Газовая сварка и резка металлов осуществляются с помощью различных
газов, их смесей, паров бензина и керосина.
Кислород при обычных температуре и давлении – это прозрачный газ,
имеющий следующие физические характеристики:
без вкуса, запаха, цвета;
масса 1 м3 при 20 °C и атмосферном давлении составляет 1,33 кг;
при нормальном давлении горит при температуре 182,9 °C.
Химическая активность кислорода очень высока: он взаимодействует со
всеми химическими элементами, за исключением инертных газов, причем эти
реакции относятся к экзотермическим.
Для сварки и резки применяют технический кислород, который в зависимости
от содержания чистого кислорода (остальное приходится на азот и аргон)
различается по сортам:
I сорт – содержание чистого кислорода составляет 99,7 %;
II сорт – не менее 99,5 %;
III сорт – 99,2 %.
Чистота кислорода – это очень важный показатель, особенно для резки
металлов. При его повышении улучшается качество обработки металла и
снижается расход самого газа.
Кислород требует осторожного обращения, поскольку при контакте с
органическими веществами (маслами, угольной пылью и пр.) он склонен к
самовоспламенению и взрыву в результате их быстрого окисления. Кроме
того, он может взаимодействовать с горючими газами и парами, что тоже
может закончиться взрывом.
Ацетилен (C2H2) относится к горючим газам и чаще всего используется при
газовой сварке. При горении в кислороде его температура повышается до
3050–3150 °C. Физические характеристики ацетилена:
бесцветный газ с резким запахом;
легче воздуха (масса 1 м3 -1,09 кг);
сжижается при температуре -82 °C;
переходит в твердое состояние при температуре -85 °C;
взрывоопасен (температура самовоспламенения – 240–630 °C; при повышении
давления она может быть и ниже, если, например, при давлении 0,3 МПа
температура воспламенения составляет 530 °C, то при давлении 2,2 МПа –
350 °C), особенно в смеси с кислородом или воздухом.
Технический ацетилен производят двумя способами – из карбида кальция
либо из природного газа, нефти или угля. Причем второй вариант обходится
гораздо дешевле (примерно на 30–40 %).
Пропан-бутановая смесь, или технический пропан (бесцветный газ, с резким
неприятным запахом, несколько тяжелее воздуха), количество бутана в
котором составляет 5-30 %. Эту смесь получают в процессе газодобычи или
переработки нефти.
Температура, которую дает пропан-бутановая смесь, составляет 2400 °C,
поэтому ее применяют при сварке стали толщиной не более 3 мм (в этом
отношении она не уступает по результативности ацетилену), в противном
случае металл не удается прогреть до такой степени, чтобы получить
прочное соединение. Но низкотемпературное пламя применяют при резке,
правке и очистке металла. Для сварочных работ пропан-бутановая смесь
доставляется в баллонах в жидком состоянии. В верхней части емкости он
самопроизвольно меняет свое агрегатное состояние на газообразное.
Природный газ, 77–98 % которого составляет метан (газ без цвета и
запаха), остальное количество приходится на бутан, пропилен, пропан и
др. Так как температура метан-кислородной смеси составляет 2100– 2200 °C,
сфера ее применения достаточно узкая.
Водород (H2) – самый легкий газ, горючий, не имеет ни цвета, ни запаха.
В
смеси с кислородом становится взрывоопасным, поэтому его применение при
сварочных работах требует строжайшего соблюдения техники безопасности.
Кроме перечисленных веществ, в сварке находят применение и другие
горючие газы, например коксовый газ, городской газ, нефтяной газ, пары
бензина и керосина.