Какое давление должно быть в ацетиленовом баллоне

Устройство

Баллон газовый ацетиленовый изготавливается из бесшовных труб по ГОСТ 949-73. Толщина стенки 7 – 8 мм. Торцы емкости сферические. Верхняя часть имеет отверстие, в которое вкручивается вентиль. На нижнюю часть насаживается цилиндрический башмак, придающий емкости устойчивость.

Горловина в ацетиленовых баллонах шире, чем в остальных, где хранят газ. Через нее емкость наполняют пористой массой: литой пористый наполнитель, активированный уголь березовый и базальтовое стекловолокно. Рыхлое вещество хорошо впитывает ацетон и способствует равномерному растворению в нем ацетилена.

Мастер участка заполнения ацетиленовых баллонов завода СпецБаллонМаш Курников А. И.: «Американцы заполняют внутренность ацетиленового баллона асбестовым шнуром. В РФ отказались в конце прошлого века от такого материала, как канцерогенного. Мелкие частички асбеста испаряются вместе с аргоном. В России перешли на натуральные материалы, впитывающие ацетон: шелк, кожа, минеральная вата, опилки. В настоящее время некоторые производители используют асбест в незначительных количествах как добавку к кварцевому песку и гидроокиси кальция. В Германии древесный уголь смешивают с углекислым магнием и кизельгуром. При покупке баллона следует обращать внимание на его заполнение. Асбест вызывает рак легких».

Ацетиленовые баллоны

Устройство ацетиленового баллона

Ацетиленовый баллон представляет собой универсальный контейнер для хранения и транспортирования ацетилена. Корпус баллона изготовлен из бесшовных труб согласно ГОСТ 949-73. На нижнюю часть корпуса в горячем состоянии насаживается башмак, придающий устойчивость баллону в вертикальном положении. В верхнюю сферическую часть горловины ввернут вентиль, предназначенный для наполнения и отбора газа. В нерабочем положении вентиль является запорным устройством.

Баллоны комплектуются вентилями ВБА-1 по ТУ 26-05-527-82 (с мембранным уплотнителем) или BA-I по ТУ 6-21-23-84 (с эбонитовым уплотнителем). На наружную часть горловины напрессовано резьбовое кольцо для навертывания предохранительного колпака. В месте перехода цилиндрической части баллона в сферическую выбиты следующие данные:

• Знак завода-изготовителя и номер баллона;
• Дата изготовления баллона;
• Рабочее и пробное давление в кгс/см2;
• Емкость баллона в литрах;
• Вес тары (вес корпуса баллона с башмаком и вентилем, пористой массой и ацетоном);
• Знак завода, наполнившего баллон пористой массой и ацетоном, и дата наполнения;
• Клеймо наполнительной станции, дата (месяц и год) проведенного и год следующего освидетельствования;
• Год и месяц проведенной проверки пористой массы, клеймо наполнительной станции и клеймо «Пм»

Баллоны должны быть окрашены в белый цвет за исключением места клеймения, которое должно быть покрыто бесцветным лаком и обведено рамкой красного цвета. На цилиндрической части баллона должна быть надпись «АЦЕТИЛЕН», нанесенная красной краской. Окраска баллонов и надпись на них могут быть выполнены масляными, эмалевыми или нитрокрасками. Надпись на баллонах должна быть не менее 1/2 окружности, а высота букв не менее 60 мм

Ацетиленовый баллон заполнен пористым наполнителем и залит ацетоном

Роль пористого наполнителя:

• Защита ацетиленового баллона от обратного удара пламени или возможного взрывчатого распада ацетилена.
• Способствует более равномерному распределению растворителя в баллоне.

В зависимости от пористого наполнителя ацетиленовые баллоны разделя­ются на баллоны с насыпной пористой массой (углем БАУ-А) и баллоны с литой пористой массой (ЛПМ). Уголь БАУ-А представляет собой зерна черного цвета без механических примесей, выпускается по ГОСТ 6217-74. Литая пористая масса представляет собой литой пористый блок серого цвета, выпускается по ТУ 6-21-38-85 «Баллоны для растворенного ацетилена с литой пористой массой».

Вес набивной пористой массы составляет 280-310 г на 1 литр емкости корпуса баллона или 30% его объема. Литая пористая масса ЛПМ ТУ 6-21-38-85 образуется в результате гидротермальной реакции между двуокисью кремния, гидратом окиси кальция и добавками при повышенном давлении и температуре непосредственно в баллоне, в результате чего в нем образуется сплошной литой пористый блок.

Допускать в ацетиленовых баллонах давление, значительно превышающее 25 кг/см2, нельзя по условиям безопасности. Вследствие этого пористую массу пропитывают ацетоном, который существенно повышает газовбираемость, так как является хорошим растворителем для ацетилена.

Для ацетонирования баллонов применяют технический ацетон ГОСТ 2768-84 сорт 1.

Ацетон — бесцветная, легко воспламеняющаяся жидкость с характерным запахом. Температура самовоспламенения 465?С. Смесь паров ацетона с воздухом взрывоопасна: пределы взрываемости в объемных долях ацетона — нижний предел 2,2; верхний — 13. Жидкий ацетон вызывает раздражение кожи. Пары ацетона вызывают раздражение и заболевание верхних дыхательных путей. Ацетон вводят в баллон из расчета 225-230 г на литр емкости баллона. Объем, занимаемый ацетоном в баллоне, составляет 25-30%. Во избежание чрезмерного повышения давления в баллоне, часть пористой массы не должна быть заполнена ацетоном. В оставшемся незаполненном объеме (газовой подушке) находится сжатый газообразный ацетилен, насыщенный парами ацетона, этот объем составляет 16%.

Допустимое давление ацетилена в баллонах в зависимости от температуры:

Особенности эксплуатации баллонов с БАУ-А и ЛПМ

Принципиальное различие в эксплуатации ацетиленовых баллонов с углем БАУ-А и ЛПМ заключается в том, что при разрядке и наполнении баллонов не рекомендуется ставить одновременно на разрядную или наполнительную рампы баллоны с углем БАУ-А на 5 кг ацетилена и ЛПМ на 7 кг ацетилена в 40 литровом баллоне.

При одновременным наполнении баллонов, рассчитанных на 5 и 7 кг ацетилена в баллоне, достигнуть газовбираемость 7 кг ацетилена в баллоне с ЛПМ практически невозможно, так как наполненные на 5 кг баллоны, повышая давление в рампе, препятствуют дальнейшему наполнению баллонов на 7 кг ацетилена.

При одновременной разрядке баллонов с различной газовбираемостью возможен переток ацетилена из баллонов с большей газовбираемостью в баллоны, с меньшим содержанием ацетилена.

Требования к баллонам

Основные причины, по которым баллоны не допускаются к наполнению:

• Наличие трещин и вмятин на корпусе баллона;
• Неисправность вентиля (изношен квадрат штока, погнут вентиль, количество видимых резьбовых ниток у ввернутого вентиля меньше 2-х или больше 5; пропуск газа через сальник, не устраняемый подтягиванием гайки);
• Отсутствие или плохая посадка башмака;
• Нарушено более 30% окрашиваемой поверхности баллона, отсутствует надпись «АЦЕТИЛЕН»;
• Просрочена дата освидетельствования баллонов;
• Просрочена дата проверки пористой массы;
• Признаки того, что баллон был в пожаре;
• Признаки сильного нагрева баллона;
• Полная или частичная закупорка в вентиле баллона;
• Если вес баллона с оставшимся в нем газом превышает вес тары и не сходится с расчетными данными;
• Отсутствуют установленные клейма.

В баллонах, пригодных для наполнения, необходимо измерить остаточное давление газа, оно должно быть не более 1 кгс/см2.

После замера остаточного давления баллон взвешивается на весах для определения количества недостающего ацетона. Внешним осмотром необходимо установить состояние прокладок в кольцевых выточках вентилей, заменить изношенные и только после этого баллон может быть присоединен к рампе для наполнения.

Новые ацетиленовые баллоны и баллоны, поступившие от потребителя с остаточным давлением ниже 0,5 кгс/см2, необходимо промыть ацетиленом путем трехкратного наполнения до давления 20 кгс/см2 и последующего сброса до остаточного давления 0,5 кгс/см2.

Все ацетиленовые баллоны подлежат периодическому освидетельствованию через каждые 5 лет (срок следующего освидетельствования истекает 15 числа месяца, в котором проводилось испытание). Испытание проводится давлением азота в 35 кгс/см2. Состояние пористой массы проверяется через 24 месяца и при каждом освидетельствовании.

Заправка

Ацетилен получают при соединении воды и карбида. Заправляют ацетиленовые баллоны через горловину, определяя его количество по весу. Стандартный полный баллон 65 кг, пустой 53 – 58 кг. Вес емкости с наполнителем указывается в месте маркировки на горловине и определяется взвешиванием.

Ацетон частично испаряется вместе с газом. При каждой заправке его доливают 130 – 150 мл.

Если заправить емкость 5 литров из баллона 40 л, газ в ней закончится очень быстро. Чтобы ацетилен растворился в ацетоне, необходимо создать большое давление. При перекачивании в домашних условиях, его создать невозможно.

Взрыв баллона

Основной недостаток ацетилена, его взрывоопасность. Газ может детонировать по многим причинам:

• достижение критической массы газа;
• высокое давление;
• остатка в баллоне горючего газа;
• контакт со смазочным материалом или карбидом кальция;
• электризация горловины самим газом, проходящим с большой скоростью;
• нагрев;
• утечка и соединение с воздухом;
• удары по ослабленным стенкам емкости.

Взрывоопасным газ становится, если собирается в больших объемах и при давлении ацетилена в баллоне свыше 2 кг/см2. Чтобы уменьшить риск самопроизвольного взрыва, внутрь емкости для газа помещают специальную пористую массу. Она делит весь газ на маленькие по объему частицы, позволяя ему свободно перемещаться. Чистый ацетилен можно закачивать с максимальным давлением 25 кг/см2.

Ацетон растворяет в себе ацетилен в количествах, превышающих собственную массу в 10 раз. Пропитка пористого наполнения ацетоном и последующая заправка его ацетиленом сводят вероятность взрыва практически к нулю. При этом ацетон используется многократно. После испарения ацетилена, он остается в пористом материале и пригоден для растворения следующей партии газа.

Просачиваясь под крышку, ацетилен смешивается с кислородом и получается взрывоопасная горячая смесь при достижении определенной пропорции его с кислородом.

Важно! Капля масла на горловине может стать причиной взрыва, если с ней соприкоснется ацетилен. Опасно расходовать много газа. При быстром движении через горловину, металл электризуется, возникает разряд, работающий как детонатор.

Кислородные баллоны

Для газовой сварки и резки кислород доставляют в стальных кислородных баллонах типа 150 и 150 Л. Кислородный баллон представляет собой стальной цельнотянутый цилиндрический сосуд 3, имеющий выпуклое днище 1, на которое напрессовывается башмак 2; вверху баллон заканчивается горловиной 4. В горловине имеется конусное отверстие, куда ввертывается запорный вентиль 5. На горловину для защиты вентиля навертывается предохранительный колпак 6.

Наибольшее распространение при газовой сварке и резке получили баллоны вместимостью 40 дм3. Эти баллоны имеют размеры: наружный диаметр — 219 мм, толщина стенки — 7 мм, высота — 1390 мм. Масса баллона без газа 67 кг. Они рассчитаны на рабочее давление 15 МПа, а испытательное — 22,5 МПа.

Чтобы определить количество кислорода, находящегося в баллоне, нужно вместимость баллона (дм3) умножить на давление (МПа). Например, если вместимость баллона 40 дм3 (0,04 м3), давлением 15 МПа, то количество кислорода в баллоне равно 0,04х15=6 м3.

Рисунок 1 — Кислородный баллон

На сварочном посту кислородный баллон устанавливают в вертикальном положении и закрепляют цепью или хомутом. Для подготовки кислородного баллона к работе отвертывают колпак и заглушку штуцера, осматривают вентиль, чтобы установить, нет ли на нем жира или масла, осторожно открывают вентиль баллона и продувают его штуцер, после чего перекрывают вентиль, осматривают накидную гайку редуктора, присоединяют редуктор к вентилю баллона, устанавливают рабочее давление кислорода регулировочным винтом редуктора. При окончании отбора газа из баллона необходимо следить, чтобы остаточное давление в нем было не меньше 0,05-0,1 МПа.

При обращении с кислородными баллонами необходимо строго соблюдать правила эксплуатации и техники безопасности, что обусловлено высокой химической активностью кислорода и высоким давлением. При транспортировке баллонов к месту сварки необходимо твердо помнить, что запрещается перевозить кислородные баллоны вместе о баллонами горючих газов. При замерзании вентиля кислородного баллона отогревать его надо ветошью, смоченной в горячей воде.

Причинами взрыва кислородных баллонов могут быть попадания на вентиль жира или масла, падения или удары баллонов, появление искры при слишком большом отборе газа (электризуется горловина баллона) нагрев баллона каким-либо источником тепла, в результате чего давление газа в баллоне станет выше допустимого.

Таблица 1 — Типы баллонов для сжиженных газов

Сколько в 40л?

Объем ацетилена в полностью заправленной емкости для газа рассчитывается по простой формуле:

40 × 15 × 9,2 = 5520 л;

Где: 40 л – объем баллона;

15 кг/см2 – давление;

9,2 коэффициент растворимости газа в ацетоне;

5520 л = 5,5 м3 количество ацетилена.

По этой формуле рассчитывается количество ацетилена, сколько можно его заправлять в любой по размеру баллон. В формуле меняется только 40 – цифра объема емкости, на 5, 10 и другие.

Применение ацетилена

Как уже упоминалось ранее, такое соединение имеет повышенную реакционную способность. Соответственно с его помощью выполняется синтез различных материалов. Это может быть каучук, этиловый спирт, технический углерод и т. д. Также ацетилен задействуют в процессе производства взрывчатых веществ, ракетных двигателей и световой техники.
Ранее уже упоминался тот факт, что при сжигании вещества образуется значительное количество тепла. Именно по этой причине ацетилен нередко используют в процессе резки и сварки различных металлов. Главным конкурентом ацетилена в этой области выступает пропан-бутан. Последняя разновидность газа стоит дешевле, но она выдает незначительную температуру горения.

Для снабжения газом в процессе сварки могут использоваться баллоны или генераторы. Более предпочтительным считается первый вариант. Оптимальным изделием признаны стандартные баллоны, рассчитанные на 40 л. Они выкрашены в белый цвет. При этом на поверхности красным цветом написано «Ацетилен».

Стоит отметить, что для газопламенной обработки подойдет только растворенный и газообразный технический ацетилен. Сам
баллон внутри заполнен особой пористой массой, предварительно пропитанной ацетоном. Подобный слой выполняет 2 важные функции.

• Повышение безопасности в процессе выполнения работ. Так, вероятность распространения горения и взрыва на значительную площадь уменьшается.
• Повышение количества ацетилена и ускорение процесса его выделения. Это возможно благодаря обеспечению значительной поверхности контактирования газа с ацетоном.

Какое давление?

По ГОСТ давление определяется при температуре + 20⁰C. Предельное значение 19 кгс/см2. Обычно ацетилен в баллонах имеет 14 – 16 кгс/см2.

Давление газа зависит от изменения температуры. Например 19 кгс/см2 при 20⁰ при охлаждении до – 4 всего 13,4 кгс/см2, при 35⁰ достигается критическая величина в 26 кгс/см2. Поэтому создается запас по давлению на случай нагрева.

Определить количество заправленного газа можно простым расчетом. Надо от веса после заправки отнять вес, пустого баллона и умножить на 1,09 – столько весит литр газа.

Расчет кислорода в баллонах

Параметры и размеры кислородных баллонов можно посмотреть по ГОСТ 949-73 «Баллоны стальные малого и среднего для газов на Рр ≤ 19,7МПа». Наиболее популярными являются баллоны объемами 5, 10 и 40 литров.

По ГОСТ 5583-78 «Кислород газообразный технический и медицинский» (приложение 2), объем газообразного кислорода в баллоне (V) в кубических метрах при нормальных условиях вычисляют по формуле:

V = K1•Vб,

Vб — вместимость баллона, дм3;

K1 — коэффициент для определения объема кислорода в баллоне при нормальных условиях, вычисляемый по формуле

К1 = (0,968Р + 1) * *

Р — давление газа в баллоне, измеренное манометром, кгс/см2;

0,968 — коэффициент для пересчета технических атмосфер (кгс/см2) в физические;

t — температура газа в баллоне, °С;

Z — коэффициент сжигаемости кислорода при температуре t.

Значения коэффициента К1 приведены в таблице 4, ГОСТ 5583-78.

Посчитаем объем кислорода в самом распространенном баллоне в строительстве: объемом 40л с рабочим давлением 14,7МПа (150кгс/см2). Коэффициент К1 определяем по таблице 4, ГОСТ 5583-78 при температуре 15°С:

V = 0,159 • 40 = 6,36м3

Вывод (для рассматриваемого случая): 1 баллон кислорода = 40л = 6,36м3

Таблица 4. ГОСТ 5583-78.

Цвет баллона

Внешне неокрашенные емкости под ацетилен отличаются только шириной горловины. Их диаметр 210 мм и стандартный опорный башмак. После окраски эмалью при подготовке к работе, ацетиленовый баллон имеет белый цвет. В верхней четверти цилиндрической части написано красным цветом слово «Ацетилен». Буквы высотой 60 – 100 мм должны занимать минимум половину окружности емкости.

На конусе возле горловины располагается маркировка. В нее входят:

• товарный знак изготовителя;
• клеймо завода;
• индивидуальный номер;
• клеймо организации, производившей техническое освидетельствование;
• дата изготовления;
• год следующего ТО;
• рабочее давление;
• вместимость в литрах;
• масса в кг.

Маркировка выбивается на чистом металле, обводится по периметру красной краской и покрывается лаком, защищающим поверхность от коррозии.

Хранение ацетилена — общие положения.

В связи с тем, что ацетилен взрывоопасен не только в смеси с воздухом или кислородом, но и в чистом состоянии, существует возможность взрыва баллона при возникновении обратного удара пламени, случайном нагревании горелкой. Хранение ацетилена осуществляется в транспортных и малолитражных баллонах специальной конструкции.
Для предотвращения распространения взрывной волны в ацетиленовом баллоне применяется его заполнение специальной литой пористой массой, в качестве которой чаще всего выступает активированный уголь, пемза, асбестовое волокно. Закачиваемый под давлением ацетилен заполняет все поры материала, для повышения объема газа наполнитель пропитывается ацетоном, который увеличивает абсорбцию материала. Например, в транспортный ацетиленовый баллон заливается до 13 литров ацетона, один литр которого может вместить до 23 литров газа. Всего в транспортный баллон может вместиться до 6 килограмм ацетилена. Такая конструкция баллона позволяет наполнителю гасить возникающие ударные волны от взрыва ацетилена, что существенно повышает безопасность работ.

Баллоны для хранения ацетилена красятся белой эмалью, на него наносится надпись «Ацетилен», под ней находятся буквы «ЛМ», что говорит о наполнении баллона литой пористой массой. Данные надписи должны иметь красный цвет.

Вентиль

Запорное устройство изготавливают из стали. При длительном контакте с медью и бронзой возникает химическая реакция и образуется ацетиленид – соединение меди с углеродом и выделение водорода. Ацетиленистая медь способна спровоцировать взрыв.

К горловине вентиль присоединяется хомутом. Резьба на штуцере левая – против часовой стрелки.

Привычных для других емкостей под газ, кранов нет. Вентиль открывается специальным торцовым ключом, вращением расположенного в оси по всей длине корпуса, квадрата – шпинделя. Нажимной винт хомута имеет на одной своей грани небольшое отверстие под выводной штуцер.

Устройство вентиля

Литой корпус имеет сквозное отверстие переменного сечения вдоль оси. В нем установлен стержень, верхняя часть которого вращается ключом. Внизу он имеет эбонитовый уплотнитель, перекрывающий выход газу.

При вращении шпинделя, отверстие внизу открывается. Газ поднимается и выходит сбоку через присоединяемый штуцер. Выход вверх, по шпинделю, перекрывается кожаными и стальными кольцами, которые прижимаются стальной гайкой.

Штуцер корпуса уплотнен прокладкой кожаной, которая располагается в выточке вокруг отверстия и служит упором для торца вкручиваемого штуцера.

Хранение

Баллоны с кислородом и ацетиленом хранятся отдельно друг от друга. Условия одинаковые:

• емкости должны стоять вертикально;
• размещают баллоны в специальных подставках и фиксируют;
• температура помещения не должна превышать 25⁰C;
• нельзя ставить рядом с отопительными приборами и открытым пламенем;
• на складе партии не должны превышать 20 шт.

Вентиля на емкостях с аргоном в нерабочем положении должны быть закрыты специальными колпаками. Что касается ацетиленовых баллонов, то они сортируются и по объему.

Нельзя держать рядом емкость, размер которой больше или меньше основной группы.