Газовая сварка

Газовая сварка по популярности среди сварочных работ уступает только дуговой технологии. При горении газов выделяется огромная тепловая энергия, которая и используется для сварки различных металлов.

Специальное оборудование позволяет обеспечить качественное соединение, что обеспечивает широкое использование способа в промышленных и бытовых условиях.

Особенности

Газовая сварка представляет собой технологический прием соединения металлов путем их плавления за счет пламени при горении газово-кислородного потока из горелки. Для этой цели наиболее часто используется ацетилен. Заменить его способны: водород, бензиновые или керосиновые пары, пропан-бутан, природный газ. Процесс осуществляется в присутствии присадочного материала, который расплавляется и заполняет сварочный шов.

Расплавленные металлы в ограниченной зоне воздействия образуют сварочную ванну. При горении горючих газов в кислородной среде достигается температура более 3000 ºС, что достаточно для полного расплавления металлов и последующего формирования гомогенной структуры.

Историческая справка

Возможность получения высокотемпературного пламени при горении ацетилена с кислородом установил Ле Шателье (Франция) в конце 19 века. Его исследования легли в основу ацетилено-кислородной горелки, созданной и запатентованной в 1903 г.

Принцип ее действия и основные конструктивные особенности практически не изменились до настоящего времени.

Промышленное использование газовой сварки началось с 1906 г, а резки – с 1904 г., когда были запущены производительные и надежные генераторы ацетилена. Примерно с этого периода берет свое начало история газовой сварки и резки металлов в России. Активное ее использование приурочено к началу первой мировой войны. Промышленный выпуск специального, газосварочного оборудования относится к концу 1920-х г.г. после создания русско-американкого АО Рагаз.

Технология

Принцип газовой сварки основан на плавлении металлов в ограниченной зоне (сварочная ванна) с помощью горелки. В нее подается из баллона горючий газ, который смешивается с кислородом, поступающим из другой емкости. На выходе из сопла горелки газовый поток поджигается, а пламя устремляется в зону сварки, куда вводится еще и присадка. Кромки свариваемого металла и присадка расплавляются в газовом пламени, а шов заполняется присадочным расплавом. Одновременно газо-плазменная струя обеспечивает защиту сварочной ванны от воздушной среды, что исключает окислительный процесс.

Сварочный режим описывается такими параметрами: мощность поддерживаемого пламени, геометрия движения горелки (угол ее наклона, направление движения) и размеры присадочного элемента.

Необходимая мощность пламени зависит от типа, характеристик и толщины свариваемых металлов. Она определяется создаваемой температурой, которая в свою очередь обеспечивается свойствами и объемом горючего газа и кислорода.

Требуемый объем газа прямопропорционален толщине (В) свариваемых металлов. Другой параметр — угол наклона имеет зависимость от этого размера и может составлять от 10 до 80 градусов. Диаметр присадочного прутка выбирается в пределах от В/2 до (В/2+ 1 мм).

Технические условия

Требования и правила нормируются государственными стандартами:

Общие требования, технические параметры и показатели качества. Полную классификацию газовой сварки дает ГОСТ 19521-74. Он подразделяет процесс по виду горючего газа, по техническим и физическим сварочным признакам. Система показателей качества сварки дана в ГОСТ 4.41-85. Давление горючих газов нормируется ГОСТ 8856-72.
Оборудования для газовой сварки. Обшие требования к оборудованию для сварки и резки и его классификация приводится в ГОСТ 5614-74. Нормы герметичности и требования по обслуживанию оборудования изложены в ГОСТ Р 50379-92.
Горелки. Требования и классификация технических условий горелок приведена в ГОСТ 17356-89. Какие горелки применимы при ацетилен-кислородной сварке, указано в ГОСТ 1077-79. ГОСТ 29091-91 дает полную информацию по инжекторным горелкам.
Ацетиленовые генераторы. Их параметры, методы испытания и требования безопасности нормируются ГОСТ 30820-2002.

[stextbox id=’info’]Помимо указанных документов действуют нормативные требования к редукторам, предохранительным устройствам, приборам контроля, газовым баллонам. В соответствии с ГОСТами обеспечивается безопасность.[/stextbox]

Разновидности

Подразделение газовой сварки на виды производится по типу подаваемого в горелку горючего газа. Выделяются следующие основные разновидности сварки:

Ацетилен-кислородная. Это основной газосварочный вид. Обычно устанавливается ацетиленовый генератор, откуда и поступает газ. Кислород подается из отдельного баллона. Температура в пламени горелки достигает 3100-3200ºС.
Водородно-кислородная. Водород может вырабатываться в генераторе или поступать из баллона. Температура в зоне сварки достигает 2100-2200ºС.
Бензиново-кислородная и керосиново-кислородная. Горючий газ — пары бензина или керосина. Бензин позволяет достигать температуры 2550-2700ºС, а керосин – 2400-2550ºС.
Сварка на природном газе. Он подается из баллона, где находится сжиженный газ. Температура пламени – 2050-2150ºС.

С учетом техники проведения сварки выделяются 2 ее типа – левая и правая методика. В первом случае пламя из горелки имеет направление в сторону от шва, и начинается движение справа, при этом горелка движется вслед за прутком. При правой методике пламя направляется на шов, и перемещается перед прутком, слева направо. Этот вариант обеспечивает лучшую защищенность сварочной зоны. Левый способ применяется при толщине металла не более 3,5 мм.

Оборудование

При проведении газовой сварки необходимо следующее оборудование:

Горелка. Она состоит из смесительной камеры, мундштука, инжектора, ниппеля, наконечника и корпуса с ручкой. Предназначена для смешения газов с кислородом и создания направленного газового потока, который поджигается при выходе из мундштука.
Наиболее распространена инжекторная конструкция. С учетом пропускаемого объема газа горелки различаются по мощности – малая, средняя и большая.
Редуктор. Он предназначен для регулирования газового давления на выходе. Имеет несколько разновидностей – однокамерная и двухкамерная модель.
Емкости, баллон с газом. В нем газ находится под давлением, что вызывает повышенные требования к прочности и герметичности. Баллоны снабжены вентилем. Для каждого газа применяется специальный баллон, различающийся по цвету: кислород – голубой, ацетилен – белый, водород – желто-зеленый, другие газы – красный.
Генератор. Для производства ацетилена используется специальная емкость, где обеспечивается химическая реакция с выделением газа. Процесс происходит под давлением, что требует надежной герметизации.
Шланги. По ним газ под давлением передается от баллона или генератора к горелке. Различаются такие шланги: 1 класс (красная линия) – можно эксплуатировать при давлении до 6,5 атм; 2 класс (маркировка желтого цвета) – для бензина и керосина; 3 класс (синяя маркировка) – для нагрузки до 22 атм.
Водяной затвор. Он защищает от обратного удара.

[stextbox id=’info’]Для удобства проведения работ следует использовать специально оборудованное место сварщика – пост. Он включает стол-тумбу, где хранится оборудование и инструмент.[/stextbox]

Какие основные процессы протекают при сваривании газом?

В зависимости от того, какой сваривается металл и его толщины, обеспечивается разный характер пламени. С помощью редуктора изменяется давление и состав выходящей из горелки газовой смеси, что дает возможность создать такие типы пламени:

Восстановительное. Оно годится для большинства металлов, а также при сварке в защитной среде.
Окислительное. При его формировании обязательно применяется кремниево-марганцевая присадка.
Пламя с избыточным газом. Оно необходимо для особо прочных сплавов.

Газовая сварка способна соединять металлы разного типа (сталь, чугун, цветные металлы и сплавы). При работе с разными металлами следует учитывать такие нюансы:

Низкоуглеродистая сталь. Ее можно сваривать при любом горючем газе. В качестве присадки использует пруток из низкоуглеродистой стали с минимальным содержанием углерода, марганца и кремния. Шов имеет крупнозернистую структуру.
Легированная (нержавеющая) сталь. Она требует повышенной мощности пламени. В качестве присадки при сварке газом используется проволока СВ-02Х10Н9, СВ-06-Х19Н9Т. При сварке жаропрочнрй стали применяется присадка с никелем (19-22%) и хромом (24-26%), коррозийно-стойкой стали — с молибденом (2-3%), никелем (9-12%) и хромом (15-18%).
Чугун. Сварка осуществляется с пламенем науглероживающего, восстановительного типа.
Медь. Требуется пламя высокой мощности. Присадка – медный пруток. При сварке обязательно применяется специальный флюс.
Латунь. Для исключения улетучивания цинка повышается подача кислорода (на 25-35% больше). Присадка – латунный пруток.
Бронза. Сваривается на пламени восстановительного типа. Лучше всего применять бронзовую присадку с содержанием кремния (до 0,5%).

Что нужно начинающему?

Прежде всего, начинать работы надо вначале под контролем опытного сварщика, причем со сварки простых деталей из низкоуглеродистой стали.

Особое внимание уделяется технике безопасности: при работе использовать защитные руковицы-краги, а также защитные очки, оберегающие глазную роговицу от чрезмерно яркого пламени.

Особая осторожность необходима при транспортировке и открывании газового баллона. Его категорически запрещено открывать замасленными руками.

Как варить без опасности обратного удара?

При проведении газосварочных работ есть риск появления обратного удара пламени. Он возникает при загорании газа внутри горелки. Это пламя движется в обратном направлении с большой скоростью, что может привести к выходу из строя оборудования и даже взрыву баллона с газом. Основные причины – неправильное поджигание газового потока и неисправная или засоренная горелка.

Для защиты от обратного удара необходима установка специального обратного клапана. Он содержит огнегаситель и запорную пружину, предотвращающую противоток газа. Такие клапаны подразделяются на кислородные и предназначенные для других горючих газов. Устанавливаются они на редукторе или в горелке.

Полезное видео

Теория газовой сварки хорошо рассказана в следующем видео:

Заключение

Газовая сварка широко используется для соединения различных металлов. Она доказала свою высокую эффективность и надежность. Для ее проведения не требуется габаритное, специальное оборудование. При правильном проведении работ обеспечивается полная безопасность.