Fordele og ulemper
Som et resultat af forbrændingen af brint dannes der ingen skadelige stoffer, i modsætning til de tilfælde, hvor acetylen bruges til svejsning. Det sker, fordi der, når brint afbrændes i et iltmiljø, dannes vand, eller rettere sagt vanddamp, som ikke indeholder nogen skadelige urenheder.
Flammetemperaturen af brint-iltblandingen kan justeres inden for området 600-2600 °C, hvilket tillader svejsning og skæring af selv de mest ildfaste materialer.
Alle ovenstående egenskaber gør det muligt at anvende brintsvejsning i lukkede rum, rum med dårlig ventilation, i brønde, tunneller, kældre i huse.
Det er værd at bemærke en sådan fordel ved brintsvejsning som muligheden for at ændre brænderdysen. Brint understøtter flammer af næsten enhver konfiguration og størrelse.
Det er muligt at bruge en tynd gasstråle, hvilket giver en flamme, der ikke er tykkere end en synål, selv når du arbejder med smykker lavet af ædle metaller. En tynd flamme kræver ikke tilstedeværelsen af yderligere ilt, tilstrækkeligt opløst i luften.
Indenlandsk brintgenerator
Ulempen ved brintsvejsning kan betragtes som dens afhængighed af tilgængeligheden af en elektricitetskilde, der er nødvendig for at producere brint. Brugen af brintflasker er ikke tilladt på grund af faren ved deres transport og drift.
Atomisk brintmetode
En type svejsning, der bruger brint, er atomær brintsvejsning. Dens proces er baseret på fænomenet dissociation (henfald) af molekylært brint til atomer.
For at henfalde skal et brintmolekyle modtage en betydelig mængde termisk energi. Den atomare tilstand af brint er så ustabil, at den kun varer en brøkdel af et sekund. Og så er der reduktionen af brint fra atom til molekylært.
Under reduktionen frigives en stor mængde varme, som bruges ved atomær brintsvejsning til at opvarme og smelte de svejste metaldele.
I praksis gennemføres hele processen ved hjælp af elektrisk svejsning med to ikke-forbrugbare elektroder. En konventionel svejsemaskine kan bruges til at opnå den nødvendige strøm til at starte lysbuen. Men holderen eller brænderen har et usædvanligt design.
Elektroder og brænder
Elektroder med en brænder, hvori der tilføres brint, er placeret i en vinkel i forhold til hinanden. Lysbuen initieres mellem disse to elektroder. Hydrogen, eller en nitrogen-brintblanding, der tilføres til lysbuezonen, under påvirkning af høj temperatur, passerer ind i tilstanden af atomart brint.
Yderligere, når brint vender tilbage til sin molekylære form, afgiver varme, hvilket skaber en temperatur, der sammen med buens temperatur kan nå 3600 °C.
Da der opstår dissociation ved absorption af varme (brint har en kølende effekt), skal spændingen for at starte lysbuen være ret høj - omkring 250-300 V. Senere kan spændingen sænkes til 60-120 V, og lysbuen kan brænde perfekt.
Forbrændingsintensiteten vil afhænge af afstanden mellem elektroderne og mængden af brint, der tilføres svejsezonen.
Lysbue brænder
Lysbuen antændes ved kort at kortslutte elektroderne til hinanden eller på en grafitplade, når elektroderne blæses med gas. Efter tænding af lysbuen holdes afstanden til de dele, der skal svejses, inden for 5-10 mm.
Hvis lysbuen ikke rører det metal, der svejses, brænder den jævnt og støt. De kalder hende rolig. Ved små afstande til emnet, når lysbueflammen næsten rører emnet, frembringes en kraftig skarp lyd. Sådan en bue kaldes ringning.
Svejseteknologi ligner konventionel gasteknologi.
Svejsning ved hjælp af den atomare brintmetode blev opfundet og undersøgt i 1925 af den amerikanske videnskabsmand Langmuir. I forskningsprocessen blev varmen fra forbrændingen af et wolframfilament brugt i stedet for en bue, hvorigennem brint blev ført.
Teknologi
Essensen af et sådant fænomen som svejsning under vand forklares ved, at når lysbuen brænder, frigives en gas, der danner en boble. Ved at omslutte elektroden og de dele, der skal svejses, frigør gassen plads til, at lysbuen kan brænde.
Som et resultat bliver al den varme, der frigives af det, brugt på opvarmning og smeltning af metallet, som aktivt modstår dette, idet det konstant afkøles af det omgivende vand.
Dens temperatur kan i nogle tilfælde nå negative værdier, hvis vandet er mættet med en tilstrækkelig mængde salte.
Den gas, der frigives under afbrændingen af lysbuen, er til dels et produkt af forbrænding af metaller. Noget af dets andel (brint og ilt) dannes under nedbrydning af vand under påvirkning af elektrisk strøm og høj temperatur.
Gasbobler tenderer konstant opad og har mindre vægt og tæthed end vand, og der dannes konstant en ny portion gas i svejsezonen.
Søm form
På grund af gassen, der flyder op i den kaotiske bevægelse, samt på grund af forbrændingsprodukterne i den (sod, røg), er synlighed i svejsezonen meget vanskelig.
Denne omstændighed bestemmer sømmenes designfunktioner ved svejsning under vand. De fremstilles i form af tauri, det vil sige, når de dele, der skal sammenføjes, er placeret i forhold til hinanden i en vinkel tæt på en ret. Hvis delene, der skal sammenføjes, skal være placeret i samme plan, svejses de ikke ende-til-ende, men overlapper hinanden.
Disse typer sømme gør det muligt at arbejde med en elektrode under vand, selv i mangel af tilstrækkelig synlighed, med fokus på kanten af de dele, der skal forbindes, som om "ved berøring".
Spænding og strøm
Spændingen, ved hvilken svejsning udføres under vand, skal være høj nok til at sikre en stabil lysbueforbrænding. Som regel varierer det mellem 30-35 V.
For at levere en sådan spænding til dybden kræves der svejsemaskiner, der kan "afgive" en spænding på 80-120 V og en svejsestrøm på 180-220 A. Undervandssvejsning kan udføres med både jævn- og vekselstrøm, men den bedste resultater opnås ved brug af jævnstrøm.
Med en stigning i dybden, hvor svejsearbejdet udføres, ændres intensiteten af buebrændingen såvel som kvaliteten af de resulterende svejsninger ikke. Det er kun nødvendigt at øge spændingen for stabil forbrænding. Derfor er mulighederne for at svejse under vand teknisk ubegrænsede. Dybdegrænsen er kun fastsat af svejserens menneskelige krops evner og stabiliteten af udstyret til undervandsbrug.
Højtryksrørsvejsningsfunktioner.
Når du vælger typen af svejsning, er det nødvendigt at tage hensyn til både materialet, hvorfra rørene er lavet, og deres diameter.
Svejsning af højtryksrørledningen udføres ved gas- eller elektrisk lysbuesvejsning. I dette tilfælde kan gassvejsning kun anvendes, hvis diameteren af rørledningsrørene er i området fra 6 til 25 mm. For rør med større diametre bør der anvendes elektrisk lysbuesvejsning. Ved rørdiametre fra 25 til 100 mm anvendes manuel elektrisk lysbuesvejsning, men hvis rørdiameteren overstiger 100 mm, så er der behov for semi-automatisk eller automatisk dykket lysbuesvejsning, mens der under alle omstændigheder svejses sømmens rod gøres manuelt. Det skal også huskes, at i tilfælde, hvor diameteren af rørene ikke overstiger 40 mm, anvendes som regel en konventionel svejsning og en V-formet rille. Men ved svejsning af rør med en diameter på mere end 60 mm, bruges bagringe oftest.
Og et andet træk ved svejsearbejde udført med højtryksrør er, at det er nødvendigt at udføre flere lag af svejsningen - antallet af lag afhænger af typen af rørledning og af metallets egenskaber og kan være fra 4 til 10 stykker.
Kontrol af svejsede samlinger. Udbedring af fejl i en svejset samling
Under yderligere produktion på driftsstedet, installation, reparation, rekonstruktion af trykbærende udstyr, bør et kvalitetskontrolsystem for svejsede samlinger bruges til at garantere påvisning af uacceptable defekter, høj kvalitet og driftsikkerhed af dette udstyr og dets elementer.
Kvalitetskontrol af svejsede samlinger skal udføres på den måde, som design- og procesdokumentationen foreskriver.
Alle svejsede samlinger er underlagt visuel inspektion og målinger for at identificere følgende defekter:
a) revner af alle typer og retninger;
b) fistler og porøsitet af den ydre overflade af svejsningen;
c) underskæringer;
d) tilstrømninger, forbrændinger, usmeltede kratere;
e) afvigelser i geometriske dimensioner og relative placering af de svejste elementer;
f) forskydning og samlingsfjernelse af kanterne af de elementer, der skal svejses, ud over de foreskrevne standarder;
g) manglende overholdelse af sømmens form og dimensioner med kravene til teknologisk dokumentation;
h) defekter på overfladen af basismetallet og svejsede samlinger (buler, delamineringer, skaller, manglende gennemtrængning, porer, indeslutninger osv.).
Ultralydsdetektering og radiografisk kontrol udføres for at identificere interne defekter i svejsede samlinger (revner, manglende gennemtrængning, slaggeindeslutninger osv.).
Kontrolmetoden (ultralyd, radiografisk, begge metoder i kombination) er valgt ud fra muligheden for at give den mest komplette og nøjagtige detektering af defekter i en bestemt type svejsede samlinger under hensyntagen til egenskaberne ved metallets fysiske egenskaber og denne kontrolmetode.
Kontrolomfanget for hver specifik type trykbærende udstyr er fastsat ud fra kravene i de relevante sikkerhedsmanualer og er angivet i den teknologiske dokumentation.
Svejste samlinger må ikke have udvendige eller indvendige fejl (skader), der kan påvirke udstyrets sikkerhed. Minimumsværdierne for de mekaniske egenskaber af udstyrets svejsede samlinger må ikke være lavere end minimumsværdierne for de mekaniske egenskaber for de materialer, der skal sammenføjes.
Udstyret, der er samlet sammen, skal sikre udstyrets sikkerhed og være egnet til dets formål. Alle permanente eller svejsede samlinger af udstyrselementer skal være tilgængelige for ikke-destruktiv prøvning.
Installationskvalitetskontrol (præproduktion) skal bekræftes af et certifikat for installationskvalitet.
Installationskvalitetscertifikatet skal udfærdiges af den organisation, der har udført installationen, underskrevet af lederen af denne organisation, samt organisationens leder - ejeren af det monterede trykbærende udstyr og forseglet.
En organisation, der dårligt udført installation (ekstra fremstilling), reparation, rekonstruktion af trykbærende udstyr er ansvarlig i overensstemmelse med gældende lovgivning.
Uacceptable defekter fundet under installation (ekstra fremstilling), rekonstruktion, reparation, testning skal elimineres med efterfølgende kontrol af de korrigerede sektioner.
Teknologien til at fjerne defekter er fastlagt af den teknologiske dokumentation. Afvigelser fra den accepterede fejlkorrektionsteknologi skal aftales med dens udvikler.
Metoder og kvalitet til eliminering af defekter skal sikre den nødvendige pålidelighed og sikkerhed af udstyret.
Fjernelse af defekter bør udføres mekanisk, hvilket sikrer jævne overgange ved prøvepunkterne. De maksimale dimensioner og form af prøverne, der skal brygges, er fastsat af den teknologiske dokumentation.
Det er tilladt at anvende termisk skæring (gouging) metoder til at fjerne interne defekter, efterfulgt af mekanisk bearbejdning af prøvens overflade.
Fuldstændigheden af fjernelse af defekter skal kontrolleres visuelt og ved ikke-destruktiv testning (detektering af kapillær eller magnetisk partikelfejl eller ætsning).
Prøveudtagning af påviste fejlsteder uden efterfølgende svejsning er tilladt, forudsat at delens mindste tilladte vægtykkelse bibeholdes på stedet for den maksimale prøvetagningsdybde og bekræftes ved en styrkeberegning.
Hvis der konstateres mangler under inspektionen af det korrigerede område, skal der foretages en anden rettelse i samme rækkefølge som den første.
Korrektion af defekter i samme sektion af den svejste samling må ikke udføres mere end tre gange.
Ved udskæring af en defekt svejset rørsamling og efterfølgende indføring af rørsektion i form af svejsning, anses to nylavede svejsesamlinger ikke for korrigeret.
halvautomatisk måde
På grund af det faktum, at en stor mængde brint er til stede i vandet under svejsning, er sømmen porøs. Samtidig har øget afkøling af materialet med vand en negativ effekt.
Sømmen viser sig at være skrøbelig, ustabil i bøjning. For at opnå et tilfredsstillende resultat er det nødvendigt at tage højde for en stor sikkerheds- og pålidelighedsmargin ved beregning af strukturer.
Svejsning under vand i et argonmiljø giver ikke en håndgribelig effekt, da det kun reducerer brintindholdet i sømmen en smule.
Et godt resultat opnås ved brug af semi-automatisk svejsning ved hjælp af flux-kernet tråd. Den har en mindre diameter end elektroden.
Ved svejsning med en halvautomatisk enhed er det muligt at organisere en konstant og kontinuerlig mekaniseret trådfremføring, som i kombination med brugen af ikke-forbrugbare elektroder vil gøre det muligt at opnå ensartede sømme af stor længde.
Materialer og udstyr
Kraftudstyr til undervandssvejsning - transformere, omformere - må ikke adskille sig på nogen måde fra dem, der bruges til konventionel svejsning. Undtagelsen er konstruktioner, hvis arbejde udføres på store dybder. Nogle gange ændres kølesystemet for sådanne enheder.
Slanger og kabler
Slanger og kabler skal vælges omhyggeligt og kontrolleres for integritet. Dette behov skyldes både kravene til elektrisk sikkerhed og arbejdsteknologien.
Svejsning udføres meget ofte i havvand, hvis saltindhold er højt. Sådant vand er en god leder af elektricitet, så hvis kablerne ikke er tætte, kan det lække, hvilket kan have en negativ effekt på lysbuens kvalitet.
dragt
Det er klart, at dykkerudstyr er nødvendigt for at beskytte svejseren. Til arbejde på store dybder kan en dragt eller rumdragt være lavet af metal. Her er et andet trick.
I saltvand kan lysbuen antændes i en anstændig afstand fra metallet uden at røre det. Og da der kan etableres positiv ledningsevne i vandet mellem den del, der skal svejses, og svejserdragten, kan der opstå en udladning med en lille afstand mellem elektroden og dragten.
Elektroder og ledning
Elektroder til undervandssvejsning fortjener særlig opmærksomhed. De skal være lavet af et materiale, der ikke udsættes for vand. Svejsning under vand udføres med bløde stålelektroder.
Belægningen er belagt med specielle forbindelser, der forhindrer dens ødelæggelse i lang tid, hvilket skaber et vandtæt lag på overfladen.
Paraffin, voks, celluloid opløst i acetone kan anvendes som sådanne sammensætninger. Diameteren af elektroder til undervandssvejsning er 4-6 millimeter. Der er specielle mærker - Sv-08, Sv-08A, Sv-08GA, Sv-08G2.
Ved svejsning med en halvautomatisk enhed bruges svejsetråden af følgende mærker - SV-08G2S, PPS-AN1.
Vanskelige arbejdsforhold kræver korrekt tilrettelæggelse af arbejdspladsen og overholdelse af alle sikkerhedsforanstaltninger.Arbejdsstedet skal vælges på en sådan måde, at bølger og strømme ikke forstyrrer svejseren.
Der må ikke være svævende løse genstande i nærheden af arbejdsstedet. Elektroder bør kun udskiftes, når strømmen er slukket.
Overholdelse af alle regler og teknologi for undervandssvejsning giver dig mulighed for at få fremragende resultater, når du installerer og reparerer hydrauliske strukturer, skibe og installerer undervandsudstyr.
Behandling af en svejset søm ved tilslutning af rør med højt tryk.
Ved svejsning af tykvæggede rør, der udgør en højtryksrørledning, udsættes metallet for høj temperatur, hvilket fører til ændringer i dets struktur på selve svejsningsstedet og i en afstand på omkring 1-2 centimeter fra det ( det vil sige i den opvarmede zone). Dette fører til, at svejsningens egenskaber reduceres, hvilket betyder, at der ikke er nogen garanti for, at den vil modstå de negative påvirkninger af miljøet, der passerer gennem rørledningen og dets miljø. For at undgå dette er det nødvendigt at udføre speciel behandling af svejsningen og området i nærheden af den.
Oftest bruges varmebehandling til dette, hvis egenskaber afhænger af hvilket stål rørene er lavet af og af deres nøjagtige dimensioner. Hvis rørledningen er fremstillet under produktionsforhold, bruges specielle ovne til varmebehandling af samlinger - disse kan være modstandsmuffelovne, gasbrændere med ringe eller induktionsvarmer.
Modstandsmuffelovnen bruges til varmebehandling af samlinger af tykvæggede rør med en diameter på 30 til 320 mm. I dette tilfælde er den nøjagtige tykkelse af rørenes vægge ligegyldig. I en sådan ovn opvarmes krydset til 900 grader.
Induktionsvarmere behandler forbindelsen af rør ved at opvarme krydset med en elektrisk strøm af industriel frekvens (ved 50 Hz). En sådan varmelegeme bruges til at behandle forbindelsen af rør med en diameter på over 100 mm og en vægtykkelse på -10 mm. For at udføre en sådan varmebehandling omvikles selve samlingen og rørområdet ved siden af med en asbestplade, hvorpå der lægges flere vindinger af trådet kobbertråd, hvis tværsnit skal være mindst 100 kvm. Ved vikling af ledningen er det nødvendigt at sikre, at vindingerne samtidig er tæt nok på hinanden, men ikke rører hinanden - ellers kan der opstå en kortslutning.
Som det kan ses af ovenstående, er den svejste forbindelse af rør og dens efterfølgende bearbejdning opgaver designet til håndværkere med stor erfaring i sådant arbejde.
Når du udfører svejsning, er det nødvendigt at tage højde for alle funktionerne i en bestemt rørledning - fra hvilke rør den er monteret fra og slutter med betingelserne, hvorunder den vil blive betjent. Hvad angår den efterfølgende varmebehandling, er det her også nødvendigt at kende nuancerne i en sådan operation og overholde alle teknologiske krav - kun en sådan tilgang som følge heraf vil garantere en højkvalitetsforbindelse.
Får brint
Hydrogen kan opnås ved elektrolyse af vand, mere præcist, en alkalisk opløsning af natriumhydroxid (kaustisk soda, kaustisk soda, disse er alle navne for det samme stof). Hydroxid tilsættes til vand for at fremskynde reaktionen.
For at opnå brint er det nok at sænke to elektroder i opløsningen og anvende jævnstrøm til dem. Under elektrolyseprocessen frigives ilt ved den positive elektrode, brint frigives ved den negative. Mængden af frigivet brint vil være dobbelt så stor som mængden af frigivet ilt.
I kemiske termer ser reaktionen således ud:
2H2O=2H2+O2
Det er fortsat teknisk set at adskille disse to gasser og forhindre dem i at blande sig, da resultatet er en blanding med enorm potentiel energi.Det er ekstremt farligt at lade processen være ukontrolleret.
Til svejsning opnås brint ved hjælp af specielle enheder - elektrolysatorer. For at drive dem kræves elektricitet med en spænding på 230 V eller mere. Elektrolysatorer, afhængigt af designet, kan fungere på trefaset strøm og på enfaset strøm.
Hjemme
For at bruge brintsvejsning i hverdagen er det ikke nødvendigt at købe enheder til fremstilling af brint. De har normalt stor ydeevne og kraft. Derudover er sådanne generatorer voluminøse og dyre.
Kraft og arbejdsvæske
Strøm kan forsynes fra en billader eller fra en hjemmelavet ensretter, som kan laves med en passende transformer og et par halvlederdioder.
Natriumhydroxidopløsning skal anvendes som arbejdsvæske. Det vil være en bedre elektrolyt end almindeligt vand. Når niveauet af opløsningen falder, skal du blot tilføje vand. Mængden af natriumhydroxid vil altid være konstant.
Hus og rør
Som et hus til en brintgenerator kan du bruge en almindelig literskrukke med polyethylenlåg. I låget er det nødvendigt at bore huller til diameteren af glasrørene.
Rør vil blive brugt til at fjerne de resulterende gasser. Længden af rørene skal være tilstrækkelig til, at de nederste ender er nedsænket i opløsningen.
Elektroder skal placeres inde i rørene, gennem hvilke der tilføres jævnstrøm. De steder, hvor rørene passerer gennem låget, skal forsegles med eventuelt silikoneforseglingsmiddel.
Brinttilbagetrækning
Hydrogen vil blive frigivet fra røret, der indeholder den negative elektrode. Det er nødvendigt at sørge for muligheden for at dræne det med en slange. Brint skal fjernes gennem en vandtætning.
Det er endnu en halvliters krukke med vand, i hvis låg der er monteret to rør. En af dem, gennem hvilken brint tilføres fra generatoren, er nedsænket i vand. Den anden fjerner brinten, der er passeret gennem vandet fra lukkeren, og leverer den gennem slanger eller elastiske rør til brænderen.
En vandtætning er nødvendig, så flammen fra brænderen ikke passerer ind i generatoren, når brinttrykket falder.
Brænder
Brænderen kan laves af en nål fra en medicinsk sprøjte. Dens tykkelse skal være 0,6-0,8 mm. Til nåleholderen kan du tilpasse passende plastikrør, dele af kuglepenne, automatiske blyanter. Det er også nødvendigt at sørge for iltforsyning til brænderen fra generatoren.
Intensiteten af dannelsen af brint og oxygen i generatoren vil afhænge af størrelsen af den påførte spænding. Ved at eksperimentere med disse parametre er det muligt at opnå en brænderflammetemperatur på 2000-2500 °C.
Et selvfremstillet apparat, der udfører brintsvejsning, kan med succes bruges til skæring eller til sammenføjning ved svejsning eller lodning af forskellige små dele lavet af jernholdigt og ikke-jernholdigt metal. Dette kan være nødvendigt ved reparation af diverse husholdningsartikler, bildele, diverse metalværktøj.
