Горючі гази
Для утворення високотемпературного полум'я, що застосовується при газополум'яній обробці, використовуються різні горючі гази та пари горючих рідин. Найчастіше це граничні вуглеводні – органічні сполуки вуглецю і водню чи суміші різних вуглеводнів.
Ацетилен отримав найбільше застосування через найвищу температуру полум'я, що утворюється при згорянні ацетилену в кисні. Це єдиний газ, горіння якого можливе за відсутності кисню (чи окислювача взагалі).
Для роботи ацетилен використовується у двох видах – у розчиненому (у балонах) або газоподібному (з ацетиленових генераторів). Розчинений ацетилен – це газоподібний ацетилен, розчинений у ацетоні. Переваги цього стану – безпека проведення робіт.
Крім ацетилену при зварюванні та різанні металів використовують і інші, більш дешеві та менш дефіцитні гази-замінники ацетилену (горючі гази та пари горючих рідин).
Горючі гази-замінники ацетилену поділяються на дві основні групи: стисканіі скраплені.
До стисливих газів відносяться водень, метан і багато багатокомпонентні гази, як природний, коксовий, міський і нафтовий.
До зріджених газів належать пропан, бутан та їх суміші.
Стиснутими або стислими газами-замінниками ацетилену називаються такі гази, які за звичайних умов зберігання та транспортування не переходять у рідкий стан за жодних тисків. Дотримуючись цього визначення, до стисливих можна віднести гази, критична температура яких нижче температури повітря, що зустрічається на практиці, нижче приблизно –40 °С (ацетилен під це визначення не підходить, так як його критична температура дорівнює 35,7 °С).
Гази-замінники використовуються в тих випадках, коли для здійснення процесів газополум'яної обробки не потрібно полум'я, що підігріває, з дуже високою температурою. До таких процесів відносяться зварювання легкоплавких металів (алюміній, магній та їх сплави, свинець), паяння високо- та низькотемпературними припоями, поверхневе загартування, зварювання тонкої сталі, кисневе розділювальне та поверхневе різання. Найбільш широке застосування газів-замінників пов'язане з кисневою розділювальною різкою, при виконанні якої температура полум'я, що підігріває, впливає лише на тривалість попереднього нагріву металу. Тому для різання можуть бути використані всі гази-замінники, у яких температура полум'я при згорянні в суміші з киснем не нижче 2000 ° С, а питома теплота згоряння не менше ніж 10 МДж/м 3 .
Застосування місцевих дешевих газів замість ацетилену значно знижує вартість газополум'яної обробки та спрощує організацію робіт.
Використання газів-замінників не погіршує якість зварювання та різання металів; застосування їх дає високу чистоту кромок при різанні металів малих товщин. При зварюванні температура полум'я повинна приблизно вдвічі перевищувати температуру плавлення металів, тому гази-замінники, температура полум'я яких нижче, ніж у ацетилену, необхідно використовувати для зварювання металів з нижчою температурою плавлення, ніж у сталей.
Вибір палива залежить від його теплотворної здатності.
Нижчою теплотворною здатністю(нижчою теплотою згоряння) газу називається кількість теплоти, що отримується при повному згорянні 1 м 3 або 1 кг пального газу або рідини. Чим вище теплотворна здатністьгазу, тим менша його витрата при зварюванні та різанні металів, і тим воно більш придатне для газополум'яної обробки. Для повного згоряння однакового обсягу різних горючих газів потрібна різна кількість кисню, від цього залежить ефективна потужність полум'я.
Ефективною потужністю полум'яназивається кількість теплоти, що вводиться в метал, що нагрівається в одиницю часу.
Виражає теплову ефективність газів-замінників ацетилену. Він є відношенням витрати газу-замінника до витрати ацетилену при однаковому тепловому впливі на метал:
Цей коефіцієнт може бути визначений, як відношення теплотворної здатності ацетилену до теплотворної здатності газу-замінника ацетилену:
ЛІТЕРАТУРА
- Основи зварювальної справи/В.Г. Геворкян. - М.: Вища школа, 1991. - 239 с.
- Газозварювальник / За ред. В.В. Шапкіна. - СПб.: Політехніка, 2003. - 354 с.
- Зварювання та різання в промисловому будівництві / За ред. Б.Д. Малишева. - М.: Будвидав, 1980. - 782 с.
- Зварювання, різання, паяння металів - М.: Аделант, 2003. - 192 с.
- Газове зварювання/В.Г. Лупачів. - Мн.: Вища школа, 2001. - 400 с.
- Газове зварювання та різання металів / І.І. Соколів. - М.: Вища школа, 1986. - 304 с.
- Довідник молодого газозварника та газорізача / Д.З. Амігуд. - М., Вища школа, 1974. 207 с.
- Зварювання у машинобудуванні. Т.1/За ред. Н.А. Ольшанського. 1978. 504 с.
- Газополум'яна обробка металів з використанням газів-замінників ацетилену / О.К. Нінбурґ. М., Машинобудування, 1976. - 152 с.
- Газополум'яна обробка металів/Г.В. Польовий, Г.К. Сухінін. - М.: Академія, 2005. - 336 с.
У багатьох містах нашої країни газ увійшов у побут людей.
Кисень відіграє вирішальну роль при його горінні. Прикрийте на хвилинку повітряну заслінку біля пальника газової плити. Полум'я газового пальника стане білим, коптить і недостатньо гарячим. Це тому, що газ згоряє не повністю, йому не вистачає кисню, який він зустрічає в повітрі при виході з пальника.
Щоб повніше використовувати теплотворну здатність газу, пальник влаштований так, що при вході до нього газ підсмоктує повітря і, змішуючись з ним, підходить до полум'я з такою кількістю кисню, якого достатньо для повного згоряння. Полум'я при цьому виходить синювате, коротке і дуже гаряче. Прикриваючи кран газового пальника, ви зменшуєте приплив газу і тим самим зменшуєте підсмоктування повітря.
Газ, яким користуються у побуті, найчастіше видобувається з надр землі та називається природним газом.
Більшість природних газів – це суміш органічних сполук, головним чином вуглеводнів, тобто сполук, до складу яких входять вуглець та водень. Обидва ці елементи при поєднанні з киснем виділяють дуже багато тепла.
В даний час відкрито багато великих родовищ природного газу. Особливо багата на природні гази Саратовська область.
Спеціальним газопроводом Саратов - Москва газ надходить до столиці нашої Батьківщини, де широко використовується в промисловості та для побутових потреб населення.
Переваги газоподібного палива перед твердим є величезними. До них насамперед відносяться зручності споживання, легкість подачі палива в топку або газовий пальник, надзвичайна простота управління полум'ям та велика гігієнічність.
Але найважливішою перевагою газоподібного палива є його висока теплотворна здатність. Температура полум'я палаючого газу значно вища за температуру полум'я твердого паливаі деяких випадках досягає 3000°.
Як же відбувається процес горіння твердого та газоподібного палива?
При горінні тверде паливо спочатку підсушується, а потім настає так звана суха перегонка. Утворюються газоподібні речовини, що містять вуглець. Вуглець цих горючих речовин з'єднується з киснем повітря.
Згоряючи, вуглець утворює вуглекислий газ (СО 2). У цьому виділяється тепло. Частина цього тепла витрачається на осушення та перегонку нових частин твердого палива; частина тепла забирає азот, який надходить у топку разом із киснем.
Нагріваючись до високої температури, азот залишає топку, безцільно забираючи тепло в атмосферу. Крім того, через погане «перемішування» повітря з твердим паливом не весь кисень, що надходить у топку, бере участь у горінні; частина його, нагріваючись разом із азотом, також йде в атмосферу. Велика кількість тепла йде даремно, і разом з ним виноситься багато дрібних частинок вугілля у вигляді диму.
При використанні газоподібного палива частина етик недоліків усувається. Пальний газ ще до підходу до полум'я добре перемішується з киснем повітря. Подачу повітря в топку можна відрегулювати так, щоб його було достатньо для згоряння газу і не було зайвої втрати тепла.
При подачі в топку підігрітого газу та гарячого повітря втрати тепла майже повністю усуваються. На підігрів повітря та газу зазвичай використовується тепло газів, що виходять з топки. Газоподібне паливо економічніше і зручніше за тверде.
Газоподібне паливо можна одержати і штучним шляхом. Для цієї мети є так звані газогенераторні установки.
У високу колонку, забезпечену внизу колосниковими ґратами, завантажують вугілля. Завантаження вугілля проводиться через верхній отвір. Коли колонка заповнена, отвір закривають, залишаючи лише вузький вихід газів. Знизу колонки під решітку подають повітря з певним вмістом кисню та підпалюють вугілля. Нижні шари вугілля, згоряючи при кисню, утворюють вуглекислий газ і виділяють тепло. Це тепло піднімається вгору колонкою і розжарює верхні шари вугілля. Вуглекислий газ, Отриманий при горінні нижніх шарів, проходить через розпечені до 700° верхні шари вугілля, віддає їм частину свого кисню і утворює окис вуглецю. Окис вуглецю разом із азотом повітря проходить через вихідний отвір і збирається в газосховищах.
Газ, одержуваний у генераторних установках, називають генераторним газом.
Якщо в генератор разом з повітрям пустити водяну пару, то одночасно з окисом вуглецю утворюється водень. Суміш цих газів зветься водяного газу і також використовується як газоподібне паливо. При горінні водяного газу оксид вуглецю з'єднується з киснем та утворює вуглекислий газ. А водень, з'єднуючись із киснем, дає воду.
Як генераторний, і водяний газ містить окис вуглецю. Окис вуглецю - безбарвний газ, що не має запаху, трохи легший за повітря. Вона отруйна і викликає чад, звідки і походить інша її назва. чадний газ. У гуртожитку ми часто маємо на увазі під «чадом» запах незгорілого палива. Однак запах цей належить не окису вуглецю, а іншим продуктам горіння, які також містять вуглець.
Якщо тривалий час (3-4 години) перебувати у приміщенні, де на кожні 100 тисяч частин повітря припадає лише одна частина окису вуглецю, можна пригоріти. Домішка однієї частини окису вуглецю до 800 частин повітря вже вкрай небезпечна для життя людини і за півгодини може спричинити смерть.
Найкращим засобом для потерпілого є чисте повітря, а при сильному отруєнні – чистий кисень.
Окис вуглецю має велику калорійність. При згорянні 1 грамолекули окису вуглецю (28 грамів) виділяється 67500 калорій; це на 29 500 калорій менше тепла, що виділяється при згорянні 1 граматому вуглецю (12 грамів):
(З + O 2 = З O 2 + 97000 кал.)
(З + V2O2 = З 2 + 67 500 кал.)
Здавалося б, що при такому співвідношенні теплових ефектів недоцільно вугілля переводити в окис вуглецю, щоб, зрештою, при спалюванні її отримати менше тепла. Насправді це не так. Якщо підрахувати всі втрати тепла при згорянні твердого палива, у тому числі й втрати на золу, яка становить 5-30 відсотків, то використання генераторного газу виявиться вигідним.
Ще більш доцільним є одержання окису вуглецю на місці залягання вугілля без видобутку його на поверхню. Такий спосіб отримання газоподібного палива зветься підземною газифікацією вугілля.
Ідея підземної газифікації вугілля вперше народилася у великого російського хіміка Менделєєва. У 80-х роках минулого століття він писав: «Настане, мабуть, згодом навіть така епоха, що вугілля з землі не вийматимуть, а там, у землі, зможуть перетворювати на горючі гази і їх по трубах розподілятимуть на далекі відстані» .
Ця смілива для того часу думка була підхоплена багатьма вченими. Початок здійснення ідеї підземної газифікації було оцінено В. І. Леніним у статті «Одна з найбільших перемог у техніці», опублікованій у «Правді» 1913 року. В. І. Ленін охарактеризував підземну газифікацію як переворот у промисловості, рівносильний гігантській технічній революції чи не найважливішої галузі виробництва.
Однак в умовах царської Росіїне вдалося розвинути підземну газифікацію Це стало можливим лише за радянської влади.
У 1931 році Центральний Комітет Всесоюзної Комуністичної партії ухвалив рішення щодо реалізації проблем підземної газифікації вугілля. З того часу в нашій країні йде безперервна робота щодо широкого впровадження цього передового методу видобутку палива з надр землі.
Переваги цього величезні.
Підземна газифікація значно спрощує та здешевлює розробку кам'яновугільних родовищ та полегшує працю гірників. Транспорт звільняється від перевезень великої кількості твердого палива.
Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.
Кисень - газ без кольору та запаху, що з'єднується з більшістю елементів, крім інертних газів, благородних металів, а також фтору. Активно підтримує горіння. Хімічна формулаТемпература зрідження кисню при нормальному атмосферному тиску -182,96°С. Температура затвердіння – 218,4 o С.
Кисень одержують з атмосферного повітря. Принцип отримання полягає в наступному: повітря охолоджується і зріджується, а потім кисень виділяється внаслідок різниці температур кипіння кисню (-183 o С) та азоту (-195,8 o С), завдяки чому азот випаровується з повітря раніше та швидше, ніж кисень.
Кисень надходить споживачеві трубопроводом під тиском 0,5-3,0 МПа (кгс/см 2) від кисневої станції або газифікатора, від перепускних розрядних рамп або індивідуальних балонів під тиском 15 МПа (150 кгс/см 2).
Кисень газоподібний технічний випускається за ГОСТ 5583-78 трьох сортів: (І, ІІ, ІІІ) І сорт - чистота 99,7%; II сорт – чистота 99,5%; III сорт – чистота 99,2%.
На підприємствах використовується переважно кисень I сорту. Для чистового різання допускається застосування кисню II сорту, але значно зростає його витрата.
При роботі з киснем слід завжди пам'ятати, що кисень при контакті з маслом або жиром утворює вибухонебезпечне з'єднання, тому вся киснева апаратура повинна бути ретельно знежирена. В процесі роботи необхідно стежити, щоб бруд, олія та жир не могли потрапляти на деталі апаратури.
Ацетилен
Ацетилен - газ, ненасичений вуглецем, легший за повітря, безбарвний, має солодкуватий смак і слабко ефірний запах. Хімічна формула C2H2. Температура плавлення при згоранні в суміші з киснем до 3200 o С. Тривале вдихання ацетилену викликає запаморочення та отруєння. Ацетилен має найбільшу зі всіх горючих газів швидкість реакції горіння в кисні. Цим пояснюється його схильність до бавовнів та зворотних ударів.
Суміш ацетилену з повітрям і киснем вкрай вибухонебезпечна в різних пропорціях (2,2 - 81% - з повітрям, і 2,8 - 93% - з киснем), крім того, чистий ацетилен вибухонебезпечний в стислому стані, починаючи з 15 МПа (150 кгс /см 2). До споживача ацетилен надходить трубопроводом від газорозрядних перепускних рамп, у балонах або його отримують з карбіду кальцію в ацетиленовому генераторі. Використання розчиненого ацетилену з балонів краще ацетилену, отриманого в ацетиленовому генераторі: стійкіше працює апаратура, підвищується безпека робіт і чистота робочого місця, забезпечується краще використання дорогого карбіду кальцію.
Гази – замінники ацетилену
Через високу вартість ацетилену (З 2 Н 2 коштує приблизно в 4 рази дорожче пропанобутанової суміші і в 43 рази дорожче за природний газ). Крім того гази-замінники мають ряд переваг перед киснево-ацетиленової різкою: більш високу якість поверхні різу; відсутня оплавлення кромок; процес різання стійкий, відсутні «бавовни» полум'я; відстань між мундштуком і металом, що розрізається, може змінюватися в ширших межах; зносостійкість мундштуків при застосуванні природного газу в 2-3 рази більша порівняно з киснево-ацетиленовою різкою. Гази-замінники поділяються на дві групи: скраплені та стискані.
Стислі гази - метан та багатокомпонентні гази, такі, як природний, міський, нафтовий та коксовий. До них відноситься і водень. Природні гази складаються в основному з метану і подаються, як правило, трубопроводом або (рідше) в балонах під тиском 15 МПа (150 кгс/см 2). Міський газ за своїм складом є непостійним і містить від 70 до 98% метану. До заводського споживача газ надходить трубопроводом під тиском 0,3 МПа (3 кгс/см 2).
Зріджені гази - пропан, бутан та їх суміші. Великі споживачі отримують їх у залізничних та автомобільних цистернах, з яких їх переливають у заводські стаціонарні ємності (сховища). Далі газ подається в газифікатор або відбирається у паровій фазі. У такому вигляді він надходить у заводський газорегуляторний пункт і далі міжцехові газопроводи під тиском не менше 0,01 МПа (0,1 кгс/см 2).
Техніка кисневого різання з використанням газів - замінників ацетилену принципово така сама, як при різанні ацетилено-кисневим полум'ям. До особливостей кисневого різанняна газах - замінниках ацетилену можна віднести таке: максимальна температура полум'я знаходиться на відстані від ядра в 2-3 рази більшому, ніж у ацетилено-кисневого полум'я. Це дозволяє змінювати відстань між мундштуком різака і металом, що розрізається, в ширших межах. Час початкового підігріву металу при різанні приблизно вдвічі більше, ніж при нагріванні ацетилено-кисневим полум'ям, що дещо знижує продуктивність процесу різання.
В цілому, кисневе різання з використанням газів-замінників ацетилену (особливо природного газу) має ряд переваг перед ацетилено-кисневою: нижча собівартість процесу за рахунок низької вартості пропан-бутанової суміші та природного газу в порівнянні з вартістю ацетилену (3,5 і 43 рази відповідно!); більш висока якість поверхні різу (відсутня оплавлення кромок); процес різання стійкий, відсутні «бавовни» та зворотні удари, що у свою чергу збільшує безпеку та довговічність різака; зносостійкість мундштуків у 2-3 рази більша у різаків з використанням газів-замінників, ніж у ацетиленових; відстань між мундштуком різака і металом, що розрізається, змінюється в ширших межах.
Крім газів, також слід приділяти увагу нафтопродуктам. Бензин, гас, мазут та бітум затребувані на нафтовому ринку. Купити дизельне паливо літнє можна в компанії Євро Груп Ойл за недорогими цінами.
Основні властивості горючих газів та рідин
| Найменування | Найнижча питома теплота, МДж/м 3 (ккал/м) | Температура полум'я в суміші з киснем, про C | Коефіцієнт заміни | Кількість кисню, що подається на 1 м 3 пального, м 3 | Межа вибуховості у суміші з киснем, % |
|---|---|---|---|---|---|
| Ацетилен | 52,8 (12600) | 3100-3200 | 1,0 | 0,8-1,3 | 2,3-93,0 |
| Природний газ | 31-38 (7500-9000) | 2000-2200 | 1,8 | 1,6-1,8 | 5-61 (за метаном) |
| Міський газ | 17-21 (4100-5000) | 2000-2200 | 3,0 | 1,3-1,5 | 5-61 (за метаном) |
| Пропан-бутан | 9,1 (22000) | 2500-2700 | 0,6 | 3,4-4,2 | 2,3-57 (за пропаном) |
| Гас (пари) | 4,2-5 (1000-1200) | 2400-2450 | 1-1,3 | 1,7-2,4 (м 3 /кг) |
Рідке пальне
Рідке пальне - гас, бензин - надходить до споживача тільки зі спеціальних бачків (пересувних та стаціонарних) під тиском до 0,3 МПа (3 кгс/см 2). Бензин і гас перед застосуванням слід очистити від механічних домішок фільтруванням через повсть. Бензин слід використовувати в суміші з гасом відповідно до 1/1.
Карбід кальцію
Карбід кальцію - тверда речовина темно-сірого або коричневого кольору і є продуктом плавлення вапна з вуглецем. Ацетилен утворюється в результаті розкладання карбіду кальцію водою за формулою: СаС 2 +2Н 2 0 = С 2 Н 2 + Са(ОН) 2 . Карбід кальцію виходить у великих шматках, що дробляться. Кількість дрібниці та пилу, щоб уникнути вибуху генератора, не повинна перевищувати 5%. Транспортується та зберігається карбід кальцію у спеціальних герметичних закритих барабанах. Маса у наповненому стані від 50 до 130 кг. Розкриватися барабани повинні спеціальними іскробезпечними ключами.
ДОДАТОК 7. Характеристика вибухонебезпечних і шкідливих газів, що найчастіше зустрічаються в резервуарах та підземних спорудах.
У підземних спорудах найчастіше виявляються такі вибухонебезпечні та шкідливі гази: метан, пропан, бутан, пропілен, бутилен, окис (оксид) вуглецю, вуглекислий газ, сірководень та аміак.
Метан CH 4 (болотний газ) - безбарвний горючий газ без запаху, легший за повітря. Проникає у підземні споруди із ґрунту. Утворюється при повільному розкладанні без доступу повітря рослинних речовин: при гниття клітковини під водою (у болотах, стоячих водах, ставках) або розкладанні рослинних решток у покладах кам'яного вугілля. Метан є складовою промислового газу і при несправному газопроводі може проникати в підземні споруди. Чи не отруйний, але його присутність зменшує кількість кисню в повітряному середовищі підземних споруд, що призводить до порушення нормального дихання при роботах у цих спорудах. При вмісті метану повітря 5-15% за обсягом утворюється вибухонебезпечна суміш.
Пропан C 3 H 8 , бутан C 4 H 10 , пропілен C 3 H 6 та бутилен C 4 H 8 — безбарвні горючі гази, важчі за повітря, без запаху, важко змішуються з повітрям. Вдихання пропану та бутану в невеликих кількостях не викликає отруєння; пропілен і бутилен мають наркотичний вплив.
Зріджені газиз повітрям можуть утворювати вибухонебезпечні суміші при наступному їх вмісті, % за обсягом:
Пропан………………… 2,3 - 9,5
Бутан…………………. 1,6 - 8,5
Пропілен………………. 2,2 - 9,7
Бутилен……………….. 1,7 - 9,0
Засіб захисту – шлангові протигази ПШ-1, ПШ-2.
Окис вуглецюСО - безбарвний газ, без запаху, горючий і вибухонебезпечний, трохи легший за повітря. Окис вуглецю надзвичайно отруйний. Фізіологічна дія окису вуглецю на людину залежить від її концентрації в повітрі та тривалості вдихання.
Вдихання повітря, що містить окис вуглецю вище гранично допустимої концентрації, може призвести до отруєння і навіть смерті. При вмісті повітря 12,5-75% за обсягом окису вуглецю утворюється вибухонебезпечна суміш.
Засіб захисту - протигаз, що фільтрує марки СО.
Вуглекислий газ CO 2 [двоокис (діоксид) вуглецю] - безбарвний газ, без запаху, з кислуватим смаком, важчий за повітря. Проникає у підземні споруди із ґрунту. Утворюється внаслідок розкладання органічних речовин. Утворюється також у резервуарах (баках, бункерах та інших.) за наявності у яких сульфовугілля чи вугілля внаслідок його повільного окислення.
Потрапляючи в підземну споруду, вуглекислий газ витісняє повітря, заповнюючи з дна місце підземної споруди. Вуглекислий газ не отруйний, але має наркотичну дію і здатний дратувати слизові оболонки. При високих концентраціях викликає ядуху внаслідок зменшення вмісту кисню в повітрі.
Засіб захисту – шлангові протигази ПШ-1, ПШ-2.
Сірководень H 2 S — безбарвний горючий газ, має запах тухлих яєць, дещо важчий за повітря. Отруйний, діє на нервову систему, дратує дихальні шляхи та слизову оболонку очей.
При вмісті в повітрі сірководню 4,3 - 45,5% за обсягом утворюється вибухонебезпечна суміш.
Засіб захисту - фільтруючі протигази марок В, КД.
Аміак NH 3 - безбарвний горючий газ з різким характерним запахом, легше за повітря, отруйний, дратує слизову оболонку очей і дихальні шляхи, викликає задуху. При вмісті повітря аміаку 15-28% за обсягом утворюється вибухонебезпечна суміш.
Засіб захисту - протигаз, що фільтрує, марки КД.
Водень H 2 — безбарвний горючий газ без смаку та запаху, значно легший за повітря. Водень - фізіологічно інертний газ, але при високих концентраціях викликає ядуху внаслідок зменшення вмісту кисню. При дотику кислотовмісних реагентів з металевими стінками ємностей, що не мають антикорозійного покриття, утворюється водень. При вмісті повітря водню 4-75% за обсягом утворюється вибухонебезпечна суміш.
Кисень O 2 — безбарвний газ, без запаху та смаку, важчий за повітря. Токсичними властивостямине має, але при тривалому вдиханні чистого кисню (при атмосферному тиску) настає смерть внаслідок розвитку плеврального набряку легень.
Кисень не горючий, але є основним газом, який підтримує горіння речовин. Високоактивний, з'єднується з більшістю елементів. З горючими газами кисень утворює вибухонебезпечні суміші.
Основними горючими газами, що застосовуються під час різання, є ацетилен, природний газ, пропан-бутан, пари рідких горючих (гасу), які, згоряючи в кисні, дають достатню для різання температуру. У суднобудуванні найбільш широко застосовується киснево-ацетиленова різання. Розглянемо основні властивості кисню та ацетилену.
Кисень - хімічний елемент, за нормальних умов є безбарвним газом без запаху і смаку. Стиснутий кисень при зіткненні з маслом і жирами миттєво окислює їх з виділенням великої кількості тепла, що може призвести до швидкого запалення масла або до вибуху. Особливо активно з'єднуються з киснем метали, тому він і застосовується при різанні.
Рис. 7.1. Кисневий балон. 1 – днище; 2 – циліндричний корпус; 3 – горловина; 4 – кільце; 5 - запобіжний ковпак; 6 – вентиль; 7 – опорний черевик.
Кисень надходить до місця споживання трубопроводом або в балонах. Балон (рис. 7.1) є циліндричний корпус, що має внизу опукле днище, а зверху - сферичну частину з горловиною. Горловина має конічний отвір з різьбленням, до якого вкручується вентиль. Для стійкості балона на нижню частину його корпусу насаджено опорний черевик. Максимальний тиск кисню в балоні дорівнює 14,7 МПа. Витрачати кисень з балона можна до тиску 0,29 МПа. Кисневі балони забарвлюють у блакитний колір. Поперек балона чорною фарбою роблять напис "Кисень". Верхню сферичну частину балона не фарбують, а вибивають паспортні дані балона. Наповнений киснем балон має масу близько 70 кг.
Ацетилен – хімічна сполука вуглецю з воднем. Хімічно чистий ацетилен є безбарвним газом із слабким ефірним запахом. Технічний ацетилен, що застосовується для газового різання, через домішки (сірководню, аміаку та ін) має різкий неприємний запах. З киснем та повітрям ацетилен утворює вибухонебезпечні суміші, що вибухають від вогню чи іскри.
Ацетилен отримують при взаємодії карбіду кальцію з водою у спеціальних апаратах, які називаються ацетиленовими генераторами.
До газорізальних постів ацетилен подається трубопроводами або в балонах.
При тиску понад 0,19 МПа газоподібний ацетилен у великих обсягах стає вибухонебезпечним. Поміщений у дуже вузькі (капілярні) канали, він не вибухає навіть при тиску 2,45 МПа. Тому ацетиленові балони заповнюють спеціальною високопористою масою (деревним активованим вугіллям, пемзою, інфузорною землею).
Ацетилен розчиняється у деяких рідинах, особливо в ацетоні. Враховуючи цю властивість, балони на 30-40% за обсягом заповнюють ацетоном. При відкритому вентилі балона ацетилен виділяється з ацетону як газу, а ацетон залишається у балоні.
Балони накачують ацетиленом до тиску 1,47-1,86 МПа. Витрачати ацетилен із балонів можна до тиску в балоні 0,1 МПа. При меншому тиску відбувається значний віднесення парів ацетону з ацетиленом.
Ацетиленові балони відрізняються від кисневих щодо влаштування вентиля та фарбування. Їх фарбують у білий колір та написують червоною фарбою «Ацетилен». Маса заповненого ацетиленом балона близько 80 кг.
Пропан-бутанова суміш виходить при видобутку та переробці природних нафтових газів, і навіть під час переробки нафти. Пропан-бутан у зрідженому стані зберігається у балонах.
Доцільність застосування пропан-бутану в якості замінника ацетилену обумовлюється головним чином дорожнечею і дефіцитністю ацетилену, проте при різанні на пропан-бутані зростає витрата кисню від 40 до 70% в залежності від товщини матеріалу, що розрізається, а швидкість різання знижується від 15 до 30%. Застосування пропан-бутану, як і інших замінників ацетилену, допускається лише за спеціальним дозволом адміністрації та за погодженням із санітарною та пожежною інспекціями.
Природний газ складається з метану (до 99 %) з невеликими домішками інших газів. При нормальній температурі і тиску метан є газом без запаху і кольору, тому для виявлення його витоку додають одорант, що надає йому різкого запаху. Доцільність використання природного газу для кисневого різання обумовлена можливістю безперебійного централізованого постачання підприємств по газопроводу без істотних витрат на транспортування; значним зниженням вартості газорізальних робіт порівняно з ацетилено-кисневою різкою; незначним зниженням швидкості різання (5-25%) порівняно з ацетилено-кисневою різкою; можливістю використання апаратури (різаків), що застосовується для ацетилено-кисневого різання, з незначною переробкою окремих деталей.
Гас для різання використовується у вигляді пари. Тому різаки мають спеціальні випарники, що підігріваються допоміжним полум'ям, або форсунки. Доцільність застосування гасово-кисневого різання обумовлена можливістю заміни гасом ацетилену; скороченням витрати кисню від 5 до 10% при його зниженому тиску; скороченням вартості різання стали до 10%. Різання із застосуванням гасу дозволяється тільки в цехових умовах і на відкритих майданчиках, оскільки вона особливо пожежонебезпечна.
