ЗАЙЦЕВ Е.И., НАЗИМ Я.В., БУСЬКО М.В.

СВАРОЧНЫЕ РАБОТЫ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

Часть ІV

Министерство образования и науки Украины

Донбасская национальная академия строительства и архитектуры

Кафедра “Металлические конструкции”

ЗАЙЦЕВ Е.И., НАЗИМ Я.В., БУСЬКО М.В.

«СВАРОЧНЫЕ РАБОТЫ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ»

(конспект лекций, часть ІV; для студентов всех форм обучения по направлению подготовки «Строительство»)

Утверждено на заседании кафедры ”Металлические конструкции” Протокол № 609 от 06.02.2007 г.

Макеевка, ДонНАСА, 2007 г.

УДК: 621.791:69(075)

Сварочные работы в строительстве. Конспект лекций, часть ІV. / Сост.: Зайцев Е.И., Назим Я.В., Бусько М.В. – Макеевка: ДонНАСА. – 2007. – 51 с.

Содержит общие сведения о материалах, оборудовании, аппаратуре и технологии газовой и контактной сварки.

Для студентов специальностей ПГС, ТСК, ТГВ, ГСХ, ВК.

Составители: Зайцев Е.И., доц.

Назим Я.В., доц.

Бусько М.В., асс.

Ответственный за выпуск: Зайцев Е.И., доц.

Рецензенты: Губанов В.В., доц.

Живченко В.С., доц.

Предисловие

В строительстве при возведении новых объектов значительный объем сварочных работ выполняется с использованием газовой сварки: оборудование и сети водоснабжения, вентиляции, теплоснабжения и др. Ремонт тех же сетей и оборудования практически не решается без газовой сварки.

При изготовлении в заводских условиях арматурных изделий (плоских и пространственных) и сборных железобетонных конструкций для выполнения соединений стержней арматуры между собой и к закладным деталям широко используются высокопроизводительные способы контактной сварки.

В данном конспекте лекций приводятся основные сведения о применяемых для газовой и контактной сварки материалах, оборудовании и аппаратуре, технологии сварки.

Содержание конспекта соответствует учебной программе раздела «Сварочные работы в строительстве» дисциплины «Металловедение и сварка в строительстве».

12. Газовая сварка. Материалы, оборудование и технология

12.1. Характеристика. Область применения в строительстве

К газовой сварке относятся способы, при которых нагрев и плавление металла производится высокотемпературным пламенем специальных сварочных горелок. Образуется газовое пламя при сгорании горючих газов в струе кислорода, температура которого для различных газов составляет о 2100 до 3200С. Практически для сварки сталей и алюминиевых сплавов пригодно пламя с температурой 3000С и выше.

Используемое при сварке газовое пламя защищает металл сварочной ванны от вредного воздействия воздуха.

К числу положительных характеристик газовой сварки относятся: простота способа сварки, несложность оборудования и аппаратуры, универсальность, возможность сварки при отсутствии источника электроэнергии. Однако, по сравнению с дуговыми способами сварки, газовая сварка имеет и недостатки: малая производительность; сложность механизации процесса; большая масса металла, нагреваемого до высокой температуры, что приводит к значительным деформациям; часто пониженные механические свойства сварных соединений; ограничение толщины свариваемых деталей.

В промышленном строительстве используют газовую сварку при изготовлении и монтаже стальных конструкций толщиной до 6 мм (в необходимых случаях – до 2025 мм), стальных труб малых и средних диаметров, сварке алюминия, меди, никеля и их сплавов, а также при сварке свинца и ремонтной сварке чугунных изделий.

12.2. Материалы

12.2.1. Горючие газы

Для газовой сварки используют горючие газы: ацетилен, водород, коксовый, природный, городской газы, пропан, бутан и пропан-бутановую смесь, которые обладают высокой теплотворной способностью, доступностью, удобством и безопасностью в работе. Наибольшее применение нашел ацетилен, пламя которого при сгорании в кислороде имеет температуру 31003200 С. Основные свойства горючих газов для сварки даны в таблице 12.1.

Таблица 12.1

Основные свойства горючих газов для газовой сварки

Наименование	Плотность, кг/м3	Максимальная температура пламени в смеси с кислородом, С	Коэффициент замены ацетилена	Количество кислорода на 1м3 газа, м3	Способ транспортирования и хранения
Ацетилен	1,09	31003200	1	11,3	Растворенный в ацетоне под давлением до 1,9 МПа
Пропан	1,88	26002750	0,6	3,43,8	В жидком виде в баллонах под давлением 1,6 МПа
Бутан	2,54	24002500	0,45	3,23,4	То же
Пропан-бутан	1,95	25002700	0,6	3,53,8	То же
Природный газ (7595% метана)	0,70,9	22002500	1,61,8	1,62	По газопроводу

Кислород. Газообразный кислород бесцветен, прозрачен, не имеет запаха и вкуса, несколько тяжелее воздуха. Из промышленных способов получения технически чистого кислорода имеют значение два способа:

а) из воздуха – методом глубокого охлаждения;

б) из воды – путем электролиза.

Применяется в основном первый способ как наиболее экономичный. Применяемый для газовой сварки и резки технически чистый кислород должен иметь чистоту не менее 99,2% с ограничением примесей аргона и азота.

В соответствии с ГОСТ 5583-78^* для сварки и резки выпускают технический кислород 3-х сортов: 1-ый – с чистотой не менее 99,7%, 2-й – с чистотой 99,5%, 3-ий – с чистотой не ниже 99,2%. Плотность кислорода γ=1,33 г/л(кг/м³).

Хранят и транспортируют кислород в газообразном состоянии в стандартных стальных баллонах под давлением 15 МПа (150 ати) или подают к рабочим местам по трубопроводам под давлением 0,51,6 МПа (516 ати).

Может использоваться и жидкий кислород, который перевозят и хранят в специальных емкостях – танках. Для преобразования его в газообразное состояние необходимо иметь газификатор.

Ацетилен. Основным горючим газом для сварки сталей, дающим высокотемпературное пламя (31503200С), является ацетилен – С₂Н₂. Помимо высокой температуры пламени преимуществами его являются простота (легкость) получения из карбида кальция (СаС₂), удобства перевозки и хранения, легкость и удобство регулирования по ядру пламени. Вместе с тем, ацетилен дефицитен и дорог, весьма взрывоопасен.

Хранят и транспортируют ацетилен в стальных баллонах под давлением (1,51,6 МПа), растворенным в ацетоне. При нормальной температуре и давлении в 1 л ацетона растворяется 23 л ацетилена. При выходе из баллона ацетилен превращается в газ. Технически чистый ацетилен – бесцветный газ с резким чесночным запахом и сладковатым вкусом. Он легче воздуха, вреден при длительном дыхании. Чистый С₂Н₂ имеет слабый эфирный запах.

Ацетилен становится взрывоопасным:

1) при давлении 0,15 МПа (1,5 ати) и температуре более 580С; чем выше давление, тем меньше температура при которой он становится взрывоопасным;

2) в смеси с воздухом при содержании ацетилена от 2,2 до 82% и в смеси с кислородом при содержании от 2,3 до 93%; наиболее взрывоопасны смеси, соответственно содержащие 713% и около 30% ацетилена;

3) образующиеся ацетиленистая медь или ацетиленистое серебро, которые взрываются при ударе или повышении температуры.

4) взрывы могут произойти и в результате полимеризации ацетилена при температуре 200300С, когда ацетилен превращается в бензол и др. соединения.

Карбид кальция. В промышленных масштабах ацетилен получают в основном из карбида кальция при взаимодействии его с водой. Карбид кальция – продукт плавления извести и кокса в электропечах при температуре 19002300С – представляет собой твердое кристаллическое вещество, весьма тугоплавкое. Бурно реагируя с водой, он выделяет много тепла и образует гашеную известь –

СаС₂ + 2Н₂О = С₂Н₂ + Са(ОН)₂ + Q

Из 1 кг товарного карбида кальция получается 230280 л ацетилена, 1,154 кг гашеной извести и выделяется 400450 кал. тепла.

Поэтому, во избежание перегрева ацетилена на разложение 1 кг карбида расходуется 520 л воды.

Товарный карбид выпускается в виде кусков размером от 2 до 80 мм, пылевидные фракции допускаются в пределах не более 3%.

Ввиду большого поглощения паров воды из воздуха карбид кальция поставляют в герметически укупоренных стальных цилиндрических барабанах емкостью 100130 кг. Открывать их следует специальными ключами или латунным зубилом во избежание взрыва ацетилена, который может скопиться от проникновения влаги через неплотности и дыры в таре. Хранят карбид кальция в сухом, хорошо проветриваемом помещении.

Прочие горючие газы и пары. Кроме ацетилена в качестве горючего могут быть использованы пропан-бутановая смесь, водород и природный газ с температурой пламени соответственно 2400, 3200, 2200С.