Сварка трубопроводов

щих к ним участков до температуры 20 —50 °С при температуре окружающего воздуха ниже + 5 °С либо наличии влаги на торцах труб.

При наличии следов влаги или наледи на торцах произвести их осушку путем нагрева до температуры 20 —50 °С.

При выполнении ремонтных работ для устранения дефектов сварных соединений изнутри и снаружи трубы произвести пред­ варительный подогрев до 100+3° °С независимо от температуры окружающего воздуха.

Температуру предварительного подогрева стыков труб раз­ личных прочностных классов, разнотолщинных труб или разнотолщинных соединений устанавливают по максимальному значе­ нию, требуемому для одного из стыкуемых элементов.

2.2. ГАЗОПЛАМЕННАЯ РЕЗКА

Под газопламенной резкой (чаще ее называют кислородной) понимают способ разделения металла по прямому или криволинейному контуру. Метод основан на использовании для нагрева смеси горючих газов с кислородом и экзотермической (с выделением тепла) реакции окисления металла. Суть кислород­ ной резки заключается в сгорании железа в струе чистого кисло­ рода, нагретого до температуры, близкой к температуре плавления (рис. 2.5) [10].

Резке поддаются металлы, удовлетворяющие следующим тре­ бованиям:

температура плавления металла должна быть выше температу­ ры воспламенения его в кислороде. Металл, не отвечающий этому требованию, плавится, а не сгорает. Например, низкоуглероди­ стая сталь имеет температуру плавления около 1500 °С, а воспла­ меняется в кислороде при температуре 1300 —1350 °С. Увеличение содержания углерода в стали сопровождается понижением темпе­ ратуры плавления и повышением температуры воспламенения в кислороде. Поэтому резка стали с увеличением содержания уг­ лерода и примесей усложняется [12];

температура плавления оксидов должна быть ниже темпера­ туры плавления самого металла, чтобы образующиеся оксиды лег-

с2н2 + о2 о2 с2н2 + о2

Рис. 2.5. Кислородная резка:

1 —струя кислорода; 2 —подогревающее пламя; 3 —металл; 4 —зона реза; 5 —оксиды железа

ко выдувались и не препятствовали дальнейшему окислению и процессу резки. Например, при резке хромистых сталей образу­ ются оксиды хрома с температурой плавления 2000 °С, а при резке алюминия — оксиды с температурой плавления около 2050 °С. Эти оксиды покрывают поверхность металла и прекращают дальней­ ший процесс резки;

образующиеся при резке шлаки должны быть достаточно те­ кучи и легко выдуваться из разреза. Тугоплавкие и вязкие шлаки будут препятствовать процессу резки;

теплопроводность металла должна быть наименьшей, так как при высокой теплопроводности теплота, сообщаемая металлу, будет интенсивно отводиться от участка резки и подогреть металл до температуры воспламенения будет трудно;

количество теплоты, выделяющейся при сгорании металла, должно быть возможно большим — она способствует нагреванию

прилегающих участков металла и тем самым обеспечивает непре­ рывность процесса резки. Например, при резке низкоуглеродистой стали около 70 % общего количества теплоты выделяется от сгорания металла в струе кислорода и только 30 % составляет теп­ лота от подогревающего пламени резака.

Различают два вида кислородной резки — разделительную и поверхностную.

Разделительную резку применяют для вырезки различного вида заготовок, раскроя листового металла, разделки кромок под сварку и других работ, связанных с разрезкой металла на части. Сущность процесса заключается в том, что металл вдоль линии реза нагревают до температуры воспламенения его в кислороде, он сгорает в струе кислорода, а образующиеся оксиды выдуваются этой струей из места разреза.

Поверхностную резку применяют для снятия поверхностного слоя металла, разделки каналов, удаления поверхностных дефек­ тов и других работ. Резаки имеют большую длину и увеличенные сечения каналов для газов подогревающего пламени и режущего кислорода.

2.2.1. Газовое пламя

При газопламенной обработке (сварке, резке, поверхностной обработке, пайке) в качестве источника тепла ис­ пользуется газовое пламя — пламя горючего газа, сжигаемого для этой цели в кислороде в специальных горелках [6].

В качестве горючих газов используют ацетилен, водород, про­ пан, природные газы, нефтяной газ, пары бензина, керосина и др. Наиболее высокую температуру по сравнению с пламенем других газов имеет ацетилено-кислородное пламя, поэтому оно нашло наибольшее применение.

Ацетилен (С2Н2) является химическим соединением углерода и водорода. Его получают в специальных аппаратах — газогенера­ торах при взаимодействии воды с карбидом кальция (СаС2). Реак­ ция разложения карбида кальция с образованием газообразного ацетилена и гашеной извести протекает со значительным выделе­ нием теплоты Q:

женного) ацетилена — 2С + Н2 + 0 2, ядро выделяется резким очер­ танием и ярким свечением. Горение начинается на внешней обо­ лочке ядра и продолжается во второй зоне. В зоне 2 происходит первая стадия сгорания ацетилена за счет кислорода, поступаю­ щего из баллона по реакции

2С + Н2 + <Э2->2СО + Н2.

Углерод сгорает не полностью, а водород, как имеющий мень­ шее сродство к кислороду по сравнению с углеродом, в этой зоне не окисляется (не сгорает). Зона 2, имеющая самую высокую тем­ пературу и обладающая восстановительными свойствами, называ­ ется сварочной или рабочей зоной. В зоне 3 (факеле) протекает вторая стадия горения ацетилена за счет атмосферного кислорода по реакции

2СО + Н2 + 3/202 = 2С02 + Н20.

Углекислый газ и пары воды при высоких температурах окис­ ляют железо, поэтому эту зону называют окислительной.

Для полного сгорания одного объема ацетилена требуется два с половиной объема кислорода: один объем поступает из кисло­ родного баллона и полтора объема — из воздуха. Количество тепла в джоулях, получаемое при полном сгорании 1 м3 газа, называется теплотворной способностью.

Газовое пламя нагревает металл вследствие процессов тепло­ обмена — вынужденной конвекции и излучения.

Тепловые характеристики газового пламени (температура, эффективная тепловая мощность, распределение теплового пото­ ка пламени по пятну нагрева) зависят от теплотворной способно­ сти горючего газа, чистоты кислорода и их соотношения в смеси.

Температура газового пламени (°С) неодинакова в различных его частях и достигает наибольшего значения на оси пламени вблизи конца ядра. Тепловую мощность газового пламени, получа­ емого в сварочных горелках, условно оценивают часовым расхо­ дом ацетилена (л/ч).

Эффективная мощность пламени дэ, т. е. количество тепла, вводимое в нагреваемый металл в единицу времени, возрастает с увеличением расхода газа.

Эффективный к. п. д. процесса нагрева металла ri3 газовым пламенем, определяемый как отношение эффективной мощности дэ к полной мощности пламени q, равен

Я

KVClH.

где КУс2н2 — полная тепловая мощность ацетилено-кислородного

пламени; К — коэффициент, К ~0,84; Г|и зависит от мощности пламе­ ни и меняется в пределах от 0,8 (малая мощность) до 0,25 (большая мощность).

Газовое пламя является рассредоточенным источником тепла. Наибольший тепловой поток на оси ацетилено-кислородного пла­ мени обычной сварочной горелки в 8 —12 раз меньше, чем у от­ крытой сварочной дуги примерно одинаковой эффективной мощ­ ности, поэтому газовое пламя нагревает металл медленнее и плав­ нее, чем сварочная дута.

2.2.2. Оборудование для кислородной резки

Резаки классифицируют по назначению — уни­ версальные и специальные; по принципу смешения газов — ин­ жекторные и безынжекторные (рис. 2.7, 2.8.); по виду резки — разделительной и поверхностной резки; по применению — для ручной и машинной резки [12].

Винжекторных горелках горючий газ подается в смеситель­ ную камеру за счет подсоса его струей кислорода, вытекающего

сбольшой скоростью из отверстий сопла.

Вбезынжекторных горелках горючий газ и кислород подают­ ся под одинаковым давлением в смесительную камеру. Образую­ щаяся горючая смесь поступает в мундштук горелки.

2.2.3. Техника резки

Поверхность разрезаемого металла должна быть хорошо очищена от грязи, краски, окалины и ржавчины. Для уда­ ления окалины, краски и масла достаточно медленно провести пламенем горелки или резака по поверхности металла вдоль наме-

4 Б-687 49