Файл: Хаимов О.С. Газопламенная обработка металлов сжиженными и природными газами.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 07.04.2024
Просмотров: 22
Скачиваний: 1
СЖИЖЕННЫМИ И ПРИРОДНЫМИ
СОВЕТ НАРОДНОГО ХОЗЯЙСТВА УЗБЕКСКОЙ ССР
\ %
О. С. ХАИМ
- с
ГАЗОПЛАМЕННАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ СЖИЖЕННЫМИ И ПРИРОДНЫМИ ГАЗАМИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО УЗБЕКСКОЙ ССР
Ташкент — 1961
|
г |
Ef |
ГОС. ПУ&ЛИЧНt r |
НА.УЧЙ-ТЕХНИЧЕ' ■* щ |
|
|
_^И Й Д И РТ ЁН Л . £ £ £ £ _ .. |
|
1000% |
В 'брошюре рассматриваются отдельные практиче ские вопросы использования природных и сжиженных газов для сварки, резки, пайки, закалки и других видов газопламенной обработки металлов, даются схемы по стов и характеристики необходимого оборудования.
В брошюре использованы некоторые материалы из технической литературы по газопламенной обработке металлов, данные статей, а также правила применения газов в промышленных предприятиях.
ВВЕДЕНИЕ
Претворение в жизнь постановления Центрального Комитета Коммунистической партии Советского Союза и Совета Министров СССР «О дальнейшем развитии газо вой промышленности и газоснабжения предприятий и городов» позволит обеспечить рост производительности труда, добиться серьезной экономии средств при замене газом других видов топлива.
Внедрение газа в народном хозяйстве является важ ным фактором технического прогресса.
В Узбекистане создается мощная газовая промыш ленность, и газификация народного хозяйства осущест вляется из года в год все возрастающими темпами.
Наряду с газификацией промышленных предприятий, городов и населенных пунктов, расширяется применение сжиженного и природного газа для специальных целей, в частности, для газонаполнительной обработки металлов. Однако темпы внедрения газов — заменителей дефицит ного карбида кальция для этих целей значительно отста ют QT темпов газификации народного хозяйства.
3
Решение Среднеазиатской научно-технической конфе ренции по сварке, состоявшейся 15—18 марта 1961 года в городе Ташкенте, предусматривает «...расширить приме нение резки металлов с использованием природных и сжиженных газов (пропан-бутана)».
Цель настоящей брошюры — ознакомить рабочих, ин женеров и техников-специалистов по газопламенной обработке металлов с методами применения природных и сжиженных газов в качестве горючего взамен карбида кальция, со схемами организации постов, оборудованием, опытом работы новаторов производства, являющихся инициаторами внедрения заменителей дефицитного кар бида кальция.
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕКОТОРЫХ ГОРЮЧИХ ГАЗОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ ГАЗОПЛАМЕННОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ
Известно, что сущность процесса кислородной резки
состоит в сгорании разрезаемого металла в струе тех нически чистого кислорода и удалении образующихся при этом жидких шлаков из места разреза.
Пайка осуществляется нагреванием кромок изделий до плавления припоя флюса пламенем, закалка — на греванием металла на некоторую глубину, очистка — на греванием поверхности и т. д. При этом для осуществле ния процессов сварки стали, легких металлов и чугуна, пайки и резки металлов, закалки и очистки поверхностей металлических конструкций и изделий необходимая тем пература находится в пределах 250—1500°.
В качестве горючих при сварке, резке и других ви дах газопламенной обработки металлов применяются различные газы. Степень пригодности горючих газов для этих целей определяется главным образом следующими их свойствами: теплотворной способностью, температу рой пламени, безвредностью для здоровья человека, де шевизной, легкостью получения, удобством хранения и транспортировки.
Основные характеристики некоторых горючих газов, которые применяются и могут быть применены для газо пламенной обработки металлов в Узбекистане, приво дятся в табл. 1.
5
о |
|
|
|
Таблица 1 |
|
|
|
|
|
Основные характеристики некоторых горючих газов |
|
|||
|
|
Название газа |
|
|
Характеристика |
|
|
пропан-бутан |
природный газ |
газов |
ацетилен |
нефтяной газ |
(сжиженный газ) |
(метан) |
Низшая |
теплотворная |
|
способность |
в кк а л /м3 |
|
Температура |
пламени |
при сгорании в кисло роде в градусах . . .
Вес |
1 |
м3 |
при |
20° ц |
и |
1 |
ата в кг . . |
|
|||
Пределы |
взрываемости |
||||
с |
воздухом |
в % по |
|||
объему ................. |
в |
||||
Подается |
кислород |
||||
горелки для |
нормаль |
||||
ного пламени в м3/м3, |
|||||
для жидких в кг/кг |
|
||||
Способ |
получения . |
|
|
13 000 |
10 500—11 С00 |
21 000 |
8СОО-850О |
||||
|
3150 |
2300 |
2100 |
2000 |
||||
|
1 ,0 -1 ,3 |
0,63—1,45 |
1,9 |
0 ,7 - 0 ,9 |
||||
|
2,2—80,7 |
3 ,5 -1 6 ,3 |
2,17—9,5 |
5 ,2 -1 3 ,8 |
||||
|
1,15 |
|
0,65 |
|
1,75 |
1,0 |
||
|
из карбида |
при сухой пе |
при |
перера |
в виде |
газа из |
||
|
кальция |
|
раз- |
регонке нефти |
ботке |
нефти |
недр земли (в |
|
I |
ложением |
во- |
|
как побочный |
Узбекистане— |
|||
|
продукт |
в Ферганской |
||||||
I |
дой в |
специ- |
|
|||||
|
|
|
долине |
и Бу |
||||
I |
альных |
ацети- |
|
|
|
|||
|
|
|
харской об |
|||||
I |
леновых |
гене |
|
|
|
|||
|
|
|
ласти) |
|
||||
|
раторах |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1
Ч
Способы хранения и |
карбид каль |
в |
специаль |
в стальных |
по |
газовым |
||||||||||
транспортировки |
ция — в сталь |
ных |
баллонах |
баллонах типа |
сетям, |
а также |
||||||||||
|
ных барабанах |
типа „Б“ |
под |
„Б“ под дав |
в баллонах ти |
|||||||||||
|
емкостью 120— |
давлением |
|
лением |
П ат и |
па*A “ под дав |
||||||||||
|
130 кг в су |
125 |
ати |
|
и специальных |
лением |
150 |
|||||||||
|
хом |
виде, |
ра |
|
|
|
|
емкостях |
под |
ати |
|
|
|
|||
|
створенный—в |
|
|
|
|
таким же дав |
|
|
|
|
||||||
|
ацетоне. |
|
|
|
|
|
|
лением |
|
|
|
|
|
|
||
|
Ацетилен — в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
специальных |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
баллонах |
ем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
костью |
|
40 л |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
при |
давлении |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Рекомендуемое примене |
до |
16 ати |
для |
сварки |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
для всех |
ви |
для |
сварки |
для |
|
сварки |
||||||||||
ние |
дов |
газопла |
сталей толщи |
легких |
метал |
легких |
метал |
|||||||||
|
менной |
обра |
ной до |
2 |
мм, |
лов |
и чугуна |
лов |
и |
|
чугуна |
|||||
|
ботки |
метал |
чугуна |
и цвет |
и |
для |
|
всех |
и |
для |
всех |
|||||
|
лов |
|
|
|
ных |
металлов |
других |
видов |
других |
видов |
||||||
|
|
|
|
|
и |
для |
|
всех |
газопламенной |
газопламенной |
||||||
|
|
|
|
|
других |
видов |
обработки |
ме |
обработки ме |
|||||||
|
|
|
|
|
газопламенной |
таллов |
|
|
таллов |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
обработки |
ме |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
таллов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Из табл. 1 видно, что ацетилен является своего рода универсальным горючим газом и применяется для всех видов газопламенной обработки металлов — сварки любых металлов, любой толщины, резки, пайки, закалки и других видов обработки и относится к газам, дающим пламя с наиболее высокой температурой. Эти свойства ацетилена, несмотря на ряд отрицательных качеств его, послужили основными причинами широкого и повсе местного распространения его в народном хозяйстве для
газопламенной обработки металлов.
Второй причиной такого большого распространения ацетилена для газопламенной обработки металлов в Уз бекистане послужило (до недавнего времени) отсут ствие газовой промышленности в республике.
С созданием газовой промышленности горючие сжи женные газы начали применяться для газопламенной обработки металлов, в первую очередь при резке, хотя зачастую их применение носит примитивный характер.
Природные же газы, несмотря на начало добычи их в республике с 1944 года, до сих пор не нашли широ кого применения для газопламенной обработки ме таллов.
Рассмотрим основные характеристики, достоинства и недостатки горючих газов, которые применяются и могут быть применены в республике для газопламенной обра ботки металлов.
Ацетилен. Ацетилен представляет собой газообраз ное химическое соединение углерода с водородом и имеет химическую формулу С2Нг.
Технический ацетилен получают из карбида каль ция путем разложения последнего водой в специальных стационарных и переносных ацетиленовых генераторах.
Карбид кальция, в свою очередь, выплавляется на специальных заводах в электрических печах из шихты,
8
представляющей смесь кокса или антрацита и окиси кальция (негашеной извести). Для получения 1 г кар бида кальция расходуется 900—950 кг негашеной изве сти, 600—620 кг кокса или антрацита, 30—35 кг графи товых электродов, от 3000 до 6000 квт-ч электроэнергии.
Стоимость 1 |
кг карбида |
в ценах, введенных с 1 января |
|
1961 года, 5—7 коп. в зависимости от его качества. |
|||
При разложении |
1 кг |
технического карбида получа |
|
ется от 235 до 285 л |
ацетилена. Имея в виду потери аце |
||
тилена при |
разложении |
карбида, практически удель |
|
ный расход |
карбида |
на |
1 м3 ацетилена составляет от |
4,3 до 4,5 кг.
Карбид кальция активно соединяется с водой и ин тенсивно поглощает влагу воздуха, выделяя при этом ацетилен. Поэтому при транспортировке и хранении он герметически упаковывается в железные барабаны, хра нится же в специальных карбидных складах.
Реакция разложения карбида кальция водой про текает весьма бурно и сопровождается выделением боль
шого |
количества тепла — около 400 ккал на |
1 кг. Сте |
пень |
бурности разложения зависит от размеров кусков |
|
карбида, и поэтому каждый тип генератора |
рассчитан |
для работы только на определенной грануляции карби
да, загружаемого в |
генератор |
в количестве |
не |
более |
|||
расчетного. |
|
|
|
|
|
аце |
|
Ацетилен, полученный из карбида кальция в |
|||||||
тиленовых генераторахзагрязнен частицами |
пыли и |
||||||
извести, |
содержит |
влагу |
и газообразные |
химические |
|||
соединения — сероводород, |
фосфористый |
водород, |
|||||
аммиак, |
кремнистый |
водород |
и др. Эти |
примеси |
ока |
зывают вредное влияние на процесс газопламенной об работки металлов, нарушают нормальную работу горе лок, снижают температуру пламени и нарушают его состав. Поэтому ацетилен должен быть очищен от этих
1232 |
9 |
вредных примесей, что предусмотрено конструкцией аце тиленовых генераторов.
Таким образом, несмотря на высокую калорийность, высокую температуру пламени и универсальность, аце тилен имеет ряд существенных недостатков, основными из которых являются: сложность его получения, дорого визна и, в связи с бурным ростом народного хозяйства и возросшей потребностью, дефицитность, а зачастую недоступность карбида кальция, из которого получают ацетилен.
Нефтяной газ. Нефтяной газ получают при сухой перегонке нефти. Он имеет довольно высокую калорий ность и температуру пламени при сгорании в кислороде. Так как в республике нефтяной газ в массовом порядке не вырабатывается, практически он не применяется при газопламенной обработке металлов.
Пропан-бутан (сжиженный газ). Пропан-бутан по лучают при переработке нефти как побочный продукт. По калорийности он занимает одно из первых мест сре ди горючих газов, применяемых для газопламенной об работки металлов. Температура пламени сжиженных газов 2100°, однако пределы взрываемости их с воз духом очень узки — 2,17—9,5%.
До 1957 года в республике пропан-бутан почти не применялся как в быту, так и в народном хозяйстве. Большое количество его, получаемое при переработке нефти, сжигалось в факелах бесполезно. С 1957 года сжиженные газы широко применяются для газификации городов и населенных пунктов, а также в народном хо зяйстве.
Пропан-бутан является недефицитным горючим га зом и с развитием нефтяной промышленности в респуб лике будет вырабатываться еще в большем количестве-
10
Использование Сжиженных газов связано с малыми давлениями, так как упругость паров их относительно невелика — при 20° она равна 3 атм.
Сжижение пропан-бутана осуществляется при обыч ной температуре без применения излишне высокого дав ления. Относительно легкая сжижаемость и возмож
ность перевозки этого газа в жидком виде делают его весьма транспортабельным. В связи с дешевым способом транспортировки сжиженных газов — в специальных железнодорожных цистернах, в настоящее время они за возятся в Узбекистан в большом количестве для повсеме стного внедрения их в народном хозяйстве.
Стоимость 1 кг пропан-бутана — 10 коп. Сжиженные газы не токсичны: окись углерода не является их компо нентом. По своему качеству они могут широко приме ни іься для сварки легких металлов и чугуна и для всех видов газопламенной обработки металлов — резки, пай ки, поверхностной закалки, металлизации, чистки и других видов обработки.
Для применения пропан-бутана в качестве горючего для газопламенной обработки металлов не требуется сложных и дорогостоящих установок; практически он применим в любом месте производства работ. Сжижен ные газы недефицитны и доступны; при организации своевременной доставки их на рабочее место в достаточ ном количестве практически можно полностью ликвиди ровать простои рабочих из-за отсутствия горючего, как это часто бывает при использовании карбида кальция.
Отрицательное свойство сжиженных газов — сравни тельно низкий нижний предел взрываемости, то есть та наименьшая концентрация газа в воздухе, при которой может произойти взрыв. Для пропана он равен 2,3%.
Природный газ (метан). Природный газ добывают из недр земли. По газопроводам газ транспортируется в
11
города и населенные пункты й затем на промышленные предприятия. Природные газы, добываемые в Ферган ской долине и Бухарской области, имеют низкую тепло творную способность — 8000—8500 ккал/м3, температуру
пламени — 2000°, предел |
взрываемости |
с воздухом |
5,2—13,8%. |
практика, строгое |
соблюдение |
Однако, как показала |
правил использования газов вполне обеспечивает безо пасность применения как сжиженных, так и природных газов для газопламенной обработки металлов.
Богатейшие запасы природного газа в недрах Узбе кистана и широкий размах работ по газификации горо дов, населенных пунктов и промышленных предприятий делают этот газ общедоступным в любом количестве для повсеместного внедрения его в народном хозяйстве.
Природные газы по своим качествам могут быть при менены для сварки тонколистовой стали, легких метал
лов и чугуна и других видов газопламенной |
обработки |
||||
металлов — резки, |
пайки, |
металлизации, |
закалки и |
||
очистки. |
газы |
так же, как |
и пропан-бутан, при |
||
Природные |
|||||
использовании |
в качестве |
горючего для газопламенной |
|||
обработки металлов |
не требуют |
сложного |
и дорогого |
оборудования. Единовременное капиталовложение при организации постов газопламенной обработки металлов с применением природного газа особенно низко, если на промышленных предприятиях уже имеются газовые сети. При получении природного газа по газопроводам практически не бывает перебоя в подаче его к рабочему месту. Для сжижения природного газа и доставки его потребителям в специальных баллонах требуются мощ ные компрессорные станции. В настоящее время в Узбе кистане жидкие природные газы не производятся.