Előnyök és hátrányok
A hidrogén égése következtében nem keletkeznek káros anyagok, ellentétben az acetilén hegesztési eseteivel. Ez azért van így, mert amikor a hidrogént oxigénes környezetben égetjük el, víz, vagy inkább vízgőz képződik, amely nem tartalmaz káros szennyeződéseket.
A hidrogén-oxigén keverék lánghőmérséklete 600-2600 °C tartományban állítható, ami lehetővé teszi a legtűzállóbb anyagok hegesztését és vágását is.
A fenti tulajdonságok mindegyike lehetővé teszi a hidrogénhegesztés alkalmazását szűk helyeken, rossz szellőzésű helyiségekben, kutakban, alagutakban, házak pincéjében.
Érdemes megjegyezni a hidrogénhegesztés olyan előnyét, mint az égőfúvóka cseréjének lehetősége. A hidrogén szinte bármilyen konfigurációjú és méretű lángot támogat.
Vékony gázsugarat is lehet használni, amely nem vastagabb lángot ad, mint egy varrótű, még akkor is, ha nemesfémből készült ékszerekkel dolgozik. A vékony láng nem igényel további oxigén jelenlétét, kellően oldódik a levegőben.
Háztartási hidrogén generátor
A hidrogénhegesztés hátránya a hidrogén előállításához szükséges villamosenergia-forrás rendelkezésre állásától való függése tekinthető. Hidrogénpalackok használata szállításuk és működésük veszélye miatt nem megengedett.
Atomhidrogén módszer
A hidrogént használó hegesztések egyik típusa az atomos hidrogénhegesztés. Eljárása a molekuláris hidrogén atomokká történő disszociációján (bomlásán) alapul.
A hidrogénmolekulának a bomláshoz jelentős mennyiségű hőenergiát kell kapnia. A hidrogén atomállapota annyira instabil, hogy csak a másodperc töredékéig tart. Aztán ott van a hidrogén redukciója atomból molekulárissá.
A redukció során nagy mennyiségű hő szabadul fel, amit az atomhidrogén-hegesztésnél használnak fel a hegesztett fémrészek felmelegítésére, olvasztására.
A gyakorlatban az egész folyamatot elektromos hegesztéssel hajtják végre, két nem fogyó elektródával. Hagyományos hegesztőgép használható az ív indításához szükséges áram eléréséhez. De a tartó vagy az égő szokatlan kialakítású.
Elektródák és égő
Az égővel ellátott elektródák, amelyekbe hidrogént vezetnek, egymással szögben helyezkednek el. Az ív e két elektróda között keletkezik. Az ívzónába juttatott hidrogén vagy nitrogén-hidrogén keverék magas hőmérséklet hatására atomi hidrogén állapotba kerül.
Továbbá, amikor visszatér molekuláris formájába, a hidrogén hőt ad le, és olyan hőmérsékletet hoz létre, amely az ív hőmérsékletével együtt elérheti a 3600 °C-ot.
Mivel a disszociáció a hő elnyelésével történik (a hidrogénnek hűtő hatása van), az ív indításához szükséges feszültségnek elég magasnak kell lennie - körülbelül 250-300 V. Később a feszültséget 60-120 V-ra lehet csökkenteni, és az ívet is tökéletesen égnek.
Az égés intenzitása az elektródák közötti távolságtól és a hegesztési zónába szállított hidrogén mennyiségétől függ.
Égő ív
Az ív meggyulladásakor az elektródákat rövid ideig rövidre zárjuk egymással vagy egy grafitlapon, amikor az elektródákat gázfújjuk. Az ív begyújtása után a hegesztendő alkatrészek távolsága 5-10 mm között marad.
Ha az ív nem érinti a hegesztett fémet, akkor egyenletesen és egyenletesen ég. Nyugodtnak hívják. A munkadarabtól kis távolságban, amikor az ívláng csaknem érinti a munkadarabot, erős, éles hang keletkezik. Az ilyen ívet csengetésnek nevezzük.
A hegesztési technológia hasonló a hagyományos gáztechnológiához.
Az atomi hidrogén módszerrel történő hegesztést Langmuir amerikai tudós találta fel és vizsgálta meg 1925-ben. A kutatás során az ív helyett egy wolframszál égéséből származó hőt használták fel, amelyen hidrogént vezettek át.
Technológia
Az ilyen jelenség, mint a víz alatti hegesztés lényege azzal magyarázható, hogy amikor az ív ég, gáz szabadul fel, amely buborékot képez. Az elektródát és a hegesztendő részeket beburkolva a gáz helyet szabadít fel az ív égéséhez.
Ennek eredményeként az általa felszabaduló összes hőt a fém melegítésére és olvasztására fordítják, amely aktívan ellenáll ennek, folyamatosan hűti a környező víz által.
Hőmérséklete bizonyos esetekben elérheti a negatív értékeket, ha a víz elegendő mennyiségű sóval telített.
Az ív égése során felszabaduló gáz részben fémek égésének terméke. Részesedésének egy része (hidrogén és oxigén) a víz elektromos áram és magas hőmérséklet hatására bomlásakor keletkezik.
A gázbuborékok folyamatosan felfelé hajlanak, kisebb súlyuk és sűrűségük van, mint a víznek, és folyamatosan új gázrész képződik a hegesztési zónában.
Varrás forma
A kaotikus mozgásban felúszó gáz, valamint a benne lévő égéstermékek (korom, füst) miatt a hegesztési zónában nagyon nehéz a láthatóság.
Ez a körülmény határozza meg a varratok tervezési jellemzőit víz alatti hegesztéskor. Ezeket tauri formájában állítják elő, vagyis amikor az összeillesztendő részek egymáshoz képest derékszögű szögben helyezkednek el. Ha az összeillesztendő alkatrészeknek ugyanabban a síkban kell elhelyezkedniük, akkor nem végüktől, hanem átlapolva vannak hegesztve.
Az ilyen típusú varratok lehetővé teszik a víz alatti elektródával való munkavégzést kellő láthatóság hiányában is, az összeillesztendő részek szélére fókuszálva, mintha „érintéssel”.
Feszültség és áram
A víz alatti hegesztési feszültségnek elég magasnak kell lennie ahhoz, hogy stabil ívégést biztosítson. Általában 30-35 V között változik.
Az ilyen feszültség mélységig történő ellátásához olyan hegesztőgépekre van szükség, amelyek 80-120 V feszültséget és 180-220 A hegesztőáramot tudnak „kiadni”. A víz alatti hegesztés történhet egyen- és váltakozó árammal is, de a legjobb az eredményeket egyenárammal kapjuk.
A hegesztési munka mélységének növekedésével az ívégetés intenzitása, valamint a kapott hegesztési varratok minősége nem változik. Csak a feszültség növelése szükséges a stabil égéshez. Ezért a víz alatti hegesztés lehetőségei műszakilag korlátlanok. A mélységhatárt csak a hegesztő emberi testének képességei és a víz alatti használatra szánt berendezés stabilitása határozza meg.
A nagynyomású csőhegesztés jellemzői.
A hegesztés típusának kiválasztásakor figyelembe kell venni mind az anyagot, amelyből a csövek készülnek, mind az átmérőjüket.
A nagynyomású csővezeték hegesztése gáz- vagy elektromos ívhegesztéssel történik. Ebben az esetben a gázhegesztés csak akkor alkalmazható, ha a csővezetékek átmérője 6 és 25 mm között van. Nagyobb átmérőjű csövek esetén elektromos ívhegesztést kell alkalmazni. 25-100 mm közötti csőátmérőnél kézi elektromos ívhegesztést alkalmaznak, de ha a cső átmérője meghaladja a 100 mm-t, akkor félautomata vagy automatikus merülőíves hegesztésre van szükség, miközben a varrat gyökerét mindenképpen hegesztik. manuálisan történik. Azt is szem előtt kell tartani, hogy azokban az esetekben, amikor a csövek átmérője nem haladja meg a 40 mm-t, általában hagyományos hegesztést használnak, és V-alakú hornyot készítenek. De a 60 mm-nél nagyobb átmérőjű csövek hegesztésekor leggyakrabban támasztógyűrűket használnak.
A nagynyomású csövekkel végzett hegesztési munkák másik jellemzője, hogy több hegesztési réteget kell elvégezni - a rétegek száma a csővezeték típusától és a fém jellemzőitől függ, és 4 és 10 között lehet. darabok.
Hegesztett kötések ellenőrzése. Hegesztett kötés hibáinak javítása
A nyomástartó berendezések üzemi helyén történő további gyártás, telepítés, javítás, rekonstrukció során a hegesztett kötések minőségellenőrző rendszerét kell alkalmazni, hogy garantálják az elfogadhatatlan hibák észlelését, a berendezés és elemei működésének magas minőségét és megbízhatóságát.
A hegesztett kötések minőségellenőrzését a tervezési és eljárási dokumentációban előírt módon kell elvégezni.
Minden hegesztett kötést szemrevételezéssel és méréssel kell elvégezni a következő hibák azonosítása érdekében:
a) minden típusú és irányú repedés;
b) a hegesztési varrat külső felületének sipolyai és porozitása;
c) alákínálások;
d) beáramlások, égések, el nem olvadt kráterek;
e) a hegesztett elemek geometriai méreteinek és egymáshoz viszonyított helyzetének eltérései;
f) a hegesztendő elemek éleinek eltolása, illesztése az előírt szabványokat meghaladó mértékben;
g) a varrat alakjának és méreteinek nem megfelelősége a technológiai dokumentáció előírásainak;
h) az alapfém és a hegesztett kötések felületi hibái (horpadások, leválások, héjak, behatolás hiánya, pórusok, zárványok stb.).
Ultrahangos hibafelismerést és radiográfiás ellenőrzést végeznek a hegesztett kötések belső hibáinak (repedések, behatolás hiánya, salakzárványok stb.) azonosítása érdekében.
Az ellenőrzési módszert (ultrahangos, radiográfiás, mindkét módszer kombinációja) az alapján választják ki, hogy egy adott típusú hegesztett kötéseknél a hibák legteljesebb és legpontosabb kimutatása legyen lehetséges, figyelembe véve a fém fizikai tulajdonságainak jellemzőit és ezt az ellenőrzési módot.
Az egyes nyomástartó berendezésekre vonatkozó ellenőrzési kör a vonatkozó biztonsági kézikönyvek követelményei alapján kerül megállapításra, és a technológiai dokumentációban van feltüntetve.
A hegesztett kötéseknél nem lehetnek olyan külső vagy belső hibák (sérülések), amelyek befolyásolhatják a berendezés biztonságát. A berendezés hegesztett kötéseinek mechanikai jellemzőinek minimális értékei nem lehetnek alacsonyabbak, mint az összekapcsolandó anyagok mechanikai jellemzőinek minimális értékei.
Az összeszerelt berendezéseknek biztosítaniuk kell a berendezés biztonságát és alkalmasnak kell lenniük a rendeltetésére. A berendezéselemek minden állandó vagy hegesztett kötésének rendelkezésre kell állnia a roncsolásmentes vizsgálathoz.
A beépítési minőségellenőrzést (előkészítés) beépítési minőségi tanúsítvánnyal kell igazolni.
A telepítési minőségi tanúsítványt a telepítést végző szervezetnek kell kiállítania, amelyet ennek a szervezetnek a vezetője, valamint a szervezet vezetője - a felszerelt nyomástartó berendezés tulajdonosa - írja alá, és le kell zárni.
Az a szervezet, amely rosszul végezte a nyomástartó berendezések beszerelését (kiegészítő gyártását), javítását, átépítését, a hatályos jogszabályok szerint felelős.
A beépítés (kiegészítő gyártás), rekonstrukció, javítás, tesztelés során észlelt nem megengedhető hibákat a javított szakaszok utólagos ellenőrzésével meg kell szüntetni.
A hibák elhárításának technológiáját a technológiai dokumentáció határozza meg. Az elfogadott hibajavítási technológiától való eltérést a fejlesztővel kell egyeztetni.
A hibaelhárítás módszereinek és minőségének biztosítania kell a berendezés szükséges megbízhatóságát és biztonságát.
A hibák eltávolítását mechanikusan kell elvégezni, biztosítva a zökkenőmentes átmeneteket a mintavételi pontokon. A főzendő minták maximális méreteit és alakját a technológiai dokumentáció határozza meg.
A belső hibák eltávolítására termikus vágási (fúrási) módszerek alkalmazása megengedett, majd a minta felületének mechanikai feldolgozása.
A hibaelhárítás teljességét szemrevételezéssel és roncsolásmentes vizsgálattal (kapilláris vagy mágneses részecskehibák kimutatása vagy maratása) kell ellenőrizni.
Az észlelt hibahelyekről utólagos hegesztés nélküli mintavétel megengedett, feltéve, hogy az alkatrész megengedett legkisebb falvastagsága a legnagyobb mintavételi mélység helyén megmarad, és szilárdsági számítással megerősítik.
Ha a javított terület ellenőrzése során hibákat találnak, akkor a második javítást az elsővel azonos sorrendben kell elvégezni.
A hegesztett kötés ugyanazon szakaszán a hibák kijavítását legfeljebb háromszor szabad elvégezni.
Hibás hegesztett csőkötés kivágása, majd egy csőszakasz hegesztéssel történő beillesztése esetén két újonnan készített hegesztett kötés nem tekinthető javítottnak.
félautomata módon
Mivel a hegesztés során nagy mennyiségű hidrogén van a vízben, a varrat porózus. Ugyanakkor az anyag vízzel való fokozott hűtése negatív hatással van.
A varrás törékenynek bizonyul, hajlításkor instabil. A kielégítő eredmény eléréséhez a szerkezetek kiszámításakor nagy biztonsági és megbízhatósági határt kell figyelembe venni.
A víz alatt, argon környezetben végzett hegesztés nem ad kézzelfogható hatást, mivel csak kis mértékben csökkenti a varrat hidrogéntartalmát.
Jó eredmény érhető el a folyasztószeres huzallal végzett félautomata hegesztéssel. Kisebb átmérőjű, mint az elektródé.
Félautomata készülékkel történő hegesztéskor lehetőség van állandó és folyamatos gépesített huzalelőtolás megszervezésére, amely a nem fogyó elektródák használatával kombinálva lehetővé teszi a nagy hosszúságú egyenletes varratok készítését.
Anyagok és felszerelések
A víz alatti hegesztéshez használt erősáramú berendezések - transzformátorok, átalakítók - semmiben sem térhetnek el a hagyományos hegesztéshez használtaktól. Kivételt képeznek az építmények, amelyek munkája nagy mélységben történik. Néha az ilyen eszközök hűtőrendszerét megváltoztatják.
Tömlők és kábelek
A tömlőket és kábeleket gondosan kell kiválasztani, és ellenőrizni kell azok integritását. Ez az igény mind az elektromos biztonsági követelményekből, mind a munkatechnológiából adódik.
A hegesztést nagyon gyakran tengervízben végzik, amelynek sótartalma magas. Az ilyen víz jó áramvezető, ezért ha a kábelek nincsenek tömítve, szivároghat, ami negatívan befolyásolhatja az ív minőségét.
öltöny
Nyilvánvalóan búvárfelszerelés szükséges a hegesztő védelméhez. Nagy mélységben végzett munkához öltöny vagy szkafander készülhet fémből. Itt van egy másik trükk.
Sós vízben az ív a fémtől megfelelő távolságban meggyulladhat anélkül, hogy megérintené. És mivel a hegesztendő alkatrész és a hegesztőruha között a vízben pozitív vezetőképesség állapítható meg, kisülés az elektróda és a ruha között kis távolság esetén előfordulhat.
Elektródák és vezetékek
Külön figyelmet érdemelnek a víz alatti hegesztéshez használt elektródák. Olyan anyagból kell készülniük, amely nincs kitéve víznek. A víz alatti hegesztés lágyacél elektródákkal történik.
A bevonatot speciális vegyületekkel vonják be, amelyek hosszú ideig megakadályozzák a pusztulást, vízálló réteget hozva létre a felületen.
Ilyen készítményként alkalmazható acetonban oldott paraffin, viasz, celluloid. Az elektródák átmérője víz alatti hegesztéshez 4-6 milliméter. Vannak speciális márkák - Sv-08, Sv-08A, Sv-08GA, Sv-08G2.
Félautomata készülékkel történő hegesztéskor a következő márkák hegesztőhuzalát használják - SV-08G2S, PPS-AN1.
A nehéz munkakörülmények megkövetelik a munkahely megfelelő megszervezését és az összes biztonsági intézkedés betartását.A munkahelyet úgy kell megválasztani, hogy a hullámok és áramok ne zavarják a hegesztőt.
A munkaterület közelében nem lehetnek lebegő, laza tárgyak. Az elektródákat csak kikapcsolt állapotban szabad cserélni.
A víz alatti hegesztés minden szabályának és technológiájának betartása lehetővé teszi, hogy kiváló eredményeket érjen el a hidraulikus szerkezetek, hajók telepítése és javítása, valamint a víz alatti berendezések telepítése során.
Hegesztett varrat feldolgozása nagynyomású csövek csatlakozásánál.
A nagynyomású csővezetéket alkotó vastag falú csövek hegesztésekor a fém magas hőmérsékletnek van kitéve, ami szerkezetének megváltozásához vezet magában a hegesztés helyén és attól körülbelül 1-2 centiméter távolságra ( vagyis a fűtött zónában) . Ez ahhoz vezet, hogy a hegesztési varrat jellemzői csökkennek, ami azt jelenti, hogy nincs garancia arra, hogy ellenáll a csővezetéken áthaladó környezet és a környezet káros hatásainak. Ennek elkerülése érdekében a hegesztési varrat és a közelében található terület speciális megmunkálása szükséges.
Ehhez leggyakrabban hőkezelést alkalmaznak, amelynek jellemzői attól függnek, hogy a csövek milyen acélból készülnek és a pontos méreteiktől. Ha a csővezetéket gyártási körülmények között gyártják, akkor az ízületek hőkezelésére speciális kemencéket használnak - ezek lehetnek ellenállásos tokos kemencék, gyűrűs gázégők vagy indukciós fűtőtestek.
Az ellenállásos tokos kemencét 30-320 mm átmérőjű vastag falú csövek csatlakozásainak hőkezelésére használják. Ebben az esetben a csövek falának pontos vastagsága nem számít. Egy ilyen kemencében a csomópontot 900 fokra melegítik.
Az indukciós fűtőberendezések a csövek csatlakozását úgy dolgozzák fel, hogy a csomópontot ipari frekvenciájú (50 Hz-es) elektromos árammal melegítik. Az ilyen fűtőtestet 100 mm-t meghaladó átmérőjű és -10 mm falvastagságú csövek csatlakoztatásának feldolgozására használják. Az ilyen hőkezelés elvégzéséhez magát a csatlakozást és a mellette lévő csőterületet azbesztlemezzel tekerjük, amelyre több menetes sodrott rézhuzalt helyeznek, amelynek keresztmetszete legalább 100 négyzetméter. A huzal feltekerésekor ügyelni kell arra, hogy a fordulatok egyidejűleg elég közel legyenek egymáshoz, de ne érjenek egymáshoz - különben rövidzárlat léphet fel.
Amint az a fentiekből látható, a csövek hegesztett csatlakoztatása és későbbi feldolgozása az ilyen munkákban nagy tapasztalattal rendelkező mesteremberek számára készült feladat.
A hegesztés során figyelembe kell venni egy adott csővezeték összes jellemzőjét - mely csövekből van felszerelve, és befejezve a működési feltételeket. Ami a későbbi hőkezelést illeti, itt is ismerni kell egy ilyen művelet árnyalatait, és meg kell felelni az összes technológiai követelménynek - csak egy ilyen megközelítés garantálja a kiváló minőségű kapcsolatot.
Hidrogén beszerzése
A hidrogént víz elektrolízisével lehet előállítani, pontosabban nátrium-hidroxid lúgos oldatával (marónátron, marónátron, ezek mind ugyanannak az anyagnak a nevei). A reakció felgyorsítására hidroxidot adunk a vízhez.
A hidrogén előállításához elegendő két elektródát leengedni az oldatba, és egyenáramot vezetni rájuk. Az elektrolízis folyamata során a pozitív elektródán oxigén, a negatívon hidrogén szabadul fel. A felszabaduló hidrogén mennyisége kétszer annyi lesz, mint a felszabaduló oxigén mennyisége.
Kémiai értelemben a reakció így néz ki:
2H2O=2H2+O2
Technikailag hátra van a két gáz szétválasztása és keveredésének megakadályozása, mivel az eredmény egy hatalmas potenciális energiájú keverék.Rendkívül veszélyes, ha a folyamatot ellenőrizetlenül hagyjuk.
A hegesztéshez a hidrogént speciális eszközökkel - elektrolizátorokkal - nyerik. Meghajtásukhoz legalább 230 V feszültségű elektromos áramra van szükség Az elektrolizátorok kiviteltől függően háromfázisú és egyfázisú árammal működhetnek.
Otthon
A hidrogénhegesztés mindennapi használatához nem szükséges hidrogén előállítására szolgáló eszközöket vásárolni. Általában nagyszerű teljesítményt és erőt mutatnak. Ezenkívül az ilyen generátorok terjedelmesek és drágák.
Erő és munkafolyadék
Az áramellátást autós töltőről, vagy házilag készített egyenirányítóról lehet biztosítani, ami megfelelő transzformátorral és néhány félvezető diódával elkészíthető.
Munkafolyadékként nátrium-hidroxid oldatot kell használni. Jobb elektrolit lesz, mint a sima víz. Ahogy az oldat szintje csökken, csak vizet kell hozzáadnia. A nátrium-hidroxid mennyisége mindig állandó lesz.
Ház és csövek
A hidrogéngenerátor házaként egy közönséges literes edényt használhat polietilén fedéllel. A fedélben lyukakat kell fúrni az üvegcsövek átmérőjéhez.
Csöveket használnak a keletkező gázok eltávolítására. A csövek hosszának elegendőnek kell lennie ahhoz, hogy az alsó végei belemerüljenek az oldatba.
A csövek belsejében elektródákat kell elhelyezni, amelyeken keresztül egyenáramot táplálnak. Azokat a helyeket, ahol a csövek áthaladnak a burkolaton, bármilyen szilikon tömítőanyaggal le kell zárni.
Hidrogén kivonás
A negatív elektródát tartalmazó csőből hidrogén szabadul fel. Biztosítani kell a tömlővel történő leeresztés lehetőségét. A hidrogént vízzáron keresztül kell eltávolítani.
Ez egy újabb félliteres üveg, aminek a fedelébe két cső van szerelve. Az egyik, amelyen keresztül a generátorból hidrogént táplálnak, vízbe merítik. A második eltávolítja a vízen áthaladó hidrogént a redőnyből, és tömlőkön vagy rugalmas csöveken keresztül az égőhöz juttatja.
Vízzárra van szükség, hogy az égő lángja ne jusson át a generátorba, amikor a hidrogénnyomás csökken.
Égő
Az égő orvosi fecskendőből készült tűből készíthető. Vastagsága 0,6-0,8 mm legyen. A tűtartóhoz megfelelő műanyag csöveket, golyóstoll-részeket, automata ceruzákat illeszthet. Szükséges továbbá az égő oxigénellátása a generátorból.
A generátorban a hidrogén és az oxigén képződésének intenzitása az alkalmazott feszültség nagyságától függ. Ezekkel a paraméterekkel kísérletezve 2000-2500 °C égő lánghőmérsékletet lehet elérni.
A saját készítésű, hidrogénes hegesztést végző berendezés sikeresen használható különféle vas- és színesfém-alkatrészek vágására, illesztésére hegesztéssel, forrasztással. Erre különféle háztartási cikkek, autóalkatrészek, különféle fémszerszámok javításánál lehet szükség.
