Файл: Корсунов В.М. В помощь молодому газосварщику.pdf

ют стали хромистые, хромоникелевые, хромомолибдено­ вые, марганцовистые, хромокремнемарганцовистыеи др.

Высоколегированные стали, как правило, обладают особыми свойствами. Они подразделяются на нержавею­ щие, кислотоупорные, жаропрочные и др. В состав высо­ колегированных сталей входят хром (до 25%), никель (20%), марганец (13%), молибден (6%), а также воль­ фрам, ванадий, титан, ниобий и др. Марки легированных сталей обозначаются буквами и цифрами.

Цифры перед первой буквой показывают количество углерода в сотых долях процента, буквы — наличие со­ ответствующих элементов в стали, а цифры после букв — содержание их в целых процентах. Легирующие элементы обозначаются следующими буквами: Г — мар­ ганец, С — кремний, X — хром, Н — никель, М — молиб­ ден, Т — титан, В — вольфрам, Ф — ванадий, Б — нио­ бий, Д — медь, Ю — алюминий, Р — бор.

Например, сталь марки 12Х2МФСР содержит 0,12% углерода, 2% хрома, а также молибдена, ванадия, крем­ ния и бора менее 1% каждого, а сталь 018ХН9Т содер­ жит менее 0,1% углерода, 18% хрома, 9% никеля и око­ ло 1% титана. Входящие в состав стали элементы поразному влияют на ее свойства.

Углерод оказывает большое влияние на свойства углеродистых и легированных сталей. С увеличением со­ держания углерода прочность и твердость стали повы­ шаются, а пластические свойства снижаются. Малоугле­ родистые стали не закаливаются, а среднеуглеродистые и высокоуглеродистые закаливаются.

При наличии до 0,28% углерода сталь хорошо сва­ ривается, при большем его содержании свариваемость ухудшается вследствие образования пор и трещин в шве.

Марганец повышает прочность и износостойкость стали, способствует удалению серы из нее, совместно с

20

углеродом увеличивает склонность стали к закалке, яв­ ляется раскислителем.

Кремний хорошо раскисляет сталь, способствует по­ лучению однородной и плотной структуры, увеличивает упругие свойства.

Хром повышает прочность, твердость, закаливаемость и жаропрочность стали. Сталь, содержащая более 13% хрома, является нержавеющей. При сварке хром выго­ рает и затрудняет получение плотного сварного шва.

Таблица 1

Механические свойства углеродистой стали обыкновенного качества. Группа А, ГОСТ 380—60

Никель повышает прочность, пластичность, упругость, и закаливаемость стали. При содержании более 8% ни­ келя совместно с 18% хрома сталь обладает высокой стойкостью против коррозии в кислотной и щелочной средах, а также жаропрочными свойствами.

21

Молибд-ен измельчает зерно, повышает прочность, твердость, закаливаемость и жаропрочность стали.

Сера— вредная примесь, так как делает сталь хруп­ кой в горячем состоянии, ухудшает свариваемость.

Фосфор также является вредной примесью. Он при­ дает стали хрупкость в холодном состоянии.

Ч У Г У Н

Сплав железа с углеродом, содержащий более 1,7% углерода, называется чугуном.

Обычно в состав чугуна входят углерод (2,5—3,5%),

марганец (0,6—1,2%), кремний (1,2—2,4%), сера (0,12— 0,15%), фосфор (0,2—0,6%).

При медленном охлаждении после отливки или на­ гревания углерод в чугуне выделяется в свободном со­ стоянии в виде графита. В изломе такой чугун имеет серый цвет, поэтому называется серым чугуном. Он лег­ ко обрабатывается резанием, достаточно хорошо рабо­ тает на сжатие, но очень плохо — на разрыв. Серый чу­ гун обозначается буквами СЧ и двумя числами. Первое число указывает предел прочности при разрыве, а вто­ рое— при изгибе. Например, СЧ 18-36—: серый чугун с пределом прочности на растяжение 18 кг/мм2 и преде­ лом прочности на изгиб 36 кг/мм2.

Если серый чугун нагревать до высокой температу­ ры, а затем быстро охлаждать, то он отбеливается, т. е. углерод выделяется в виде цементита. При этом чугун становится очень твердым и хрупким и не поддается об­ работке резанием. Такой чугун называется белым.

Кремний способствует выделению углерода в чугуне в виде графита; содержание его доходит до 3%. Марга­ нец способствует отбеливанию чугуна, поэтому его со­ держание ограничено 1,0—1,5%. Сера делает чугун кра­

•24

сноломким, ухудшает его литейные свойства. Фосфор повышает жидкотекучесть чугуна, но увеличивает его хрупкость.

КИСЛОРОД

В газообразном состоянии кислород не имеет ни цве­ та, ни запаха, ни вкуса. Он немного тяжелее воздуха. Кислород не горит, но активно поддерживает горение и окисляет почти все металлы, особенно при их нагрева­ нии. Кислород получают путем разделения атмосферного воздуха, охлажденного до сжижения. В воздухе содер­ жится 21% кислорода, 78% азота, около 1% аргона и не­ большое количество других примесей.

Схематично процесс получения кислорода из воздуха выглядит следующим образом. Атмосферный воздух за­ сасывается поршневым компрессором и сжимается до вы­ сокого давления, очищается от механических примесей, влаги и углекислоты, охлаждается в теплообменнике до низкой температуры. После этого он расширяется в дрос­ сельном устройстве или в детандере. При этом он на­ столько сильно охлаждается, что превращается в жид­ кость. Жидкий воздух состоит из жидкого кислорода и жидкого азота. Температура кипения жидкого кислоро­ да равна— 183°, а жидкого азота—195,8°. Жидкий воз­ дух начинают испарять. Так как температура кипения азота почти на 13° ниже, чем кислорода, то вначале ис­ паряется преимущественно азот, а остающаяся жидкость все более обогащается кислородом. В конечном итоге весь азот испаряется и остается почти чистый кислород. Потом кислород испаряется, сжимается до давления 150 атм и накачивается в баллоны. Процесс разделения жидкого воздуха на кислород и азот называется ректи­ фикацией, а аппарат, в котором происходит разложе­ ние, ■— ректификационной колонной.

25

Для газопламенной обработки выпускается техниче­ ский кислород трех сортов: высший сорт с содержанием кислорода не менее 99,5%, сорт А с чистотой не ниже

99,2% и сорт Б — 98,5%.

С увеличением количества примесей в кислороде, т. е. при чистоте ниже 98%, уменьшается скорость и ухуд­ шается качество сварки и резки. К месту сварки кисло­ род доставляют в сжатом виде в стальных баллонах под давлением 150 атм или по трубопроводам под давлением

15—30 атм.

Минеральные масла, жиры, а также угольная пыль и ворсинки органических веществ могут самовоспламе­ няться при соприкосновении с кислородом. С повышени­ ем давления возрастает вероятность воспламенения и даже взрыва указанных веществ. Причиной воспламене­ ния или взрыва может быть нагрев кислорода при рез­ ком открывании вентиля кислородного баллона, удар твердых частиц о металл, а также электростатический искровой разряд, возникающий в струе истекающего с большой скоростью кислорода.

Поэтому перед началом эксплуатации вся кислород­ ная аппаратура тщательно обезжиривается, а в процессе работы принимаются меры к предохранению ее от попа­ дания жиров и других органических веществ.

АЦЕТИЛЕН И КАРБИД КАЛЬЦИЯ

В качестве горючего газа при сварке и резке наибо­ лее часто применяется ацетилен.

Ацетилен С2Н2 — химическое соединение углерода и водорода. Технический ацетилен — бесцветный горючий газ с резким запахом, напоминающим запах чеснока, что объясняется наличием в нем примесей сероводоро­ да, аммиака, фтористого водорода и кремнистого водо­

26

рода. При длительном вдыхании ацетилена наблюда­ ются головокружение, тошнота и даже отравление.

Ацетилен легче воздуха. Теплотворная способность его—14000 ккал/м? ; температура ацетиленокислородного пламени равна 3100°.

При температуре 200—300° молекулы ацетилена уп­ лотняются и образуют более сложные соединения: бен­ зол С6Н6) нафталин СюН8, толуол С6Н5СН3 и др. При более высокой температуре и давлении свыше 2 атм ацетилен может взорваться.

В присутствии фосфористого водорода РНз взрыв ацетилена наступает при более низкой температуре, так как фосфористый водород может самовоспламеняться при температуре 100—200°.

Смесь ацетилена с воздухом, содержащая от 2,8 до 81% ацетилена, при атмосферном давлении взрывается при нагреве до 305°. Источником нагрева может быть зажженная спичка, искра и т. д.

Смесь ацетилена с кислородом взрывается в тех же условиях при содержании ацетилена от 2,8 до 93 %•

В момент взрыва этих смесей развивается давление свыше 350 атм, что может привести к значительным раз­ рушениям и несчастным случаям. Чем больше объем взорвавшейся смеси, тем тяжелее последствия взрыва.

Помещение ацетилена в узкие каналы уменьшает его склонность к взрыву.

В присутствии окислов железа и меди взрыв ацети­ лена может произойти при температуре 240—280°. Аце­ тилен с медью дает химическое соединение—-ацетилени- стую медь, которая взрывается при ударе или нагреве. Поэтому в арматуре для ацетилена запрещено приме­ нять сплавы, содержащие более 70% меди.

Карбид кальция СаС2 — химическое соединение угле­ рода с кальцием. Это твердое кускообразное вещество темно-серого или коричневого цвета. Карбид кальция

27