Какой газ не используется при газовой сварке

Использование газа в сварочных работах – виды, характеристики, особенности применения

Начинающие сварщики, как правило, стараются использовать простые методы сваривания. Большинство пользуется ручной дуговой сваркой.

Для большинства ремонтных работ или изготовления несложных деталей этого достаточно. Однако рано или поздно вам захочется попробовать что-то новое и повысить свою квалификацию.

Следующим шагом после ручной сварки может быть сварка с использованием полуавтоматического оборудования. При таком методе для защиты свариваемых поверхностей от окисления используется защитный газ.

Ниже вы узнаете, какой именно, и как его использовать для сварочных работ.

Сварочный газ

В полуавтоматической сварке используются инертные газы, такие как аргон, гелий, углекислота. Реже используют водород, азот и кислород. Подается он в баллонах различного объема.

Чаще всего встречается объем 40 литров. Газ при сваривании образует защитную зону, которая защищает дугу от воздействия атмосферы, а свариваемые поверхности от окисления и пор. Шов при его использовании получается ровным и качественным.

Опытные сварщики знают рецепты смесей, использование которых позволяет использовать преимущества каждого из газов, составляющих данную смесь.

Характеристики

Остановимся подробнее на различных видах газообразных веществ, используемых для сварочных работ.

Чаще всего используется для этих целей. Есть даже отдельный метод сварки, использующий его название – аргонодуговой. Инертный, без цвета и запаха, химически не активен к металлам и другим веществам. Намного тяжелее воздуха, за счет этого создает надежно защищенную зону в области сварки.

По популярности идет вторым. Также является инертным, однако, в отличие от аргона, гелий легче воздуха. В связи с этим, расходуется его намного больше.

Учитывая, что его стоимость заметно выше, чем у аргона, это является существенным недостатком. Однако это не мешает его частому применению.

Особенно широко он применяется при работе с металлами, покрытыми окисной пленкой. Это такие металлы, как нержавейка, алюминий и т.д. Металлы при использовании гелия плавятся равномерно, что особенно важно при сваривании деталей большой толщины.

Кроме чистых гелия и аргона часто применяются смеси. Самая распространенная пропорция – 60% гелия и 40% аргона.

Смесь достаточно дорогая, однако с ее помощью можно качественно сваривать материалы с высокой теплопроводностью. Риск прожечь металл намного уменьшается.

Бесцветный, тяжелее воздуха. За счет этого надежно защищает область сварки. Бывает двух категорий. Рекомендована к применению первая категория, однако, за счет ее стоимости и дефицитности, чаще обращают внимание на вторую категорию. Большой минус углекислоты второй категории – наличие в составе водяных паров. При использовании может вызвать образование пор в металле. Проблемы можно избежать, добавив в углекислоту некоторое количество аргона.

Не применяется в чистом виде, так как вызывает окисление поверхности, что негативно влияет на качество шва. Обычно добавляется к смесям при необходимости получить широкий и неглубокий шов.

Не имеет цвета и запаха. Обычно применяется для плазменной резки нержавеющей стали, позволяя добиться очень хороших результатов. При сваривании других металлов может вызвать образование дефектов, например, трещин. Требует повышенного внимания к соблюдению правил техники безопасности за счет повышенной горючести.

Также без цвета и запаха, не горючий. Используется в жидком и газообразном виде. Область применения также узкая, используется, в основном, только при сваривании меди. При сварке других металлов может негативно влиять на прочность шва.

Выбираем газ для сварки

Чтобы вам было легче выбрать нужный газ для сварочных работ, представляем вам таблицу соответствия.

В заключение

Развивайтесь, экспериментируйте, пробуйте смеси с различными пропорциями, и вы увидите, как улучшается качество сварного шва.

Если нет желания экспериментировать – воспользуйтесь справочными материалами и подберите подходящий газ или смесь для ваших работ. Желаем вам успехов в работе!

Профессиональный сварщик 6-го разряда с 15+ летним практическим опытом работы (не считая обучения)

Регулярно проверяю опубликованные статьи и отвечаю на ваши вопросы! Спрашивайте, не стесняйтесь! =)

Газовая сварка: какие газы, проволока и флюсы для нее используются?

Газовой сваркой называют процесс соединения металлов при нагреве свариваемых кромок высокотемпературным пламенем, образующимся при сгорании смеси горючего газа и кислорода. Кислород в данном случае выполняет функцию катализатора.

Кислород

При обычной температуре и давлении газ не имеет цвета и запаха. Для сварочных работ востребован технический кислород, добытый из воздуха и обработанный в воздухоразделительных установках, трех сортов:

• высшего, чистота по объему – 99,5%;
• 1-го – 99,2%;
• 2-го – 98, 5% .

Остаток составляют аргон и азот.

При смешении горючих газов или паров горючих жидкостей с кислородом в определенных пропорциях начинается интенсивное горение с выделением большого количества тепла.

Для хранения технического кислорода используют специальные окрашенные в голубой цвет баллоны объемом 40 дм3 (40 л). Надпись «Кислород» сделана черным. Масса такого баллона без колпака и башмака составляет 60 кг.

Внимание! При использовании кислородных баллонов необходимо соблюдать предельную осторожность из-за высокого давления внутри них. Есть еще одна опасность – высокая активность газа при контакте с органическими веществами (маслами или жирами). Чистый кислород – очень сильный окислитель, который при взаимодействии с углеводородами вызывает возгорание с большим выделением тепла, что провоцирует взрыв.

Сколько кислорода содержится в баллоне 40 л?
Номинальное давление газа в баллоне при +20°C – 14,7 МПа (по ГОСТу 5583). В таких условиях в него вмещается 6,3 м3 кислорода, по массе – 8,3 кг.

Ацетилен

Этот газ является первым и основным представителем алкинов гомологического ряда. По международной номенклатуре химических соединений ИЮПАК его название – этин. Формула – C2H2. Ацетилен – бесцветный, горючий, в смеси с воздухом взрывоопасен. Газ, благодаря тройной связи в молекуле, легко участвует в реакциях присоединения. Во время его сгорания выделяется значительное количество тепла, что используется в ацетиленовой горелке.

Ацетилен нельзя применять в чистом виде, поскольку в свободной форме он очень взрывоопасен. Для заправки в баллон его разбивают на мелкие частицы путем растворения в ацетоне. Этот способ позволяет снизить взрывоопасность ацетилена и заправить в баллон достаточно большое количество газа. Используют баллоны, окрашенные в белый цвет, надпись красная. При работе необходимо сохранять вертикальное положение баллона и оставлять остаточное давление, что снизит потери.

Сколько ацетилена содержится в баллоне 40 л?
В баллон закачивается технический ацетилен, соответствующий ГОСТу 5457, в него помещается:

• по объему – 5,3 м3;
• по массе – 5 кг газа.

Получение ацетилена из карбида кальция

Распространенный способ получения ацетилена для сварки – из воды и карбида кальция в ацетиленовых генераторах во время сварочного процесса.

Карбид кальция представляет собой твердый кускообразный материал, имеющий выраженный чесночный запах. Характерная особенность этого материала – интенсивное поглощение воды. Технический карбид кальция содержит, помимо CaC2, примеси: оксид кальция, кокс и другие.

Определение!
Количество литров газообразного ацетилена при давлении 760 мм рт. ст. и +20°C, производимого из 1 кг карбида в результате затворения водой, называют литражом.

Можно ли определить качество карбида кальция по цвету?
Чем чище карбид кальция, тем больше ацетилена получают при разложении 1 кг продукта (тем выше его литраж). При содержании чистого CaC2 в количестве 60-75% разлом материала имеет серый цвет, который при возрастании процентного содержания CaC2 переходит в фиолетовый. Высокопроцентный карбид кальция (от 80% CaC2) может иметь цвет от светло-коричневого до голубовато-черного.

Виды генераторов для получения ацетилена из карбида кальция

ГОСТ 5190 определяет несколько классификационных признаков для ацетиленовых генераторов:

• по давлению получаемого газа: низкого – до 0,01 МПа, среднего – 0,07-0,15 МПа, высокого – более 0,15 МПа;
• по производительности: 0,3-160 м3;
• по способу применения: стационарные и передвижные;
• по принципу действия: «карбид в воду», «вода на карбид» по «сухому» и «мокрому» процессам.

Рассмотрим основные виды ацетиленовых генераторов.

«Карбид в воду»

Это наиболее популярное оборудование. Принцип работы промышленного варианта:

• карбид периодически из бункера подается отдельными порциями в газообразующую камеру через питатель, в камере газообразования находится вода;
• подача карбида осуществляется периодически при падении давления в бункере с водой ниже установленного уровня;
• в газообразующей камере в результате реакции карбида и воды образуется ацетилен, подаваемый в ацетиленовый шланг;
• осадок – гашеная известь – удаляется через выпускной клапан.

В домашних мастерских, на небольших производствах и стройплощадках востребован мобильный ацетиленовый генератор типа АСП-10 производительностью 1,25 м3/час. Его разовая загрузка – 3,5 кг карбида кальция оптимальной фракции 25-80 мм. Без перезарядки он может работать 0,8 часа. Агрегат состоит из корпуса с крышкой и мембраной, корзины для карбида, предохранительного клапана и жидкостного затвора, сливных штуцеров, поддона, манометра. Вверху корпуса находится газообразователь, в котором и происходит разложение CaC2 с генерацией ацетилена. Ацетилен накапливается в газосборнике.

Преимуществами подобных генераторов являются: наиболее полное разложение карбида кальция (до 95%), хорошее охлаждение, удобство обслуживания.

«Вода на карбид» по принципу «мокрого» процесса

Принцип работы оборудования заключается в периодической подаче воды на карбид, загруженный в реторту. Образовавшийся газ выходит в газосборную камеру, откуда через отборник поступает в шланг для сварки.

Преимущества аппаратов: надежность и простота конструкции. Минусы:

• возможность перегрева ацетилена из-за малого количества воды;
• неполное разложение карбида;
• небольшая производительность.

«Вода на карбид» по принципу «сухого» процесса

В барабан генератора подается карбид и поступает вода, количество которой в два раза превышает необходимое для полного распада карбида. Благодаря высокой температуре лишняя вода испаряется. Гашеная известь через решетчатые стенки опускается вниз и выводится за пределы агрегата. Известь из-за испарения воды получается сухой, поэтому процесс получил такое название. Образовавшийся ацетилен подается в сварочный шланг через отборник.

Преимущества процесса: простота обслуживания оборудования и удаления извести. На таком принципе основана работа стационарных генераторов среднего уровня производительности.

Газы-заменители ацетилена

Для сварки металлов может использоваться не только ацетилен, но и другие газы, а также пары горючих жидкостей.

Определение!
Для сварки металлов и сплавов могут применяться газы, которые способны давать температуру пламени, в два раза превышающую Tпл обрабатываемых материалов.

Газы-заменители, производимые в промышленных масштабах, как правило, дешевле ацетилена и просты в приобретении, поэтому способны значительно снизить стоимость и упростить сварочные работы. Но, по сравнению с ацетиленом, все они имеют более низкую температуру сгорания. Поэтому их применение обычно ограничивается областями, в которых слишком высокая температура пламени не требуется:

• сварка легкоплавких цветных металлов (алюминия и магния), их сплавов, свинца;
• высоко- и низкотемпературная пайка;
• поверхностная закалка;
• сварка тонколистового стального проката;
• поверхностная и разделительная кислородная резка.

Особенно широко газы-заменители применимы в ходе кислородной резки, при которой температура пламени не сказывается на качестве процесса, а только определяет время предварительного прогрева материала.

Могут ли для газосварки использоваться пропан и метан?
Эти газы могут применяться для сварки, но только при условии дополнительного использования кремний- и марганецсодержащей проволоки. Кремний и марганец выполняют роль раскислителей. При сварке чугуна и цветных металлов этими газами необходимо применять флюсы.

Какая сварочная проволока применяется для газовой сварки?

Для сварки в качестве присадочных материалов применяют обычно проволоку, прутки и гранулы с химическим составом, аналогичным свариваемому металлу. Их температура плавления должна быть равна или ниже, по сравнению с обрабатываемым материалом. Поверхность проволоки – чистая, без ржавчины, масел, окалины. Проволока для газосварки и наплавки производится в соответствии с тем же стандартом, что и для дуговой сварки, – ГОСТом 2246.

Как поступить, если нет возможности достать сварочную проволоку требуемого состава?
Для работы с нержавеющей сталью, медью, латунью или свинцом в порядке исключения используют полоски из материалов такой же марки, как и свариваемый металл.

Как выбрать проволоку в соответствии со свариваемым материалом и эксплуатационным назначением изготавливаемой продукции?

• Для ответственных сварных металлоконструкций и изделий рекомендуется применять марганцевую и кремнемарганцевую проволоку: Св-08ГА, Св-10Г2, Св-08ГС, Св-08Г2С.
• Для низколегированных марок используют низколегированную проволоку, содержащую хром.
• Для чугуна предназначаются прутки, выпускаемые по ГОСТу 2671. Они делятся на марку А, востребованную для горячей сварки с общим предварительным подогревом изделия, и Б – для сварки с местным подогревом. Марки НЧ-1 и НЧ-2 используют для низкотемпературной газосварки литых элементов.
• Для сварки алюминия и сплавов на его основе предназначена проволока, соответствующая ГОСТу 7871: Св-А1, Св-АМц, Св-АК-5, Св-АМг.
• Для меди и ее сплавов выпускается присадочная проволока, регламентируемая ГОСТом 16130 (М1, МСр1), или прутки М1р и М3р.

Назначение флюсов для газовой сварки

При нагревании во время сварочного процесса медь, алюминий, магний и сплавы на их основе интенсивно взаимодействуют с кислородом воздуха или сварочного пламени. В результате на металлической поверхности образуются оксиды, температура плавления которых превышает температуру плавления основного металла. Оксидная пленка значительно усложняет сварку.

Предотвратить появление поверхностных оксидных пленок помогают специальные пасты или порошки, то есть флюсы. Эти составы наносятся предварительно на кромки свариваемых элементов и сварочную проволоку (прутки). При нагреве флюсы образуют легкоплавкие шлаки, предотвращающие образование тугоплавких оксидов. Функции флюсов выполняют: прокаленная бура, борная кислота, оксиды и соли лития, бария, калия, фтора, натрия и другие. Вид состава определяется свойствами свариваемого металла. База флюса для кислородной резки – железный порошок.
Флюсы также могут использоваться для специальных легированных сталей и чугуна. Для обычных «черных» сталей не применяются.

Какой газ используют при сварке?

О возможности полуавтоматической сварки материалов в среде углекислого газа заговорили в середине ХХ столетия. Разработали данную методику Новожилов Н.М. и Любавский К.В. – советские исследователи. Данный способ сварки из-за дешевизны углекислого газа, благодаря высокой степени производительности стал достаточно востребованным в строительной, производственной индустрии, и, конечно же, в быту.

Суть технологии газосварки

Согласно данной методике углекислый газ, обеспечивающий защиту на соединяемом участке, под влиянием высокой температуры дуги делится на О₂, угарный газ. В результате поток образовавшейся газовой смеси защищает зону сваривания материала от негативного воздействия воздуха внешней среды, взаимодействует с углеродом, железом.

Для предотвращения окисления СО₂ в прут для сварки газом вводится марганец, кремний, которые являются химически активнее больше железа, они окисляются первыми. Поэтому пока Mn, Si будут присутствовать на участке соединения металлических изделий, углерод, железо окисляться не будут.

Для получения высококачественных сварных швов при сваривании углеродистых сталей, пропорция марганец/кремний берется 1/2. Образующиеся оксиды марганца, кремния при выполнении работ не растворяются в сварной ванне, они формируют легкоплавкое соединение после реакции между собой. Данное соединение легко выводится из металла, находящегося в жидком состоянии.

Особенности сварочных работ в углекислотной среде

Полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа выполняется постоянным током, обладающим обратной полярностью, так как ток прямой полярности негативно влияет на стабильность дуги (сварной шов будет иметь дефекты).

Также сварку можно производить на переменном токе, но тогда в цепи обязательно нужно использовать осциллятор.

Используемые газы для газосварки

Типов сварки существует несколько вариантов. Они отличаются между собой технологией образования сварочной ванны, имеющей высокую температуру, предназначение которой – соединение, резка металлов, их сплавов. Это может выполняться газовым пламенем, ультразвуком или электрической дугой. Принцип соединения металлов основан на расплавлении краев отдельных металлических конструкций для дальнейшего их соединения вместе, в результате которого получается сварочный шов.

Зависимо от газа, используемого для сварочных работ, показатель температуры будет отличаться. К примеру, при взаимодействии с карбидом кальция Н₂О, осуществляется выделение ацетилена. В процессе реакции данного элемента с кислородом температура пламени может достигать больше 3000ºС.

Сварочные газы – это все бутаны, пропаны, бензолы, МАФ, керосины и т. д. При использовании для сварки любых газов обязательно наличие кислорода – это катализатор горения. О₂ должен быть чистый и высококачественный. От этого будет зависеть максимальный температурный показатель.

Газовый состав

В газовом составе обязательно присутствие чистого кислорода, который предоставляет возможность получать максимальную температуру горения, важные показатели пламени. От качества этого компонента будет зависеть полнота сгорания горючих компонентов, а от его количества – окислительные, восстановительные характеристики, получаемые пламенем.

К условиям хранения газов предъявляются особые требования. Применение специальных емкостей (баллонов) обязательно, так как:

• большинство сварочных газов являются токсичными;
• технический кислород – это мощнейший катализатор.

Если использовать атмосферный кислород, сварные швы не получатся ровными. При этом после расплавления и последующего соединения металл потеряет свои первоначальные качества. Применение стандартного кислорода, который содержится в атмосфере недостаточно эффективно. В нем присутствуют разнообразные примеси, которые существенно снижают скорость сгорания компонентов, а это соответственно сказывается на температуре пламени горелки.

Газы для сварки

Механизированная сварка в среде защитных газов предполагает использование активных, инертных газов. Они в металлах не растворяются, не являются ядовитыми.

• N2 – азот, бесцветный газ, не имеющий запаха. Используется для соединения медных материалов. Выделяется четыре типа азота с различным содержанием вещества.
• He – гелий, газ бесцветный, не имеющий запаха, легче воздуха. Выделяется два типа гелия: технический, высокочастотный. Из-за высокой себестоимости данный газ менее востребован на рынке. Гелий предназначен для соединения образцов из алюминия, чистых металлов, стали.
• Ar – аргон, газ бесцветный, не имеющий запаха, весит в 1,5 раза больше воздуха, не горит. Выделяют два типа данного газа: 1-го сорта (для образцов из алюминия, стали), высшего сорта (для полуавтоматической сварки в среде защитных газов образцов из редких металлических сплавов).

Активные газы выполняют защиту от воздуха участка сваривания. Они вступают в реакцию, растворяются в металлах.

• Углекислый газ (СО₂), отличается повышенными окислительными характеристиками, обладает специфическим запахом. Его масса в 1,5 раза больше воздуха, он растворяется в Н₂О. Выделяю три типа данного газа, которые применяются для сваривания чугунных материалов, низко, среднеуглеродистых металлических сплавов, коррозийных, низколегированных стальных образцов. Важно запомнить! Сварка в защитных газах не предусматривает применения двуокиси углерода.
• Кислород О₂ – довольно мощный катализатор, бесцветный, без вкуса, запаха, не горит, но поддерживает горение. Используется в составе с инертными компонентами.

Наиболее популярные газовые смеси, которые повышают качество шва, улучшают сам процесс соединения:

• углекислый газ «плюс» кислород
• аргон «плюс» гелий
• углекислый газ «плюс» аргон
• углекислый газ «плюс» кислород «плюс» аргон
• кислород «плюс» аргон

Достоинства, недостатки газосварки

Сварка в защитных газах характеризуется плавлением материала. Сам процесс основывается на соединении отдельных элементов предварительно нагреваемого металла до расплавления. Для этого берется высокотемпературное пламя горелки, которое формируется в процессе сжигания газового состава с кислородом. Зазор между образцами заполняется предварительно расплавленной металлической проволоки.

• довольно простая технология сварки;
• нет необходимости в приобретении дорогостоящего, технически сложного оборудования;
• нет необходимости в специальном источнике питания;
• сварщик имеет возможность регулировки скорости нагревания, охлаждения соединяемого сваркой материала, меняя мощность, положение пламени горелки относительно свариваемой точки.

• металл нагревают с меньшей скоростью;
• участок теплового воздействия на материал достаточно большой в сопоставлении с дуговой сваркой;
• скопление тепла, когда используется сварка в углекислом газе, меньше, коробление соединяемых образцов больше, если сравнивать с дуговой сваркой.

Несмотря на некоторые недостатки, сварка в защитных газах позволяет опытному сварщику при правильно подобранной мощности пламени горелки, концентрации газовой смеси производить соединения свариваемых конструкций высокого качества.

При относительно медленном нагреве металлического образца, незначительной концентрации тепла в процессе нагревания производительность газосварки значительно уменьшается с увеличением толщины металлических изделий, которые соединяются.

Сварка в защитных газах стальных изделий, толщина которых превышает 0,6 см, менее эффективна, если сравнивать с дуговой сваркой. В подобных случаях используется достаточно редко.

Цена на газ вместе с кислородом больше, если сравнивать с ценой на используемую электроэнергию при использовании контактной, дуговой сварки.

Автоматическим и механическим процессам газосварка поддается труднее, чем электрическая. Поэтому автоматизированная газосварка с многопламенными горелками используется только при соединении тонких металлических труб, обечаек.

Область применения

• Соединение труб диаметром, не более 10 см, их фасонных компонентов.
• Изготовление, ремонт изделий, выполненных из тонколистовой стали: соединение отдельных листов резервуаров небольшой вместимости, заваривание небольших трещин в металлических изделиях.
• Низкотемпературная сварка чугуна.
• Соединение высокопрочного чугуна. В данном случае дополнительно используются присадочная бронзовая или латунная проволока.
• Ремонт литых бронзовых, чугунных изделий.
• Наплавление латуни на чугунные, стальные изделия.
• Соединение алюминиевых, латунных, свинцовых, медных изделий.

Сварка в защитной газовой среде предоставляет возможность выполнять сварное соединение практически любых металлов, которые используются на технических средствах. Например, свинец, медь, чугун лучше поддаются газосварке, чем электродуговой. А благодаря простоте конструкции газосварочное оборудование является достаточно востребованным в сельском хозяйстве, на машиностроительных предприятиях, при выполнении ремонтно-строительных работ, иных сферах деятельности.

Заключение

Подбирая газ для сварки для индивидуальной ситуации, рекомендуется учитывать следующие критерии:

• технические характеристики оборудования;
• химический состав;
• характеристики свариваемых образцов;
• необходимую форму шва;
• в каких условиях предполагается проводить сварочные работы.

Газосварка будет стоить на порядок выше дуговой, контактной электросварки, так как газ с кислородом значительно дороже электроэнергии.

Выбор защитного газа для сварки

Работники авторемонтных мастерских, монтажники и другие специалисты по сварочным работам в ходе сварки нередко применяют природный газ и разнообразные газовые смеси. О том, какие бывают газы, об их особенностях и свойствах вы узнаете из нашей статьи. Мы приведем также рекомендации по выбору и использованию того или иного защитного газа при разных методах сварки и в зависимости от свариваемого материала.

Содержание

Для чего нужны защитные газы при сварке и резке

Защитный газ является немаловажным компонентом, обеспечивающим производительность и достойное качество сварочного процесса. Наименование защитного газа говорит само за себя, он нужен для защиты твердеющего расплавленного сварочного шва от окисления, а также от имеющейся в воздухе влаги и примесей, способных снизить устойчивость шва к коррозийным процессам, привести к возникновению пор и ослабить прочность шва, повлияв на геометрию сварного соединения. К тому же защитный газ охлаждает сварочный пистолет.

Какие типы газов для сварки и резки используются: их свойства и особенности применения

В качестве защитных газов, применяемых для сварки, используются инертные и активные газы, а также их смеси.

1. Инертные газы для сварки. Инертными именуются газы, которые не способны к химическим реакциям и практически не растворяются в металлах. Атомы таких газов наделены наружными электронными оболочками, заполненными электронами, чем и объясняется их химическая инертность. К ним относятся аргон, гелий и их смеси.

Аргон (Ar) — инертный газ, не вступающий в химические реакции с расплавленным металлом и иными газами в зоне горения дуги. К достоинствам этого инертного газа относится то, что он на 38% тяжелее воздуха, аргон вытесняет его из зоны сварки и надежно изолирует сварочную ванну от контакта с атмосферой. Чаще всего Ar применяется в качестве защитного газа в процессе аргонодуговой TIG сварки, MIG/MAG сварки. Примеры свариваемых металлов при помощи аргона и особенности применения приведены ниже в таблице 1.

Аргон как защитный газ востребован:

• в строительстве и машиностроении (при сварке деталей из высоколегированной стали; оперативная резка металлов, включая и толстые листы тугоплавких металлов);
• в горнодобывающей промышленности и металлургии (выплавка металлов; удаление газовых включений из жидкой стали).

Гелий (He) как и Ar является химически инертным, но отличается от него тем, что гораздо легче воздуха, что делает защиту сварочной ванны более сложным процессом, требующим больших затрат защитного газа. Гелий применяется как инертный защитный газ в ходе сварки нержавеющих сталей, цветных металлов и сплавов, активных и химически чистых материалов. Он обеспечивает повышенное проплавление, в связи с чем, иногда используется с целью проплавления толстых металлических листов или получения шва специальной формы. Но из-за повышенного расхода и высокой стоимости гелия в сравнении с аргоном сфера его применения достаточно ограничена.

Гелий (He) как защитный газ используется:

• при сварке нержавеющих сталей, цветных металлов и сплавов, химически чистых и активных материалов.

1.1. Инертные газовые смеси включают обычно аргон и гелий. Имея большую плотность, чем гелий, такие смеси обеспечивают более надежную защиту металла сварочной ванны от воздуха.

Если необходимо сварить химически активные металлы часто применяют инертную смесь, содержащую 60—65 об. % He, 40-35 об. % Ar. Инертные газовые смеси заметно дороже чистого аргона, но обеспечивают более интенсивное выделение теплоты электрической дуги в месте сварки. Это является значимым при полуавтоматической сварке металлов, характеризующихся высокой теплопроводностью.

2. Активные газы для сварки. Это газы, обеспечивающие защиту сварки от доступа воздуха и при этом вступающие в химические реакции со свариваемым металлом или физически растворяющиеся в нем.

Углекислый газ (CO2) (двуокись углерода) является бесцветным не ядовитым газом, растворимым в воде, он тяжелее воздуха. Газ углекислый для сварки не должен иметь минеральных масел, глицерина, сероводорода, соляной, серной и азотной кислоты, спирта, эфиров, аммиака, органических кислот и воды. Из-за редкости сварочной углекислоты 1 сорта для сварки применяется сварочная углекислота 2 сорта и пищевая углекислота. Но, повышенное содержание водяных паров в такой углекислоте при сварке ведет к возникновению пор в швах и снижению пластических свойств сварного соединения.

В сварочном процессе может использоваться и твердая двуокись углерода, соответствующая ГОСТ 12162—66 двух марок — пищевая и техническая. При сварке низкоуглеродистых и низколегированных конструкционных сталей применяется так же газовая смесь углекислого газа с кислородом (СО2 + + О2). Используют смесь, которая включает 30 об. % кислорода. Смесь СО2 + О2 оказывает более интенсивное окисляющее действие на жидкий металл, в отличие от чистого углекислого газа.

Углекислый газ в качестве защитного применяется:

• в строительстве и машиностроении (электросварка; процессы тонкой заточки, холодная посадка частей машин)

Кислород (O) включен в газовые смеси СО2 + О2 и Аr + О2. Это бесцветный газ, не имеющий запаха, поддерживающий горение. В случае охлаждения до температуры -183 гр. Цельсия кислород превращается в подвижную жидкость голубого цвета, а при температуре -219 гр. Цельсия замерзает. Кислород гарантирует очень широкий профиль сварного шва, характеризующийся неглубоким проплавлением, а также обеспечивает высокое тепловложение на металлической поверхности. Кислородо-аргонные смеси отличаются особым профилем проплавления сварочного шва, напоминающим «шляпку гвоздя».

Кислород как защитный газ бывает необходим:

• в строительстве и машиностроении (кислородно-ацетиленовая газорезка и газосварка металлов, наплавка и напыление металлов, плазменный раскрой металлов)

Водород (H) не имеет цвета, запаха и является горючим газом. Водород не подходит для мартенситных или ферритных сталей из-за образования трещин, он может использоваться в концентрации от 30 до 40% с целью плазменной резки нержавеющей стали – для повышения мощности и уменьшения шлака.

• Водород нашел применение при атомно-водородной сварке.

Азот (N) – газ без цвета и запаха, который не горит и не поддерживает горение. В соответствии с ГОСТом 9293—59, азот бывает четырех сортов: электровакуумный, газообразный газообразный 1-го сорта, газообразный 2-го сорта и жидкий. Включение азота в этих сортах должно быть соответственно не менее об.%: 99,5; 99,9; 99 и 96. Главной примесью в каждом из них является кислород.

Азот в качестве защитного газа чаще всего используется:

2.1. Смеси инертных и активных газов все чаще используются в процессе сварки плавящимся электродом сталей различных классов по причине их технологических преимуществ. К ним относятся:

• высокая стабильность дуги, благоприятный характер переноса электродного металла через дугу,
• меньшая, если сравнивать с активными газами степень химического воздействия на металлическую поверхность сварочной ванны.

Добавка к аргону незначительного количества кислорода либо иного окислительного газа существенно увеличивает устойчивость горения дуги, и улучшает качество образования сварных соединений. Кислород в атмосфере дуги обеспечивает мелкокапельный перенос электродного металла.

Выбор газа для определенного типа свариваемого металла

Какой газ используется при сварке того или иного металла, один из самых часто встречаемых вопросов новичков в сварке на тематических форумах. Примеры применения разнообразных защитных газов и газовых смесей для сварки различных металлов приведены в таблице.

Свариваемый металл	Защитный газ, используемый при сварке	Особенности процесса сварки
Углеродистая сталь	75% Ar+25% CO2	Большая скорость сварочного процесса без прожогов металла толщиной до 3 мм, минимум деформации и брызгообразования
	CO2	Глубокое проплавление, большая скорость сварки
Нержавеющая сталь	90% He+7,5% Ar+2,5% CO2	Отсутствие окисления свариваемого металла и прожога, небольшая околошовная зона,
Низколегированная сталь	60-70% He+25-35% Ar+4,5% CO2	Высокая ударная вязкость, минимальная реакционная способность,
	75% Ar+25% CO2	Достаточная прочность, небольшое набрызгивание по контуру сварного соединения, высокая устойчивость дуги.
Алюминий и его сплавы	Ar	Стабильная дуга и отличная передача электродного материала в ходе сварочного процесса деталей толщ. до 25 мм
	35% Ar+65 % He	Большее тепловложение, в сравнении со сваркой чистым аргоном, улучшенная характеристика слияния, используется при сварке металла толщ. 25- 76 мм
	25% Ar+75 % He	Максимум тепловложения, незначительная пористость, используется при сварке металла более 76 мм
Магниевые сплавы	Ar	Безупречное качество шва (чистота)
Нержавеющая сталь	Ar-1% O	Улучшенная стабильность дуги, хорошее слияние контура валика сварного шва, более жидкая управляемая сварочная ванна, минимальные прожоги при сварке тяжелых нержавеющих сталей
	Ar+2% O	Устойчивая дуга, слияние и скорость сварки, чем при содержании 1 % кислорода, используется для сваривания тонких нержавеющих сталей
Углеродистая сталь	Ar+1-5% O	Улучшенная стабильность дуги, отличное слияние контура валика сварного шва, более жидкая управляемая сварочная ванна, минимум прожогов, скорость сварки больше в сравнении со сваркой чистым аргоном
	Ar +3-10%	Красивый сварной шов, сварка только с позиционированием электрода, минимальное брызгообразование
Низколегированные стали	Ar+2% O	Незначительный риск прожога, прочность сварного шва
Титан	Ar	Хорошая стабильность дуги
Медь, никель и их сплавы	Ar	Отличается хорошим слиянием, уменьшенной текучестью металла, используется для сварки металла толщ. до 3 мм
	Ar+80-75% He	Характеризуется повышенным тепловложением
Медь, стали duplex
	N	Востребован для защиты корня шва. Уменьшает образование оксидных пленок в корне шва

Грамотно определив тип защитного газа, вы обеспечите оперативность и качество сварки, а также гарантируете отличное сварное соединение и глубину проплавления, повысите надежность созданного шва и качество детали. Выбор подходящего защитного газа и его качество значительно влияют на расход сварочных материалов, труд исполнителя сварки и на исправление дефектов и итоговую обработку сварочного соединения.

Если у Вас имеются какие-либо вопросы по теме, рекомендуем найти самую актуальную информацию на нашем сайте, или напрямую обратиться к консультантам компании Тиберис.

Газы для газовой сварки и резки металлов. Газовые смеси для сварки

В качестве горючих газов для газовой сварки применяют ацетилен, водород, природный газ и другие. Также применяются газовые смеси для сварки, такие как нефтяной газ, пропанобутановая газовая смесь, пиролизный газ. Кроме того, для газовой сварки используют пары горючих жидкостей – бензина и керосина.

В таблице представлены наиболее распространенные газы и газовые смеси для газовой сварки и газовой резки, указаны их основные свойства и область применения:

Выбор того, или иного газа для сварки зависит не только от температуры пламени, но и от количества теплоты (теплотворной способности), которое получается при его сгорании. Коэффициент замены ацетилена, указанный в таблице, это отношение расхода газа-заменителя к расходу ацетилена при одинаковой эффективной тепловой мощности. Данный коэффициент необходим, если потребуется заменить ацетилен другим горючим газом.

Ацетилен для газовой сварки

Ацетилен – один из самых распространённых газов, применяемых для газовой сварки. Наибольшее распространение ацетилен получил из-за того, что ацетиленокислородное газовое пламя имеет наибольшую температуру, по сравнению с другими горючими газами и газовыми смесями (см. таблицу выше).

Ацетилен образуется при взаимодействии карбида кальция CaC₂ с водой. Карбид кальция способен поглощать влагу из атмосферы и разлагаться под её воздействием. Поэтому, его хранят в герметичных барабанах из кровельной стали. Вместимость таких барабанов составляет 100-130кг. Получают карбид кальция при сплавлении в электропечах кокса и обожжённой извести:

CaO + 3C = CaС₂ + CO

Ацетилен С₂Н₂ представляет собой химическое соединение углерода с водородом. Для получения ацетилена используют ацетиленовые генераторы, в которые загружают карбид и воду. Химическое взаимодействие карбида кальция и воды протекает интенсивно, с большим выделением теплоты Q:

Из 1кг карбида кальция можно получить до 300л ацетилена. При нормальных условиях ацетилен бесцветен и обладает резким специфическим запахом. Ацетилен легче воздуха, его плотность составляет 1,09кг/м3.

Ацетилен взрывоопасен, если он находится в смеси с воздухом и его концентрация составляет 2,2-81% по объёму. В смеси с кислородом ацетилен взрывоопасен, при его концентрации 2,8-93% по объёму. Наиболее взрывоопасны ацетиленокислородные смеси, содержащие 7-13% ацетилена.

При растворении в жидкости взрывоопасность ацетилена существенно снижается. На практике ацетилен растворяют в ацетоне, 1л которого способен растворить до 20л ацетилена. Об этом мы говорили в статье: “Газовые баллоны для сварки. Газосварочные баллоны”.

Кроме карбида кальция, источниками ацетилена являются природный газ, нефть и уголь. Полученный из природного газа, ацетилен называется пиролизным.

Водород для газовой сварки

Водород представляет собой бесцветный газ, не имеющий запаха. При смешивании с кислородом или воздухом образует “гремучий газ”, который является взрывоопасным. Поэтому, в случае применения водорода для сварки металлов, необходимо строго придерживаться правил безопасности при его хранении, транспортировании и использовании.

Водород хранят и транспортируют в стальных газосварочных баллонах при давлении, не превышающем 15МПа. Получить его можно, разлагая воду на водород и кислород при помощи электролиза. Также водород синтезируют в специальных водородных генераторах путём химической реакции серной кислоты H2SO4 и цинка, либо железной стружки. При этом образуются сульфаты цинка или железа, а освободившийся водород скапливается внутри генератора.

Коксовый газ для сварки

Коксовый газ представляет собой бесцветную смесь горючих газов с резким запахом сероводорода. Получают коксовый газ в процессе выработки кокса из каменного угля. В состав коксового газа входят водород, метан и другие углеводороды. Транспортировка этого газа происходит по трубопроводам.

Городской газ и природный газ для сварки

Городской газ состоит из нескольких газов: метан 70-95%, водорода, объёмная доля которого может достигать 25%, тяжёлых углеводородов с их объёмной долей до 1%, азота 3% и углекислого газа до 1%. Транспортирование городского газа происходит по трубопроводам под давлением 0,3МПа.

Природный газ добывается из газовых месторождений. Его основой является метан СН₄, содержание которого в природном газа составляет 93-99%.

Нефтяной газ, природный газ и пропанобутановая смесь для газовой сварки

Пиролизный газ представляет собой смесь горючих газов, образующихся при распаде нефти, мазута и других нефтепродуктов при воздействии на них высоких температур. В состав пиролизного газа входят сернистые соединения, которые вызывают коррозию мундштуков в газовых сварочных горелках. Поэтому, перед применением этот газ проходит тщательную очистку.

Нефтяной газ – является побочным продуктом нефтеперерабатывающих предприятий. Он используется, в основном, для резки и сварки металлов малой толщины и для сварки цветных металлов.

Пропанобутановые смеси являются бесцветными смесями, не имеющими запаха. Состоят они из пропана С₃Н₈ и бутана С₄Н₁₀. Эта смесь обладает наибольшей теплотворной способностью, т.е., при её сгорании выделяется наибольшее количество теплоты.

Бензин и керосин для газовой сварки

Бензин и керосин являются продуктами переработки нефти. Они представляют собой бесцветные жидкости со специфическим запахом и легко испаряются. Применяют их при газопламенной обработке, подавая их в виде паров. Для этого в сварочных резаках или горелках предусматривают специальные испарители, которые преобразуют бензин и керосин из жидкого состояния в парообразное. Испарители нагреваются от вспомогательного пламени или при помощи электричества.

Кислород для газовой сварки

Кислород для газовой сварки необходим, чтобы обеспечить сгорание горючих газов или паров горючей жидкости. Кислород несколько тяжелее воздуха и его плотность составляет 1,33кг/м3. Кислород очень активен химически и он поддерживает горение газов при газовой сварке, образовывая, при этом, большое количество теплоты.

Кислород хранят и транспортируют в кислородных газовых баллонах под давлением 15МПа. Баллон объёмом 40л способен под давлением 15МПа хранить до 6м3 кислорода. Кроме газовых баллонов, кислород может поставляться к месту сварки в жидком состоянии в специальных ёмкостях.

Для переходя жидкого кислорода в газообразный, применяют газификаторы и насосы с испарителями для жидкого кислорода. К сварочным постам для газовой сварки кислород подаётся по газопроводу. Транспортировка кислорода в газообразном состоянии позволяет уменьшить объём транспортировочной тары, приблизительно, в 10 раз, т.к. из 1л жидкого кислорода, при нормальных условиях, получается 860л газообразного кислорода.

Согласно ГОСТ 5583, для газокислородной сварки и резки металлов применяют технический кислород, который бывает трёх сортов. Первый сорт имеет чистоту 99,7% кислорода. Второй сорт с чистотой 99,5 кислорода. Третий сорт содержит не менее 99,2% кислорода по объёму.

Чистота кислорода имеет большое значение для газовой сварки и резки металлов. При снижении чистоты кислорода на 1%, качество сварки снижается и увеличивается расход кислорода, приблизительно на 1,5%.