Взрывоопасность, ядовитость и самовоспламенение ацетилена

Взрыв ацетилена

Поскольку горение ацетилена и взрыв возможны при отсутствии окислителей, в том числе и кислорода он, как и водород является наиболее взрывоопасным газом. Сходство с водородом заключается в том, что они имеют наименьшую энергию зажигания, но об этом чуть-чуть позже.

Взрывоопасность горючих газов и паров характеризуется показателем – величиной энергии зажигания. Вещество с низкой величиной является более взрывоопасно. Значения энергии зажигания (МДж) для стехиометрических газовых смесей при атмосферном давлении и температуре 20°C приведены в таблице ниже.

Из данных в таблице видно, что энергия зажигания смесей с воздухом примерно в 100 раз больше, чем смесей с кислородом.

Чистый ацетилен способен взрываться при быстром нагревании до 450-500°C и избыточном давлении свыше 1,5 кгс/см2. Наиболее взрывоопасны смеси с воздухом, содержащие от 7 до 13% C2H2. При наличии в смеси с воздухом C2H2 от 2,2 до 81% по объему смесь взрывается при атмосферном давлении.

Также при атмосферном давлении взрывоопасна смесь кислорода с ацетиленом от 2,8 до 93% по объему. Наиболее взрывоопасна смесь с кислородом, содержащая 30% C2H2. Поэтому сильный местный нагрев, пламя и даже искра может вызвать взрыв смеси ацетилена с кислородом или воздухом.

Взрываемость чистого ацетилена определяется давлением, температурой, а также зависит от чистоты, содержания в нем влаги, наличия катализаторов, характера возбудителя взрыва, размеров и формы сосуда, условий теплоотвода и ряда других причин. При повышении давления молекулы газообразного ацетилена сближаются, что облегчает распространение распада на всю массу газа. Это подтверждается, с одной стороны, тем, что жидкий ацетилен, у которого сближение молекул особенно велико, является даже при обычной температуре сильно взрывчатым веществом. С другой стороны, сжатый ацетилен утрачивает свою взрывчатость, если его молекулы будут каким-либо образом отделены друг от друга. Это достигается смешиванием ацетилена с азотом или инертными газами, не вступающими с ним во взаимодействие, а также абсорбируя ацетилен ацетоном или другим растворителем в присутствии пористого вещества. Так, например, влажный ацетилен менее взрывоопасен, чем сухой. Смесь, содержащая 1,15 объема C2H2 на один объем водяного пара, не способна к взрывчатому распаду. Это может быть объяснено аналогично сказанному выше разобщением молекул C2H2 парами воды.

Взрыв ацетилена или смеси его с кислородом и воздухом сопровождается выделением тепла, в результате чего повышается давление и температура. Следовательно, такие взрывы могут вызвать разрушения и несчастные случаи. Поэтому обращение с ацетиленом требует строгого соблюдения мер безопасности.

Давление, образуемое при взрыве, зависит от начальных параметров и характера взрыва, и возрастает примерно в 10-15 раз по сравнению с начальным давлением

При растворении ацетилена в жидкостях его взрывоопасность понижается. Лучше всего он растворяется в ацетоне, но подробнее об этом в статье о полимеризации и растворении ацетилена

При длительном соприкосновении C2H2 с медью, серебром и ртутью образуются взрывные соединения – ацетиленоиды. Ацетиленоиды взрываются при ударе или при нагреве выше 100°C. Поэтому для изготовления аппаратуры, соприкасающейся с ацетиленом, применяют сплавы с содержанием меди не более 70%.

Вот почему вся аппаратура для транспортировки и хранения ацетилена изготовлена из стали и имеет специфическую конструкцию, которая исключает возможность подключения оборудования для других газов.

Вентиль баллона с ацетиленом не имеет присоединительной резьбы и открывается специально предназначенным торцовым ключом, а редуктор подсоединяется хомутом.

При взаимодействии хлора с ацетиленом, содержащим даже небольшое количество воздуха, происходит взрыв. Чистый ацетилен при контакте с хлором взрывается при интенсивном освещении.

Свойства и область применения

Масса 1 м³ газа при температуре 20°C и давлении 760 мм рт. ст. равняется 1,09 кг. При распаде 1 кг вещества выделяется большое количество теплоты (8473,6 кДж). Поэтому ацетилен широко используется в технологических процессах, требующих высокотемпературного воздействия. Кроме того, это единственный газ, который горит даже при отсутствии кислорода или любого другого окислителя.

Газообразный ацетилен может растворяться во многих жидкостях, среди которых ацетон, бензин, бензол и вода. Для этого баллон заполняется пористой массой, которая пропитывается растворителем (обычно ацетоном). В порах C2H2 растворяется в ацетоне, а при открытии вентиля выделяется в виде газа.

Данный углеводород выпускается в двух марках: А и Б. Первая используется в осветительных установках, а вторая применяется при газопламенной обработке металлических изделий. Это один из наиболее популярных газов, которые эксплуатируются в сварочном производстве, наряду с аргоном и углекислотой. Кстати, об углекислоте можно прочитать много полезной информации в статье: углекислота: где заправить – вопрос не праздный.

На рисунке представлена молекулярная структура данного вещества

Ядовитость ацетилена

Ядовитость ацетилена обусловлена наличием в нем вредных примесей. Ацетилен вызывает сонливость, а вредные примеси, находящиеся в нем, при продолжительном вдыхании отравляют организм и вызывают тошноту, головокружение, а иногда сильное общее отравление.

Поэтому помещения, где получают ацетилен и где ведутся работы с его применением, должны иметь хорошую вентиляцию.

Текст книги «Сварочные работы. Практическое пособие»

Материалы, применяемые при газовой сварке

Горючие газы
При газовой сварке в качестве окислителя применяют кислород, а горючими газами служат ацетилен, водород, пропан и др.

Газообразныйкислород

(О2) бесцветен, не имеет запаха и вкуса, немного тяжелее воздуха. Плотность кислорода при атмосферном давлении и температуре 20 °C равна 1,33 кг/м3. Активно поддерживает горение и служит для повышения температуры газового пламени при сгорании горючего газа.

Согласно ГОСТ 5583–78, промышленность выпускает газообразный технический кислород двух сортов. Объемная доля кислорода в техническом кислороде I сорта составляет 99,7 %, II сорта – 99,5 %.

Кислород способен образовывать взрывоопасные смеси с горючими газами или парами жидких горючих веществ, а при его соприкосновении с органическими соединениями (масла, жиры и другие вещества) может произойти их самовоспламенение.

Газообразный ацетилен

(С2Н2) – бесцветный газ, имеющий специфический чесночный запах из-за присутствия примесей: фосфористого водорода, сероводорода и др. Ацетилен легче воздуха: при атмосферном давлении и температуре 20 °C его плотность составляет 1,09 кг/м3. Хорошо растворяется в жидкостях, особенно в ацетоне, становясь более безопасным. Используется для формирования газового пламени при сгорании в струе кислорода. Преимущество ацетилена перед другими горючими газами – возможность получения наиболее высокой температуры пламени (до 3200 °C).

На месте сварки ацетилен получают в газогенераторах путем разложения карбида кальция водой или используют пиролизный[15]15

Пиролизным называют ацетилен, вырабатываемый из природного газа.

[Закрыть] ацетилен. Последний к месту сварки доставляют растворенным в ацетоне в виде пористой массы, заключенной в стальной баллон. Пиролизный ацетилен дешевле, чем получаемый из карбида кальция.

Ацетилен образует с кислородом, содержащимся в воздухе, взрывоопасные смеси при нормальном атмосферном давлении. Наиболее взрывоопасны смеси, содержащие 7–13 % ацетилена. Ацетилен может взрываться и без окислителя!

Водород

(Н2) при атмосферном давлении и температуре 20 °C – горючий газ без цвета и запаха. Плотность водорода равна 0,084 кг/м3, он в 14,5 раза легче воздуха. Водород предназначен для формирования газового пламени при сгорании в струе кислорода. Температура пламени составляет 2600 °C. Водородно-кислородное пламя бесцветное, не имеет четких очертаний, что затрудняет его регулирование.

Хранится и поставляется в газообразном состоянии в стальных баллонах объемом 5, 10, 20 и 40 литров.

Водород образует с кислородом (2 объема водорода и 1 объем кислорода) взрывоопасную гремучую смесь.

Технический пропан

– это смесь пропана (С3Н8) и пропилена (С3Н6), представляющая собой при нормальных условиях бесцветный газ, не имеющий запаха. Для безопасного пользования в состав смеси добавляют сильнопахнущие вещества – одоранты. Газ тяжелее воздуха, при атмосферном давлении и температуре 20 °C его плотность составляет 1,88 кг/м3. Применяется для формирования газового пламени с температурой 2700 °C в качестве заменителя ацетилена.

Поставляют пропан к месту сварки в стальных цельносварных баллонах в сжиженном состоянии.

Пропан огнеопасен. Может скапливаться в приямках, подвалах и колодцах, образуя взрывоопасную смесь.

МАФ-газ

– метилацетилен-алленовая газообразная фракция, образующаяся в процессе переработки природного газа и нефтепродуктов, обладающая хорошими теплофизическими свойствами. Газ тяжелее воздуха, плотность при нормальных условиях составляет 1,9 кг/м3. Обладает резко выраженным запахом.

МАФ-газ применяют в качестве заменителя ацетилена при газовой сварке. Он в два раза дешевле ацетилена, а температура пламени при его сгорании достигает 2930 °C. Газ поставляют к месту сварки в сжиженном состоянии в цельносварных баллонах (таких же, как и для пропана). В баллоне вместимостью 50 л и весом 22 кг содержится 21 кг газа.

Склонность к обратному удару газа МАФ незначительна. По сравнению с ацетиленом МАФ имеет более мягкое пламя, что дает свои преимущества при работе с металлом малых толщин, с цветными металлами, а также при контурной резке изделий. В то же время ядро даже нейтрального пламени при использовании газа МАФ длиннее ацетиленового в 1,5–2 раза.

Технология газопламенной обработки при использовании газа МАФ в основном такая же, как и при использовании ацетилена. В качестве аппаратуры могут применяться горелки, резаки, редукторы и другие устройства, предназначенные для работы с ацетиленом и на сжиженных газах (пропан-бутановых смесях). Присадочную проволоку лучше применять такую, которая больше подходит для сварки пропаном.

На баллоне с газом может использоваться редуктор, применяемый на пропановых баллонах. По сравнению с пропан-бутановой смесью при сварке стали газом МАФ расход кислорода в 1,5 раза меньше.

Смесь МАФ-газа (3,4–10,8 % по объему) с воздухом взрывоопасна. Газ может скапливаться в подвалах, колодцах и приямках, образуя взрывоопасную смесь.
Присадочные материалы
Присадочными материалами являются проволока, прутки (стержни), полоски металла, близкие по свойствам свариваемому металлу. При проведении сварки они обеспечивают дополнительный металл для заполнения зазора между свариваемыми кромками и образования сварного шва требуемой формы.

Основным присадочным материалом служит сварочная проволока.

При сварке углеродистых и легированных сталей

применяют холоднотянутую сварочную проволоку. Ее характеристики приведены выше, в главе «Характеристика, классификация и назначение сварочной проволоки».

Для газовойсварки серого чугуна

выпускают чугунные прутки ∅ 4, 6, 8, 10, 12 и 16 мм. Маркировку торца прутков выполняют краской черного, белого, красного, синего, коричневого, желтого или зеленого цвета.

Для газовой сварки меди, медно-никелевыхсплавов, бронз и латуни

применяют сварочную проволоку, отвечающую ГОСТ 16130–90. Ее диаметр составляет 0,8–8,0 миллиметров.

Условное обозначение присадочной проволоки из меди или ее сплава соответствует классификации этих материалов по следующим признакам:

● способу изготовления (холоднодеформированная (тянутая) – Д

; горячедеформированная (прессованная) –
Г
);

● форме сечения – КР

(проволоку изготавливают исключительно круглого сечения);

● механическим свойствам (мягкая – М

, твердая –
Т
);

● виду поставки (мотки или бухты – БТ

, катушки –
КТ
, барабаны –
БР
, сердечники –
CP
, немерной длины –
НД
).

При сварке алюминия и его сплавов

используют тянутую и прессованную проволоку из алюминия и алюминиевых сплавов, отвечающую ГОСТ 7871–75. Ее диаметр составляет 0,8–12,5 мм. Условные обозначения при маркировке, характеризуют:

● способ изготовления (тянутая – В

, прессованная –
П
);

● вид обработки (нагартованная – Н

, отожженная –
М
);

● вид поставки (мотки (бухты) – БТ

, катушки –
КТ
).

Сварочный флюс

[16]
16
Основные характеристики сварочных флюсов приведены выше в соответствующей главе. Характеристики флюсов, применяемых при газовой сварке различных металлов, приведены ниже в разделе «Особенности сварки различных металлов».

[Закрыть]. При газосварке флюс наносится на свариваемые кромки или вносится в сварочную ванну оплавляемым концом присадочного прутка (налипающим на него при погружении во флюс). Флюсы могут использоваться и в газообразном виде при подаче их в зону сварки с горючим газом.

Оборудование для газовой сварки

Оборудование для газовой сварки, наплавки и резки включает в себя источники газоснабжения (ацетиленовые генераторы или газовые баллоны), аппаратуру регулирования и защиты (вентили, редукторы, манометры, предохранительные устройства), соединительные рукава и универсальные или специализированные горелки.
Ацетиленовые генераторы
Ацетиленовый генератор – аппарат, предназначенный для получения газообразного ацетилена посредством разложения карбида кальция водой. Из 1 кг карбида кальция, в зависимости от размеров его кусков и степени чистоты, можно получить 235–285 дм3 ацетилена. Однако применение газогенераторов в быту и в небольших мастерских нецелесообразно: они более взрывоопасны, нежели баллоны, и потому в сварочном комплекте возрастает количество предохранительных устройств. Обслуживание их сложнее; подготовка к работе занимает гораздо больше времени, чем при работе с баллонами; отработанный ил сливают только в специальные ямы или бетонные хранилища. К тому же по завершении даже незначительных сварочных работ следует выработать весь загруженный объем карбида кальция – постепенно стравить ацетилен в атмосферу или дожечь его горелкой. Поэтому использование ацетиленовых генераторов оправдано только при промышленных объемах работ.
Баллоны
Баллон – это металлическая емкость для хранения и транспортирования газов в сжатом, растворенном и сжиженном состояниях.

Кислородный баллон

, согласно ГОСТ 949–73, изготовлен из углеродистой (150У) или легированной (150JI) стали и имеет стальной цельнотянутый цилиндрический корпус с выпуклым днищем, на которое напрессован башмак (рис. 21,
а
). Вверху баллон заканчивается горловиной с резьбовым отверстием, в которое ввернут запорный вентиль. На наружную резьбу горловины баллона навернут предохранительный колпак.

Рис. 21.

Газовые баллоны для сварки:

а

– кислородный баллон вместимостью 40 л (
1
– днище;
2
– башмак;
3
– корпус;
4
– горловина;
5
– вентиль;
6
– предохранительный колпак);
б
– кислородный баллон вместимостью 10 дм3;
в
– ацетиленовый баллон (
1
– корпус;
2
– вентиль;
3
– азотная подушка;
4
– пористая масса с ацетоном;
5
– башмак;
6
– предохранительный колпак);
г
– баллон для пропана вместимостью 55 дм3 (
1
– табличка с паспортными данными;
2
– корпус;
3
– днище;
4
– башмак;
5
– подкладные кольца;
6
– горловина;
7
– вентиль;
8
– предохранительный колпак)

Высота стандартного баллона 40–150У составляет 1370 мм, диаметр 219 мм, толщина стенки 7 мм, вместимость 40 дм3, масса без газа 67 кг. Баллон рассчитан на рабочее давление 15,0 МПа (150 кгс/см2); испытательное давление составляет 22,5 МПа (225 кгс/см2). В полном баллоне объем кислорода, соответствующий атмосферному давлению и температуре 20 °C, составляет 6 м3.

Цвет баллона голубой, надпись черная.

Наряду с баллонами вместимостью 40 дм3, выпускаются и баллоны меньшей вместимости – 20; 10; 5 и 1 дм3 (рис. 21, б).

Вентиль кислородного баллона изготавливают из латуни, так как сталь активно корродирует в среде сжатого кислорода, а маховики и заглушки – из стали, алюминиевых сплавов и пластмассы.

Количество кислорода в баллоне приближенно определяют, решая следующую пропорцию: при атмосферном давлении (0,1 МПа) в баллоне находится 40 дм3 газа; если давление в баллоне равно 15 МПа, то до объема 40 дм3 можно сжать (40 × 15)/0,1 = 6000 дм3, или 6 м3, кислорода.

Ацетиленовый баллон

большой емкости имеет такие же размеры, как и кислородный вместимостью 40 дм3 (рис. 21,
в
). Масса баллона без газа 83 кг, рабочее давление ацетилена 1,9 МПа (19 кгс/см2), максимальное давление 3,0 МПа (30 кгс/см2).

Ацетиленовый баллон заполняют пористой массой из активированного древесного угля, которую пропитывают ацетоном из расчета 225–300 г на 1 дм3 вместимости баллона. Ацетилен, хорошо растворяясь в ацетоне, становится менее взрывоопасным.

Более экономичны баллоны с литой пористой массой, способные вместить 7,4 кг растворенного ацетилена, тогда как баллоны с активированным углем – только 5 кг.

На баллоне с литой пористой массой ниже надписи «АЦЕТИЛЕН» красной краской нанесены буквы ЛМ. Такие баллоны поставляют с азотной подушкой.

При отборе ацетилена из баллона удаляется и часть ацетона в виде паров. Для уменьшения потерь ацетона во время работы необходимо располагать баллоны в вертикальном положении и отбирать ацетилен со скоростью, не превышающей 1,7 м3/ч.

В наполненном баллоне вместимостью 40 дм3 при рабочем давлении и температуре воздуха 20 °C объем газообразного ацетилена, соответствующий нормальным условиям, составляет 5,5 м3.

Цвет баллона белый, надпись красная. Отпускают ацетилен также в баллонах емкостью 1; 5; 10; 15 и 20 л.

Отличительной особенностью вентиля ацетиленового баллона является отсутствие маховика и штуцера. В корпусе вентиля имеется боковая канавка, в которую устанавливают штуцер ацетиленового редуктора, прижимая его специальным хомутом через кожаную прокладку. Такая конструкция вентиля не допускает случайной установки другого редуктора во избежание образования взрывоопасной смеси.

Еще одна отличительная особенность вентиля ацетиленового баллона состоит в том, что его открывание, закрывание и присоединение с его помощью редуктора к баллону осуществляются специальным торцовым ключом.

Для определения объема ацетилена баллон взвешивают до и после наполнения газом и по разности показателей и плотности ацетилена определяют объем газа, находящегося в баллоне. Например, масса баллона с ацетиленом 89 кг, порожнего – 83 кг. Масса ацетилена в баллоне: 89–83 = 6 кг. Плотность ацетилена при атмосферном давлении и температуре 20 °C составляет 1,09 кг/м3. Следовательно, объем ацетилена при этих условиях составляет 6/1,09 = 5,5 м3.

Баллоны для техническогопропана

изготавливают из листовой углеродистой стали толщиной 3 мм согласно ГОСТ 15860–84. К верхней части сварного цилиндрического корпуса пропанового баллона приварена горловина, а к нижней – днище и башмак (рис. 21,
г
). В горловине имеется резьбовое отверстие, в которое ввернут латунный вентиль. Внутри баллона расположены подкладные кольца. Для защиты вентиля баллона от механического повреждения служит предохранительный колпак.

Высота баллона не более 1013 мм, диаметр (без обечайки усиления) 292 мм, масса без газа 22 кг, вместимость 50 л, рабочее давление 1,6 МПа (16 кгс/см2). Газ в баллоне находится в сжиженном состоянии.

Кроме того, выпускают пропановые баллоны вместимостью 27, 12 и 5 л. 50-литровый баллон содержит 21,4 кг сжиженного газа, 27-литровый – 11,4 кг, 5-литровый – 3,3 килограмма.

Кратковременный максимальный отбор газа не должен превышать 1,25 м3/ч, а нормальный во избежание замерзания вентиля – 0,6 м3/ч.

Цвет баллона красный, надпись белая.

Вентиль пропанового баллона мембранного типа делают из латуни (реже из стали). Он рассчитан на рабочее давление до 2,0 МПа (20 кгс/см2). Боковой штуцер корпуса вентиля имеет левую резьбу.
Газовые редукторы и манометры
Редуктор

– устройство, предназначенное для понижения давления газа, поступающего из баллона, и автоматического поддержания заданного рабочего давления. Газовые редукторы осуществляют также регулирование рабочего давления и защиту баллона от обратного удара пламени, а манометры показывают давление газа в баллоне и на выходе из редуктора.

Газовые редукторы, согласно ГОСТ 13861–89, классифицируют по назначению (Б – баллонные, Р – рамповые, С – сетевые); виду редуцируемого газа (А – ацетиленовые, К – кислородные, М – метановые, П – пропан-бутановые); схеме регулирования (О, Д – одно-и двухступенчатые с механической установкой давления, З – одноступенчатые с пневматическим заданием рабочего давления). Различаются они и по принципу действия (прямого и обратного действия). В эксплуатации более удобны редукторы обратного действия, так как они компактны и просты по конструкции, надежны и безопасны в работе.

Редукторы отличаются друг от друга окраской корпуса (ацетиленовый – белого цвета, кислородный – голубого, пропановый – красного) и присоединительными устройствами для крепления их к баллону. Кислородный и пропановый редукторы присоединяют к баллонам накидными гайками соответственно с правой и левой резьбой. Ацетиленовые редукторы крепят к баллонам хомутом с упорным винтом.

Технические характеристики баллонных редукторов приведены в табл. 8 (см. с. 326).

Манометры

представляют собой приборы для измерения давления газа. Их присоединяют к корпусу редуктора через прокладки из фибры и кожи с помощью резьбовых соединений с использованием гаечного ключа.

Каждый манометр должен иметь на циферблате обозначение того газа, для которого он предназначен. На кислородные манометры наносят надписи «Кислород» и «Маслоопасно», на ацетиленовые, водородные и пропановые – «Ацетилен», «Водород» и «Пропан» или символы О2, С2Н2, Н2 и С3Н8.
Рукава
Рукава (шланги) представляют собой гибкие трубопроводы, служащие для транспортирования газа к месту работы и подачи его в горелку. В зависимости от назначения резиновые рукава для газовой сварки подразделяют на три класса:

● I – для подачи ацетилена, городского газа, технического пропана и других горючих газов под давлением до 630 кПа (6,3 кгс/см2); окраска рукавов красная;

● II – для подачи жидкого топлива (бензин, уайт-спирит, керосин или их смеси) под давлением до 630 кПа (6,3 кгс/см2); окраска рукавов желтая;

● III – для подачи газообразного кислорода под давлением до 2,0 МПа (20 кгс/см2); окраска рукавов синяя.

Рукава изготавливают из резины, армированной слоями ткани. Кислородные рукава имеют внутренний и наружный слои из вулканизированной резины и несколько слоев из льняной или хлопчатобумажной ткани.

Рукава применяют при температуре окружающей среды от –35 до +50 °C. Для работы в северных широтах необходимы рукава из морозостойкой резины, сохраняющей свои свойства при температуре до –65 °C.

Рукава I и II классов имеют четырехкратный, а III класса – трехкратный запас прочности по отношению к рабочему давлению.

Рукава изготавливают с внутренним диаметром, равным 6,3; 8,0; 9,0; 10,0; 12,0; 12,5 и 16,0 мм. Рукава длиной 10 и 20 м поставляют в виде бухт. Оптимальная длина рукава 9–30 м. При ее увеличении возрастают потери давления газа.
Сварочные горелки
Основным инструментом газосварщика является сварочная горелка – устройство для смешения газов, формирования сварочного пламени и регулирования его вида и мощности. Сварочные горелки классифицируют по следующим признакам:

● способу подачи горючего газа и кислорода в смесительную камеру – инжекторные и безынжекторные;

● роду горючего газа – ацетиленовые, водородные, для газов-заменителей и жидких горючих;

● числу факелов – однопламенные и многопламенные;

● назначению – универсальные (сварка, резка, пайка, наплавка) и специализированные для выполнения одной операции;

● мощности пламени – горелки микромощности, малой, средней и большой мощности;

● способу применения – ручные, машинные.

В безынжекторных горелках горючий газ и кислород поступают в смеситель под одинаковым давлением. Инжекторные горелки имеют устройство, обеспечивающее подачу горючего газа низкого давления в смесительную камеру за счет всасывания его струей кислорода, подводимого под более высоким давлением. Это устройство называется инжектором, а явление подсоса – инжекцией. Наиболее эффективны инжекторные горелки, отличающиеся высокой безопасностью, простотой обслуживания, надежностью работы и универсальностью.

На рис. 22, а – в

представлены схема инжекторной горелки и конструкция инжекторного устройства. Кислород из баллона под рабочим давлением через ниппель, газоподводящую трубку и вентиль поступает в сопло инжектора. Выходя из сопла с большой скоростью, он создает разрежение в ацетиленовом канале, в результате чего ацетилен, проходя через ниппель, трубку и вентиль, подсасывается в смесительную камеру. В этой камере образуется горючая смесь, которая, проходя через наконечник и мундштук, сгорает на выходе из горелки, образуя сварочное пламя.

Для нормальной работы инжекторных горелок необходимо, чтобы давление кислорода составляло 150–500 кПа (1,5–5,0 кгс/см2), а давление ацетилена – 3–120 кПа (0,03–1,2 кгс/см2). Устойчивое горение пламени достигается при скорости истечения горючей смеси 50–170 м/с.

На рис. 22, д

представлена схема безынжекторной горелки. Вместо инжектора у нее – смесительная камера наконечника. При подключении безынжекторной горелки к газовым баллонам применяют редуктор, автоматически поддерживающий равенство рабочих давлений кислорода и ацетилена (рис. 22,
г
).

Рис. 22.

Горелки:

а – в

– инжекторная (общий вид, конструкция горелки и инжектора;
1
– мундштук;
2
– наконечник;
3
– смесительная камера;
4
– сопло инжектора;
5, 7
– вентили кислорода и ацетилена;
6
– ниппели;
8, 9
– каналы для подачи кислорода и ацетилена;
10
– инжектор);
г
– схема подключения безынжекторной горелки к газовым баллонам;
д
– конструкция безынжекторной горелки (
1
– мундштук;
2
– наконечник;
3, 6
– вентили кислорода и ацетилена;
4, 5
– ниппели кислорода и ацетилена;
7, 8
– баллонные редукторы;
9
– редуктор равных давлений;
10
– рукава;
11
– горелка,
12
– предохранительные устройства);
е
– инжекторный резак (
1
– вентиль режущей струи кислорода;
2
– трубка подачи кислорода к мундштуку;
3
– подогревающее пламя;
4
– режущая струя кислорода)

Кислород через ниппель, регулировочный вентиль и специальные дозирующие каналы поступает в смесительную камеру горелки. Аналогично через ниппель и вентиль подается ацетилен. Из смесительной камеры горючая смесь проходит через наконечник и выходит из мундштука, образуя сварочное пламя.

Мощность пламени выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла и его теплофизических свойств. Регулируют пламя подбором наконечника горелки. Правила выбора сварочной горелки и наконечников к ней приведены в табл. 9 и 10.

Самовоспламенение ацетилена

Температура самовоспламенения ацетилена колеблется в пределах 240-630°C в зависимости от давления и присутствия в нем различных веществ. Она снижается при повышении давления или при наличии в ацетилене других веществ, которые увеличивают поверхности контакта.

Зависимость температуры самовоспламенения от давления представлена в таблице ниже.

На практике же в зависимости от давления допустимо нагревание ацетилена до температур:

• до 300°C — при абсолютном давлении 0,1 МПа (1 кгс/см2);
• до 150-180°C — при абсолютном давлении 0,25 МПа (2,5 кгс/см2);
• до 100°C — при более высоких давлениях.

При сжигании ацетилена в смеси с кислородом в инжекторных горелках и резаках необходимо учитывать с возможность проникновения пламени в ацетиленовый канал и распространения его в направлении, обратном обычному течению газа. Это явление называется обратный удар пламени и может послужить причиной взрыва в ацетиленопроводе или генераторе.

ПРАВИЛА ПРИЕМКИ

2.1. Растворенный и газообразный ацетилен принимают партиями. Партией растворенного ацетилена считают любое количество однородного по своим качественным показателям ацетилена, полученного за один технологический цикл и сопровождаемого одним документом о качестве.

Партией газообразного ацетилена, транспортируемого по трубопроводу, считают любое количество ацетилена, направляемое потребителю в течение 24 ч.

Партия растворенного и газообразного ацетилена, направляемая потребителю, должна сопровождаться документом о качестве, содержащим следующие данные:

наименование предприятия-изготовителя и его товарный знак;

наименование, марку и сорт продукта;

номер партии;

дату изготовления продукта;

количество ацетилена в килограммах или кубических метрах;

результаты проведенных анализов или подтверждение о соответствии продукта требованиям настоящего стандарта;

обозначение настоящего стандарта.

(Измененная редакция, Изм. № 2).

2.2. Пробу растворенного ацетилена на предприятиях-изготовителях отбирают от каждой партии из коллектора после осушки ацетилена перед наполнительной рампой. Объем пробы составляет 20 — 35 дм3.

2.3. Пробу газообразного ацетилена отбирают не менее одного раза за 24 ч непосредственно из трубопровода перед центральным водяным затвором.

Объем пробы не должен быть менее 20 дм3.

2.4. Для проверки качества растворенного ацетилена потребителем отбирают 2 % баллонов, но не менее двух баллонов при объеме партии менее 100 баллонов. В отобранных баллонах проверяют давление.

2.5. При получении неудовлетворительных результатов анализа хотя бы по одному из показателей должна проводиться повторная проверка на удвоенной выборке или удвоенном объеме проб от той же партии.

Результаты повторных анализов являются окончательными и распространяются на всю партию.

Техника безопасности при работе с ацетиленом

Теперь, зная, чем опасен ацетилен, стало понятно почему при работе с ним необходимо соблюдать особые меры безопасности.

Основные требования по технике безопасности при работе с данным газом изложены в ГОСТ 12.2.054, РД 34.03.204 и других нормативных документах, а здесь мы лишь кратко рассмотрим самые важные моменты:

1. Запрещено хранить баллоны с кислородом в одном помещении с баллонами с ацетиленом.
2. На специальной ручной тележке разрешена совместная транспортировка непосредственно к рабочему месту не более одного баллона с кислородом и одного баллона с ацетиленом.
3. Запрещено полное использования всего газа из баллона. Баллон ацетилена должен иметь остаточное давление не менее:
   

   Температура, °С	ниже 0	0-15	16-25	26-35
   Минимально допустимое остаточное давление по манометру, МПа (кгс/см2) 0,049	0,049 (0,5)	0,098 (1,0)	0,196 (2,0)	0,294 (3,0)

4. С целью уменьшения потерь ацетона, в котором растворен ацетилен, отбор газа производят из баллонов, расположенных только в вертикальном положении.
5. Баллоны с ацетиленом разрешено хранить в специальных складах или на открытых площадках под навесом, защищающим их от атмосферных осадков и прямых солнечных лучей.
6. Для изготовления деталей, которые непосредственно соприкасаются с ацетиленом, запрещено применение:

• меди и сплавов, в которых содержание меди более 65%;
• серебра и его сплавов;
• ртути;
• магния;
• цинка;
• и др.

Растворенный ацетилен при газопламенных работах

Данный углеводород считается универсальным горючим и широко применяется при газопламенной обработке, резке и сварке металлов. Поскольку автогенные и сварочные работы являются неотъемлемой составляющей большинства технологических процессов в строительной и промышленной сфере, его ценность сложно переоценить.

Главная задача ацетилена – высокотемпературное воздействие на металл. Ацетилено-кислородное пламя может превышать 3000°C, благодаря чему обеспечивается высокая производительность и качество сварки. В этом его основное отличие от другого распространенного сварочного газа – пропана, температура пламени которого немногим выше 2000°C. Если вы хотите узнать больше о пропане, тогда прочитайте статью: зачем смешивают пропан и бутан — свойства сжиженных углеводородных газов.

Так выглядит пламя при сварке с использованием данного газа

Снабжение сварочного поста реализуется с помощью ацетиленовых генераторов или баллонов, которые, как отмечалось выше, заполняются пористой массой. Это делается для того, чтобы разделить общий объем раствора на множество ячеек, и тем самым значительно понизить вероятность распространения пламени и взрыва. Кроме того, пористая структура повышает площадь контакта газа и ацетона, что позволяет увеличить количество углеводорода в емкости.

Кстати, о других технических газах и их применении вы найдете информацию в соответствующем разделе блога.

Хранение и перевозка

Хранение растворенного состава осуществляется в стальных баллонах (обычно 40 л) белого цвета с характерной красной надписью, которые оснащены специальными ацетиленовыми вентилями. Внутреннее давление при +20°C не должно быть выше 1,9 МПа, поэтому 40-литровые баллоны наполняются не более 5,8 кг ацетилена.

Перевозку можно осуществлять всеми видами транспортных средств, в соответствии с правилами транспортировки опасных грузов, которые относятся к данному виду транспорта, а также с правилами безопасной эксплуатации работающих под давлением сосудов.

Если вам нужно заправить ацетиленовые баллоны, обратитесь в , где вы получите профессиональное обслуживание и доступную стоимость газовой продукции.