры термитного процесса приведены в табл. 30,

16 п/р, Ольшанского, т. 1

Термохимические реакции при сгорании термита выражаются следующим образом:

2Al-f-Fe203 = Al203-}-2Fe-f-179,5 кк ал/моль;

2А1 — f-3Fe0==Al203+3Fe4-185,1 ккал/моль.

При сварке стремятся применять термит с наибольшим тепловым эффектом реакции. Это резко сокращает потребность в термите.

Получению максимального теплового эффекта способствуют следующие факторы: высокая химическая чистота компонентов термита; подготовка окисли­теля с содержанием кислорода, по хими­ческому составу близкого к Fe203; пра­вильный выбор соотношения основных компонентов — алюминиевого порошка и железной окалины и весового количества

&,ккал/кг

Рис. 117. Изменение теп­лового эффекта термитной реакции при введении ме­таллического наполнителя

металлического наполнителя. Наличие в восстановителе примесей Си, Si, Mg, Zn, а в окислителе Mn, Si, S, Р, Сг и др. резко снижает тепловой эффект термитной реакции из-за протекания побочных реакций с меньшей теплотворной способ­ностью.

Повышение содержания кислорода в окалине достигается за счет ее об­жига при 900° С в окислительной среде и за счет ее более тонкого измельчения. Наиболее благоприятными по содержанию кислорода являются частички желез­ной окалины размерами 0,25—0,4 мм.

Для получения соединения А1203 в про­цессе протекания реакций необходимо постоянное соотношение алюминие­вого порошка и окисла, определяемое коэффициентом стехиометричности со-

става термита Z (рис. 116), который для сварочных процессов имеет значения Z = 0,964 ч — 1,020.

Введение металлического наполнителя в количестве 10—15% массы основных компонентов термита (рис. 117) изменяет температуру процесса за счет потребле­ния части тепла на плавление наполнителя. На параметры теплового процесса термитной реакции оказывают влияние также перемешивание и уплотнение компонентов термита (табл. 31).

Характеристика термита, состав

Скорость

реакции,

кг/с

Мощность

реакции,

ккал/с

Высококалорийный термит, неуплотненный: 99% А1; Z = 1,01; 28,5% 08; 10% обсечки

0,33

262

Низкокалорийный термит, неуплотненный: 96% А1; Z = 1,02; 25% 08; 10% обсечки

0,31

204

Низкокалорийный термит, прессованный при 400 кгс/см2: 99% А1; Z = 1,02; 25% Ог

0,16

106

31. Влияние характеристики термита на скорость и мощность реакции

Для изготовления сварочного термита используют алюминиевый порошок, содержащий 96,5—99,7% А1; 0,47% Fe; 0,36% Si и ~1% А1203.

Железная ока­лина, используемая в термите, является сложным химическим соединением, состоящим из нескольких окислов: от окиси железа Fe203 плотностью 5,1 г/см3 и температурой плавления 1565° С до закиси железа FeO плотностью 5,7 г/см3 и температурой плавления 1420° С. Железная окалина является в основном продуктом отходов горячей обработки стали; она прочно удерживает влагу до 550—600° С.

Стальной наполнитель (гвоздевая обсеч — ка) имеет насыпной вес 1,8—2,2 г/см3; кри­сталлизационная влага и органические вклю­чения устраняются прокаливанием при тем­пературе >600° С. Плотность уплотненного (спрессованного) термита может достигать 3,2—3,4 г/см3. Термит воспламеняется при 1300—1360°С. Теплота реакции для стехиомет­рических составов термита 575—850 ккал/кг.

Шлаковая составляющая термитного рас­плава имеет температуру кристаллизации >1950° С. Термитный металл в сварочной форме распределяется так, %: 72—80 на облив свариваемых деталей, 20—28 на лит- никово-выпорную систему.

При термитном процессе возможно легирование ме­талла, которое можно осуществлять через восстановитель, окислитель, металли­ческий наполнитель, ферросплавы, легирующие окислы, введением легирующих элементов в чистом виде.

Легирующие элементы, чаще всего в виде ферроспла­вов FeMn и FeSi, вводятся в термит обособленно в отдельных порциях или перемешиваются с шихтой.

На рис. 118 приведено изменение содержания алюминия в термитном ме­талле за время протекания термитного процесса 23 с. За время реакции проис­ходит также изменение в химическом составе металла по содержанию углерода, кремния, марганца.

Общим свойством термитного металла является присутствие в его составе алюминия. Пониженное количество алюминия означает присутствие
в термитном металле кислорода, который снижает механические свойства термит­ной стали.

Содержание в стали до 0,25—0,40% А1 не влияет на механические свойства термитного металла, а содержание А1 свыше этих величин понижает его прочность.

Термитный металл, полученный при реакции основных компонентов термита, имеет химический состав, %: 0,1 С; 0,08 Мп; >0,09 Si; 0,03 S; 0,03 Р; 0,09 Си; 0,07 А1 и невысокую прочность (ов = 35 — г 40 кгс/мм2, б = 18 — s — 20%). Поэтому при сварке стали необходимо подбирать по составу такой термитный металл, механические свойства которого не отличались бы от свойств свариваемой стали.

Легирующие элементы

Содержание элементов в лигатуре, %

Содержание эле­ментов от массы основных КОМПО-

С

Мп

Si

нентов, %

Ферромарганец:

низкоуглеродистый……………………………..

Источник: http://hssco.ru/atomno-vodorodnaya-i-termitnaya-svarka/

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector