Преимущества и недостатки ацетилено-кислородной сварки

Использование ацетилена в сварке — один из старейших методов получения качественного эстетичного шва. С помощью этого метода можно варить любые металлы, в том числе черные и цветные. Вам даже не нужно использовать для этого электричество! Словом, это крайне интересный метод соединения однородных и разнородных металлов.

В этой статье мы кратко расскажем, что такое ацетиленовая сварка, какие есть достоинства и недостатки у этой технологии, какие особенности учесть, чтобы получить максимально качественный шов.

Достоинства

Почему именно ацетилен основной газ при газовой сварке металлов? Температура его горения превышает градус плавления стали и других материалов. При высокой квалификации газосварщика, выгода ацетиленовой сварки заключается в большой производительности при небольших затратах на газ и материалы. Остальные плюсы и минусы рассмотрим ниже.

Главным преимуществом ацетилено-кислородной сварки является мобильность и контроль за сварочными работами. Есть и другие преимущества:

• при ацетиленовой сварке баллоны легко транспортируются на тележке. Удобно варить неповоротный шов, при небольшом расстоянии до стены. В этом случае не требуется делать операционный стык;
• с помощью газовой горелки можно проводить неразъемное соединение металлов с различными температурами расплава. Осуществляя регулировку силы и вида пламени, можно добиться оптимальных условий ацетиленовой сварки;
• при сваривании деталей небольшой толщины из конструкционной стали, меди, чугуна, латуни ацетиленовый способ незаменим;
• можно повысить качество шва путем использования проволоки из легирующей стали или других добавок.

Осуществляя регулировку температуры нагрева, можно предотвратить сильную деформацию конструкции и стыка. При этом достигается еще и оптимальная скорость сваривания металлов.

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.

Недостатки

Но есть у ацетиленового вида сварки и некоторые минусы. К ним относятся:

• при нагреве образуется большая площадь с изменениями в свойствах материала, поэтому ацетиленовая сварка не применяется в машиностроении;
• при соединении деталей толщиной более 5 мм газосварку лучше заменить ручной или полуавтоматической электросваркой;
• соединение высокоуглеродистой стали не для кислородно-ацетиленовой сварки;
• при соединении внахлест, металл будет значительно деформироваться, и в нем будут образовываться участки со значительным напряжением;
• требует повышенных затрат на материалы и оборудование, по сравнению с электродуговым типом сварки.

Самый главный недостаток – это высокая взрывоопасность. Но многое в этом зависит от человеческого фактора.

Несоблюдение правил безопасности, неправильных действиях при обратном ударе – это основные ошибки, приводящие к авариям. Сварщик при работе с ацетиленом должен обладать навыками выше тех, которые достаточны для полуавтоматической и автоматической сварки.

Способ ацетиленовой сварки наиболее подходит для стыковых соединений деталей. А качество шва напрямую зависит от качества и чистоты ацетилена и кислорода.

При всех недостатках и высокой взрывоопасности, данный вид является основным для сваривания тонкостенных деталей и некоторых цветных материалов. К этому можно добавить наполненность и аккуратность шва.

Стык электродуговой сварки не может быть таким красивым и надежным как у газосварки, особенно при неповоротном стыке.

Структурная изомерия

Для алкинов характерна изомерия углеродного скелета, изомерия положения кратной связи и межклассовая изомерия.

Структурные изомеры — это соединения с одинаковым составом, которые отличаются порядком связывания атомов в молекуле, т.е. строением молекул.

Изомеры углеродного скелета отличаются строением углеродного скелета.Например. Изомеры с различным углеродным скелетом и с формулой С4Н6 — бутин-1 и бутадиен-1,3

Межклассовые изомеры — это вещества разных классов с различным строением, но одинаковым составом. Алкины являются межклассовыми изомерами с алкадиенами. Общая формула алкинов и алкадиенов — CnH2n-2.

Инструменты и материалы

Для ацетиленовой сварки потребуется вполне доступное и относительно недорогое оборудование. Ранее для получения газа применялись газовые генераторы, но сейчас более распространен баллонный ацетилен.

Баллон окрашен в белый цвет. Для поддержания горения используется баллонный кислород. Как правило, их перевозят на специальных тележках.

В зависимости от толщины свариваемого металла предусмотрено использование нескольких размеров горелки и сопла. Самый маленький размер, который может иметь горелка – нулевой, а самый большой – пятый.

При необходимости сильного нагрева толстого металла используется наибольший номер с отверстием, позволяющим подавать газовую смесь в сварочную ванну и обеспечивающую нормальный прогрев стыка.

К горелке подходят шланги с ацетиленом и кислородом. Крепятся с помощью резьбового соединения.

Редукторы позволяют регулировать подачу газа и понижать давление газа, поступающего из баллона. Давление в кислородном баллоне порядка 150 атм. К тому же редукторы защищают баллон от обратного удара.

В зависимости от вида свариваемого материала, присадочная проволока может выполняться из стали или других металлов с добавлением легирующих добавок. Они улучшают качество шва. Для ацетиленовой сварки стальных водопроводных труб используют оббитые электроды для ручной электросварки, но это более дорогой вариант.

Краткая характеристика

Сварка ацетиленом является древним методом сваривания деталей из металла. Ацетилен получают в результате соединения карбида кальция и воды. Раньше смешивание производилось вручную с использованием специального генератора. Дополнительно применялся баллон с кислородом, шланги, горелка.

Главная особенность ацетилена, как химического элемента, состоит в строении его молекулы C2H2. Она обладает двумя слабыми водородными связями и высокоэнергичной тройной связью между атомами углерода. Именно эти свойства позволили использовать газ при проведении сварочной технологии. Он производит качественное и прочное соединение конструкций из разных видов металла.

Однако у этой технологии был большой недостаток — использование генератора и ручное смешивание ацетилена. Эта мера отличалась сложностью, и ее требовалось выполнять перед каждым свариванием. Но не все так плохо, положительные моменты все же имелись, остатки газа после сливались, они применялись снова.

Однако через некоторое время сварка ацетиленом и кислородом начала проводиться с использованием специальных баллонов с необходимым газом. По этой причине сейчас нет необходимости производить ручное соединение карбида кальция и воды.

Технологический процесс газосварки

Процесс работы начинается с открывания вентилей на баллонах и регулировки давления газа с помощью редукторов. Оптимальное значение напора газов – 2 атмосферы. При большем давлении, может быть затруднена регулировка пламени.

На горелке открываем вентиль подачи ацетилена и поджигаем газ. Затем постепенно открывая кислородный вентиль, регулируем пламя. Для сваривания черных металлов наиболее часто применяется нейтральное пламя горелки. Сам факел состоит из трех, хорошо видимых невооруженным глазом, частей.

Голубой цвет с незначительным зеленоватым отливом имеет ядро, которое расположено внутри пламени.

Далее идет рабочая область, отвечающая за нагрев и качество шва в процессе ацетиленовой сварки. Это восстановительное пламя и оно, как правило, светло-голубого цвета.

Самая большая часть – это факел горелки. Он отвечает за нагрев металла.

Для настройки нейтрального пламени, необходимо прислонить горелку к любой металлической поверхности и отрегулировать его вентилями подачи газа. Ядро не должно быть очень большим, а восстановительное пламя регулируется до определенного цвета.

Сначала выставляется размер факела. Это делается подачей ацетилена. Затем постепенно увеличивая подачу кислорода, добиваемся нормального пламени.

При этом не следует делать очень мощное пламя. Оно увеличит не только скорость ацетиленовой сварки, но и повысит количество прожогов и подрезов шва. Поэтому регулировка – это одна из основных операций, которая облегчает выполнение сварочных работ.

Нельзя выставлять длинный и оранжевый цвет факела. Такое горение будет снижать качество шва, внося в сварочную ванну избыток углерода.

Реакции присоединения

Тройная связь состоит из σ-связи и двух π-связей. Сравним характеристики одинарной связи С–С, тройной связи С≡С и связи С–Н:

Таким образом, тройная связь С≡С короче, чем одинарная связь С–С, поэтому π-электроны тройной связи прочнее удерживаются ядрами атомов углерода и обладают меньшей поляризуемостью и подвижностью. Реакции присоединения по тройной связи к алкинам протекают сложнее, чем реакции присоединения по двойной связи к алкенам.

Основные способы ведения горелки и присадочного материала

Специалисты применяют два способа ведения инструмента: «от себя» и «на себя».

При ведении от себя впереди горелки располагается проволока. Такой метод применяется при сваривании конструкций больших по толщине. В этом случае расплавленный металл деталей и присадки одновременно заполняет сварочную ванну.

Этот способ требует от сварщика обеспечения равномерного перемешивания основного и присадочного металла. При недостаточном количестве расплава проволоки шов получается ослабленным.

При способе ацетиленовой сварки «на себя» первой идет горелка, и при расплавлении основного металла в ванночку добавляется металл с проволоки. Здесь надо правильно расположить горелку.

Она должна идти под острым углом по отношению к деталям. Этот способ наиболее прост. Надо разогреть металл, снять с проволоки каплю и растянуть ее по шву. По этому принципу формируется катет шва.

Для большего удобства и предохранения образования прожогов, горелку ведут либо полумесяцем или круговыми движениями.

Большую роль в качестве соединения играет правильная стыковка деталей, отсутствие больших зазоров при сварке тонких листов или труб. Следует помнить – перед ацетиленовой сваркой детали необходимо прихватить в нескольких местах. На трубах небольшого диаметра, прихватки делаются примерно через 1200.

На проведение сварочных работ оказывает влияние и характеристики свариваемого металла.

Ацетиленовая сварка

Использование ацетилена в сварке — один из старейших методов получения качественного эстетичного шва. С помощью этого метода можно варить любые металлы, в том числе черные и цветные. Вам даже не нужно использовать для этого электричество! Словом, это крайне интересный метод соединения однородных и разнородных металлов.

В этой статье мы кратко расскажем, что такое ацетиленовая сварка, какие есть достоинства и недостатки у этой технологии, какие особенности учесть, чтобы получить максимально качественный шов.

Общая информация

Ацетиленовая сварка — метод соединения металлов, при котором ключевым компонентом является газ ацетилен. Ацетилен получают путем смешивания карбида кальция с водой. Ранее смешивание выполнялось вручную в специальном генераторе. Дополнительно использовался баллон с кислородом, шланги, горелка. Применение ацетилена и кислорода при сварке получило широкое распространение.

Всегда было одно «но»: генератор и необходимость смешивать ацетилен вручную. Эта процедура была трудоемкой и проводилась перед каждой сваркой.

Но был один плюс: после сварки можно было слить оставшийся газ и использовать его повторно. Но вскоре газовая сварка ацетиленом начала производиться применением специальным баллонов, содержавших газ ацетилен.

Так что сейчас нет нужды вручную сменить карбид кальция и воду.

Технология

Сначала подается ацетилен для сварки до того момента, пока не появится характерный резкий запах. Поджигаем горелку и постепенно подаем кислород. Должно образоваться красивое синее пламя. Баллоны с ацетиленом и кислородом обычно снабжены редукторами. Установите давление ацетилена от 2 до 4 атмосфер, и давление кислорода до 2 атмосфер. Это оптимальные значения.

Мы не рекомендуем использовать большее давление, поскольку оно лишь усложнит процесс сварки. Если предстоит сварка ацетиленом и кислородом черных металлов, то рекомендуем добиться нейтрального пламени.

Его можно визуально отличить от любого другого, поскольку пламя состоит из трех «слоев»: внутренний обычно ярко-голубого или зеленоватого цвета, средний бледно-голубого цвета и наружный.

Вообще существует 4 типа пламени, получаемого с помощью ацетилена. Но чаще всего используется именно нейтральное пламя, оно относительно универсальное. Здесь мы не будем подробно расписывать, как добиться нейтрального пламени, поскольку это сложный процесс.

При желании вы сможете найти дополнительные обучающие материалы. Скажем лишь, что важно не допускать появления длинного пламени, конец которого окрашен в оранжевый цвет.

К тому же, неправильно настроенное пламя может вместо плавления просто разрезать металл, так что важно уделить этой теме побольше внимания при обучении.

Достоинства и недостатки

Достоинства у ацетиленовой сварки весомые. Во-первых, вам не нужно использовать электричество, чтобы произвести сварку.

К тому же, все оборудование можно перевозить на специальной тележке, и вы сможете варить на улице в труднодоступных местах.

Во-вторых, вы можете просто поменять угол направления пламени, и температура ванны сразу же изменится. Так можно довольно удобно регулировать степень нагрева.

В-третьих, при должной сноровке вы можете избежать прожогов просто меняя расстояние от сварочной ванны до горелки. Но не стоит забывать и о недостатках. Нужно понимать, что такая сварка требует много времени и терпения, поэтому ее нельзя назвать производительной.

А такой вариант вряд ли подойдет для крупного предприятия с большим количеством выпускаемой продукции. Также учитывайте, что во время сварки нагревается не только сварочная ванна, но и вся прилегающая область металла, а это не очень хорошо для детали. Также такую работу не сможет выполнить сварщик низкой квалификации, обязательно нужен профессионал своего дела.

Особенности

Ацетилено кислородная сварка имеет свои особенности, которые обязательно нужно учитывать перед началом работ. Прежде всего, качество готового шва зависит от трех компонентов: мощности пламени, угла сварки и диаметра присадочной проволоки. Давайте подробнее остановимся на каждом из них.

Мощность пламени газовые горелки для сварки должна выбираться исходя из свойств металла, который вы собираетесь варить. Пользуйтесь простым правилом: у толстой детали высокая теплопроводность и температура плавления, значит для нее необходима большая мощность пламени. С тонкой деталью все с точностью наоборот. Но учтите, что тем больше мощность пламени, тем больше расход газа.

Профессионалы обычно высчитывают оптимальную мощность с помощью формулы, но для новичков этот метод может показаться сложным.

Поэтому просто дадим свои рекомендации касаемо оптимальных значений мощности для каждого типа металла. Ниже вы можете видеть рекомендуемые номера наконечников в соответствии с толщиной металла.

Именно с помощью наконечника регулируется мощность. Она имеет свою ЕИ — литры в час (л/ч).

Теперь поговорим об угле наклона горелки. Угол наклона так же зависит от толщины металла. Для сварки металла толщиной от 1 до 155 миллиметров рекомендуем угол от 10 до 80 гарусов соответственно. Увеличивайте угол, если металл толще. Чтобы деталь хорошо прогрелась (не важно, какой она толщины) нужно в начале сварки держать горелку под углом в 90 градусов.

Также присадочная проволока используется для сварки. Ее диаметр наравне с мощностью пламени и углом наклона горелки влияет на качество шва. Здесь все то же самое, диаметр подбирается исходя из толщины металла. Просто узнайте, сколько миллиметров толщина вашей детали, поделите пополам это значение и прибавьте один миллиметр, таков будет диаметр проволоки.

Отдельно хотим рассказать вам о способах ведения горелки. Ее можно вести на себя или от себя. Если вы будете вести на себя, то сначала должна двигаться горелка, а вслед за ней присадочная проволока.

Так пламя будет равномерно разогревать металл и формировать сварочную ванну. Старайтесь держать горелку под углом 45 градусов. Траектория движения — кругом или полукругом.

Присадочную проволоку нужно подавать следом, прямо в сварочную ванну.

Выбор режимов

Для увеличения качества шва и его герметичности в зависимости от материала необходимо знать некоторые секреты профессиональных газосварщиков.

Высокоуглеродистые стали с помощью ацетиленовой сварки варят очень редко. А вот низкоуглеродистые, конструкционные стали – это область применения газосварки.

При этом достигаются хорошие результаты при любом пространственном положении шва. Средняя мощность горения не должна превышать 120 кубических дециметров в час.

Лучшим будет способ ведения горелки от себя. Присадку надо использовать из низкоуглеродистой стали, но можно оббивать электроды для электросварки. При расплавлении металла, из него выходит кремний, марганец и образуется крупнозернистое строение стали. Проволока из СТ.2, с содержанием кремния меньше 1%, марганца 1,1% обеспечит однородный, по структуре шов.

Легированную сталь не рекомендуется варить с помощью ацетиленового метода. При сильном нагреве происходит деформация деталей, поэтому при сваривании некоторых марок стали, необходимо выполнять следующие рекомендации.

Для соединения низколегированных сталей необходимо использовать флюсы. Сварка ацетиленом осуществляется нормальным пламенем. Горелка должна работать на низкой мощности, подавая слабое пламя, если сваривают с сталь с высоким содержанием хрома и никеля.

Для соединения жаропрочных сталей применяется присадка с содержанием 21% никеля и хрома 25%. Сварить сталь с высокой стойкостью к образованию коррозий будет проще, если использовать проволоку с содержанием никеля, хрома и молибдена.

Особенности

Перед тем как приступать к ацетиленовой сварке стоит изучить технологию данного процесса. Существуют некоторые важные особенности, от которых зависит качество и надежность сварных соединений.

Этот вид получил известность и востребованность благодаря простому получению ацетиленового газа и его дешевизне. Качественных характеристики соединения зависят от трех основных факторов — показателя мощности пламени, угла сварки, диаметра присадочной проволоки.

По этой причине стоит наиболее подробно рассмотреть основные особенности ацетиленовой технологии:

1. Мощность пламени газовой горелки выбирается в соответствии со свойствами металла, который будет свариваться.
2. Существует определенное правило, на которое стоит опираться при выборе мощностных параметров пламени. Толстое изделие обладает высокой теплопроводностью и температурой плавления, это значит, что для нее потребуется большая мощность пламени. А вот с тонкими изделиями проводится по-другому. Однако стоит помнить, что чем больше мощность пламени, тем выше будет расход газа.
3. Показатели угла наклона сварки зависят от показателей толщины свариваемой детали. Для элементов с толщиной от 1 до 155 мм рекомендуется угол от 10 до 80 градусов.
4. Угол наклона требуется увеличивать в зависимости от толщины заготовки.
5. Чтобы изделие равномерно прогрелось, на начальном этапе сварочного процесса горелку нужно удерживать под углом в 90 градусов. При этом не имеет значения, какая толщина у детали.
6. Обязательно нужно учитывать, что на качество соединения влияют параметры диаметра присадочной проволоки. Диаметр этого элемента также должен выбираться в соответствии с толщиной металлического изделия.
7. Сварщики советуют при расчете диаметра проволоки использовать хитрое правило — для начала нужно узнать показатель толщины детали в мм, затем он разделяется пополам. К полученному результату прибавляется 1 мм, это и будет показатель диаметра присадочной проволоки.
8. Горелка для сварки ацетиленом может водиться от себя или на себя. Если сварщик ее ведет от себя, то сначала должна двигаться горелка, а затем за ней должна идти присадочная проволока. Это позволит полностью разогреть металл и сформировать сварочную ванну.

Работа с чугуном, медью и латунью

Перед сваркой чугуна необходимо разогреть место стыка и только затем проводить работу. В противном случае, в структуре основного металла образовывается белый чугун, и стык становится хрупким. Работа производится нормальным пламенем.

Сварку деталей из меди ведут без разрывов и предварительных прихваток. Между деталями зазор не выставляется. Медь очень текучий материал при нагреве и очень теплопроводный материал. Поэтому необходимо выставлять более мощное пламя горелки. Лучше вести ацетиленовую сварку под слоем флюса, для предотвращения окисления стыка.

Сварка латуни с помощью ацетилена и кислорода – это самый оптимальный вариант для данного материала. Температура расплава не должна превышать 9000, при этом не полностью испаряется цинк. Благодаря ацетиленовой сварке формируется надежный шов, удаляя из сварочной ванны 25% этого металла.

Необходимо поддерживать низкое содержание горючего газа в смеси, это позволит испарять цинк в необходимом объеме. Для лучшего результата необходимо использовать флюсы и качественную присадку. С помощью газосварки можно также варить бронзовые детали и другие металлы.

Физические свойства

При нормальных условиях — бесцветный газ, легче воздуха. Чистый 100 % ацетилен не обладает запахом, однако технический ацетилен содержит примеси, которые придают ему резкий запах. Малорастворим в воде, хорошо растворяется в ацетоне. Температура кипения −83,6 °C. Тройная точка −80,55 °C при давлении 961,5 мм рт. ст., критическая точка 35,18 °C при давлении 61,1 атм.

Ацетилен требует большой осторожности при обращении. Может взрываться от удара, при нагреве до 500 °C или при сжатии до 1,4 атм при комнатной температуре. Струя ацетилена, выпущенная на открытый воздух, может загореться от малейшей искры, в том числе от разряда статического электричества с пальца руки. Для хранения ацетилена используются специальные баллоны, заполненные пористым материалом, пропитанным ацетоном.

Ацетилен обнаружен на Уране и Нептуне.