Avantatges i inconvenients
Com a resultat de la combustió de l'hidrogen, no es formen substàncies nocives, a diferència dels casos en què s'utilitza acetilè per a la soldadura. Això passa perquè quan es crema hidrogen en un ambient d'oxigen, es forma aigua, o més aviat vapor d'aigua, que no conté impureses nocives.
La temperatura de la flama de la mescla d'hidrogen-oxigen es pot ajustar dins del rang de 600-2600 °C, la qual cosa permet soldar i tallar fins i tot els materials més refractaris.
Totes les propietats anteriors permeten utilitzar la soldadura d'hidrogen en espais reduïts, habitacions amb poca ventilació, pous, túnels, soterranis d'habitatges.
Val la pena destacar l'avantatge de la soldadura d'hidrogen com la possibilitat de canviar el broquet del cremador. L'hidrogen admet flames de gairebé qualsevol configuració i mida.
És possible utilitzar un raig de gas prim, donant una flama no més gruixuda que una agulla de cosir, fins i tot quan es treballa amb joies fetes de metalls preciosos. Una flama fina no requereix la presència d'oxigen addicional, prou dissolt a l'aire.
Generador d'hidrogen domèstic
El desavantatge de la soldadura d'hidrogen es pot considerar la seva dependència de la disponibilitat d'una font d'electricitat necessària per produir hidrogen. No es permet l'ús de bombones d'hidrogen pel perill del seu transport i funcionament.
Mètode de l'hidrogen atòmic
Un tipus de soldadura que utilitza hidrogen és la soldadura d'hidrogen atòmic. El seu procés es basa en el fenomen de dissociació (desintegració) de l'hidrogen molecular en àtoms.
Per desintegrar-se, una molècula d'hidrogen ha de rebre una quantitat important d'energia tèrmica. L'estat atòmic de l'hidrogen és tan inestable que només dura una fracció de segon. I després hi ha la reducció de l'hidrogen d'atòmic a molecular.
Durant la reducció, s'allibera una gran quantitat de calor, que s'utilitza en la soldadura d'hidrogen atòmic per escalfar i fondre les peces metàl·liques soldades.
A la pràctica, tot el procés s'implementa mitjançant soldadura elèctrica amb dos elèctrodes no consumibles. Es pot utilitzar una màquina de soldadura convencional per obtenir el corrent necessari per iniciar l'arc. Però el suport o el cremador té un disseny inusual.
Elèctrodes i cremador
Els elèctrodes amb un cremador, al qual es subministra hidrogen, estan situats en un angle entre ells. L'arc s'inicia entre aquests dos elèctrodes. L'hidrogen, o una barreja de nitrogen-hidrogen, subministrat a la zona de l'arc, sota la influència d'alta temperatura, passa a l'estat d'hidrogen atòmic.
A més, quan torna a la seva forma molecular, l'hidrogen desprèn calor, creant una temperatura que, juntament amb la temperatura de l'arc, pot arribar als 3600 °C.
Com que la dissociació es produeix amb l'absorció de calor (l'hidrogen té un efecte de refredament), la tensió per iniciar l'arc ha de ser bastant alta: uns 250-300 V. Més tard, la tensió es pot reduir a 60-120 V i l'arc pot crema perfectament.
La intensitat de la combustió dependrà de la distància entre els elèctrodes i de la quantitat d'hidrogen subministrada a la zona de soldadura.
Arc cremant
L'arc s'encén fent curt breument els elèctrodes entre si o sobre una placa de grafit quan els elèctrodes són bufats amb gas. Després de l'encesa de l'arc, la distància a les peces a soldar es manté entre 5-10 mm.
Si l'arc no toca el metall que s'està soldant, es crema de manera uniforme i constant. La diuen tranquil·la. A petites distàncies de la peça de treball, quan la flama de l'arc gairebé toca la peça de treball, es produeix un so fort fort. Aquest arc s'anomena timbre.
La tecnologia de soldadura és similar a la tecnologia de gas convencional.
La soldadura mitjançant el mètode de l'hidrogen atòmic va ser inventada i investigada el 1925 pel científic nord-americà Langmuir. En el procés d'investigació, en comptes d'un arc, es va utilitzar la calor de la combustió d'un filament de tungstè, a través del qual es feia passar l'hidrogen.
Tecnologia
L'essència d'un fenomen com la soldadura sota l'aigua s'explica pel fet que quan l'arc es crema, s'allibera un gas que forma una bombolla. Envoltant l'elèctrode i les peces a soldar, el gas allibera espai perquè l'arc es cremi.
Com a resultat, tota la calor alliberada es gasta en escalfar i fondre el metall, que resisteix activament a això, sent refredat constantment per l'aigua circumdant.
La seva temperatura en alguns casos pot arribar a valors negatius si l'aigua està saturada amb una quantitat suficient de sals.
El gas alliberat durant la combustió de l'arc és en part producte de la combustió de metalls. Part de la seva quota (hidrogen i oxigen) es forma durant la descomposició de l'aigua sota la influència del corrent elèctric i de les altes temperatures.
Les bombolles de gas tendeixen constantment cap amunt, amb menys pes i densitat que l'aigua, i una nova porció de gas es forma constantment a la zona de soldadura.
Forma de costura
A causa del gas que flota en el moviment caòtic, així com dels productes de combustió que hi ha (sutge, fum), la visibilitat a la zona de soldadura és molt difícil.
Aquesta circumstància determina les característiques de disseny de les costures quan es solden sota l'aigua. Es produeixen en forma de tauri, és a dir, quan les parts a unir es situen entre si en un angle proper a un recte. Si les peces a unir s'han de situar en el mateix pla, aleshores es solden no cap a extrem, sinó que es superposen.
Aquest tipus de costures permeten treballar amb un elèctrode sota l'aigua fins i tot en absència de visibilitat suficient, centrant-se en la vora de les peces a unir, com si fos “al tacte”.
Tensió i corrent
La tensió a la qual es realitza la soldadura sota l'aigua ha de ser prou alta per garantir una combustió estable de l'arc. Com a regla general, varia entre 30 i 35 V.
Per subministrar aquesta tensió a la profunditat, es necessiten màquines de soldadura que puguin "donar" una tensió de 80-120 V i un corrent de soldadura de 180-220 A. La soldadura submarina es pot fer amb corrent continu i altern, però el millor Els resultats s'obtenen amb corrent continu.
Amb l'augment de la profunditat a la qual es realitza el treball de soldadura, la intensitat de la combustió de l'arc, així com la qualitat de les soldadures resultants, no canvia. Només cal augmentar la tensió per a una combustió estable. Per tant, les possibilitats de soldar sota l'aigua són tècnicament il·limitades. El límit de profunditat només es determina per les capacitats del cos humà del soldador i l'estabilitat de l'equip per a l'ús submarí.
Característiques de soldadura de canonades d'alta pressió.
A l'hora d'escollir el tipus de soldadura, cal tenir en compte tant el material del qual estan fetes les canonades com el seu diàmetre.
La soldadura de la canonada d'alta pressió es realitza mitjançant soldadura de gas o arc elèctric. En aquest cas, la soldadura amb gas només es pot utilitzar si el diàmetre de les canonades de la canonada està entre 6 i 25 mm. Per a canonades amb diàmetres més grans, s'ha d'utilitzar la soldadura per arc elèctric. Amb diàmetres de canonades de 25 a 100 mm, s'utilitza la soldadura manual per arc elèctric, però si el diàmetre de la canonada supera els 100 mm, cal una soldadura semiautomàtica o automàtica per arc submergit, mentre es solda l'arrel de la costura en qualsevol cas. es fa manualment. També cal tenir en compte que en els casos en què el diàmetre de les canonades no supera els 40 mm, per regla general, s'utilitza una soldadura convencional i es fa una ranura en forma de V. Però quan es solden canonades amb un diàmetre de més de 60 mm, s'utilitzen amb més freqüència anells de suport.
I una altra característica del treball de soldadura realitzat amb canonades d'alta pressió és que cal realitzar diverses capes de soldadura: el nombre de capes depèn del tipus de canonada i de les característiques del metall i pot ser de 4 a 10. peces.
Control de juntes soldades. Correcció de defectes en una unió soldada
Durant la producció addicional al lloc d'operació, instal·lació, reparació, reconstrucció d'equips a pressió, s'ha d'utilitzar un sistema de control de qualitat per a les juntes soldades per garantir la detecció de defectes inacceptables, alta qualitat i fiabilitat de funcionament d'aquest equip i els seus elements.
El control de qualitat de les unions soldades s'ha de dur a terme de la manera que prescriu el disseny i la documentació tecnològica.
Totes les unions soldades estan subjectes a inspecció visual i mesures per identificar els següents defectes:
a) esquerdes de tot tipus i direccions;
b) fístules i porositat de la superfície exterior de la soldadura;
c) socavacions;
d) afluències, cremades, cràters no fosos;
e) desviacions de dimensions geomètriques i posició relativa dels elements soldats;
f) desplaçament i retirada d'unions de les vores dels elements a soldar per sobre de les normes prescrites;
g) incompliment de la forma i dimensions de la costura amb els requisits de la documentació tecnològica;
h) defectes a la superfície del metall base i juntes soldades (abocaments, laminacions, petxines, manca de penetració, porus, inclusions, etc.).
Es realitza la detecció de defectes per ultrasons i el control radiogràfic per tal d'identificar defectes interns a les juntes soldades (esquerdes, manca de penetració, inclusions d'escòries, etc.).
El mètode de control (ultrasònic, radiogràfic, ambdós mètodes en combinació) es selecciona en funció de la possibilitat de proporcionar la detecció més completa i precisa de defectes en un determinat tipus de juntes soldades, tenint en compte les característiques de les propietats físiques del metall i aquest mètode de control.
L'àmbit de control de cada tipus concret d'equips a pressió s'estableix en funció dels requisits dels manuals de seguretat corresponents i s'indica a la documentació tecnològica.
Les juntes soldades no han de presentar defectes (danys) externs o interns que puguin afectar la seguretat de l'equip. Els valors mínims de les característiques mecàniques de les unions soldades dels equips no han de ser inferiors als valors mínims de les característiques mecàniques dels materials a unir.
Els equips acoblats han de garantir la seguretat de l'equip i ser adequats a la seva finalitat. Totes les unions permanents o soldades dels elements de l'equip han d'estar disponibles per a proves no destructives.
El control de qualitat de la instal·lació (preproducció) s'ha de confirmar mitjançant un certificat de qualitat de la instal·lació.
El certificat de qualitat de la instal·lació l'ha d'emetre l'organització que va realitzar la instal·lació, signat pel cap d'aquesta organització, així com pel cap de l'organització, el propietari de l'equip a pressió muntat i segellat.
Una organització que ha fet malament la instal·lació (fabricació addicional), la reparació i la reconstrucció d'equips a pressió és responsable d'acord amb la legislació aplicable.
Els defectes inadmissibles trobats durant la instal·lació (fabricació addicional), la reconstrucció, la reparació, les proves s'han d'eliminar amb el control posterior de les seccions corregides.
La tecnologia d'eliminació de defectes s'estableix per la documentació tecnològica. Les desviacions de la tecnologia de correcció de defectes acceptada s'han d'acordar amb el seu desenvolupador.
Els mètodes i la qualitat d'eliminació de defectes han de garantir la fiabilitat i seguretat necessàries de l'equip.
L'eliminació dels defectes s'ha de fer de manera mecànica, assegurant transicions suaus als punts de mostreig. Les dimensions màximes i la forma de les mostres a elaborar estan establertes per la documentació tecnològica.
Es permet l'ús de mètodes de tall tèrmic per eliminar defectes interns, seguit d'un processament mecànic de la superfície de la mostra.
La totalitat de l'eliminació de defectes s'ha de comprovar visualment i mitjançant assaigs no destructius (detecció o gravat de partícules capil·lars o magnètiques).
Es permet el mostreig dels llocs de defectes detectats sense soldadura posterior, sempre que el gruix de paret mínim admissible de la peça es mantingui en el lloc de la profunditat màxima de mostreig i es confirmi mitjançant un càlcul de resistència.
Si es troben defectes durant la inspecció de la zona corregida, s'ha de realitzar una segona correcció en el mateix ordre que la primera.
La correcció de defectes en la mateixa secció de la unió soldada no es pot dur a terme més de tres vegades.
En el cas de tallar una unió de canonada soldada defectuosa i la posterior inserció d'una secció de canonada en forma de soldadura, no es consideren corregides dues juntes soldades recentment fetes.
manera semiautomàtica
A causa del fet que hi ha una gran quantitat d'hidrogen a l'aigua durant la soldadura, la costura és porosa. Al mateix temps, un major refredament del material amb aigua té un efecte negatiu.
La costura resulta fràgil, inestable a la flexió. Per obtenir un resultat satisfactori, cal tenir en compte un gran marge de seguretat i fiabilitat a l'hora de calcular estructures.
La soldadura sota l'aigua en un entorn d'argó no dóna un efecte tangible, ja que només redueix lleugerament el contingut d'hidrogen a la costura.
S'obté un bon resultat mitjançant l'ús de la soldadura semiautomàtica amb filferro amb nucli de flux. Té un diàmetre més petit que l'elèctrode.
En soldar amb un dispositiu semiautomàtic, és possible organitzar una alimentació mecanitzada de filferro constant i contínua que, en combinació amb l'ús d'elèctrodes no consumibles, permetrà obtenir costures uniformes de gran longitud.
Materials i equipaments
Els equips de potència per a la soldadura submarina (transformadors, convertidors) no poden diferir de cap manera dels utilitzats per a la soldadura convencional. L'excepció són les construccions, l'obra de les quals es preveu a grans profunditats. De vegades es canvia el sistema de refrigeració d'aquests dispositius.
Mànegues i cables
Les mànegues i els cables s'han de seleccionar acuradament i comprovar-ne la integritat. Aquesta necessitat es deu tant als requisits de seguretat elèctrica com a la tecnologia de treball.
La soldadura es realitza molt sovint en aigua de mar, el contingut de sal de la qual és alt. Aquesta aigua és un bon conductor de l'electricitat, per tant, si els cables no estan segellats, pot tenir fuites, cosa que pot tenir un efecte negatiu en la qualitat de l'arc.
vestit
Òbviament, l'equip de busseig és necessari per protegir el soldador. Per treballar a grans profunditats, un vestit o vestit espacial es pot fer de metall. Aquí hi ha un altre truc.
En aigua salada, l'arc es pot encendre a una distància decent del metall, sense ni tan sols tocar-lo. I com que es pot establir conductivitat positiva a l'aigua entre la peça a soldar i el vestit del soldador, es pot produir una descàrrega amb una petita distància entre l'elèctrode i el vestit.
Elèctrodes i filferro
Els elèctrodes per a la soldadura submarina mereixen una atenció especial. Han de ser d'un material que no estigui exposat a l'aigua. La soldadura sota l'aigua es realitza amb elèctrodes d'acer suau.
El recobriment està recobert amb compostos especials que eviten la seva destrucció durant molt de temps, creant una capa impermeable a la superfície.
Com a composicions es poden utilitzar parafina, cera, cel·luloide dissolt en acetona. El diàmetre dels elèctrodes per a la soldadura submarina és de 4-6 mil·límetres. Hi ha marques especials: Sv-08, Sv-08A, Sv-08GA, Sv-08G2.
Quan es solda amb un dispositiu semiautomàtic, s'utilitza el cable de soldadura de les marques següents: SV-08G2S, PPS-AN1.
Les condicions de treball difícils requereixen una correcta organització del lloc de treball, i el compliment de totes les mesures de seguretat.El lloc de treball s'ha d'escollir de manera que les ones i corrents no interfereixin amb el soldador.
No hi hauria d'haver objectes solts flotants a prop del lloc de treball. Els elèctrodes només s'han de canviar quan estigui apagat.
El compliment de totes les normes i tecnologia de la soldadura submarina us permetrà obtenir excel·lents resultats a l'hora d'instal·lar i reparar estructures hidràuliques, vaixells i instal·lar equips submarins.
Processament d'una costura soldada en connectar tubs d'alta pressió.
Quan es solden canonades de paret gruixuda que formen una canonada d'alta pressió, el metall està exposat a una temperatura elevada, cosa que provoca canvis en la seva estructura al lloc de la soldadura i a una distància d'uns 1-2 centímetres d'ella ( és a dir, a la zona climatitzada). Això fa que les característiques de la soldadura es redueixin, la qual cosa significa que no hi ha cap garantia que suporti els efectes adversos del medi ambient que passa per la canonada i el seu entorn. Per evitar-ho, cal realitzar un tractament especial de la soldadura i de la zona situada a prop.
Molt sovint, s'utilitza un tractament tèrmic per a això, les característiques del qual depenen de quin acer estan fetes les canonades i de les seves dimensions exactes. Si la canonada es fabrica en condicions de producció, s'utilitzen forns especials per al tractament tèrmic de les juntes: poden ser forns de mufla de resistència, cremadors de gas amb anells o escalfadors d'inducció.
El forn de mufla de resistència s'utilitza per al tractament tèrmic de les juntes de canonades de paret gruixuda amb un diàmetre de 30 a 320 mm. En aquest cas, el gruix exacte de les parets de les canonades no importa. En aquest forn, la unió s'escalfa a 900 graus.
Els escalfadors d'inducció processen la connexió de canonades escalfant la unió amb un corrent elèctric de freqüència industrial (a 50 Hz). Aquest escalfador s'utilitza per processar la connexió de canonades amb un diàmetre superior a 100 mm i un gruix de paret de -10 mm. Per dur a terme aquest tractament tèrmic, la junta en si i la zona de la canonada situada al seu costat s'emboliquen amb una làmina d'amiant, sobre la qual es col·loquen diverses voltes de filferro de coure trenat, la secció transversal de la qual hauria de ser almenys 100 mm quadrats. Quan enrotlleu el cable, cal assegurar-vos que els girs estiguin simultàniament prou a prop l'un de l'altre, però no es toquin entre si; en cas contrari, es pot produir un curtcircuit.
Com es desprèn de l'anterior, la connexió soldada de canonades i el seu posterior processament són tasques dissenyades per a artesans amb una àmplia experiència en aquest tipus de treball.
Quan es realitza la soldadura, cal tenir en compte totes les característiques d'una canonada en particular: des de quines canonades es munta i acabant amb les condicions en què es farà funcionar. Pel que fa al tractament tèrmic posterior, aquí també cal conèixer els matisos d'aquesta operació i complir amb tots els requisits tecnològics; només aquest enfocament garantirà una connexió d'alta qualitat.
Obtenció d'hidrogen
L'hidrogen es pot obtenir per electròlisi de l'aigua, més precisament, una solució alcalina d'hidròxid de sodi (sosa càustica, sosa càustica, tots aquests són noms per a la mateixa substància). S'afegeix hidròxid a l'aigua per accelerar la reacció.
Per obtenir hidrogen, n'hi ha prou amb baixar dos elèctrodes a la solució i aplicar-hi corrent continu. Durant el procés d'electròlisi, l'oxigen s'alliberarà a l'elèctrode positiu, l'hidrogen s'alliberarà al negatiu. La quantitat d'hidrogen alliberada serà el doble de la quantitat d'oxigen alliberat.
En termes químics, la reacció és així:
2H2O=2H2+ O2
Tècnicament queda separar aquests dos gasos i evitar que es barregin, ja que el resultat és una mescla amb una enorme energia potencial.Deixar el procés descontrolat és extremadament perillós.
Per a la soldadura, l'hidrogen s'obté utilitzant dispositius especials: electrolitzadors. Per alimentar-los, es necessita electricitat amb una tensió de 230 V o més. Els electrolitzadors, segons el disseny, poden funcionar amb corrent trifàsic i monofàsic.
A casa
Per utilitzar la soldadura d'hidrogen a la vida quotidiana, no cal comprar dispositius per produir hidrogen. Normalment tenen un gran rendiment i potència. A més, aquests generadors són voluminosos i cars.
Potència i fluid de treball
L'alimentació es pot subministrar des d'un carregador de cotxe o des d'un rectificador casolà, que es pot fer amb un transformador adequat i uns quants díodes semiconductors.
La solució d'hidròxid de sodi s'ha d'utilitzar com a fluid de treball. Serà un electròlit millor que l'aigua normal. A mesura que el nivell de la solució disminueix, només cal afegir aigua. La quantitat d'hidròxid de sodi serà sempre constant.
Carcassa i tubs
Com a carcassa per a un generador d'hidrogen, podeu utilitzar un pot de litre normal amb una tapa de polietilè. A la tapa, cal perforar forats per al diàmetre dels tubs de vidre.
S'utilitzaran tubs per eliminar els gasos resultants. La longitud dels tubs ha de ser suficient perquè els extrems inferiors quedin immersos a la solució.
A l'interior dels tubs s'han de col·locar els elèctrodes, a través dels quals es subministra corrent continu. Els llocs on els tubs passen per la coberta s'han de segellar amb qualsevol segellador de silicona.
Retirada d'hidrogen
L'hidrogen s'alliberarà del tub que conté l'elèctrode negatiu. Cal preveure la possibilitat de drenar-lo amb una mànega. L'hidrogen s'ha d'eliminar mitjançant un segell d'aigua.
Es tracta d'un altre pot de mig litre d'aigua, a la tapa del qual hi ha muntats dos tubs. Un d'ells, a través del qual es subministra hidrogen des del generador, està submergit en aigua. La segona elimina l'hidrogen que ha passat per l'aigua de la persiana i el lliura a través de mànegues o tubs elàstics al cremador.
És necessari un segell d'aigua perquè la flama del cremador no passi al generador quan la pressió d'hidrogen baixa.
Cremador
El cremador es pot fer amb una agulla d'una xeringa mèdica. El seu gruix ha de ser de 0,6-0,8 mm. Per al portaagulles, podeu adaptar tubs de plàstic adequats, peces de bolígrafs, llapis automàtics. També és necessari subministrar oxigen al cremador des del generador.
La intensitat de la formació d'hidrogen i oxigen al generador dependrà de la magnitud de la tensió aplicada. Experimentant amb aquests paràmetres, és possible aconseguir una temperatura de la flama del cremador de 2000-2500 °C.
Un aparell fet a si mateix que realitza la soldadura d'hidrogen es pot utilitzar amb èxit per tallar o per unir mitjançant soldadura o soldadura de diverses peces petites fetes de metalls ferrosos i no fèrrics. Això pot ser necessari en reparar diversos articles per a la llar, peces de cotxes, diverses eines metàl·liques.
