Voor-en nadelen
Door de verbranding van waterstof ontstaan er geen schadelijke stoffen, dit in tegenstelling tot het geval dat acetyleen wordt gebruikt bij het lassen. Dit gebeurt omdat wanneer waterstof wordt verbrand in een zuurstofomgeving, er water wordt gevormd, of liever waterdamp, die geen schadelijke onzuiverheden bevat.
De vlamtemperatuur van het waterstof-zuurstofmengsel kan worden aangepast binnen het bereik van 600-2600 °C, waardoor zelfs de meest vuurvaste materialen kunnen worden gelast en gesneden.
Alle bovenstaande eigenschappen maken het mogelijk om waterstoflassen toe te passen in besloten ruimtes, kamers met slechte ventilatie, in putten, tunnels, kelders van huizen.
Het is vermeldenswaard dat waterstoflassen zo'n voordeel biedt als de mogelijkheid om het brandermondstuk te vervangen. Waterstof ondersteunt vlammen van bijna elke configuratie en grootte.
Het is mogelijk om een dunne gasstraal te gebruiken, waardoor een vlam ontstaat die niet dikker is dan een naald, zelfs bij het werken met sieraden gemaakt van edele metalen. Een dunne vlam vereist niet de aanwezigheid van extra zuurstof, voldoende opgelost in de lucht.
Binnenlandse waterstofgenerator
Het nadeel van waterstoflassen kan worden beschouwd als de afhankelijkheid van de beschikbaarheid van een elektriciteitsbron die nodig is om waterstof te produceren. Het gebruik van waterstofcilinders is niet toegestaan vanwege het gevaar van transport en gebruik.
Atomaire waterstofmethode:
Een type lassen waarbij waterstof wordt gebruikt, is atomair waterstoflassen. Het proces is gebaseerd op het fenomeen van dissociatie (verval) van moleculaire waterstof in atomen.
Om te vervallen, moet een waterstofmolecuul een aanzienlijke hoeveelheid thermische energie ontvangen. De atomaire toestand van waterstof is zo onstabiel dat het slechts een fractie van een seconde duurt. En dan is er nog de reductie van waterstof van atomair naar moleculair.
Tijdens de reductie komt een grote hoeveelheid warmte vrij, die bij atomair waterstoflassen wordt gebruikt om de gelaste metalen delen op te warmen en te smelten.
In de praktijk wordt het hele proces uitgevoerd door middel van elektrisch lassen met twee niet-verbruikbare elektroden. Een conventioneel lasapparaat kan worden gebruikt om de benodigde stroom te verkrijgen om de boog te starten. Maar de houder of brander heeft een ongebruikelijk ontwerp.
Elektroden en brander
Elektroden met een brander, waarin waterstof wordt toegevoerd, staan onder een hoek ten opzichte van elkaar. De boog wordt gestart tussen deze twee elektroden. Waterstof, of een stikstof-waterstofmengsel, toegevoerd aan de boogzone, onder invloed van hoge temperatuur, gaat over in de toestand van atomaire waterstof.
Verder geeft waterstof, wanneer het terugkeert naar zijn moleculaire vorm, warmte af, waardoor een temperatuur ontstaat die samen met de temperatuur van de boog 3600 °C kan bereiken.
Aangezien dissociatie optreedt met de absorptie van warmte (waterstof heeft een koelend effect), moet de spanning om de boog te starten vrij hoog zijn - ongeveer 250-300 V. Later kan de spanning worden verlaagd tot 60-120 V, en de boog kan perfect branden.
De intensiteit van de verbranding zal afhangen van de afstand tussen de elektroden en de hoeveelheid waterstof die aan de laszone wordt toegevoerd.
Boog branden
De boog wordt ontstoken door de elektroden kort met elkaar of op een grafietplaat kort te sluiten wanneer de elektroden met gas worden geblazen. Na het ontsteken van de boog wordt de afstand tot de te lassen delen binnen 5-10 mm gehouden.
Als de boog het te lassen metaal niet raakt, brandt hij gelijkmatig en gelijkmatig. Ze noemen haar kalm. Op kleine afstanden tot het werkstuk, wanneer de boogvlam het werkstuk bijna raakt, wordt een sterk scherp geluid geproduceerd. Zo'n boog wordt rinkelen genoemd.
Lastechnologie is vergelijkbaar met conventionele gastechnologie.
Lassen met behulp van de atomaire waterstofmethode werd in 1925 uitgevonden en onderzocht door de Amerikaanse wetenschapper Langmuir. Tijdens het onderzoek werd in plaats van een boog de warmte van de verbranding van een wolfraamgloeidraad gebruikt, waar waterstof doorheen werd geleid.
Technologie
De essentie van een fenomeen als lassen onder water wordt verklaard door het feit dat wanneer de boog brandt, een gas vrijkomt dat een bel vormt. Door de elektrode en de te lassen onderdelen te omhullen, maakt het gas ruimte vrij voor de boog om te branden.
Als gevolg hiervan wordt alle warmte die daarbij vrijkomt, besteed aan het verwarmen en smelten van het metaal, dat dit actief weerstaat en constant wordt gekoeld door het omringende water.
De temperatuur kan in sommige gevallen negatieve waarden bereiken als het water verzadigd is met een voldoende hoeveelheid zouten.
Het gas dat vrijkomt bij het branden van de boog is deels een product van de verbranding van metalen. Een deel van zijn aandeel (waterstof en zuurstof) wordt gevormd tijdens de ontbinding van water onder invloed van elektrische stroom en hoge temperatuur.
Gasbellen neigen constant naar boven, hebben minder gewicht en dichtheid dan water, en er wordt constant een nieuwe hoeveelheid gas gevormd in de laszone.
Naadvorm:
Door het gas dat in de chaotische beweging opdrijft, maar ook door de verbrandingsproducten die erin zitten (roet, rook), is het zicht in de laszone erg moeilijk.
Deze omstandigheid bepaalt de ontwerpkenmerken van de naden bij het lassen onder water. Ze worden geproduceerd in de vorm van tauri, dat wil zeggen wanneer de te verbinden delen zich in een hoek die bijna rechts is ten opzichte van elkaar bevinden. Als de te verbinden onderdelen zich in hetzelfde vlak moeten bevinden, worden ze niet van begin tot eind gelast, maar overlappend.
Dit soort naden maakt het mogelijk om met een elektrode onder water te werken, zelfs als er onvoldoende zicht is, gericht op de rand van de te verbinden delen, als "door aanraking".
Spanning en stroom
De spanning waarbij onder water wordt gelast, moet hoog genoeg zijn om een stabiele boogverbranding te garanderen. In de regel varieert deze tussen 30-35 V.
Om een dergelijke spanning tot op een diepte te kunnen leveren, zijn lasmachines nodig die een spanning van 80-120 V en een lasstroom van 180-220 A kunnen “geven”. Onderwater lassen kan zowel met gelijkstroom als met wisselstroom, maar de beste resultaten worden verkregen met gelijkstroom.
Met een toename van de diepte waarop laswerkzaamheden worden uitgevoerd, verandert de intensiteit van het branden van de boog, evenals de kwaliteit van de resulterende lassen, niet. Het is alleen nodig om de spanning te verhogen voor een stabiele verbranding. Daardoor zijn de mogelijkheden om onder water te lassen technisch onbegrensd. De dieptelimiet wordt alleen bepaald door de mogelijkheden van het menselijk lichaam van de lasser en de stabiliteit van de apparatuur voor gebruik onder water.
Functies voor het lassen van hogedrukleidingen.
Bij het kiezen van het type laswerk moet rekening worden gehouden met zowel het materiaal waaruit de buizen zijn gemaakt als hun diameter.
Het lassen van de hogedrukleiding wordt uitgevoerd door gas- of elektrisch booglassen. In dit geval kan gaslassen alleen worden gebruikt als de diameter van de pijpleidingen in het bereik van 6 tot 25 mm ligt. Voor buizen met grotere diameters moet elektrisch booglassen worden gebruikt. Bij buisdiameters van 25 tot 100 mm wordt handmatig elektrisch booglassen gebruikt, maar als de buisdiameter groter is dan 100 mm, is er behoefte aan halfautomatisch of automatisch ondergedompeld booglassen, waarbij in ieder geval de wortel van de naad wordt gelast gebeurt handmatig. Houd er ook rekening mee dat in gevallen waarin de diameter van de buizen niet groter is dan 40 mm, in de regel een conventionele las wordt gebruikt en een V-vormige groef wordt gemaakt. Maar bij het lassen van buizen met een diameter van meer dan 60 mm worden meestal steunringen gebruikt.
En een ander kenmerk van laswerkzaamheden uitgevoerd met hogedrukleidingen is dat het nodig is om meerdere lagen van de las uit te voeren - het aantal lagen hangt af van het type pijpleiding en van de kenmerken van het metaal en kan van 4 tot 10 zijn stukken.
Controle van lasverbindingen. Correctie van defecten in een lasverbinding
Tijdens extra productie op de plaats van operatie, installatie, reparatie, reconstructie van drukapparatuur, moet een kwaliteitscontrolesysteem voor lasverbindingen worden gebruikt om de detectie van onaanvaardbare defecten, hoge kwaliteit en betrouwbaarheid van de werking van deze apparatuur en zijn elementen te garanderen.
De kwaliteitscontrole van lasverbindingen moet worden uitgevoerd op de manier die is voorgeschreven door het ontwerp en de technologische documentatie.
Alle lasverbindingen worden onderworpen aan visuele inspectie en metingen om de volgende gebreken te identificeren:
a) scheuren van alle soorten en richtingen;
b) fistels en porositeit van het buitenoppervlak van de las;
c) ondersnijdingen;
d) instroom, brandwonden, niet-gesmolten kraters;
e) afwijkingen in geometrische afmetingen en relatieve positie van de gelaste elementen;
f) verplaatsing en voegverwijdering van de randen van de te lassen elementen boven de voorgeschreven normen;
g) niet-naleving van de vorm en afmetingen van de naad met de vereisten van technologische documentatie;
h) defecten aan het oppervlak van het basismetaal en lasverbindingen (deuken, lamineringen, schalen, gebrek aan penetratie, poriën, insluitsels, enz.).
Ultrasone foutdetectie en radiografische controle worden uitgevoerd om interne defecten in lasverbindingen (scheuren, gebrek aan penetratie, slakinsluitingen, enz.) te identificeren.
De controlemethode (ultrasoon, radiografisch, beide methoden in combinatie) wordt geselecteerd op basis van de mogelijkheid om de meest volledige en nauwkeurige detectie van defecten in een bepaald type lasverbindingen te bieden, rekening houdend met de kenmerken van de fysieke eigenschappen van het metaal en deze manier van besturen.
De reikwijdte van de controle voor elk specifiek type drukapparatuur wordt vastgesteld op basis van de vereisten van de relevante veiligheidshandleidingen en wordt aangegeven in de technologische documentatie.
Lasverbindingen mogen geen uitwendige of inwendige gebreken (schade) hebben die de veiligheid van de apparatuur kunnen aantasten. De minimumwaarden van de mechanische eigenschappen van de lasverbindingen van de apparatuur mogen niet lager zijn dan de minimumwaarden van de mechanische eigenschappen van de te verbinden materialen.
De samengevoegde uitrustingsstukken moeten de veiligheid van de uitrusting waarborgen en geschikt zijn voor het doel ervan. Alle permanente of gelaste verbindingen van uitrustingselementen moeten beschikbaar zijn voor niet-destructief onderzoek.
De kwaliteitscontrole van de installatie (preproductie) moet worden bevestigd door een certificaat van installatiekwaliteit.
Het installatiekwaliteitscertificaat moet worden opgesteld door de organisatie die de installatie heeft uitgevoerd, ondertekend door het hoofd van deze organisatie, evenals het hoofd van de organisatie - de eigenaar van de gemonteerde drukapparatuur en verzegeld.
Een organisatie die slecht uitgevoerde installatie (additionele fabricage), reparatie, reconstructie van drukapparatuur uitvoert, is aansprakelijk in overeenstemming met de toepasselijke wetgeving.
Ontoelaatbare gebreken die tijdens de installatie (extra fabricage), reconstructie, reparatie, testen worden gevonden, moeten worden geëlimineerd met daaropvolgende controle van de gecorrigeerde secties.
De technologie voor het elimineren van defecten wordt vastgesteld door de technologische documentatie. Afwijkingen van de geaccepteerde defectcorrectietechnologie moeten worden overeengekomen met de ontwikkelaar.
Methoden en kwaliteit voor het verhelpen van defecten moeten de noodzakelijke betrouwbaarheid en veiligheid van de apparatuur waarborgen.
Het verwijderen van defecten moet mechanisch worden uitgevoerd, waarbij een soepele overgang op de monsternemingslocaties wordt gegarandeerd. De maximale afmetingen en vorm van de te brouwen monsters worden bepaald door de technologische documentatie.
Het is toegestaan om thermische snijmethoden (gutsen) te gebruiken om interne defecten te verwijderen, gevolgd door mechanische bewerking van het oppervlak van het monster.
De volledigheid van het verwijderen van defecten moet visueel en door niet-destructieve tests worden gecontroleerd (detectie van capillaire of magnetische deeltjes of etsen).
Bemonstering van gedetecteerde plaatsen van defecten zonder aansluitend lassen is toegestaan, op voorwaarde dat de minimaal toegestane wanddikte van het onderdeel wordt gehandhaafd op de plaats van de maximale bemonsteringsdiepte en wordt bevestigd door een sterkteberekening.
Worden bij de inspectie van het gecorrigeerde gebied gebreken geconstateerd, dan dient een tweede correctie in dezelfde volgorde als de eerste te worden uitgevoerd.
Correctie van defecten in hetzelfde gedeelte van de lasverbinding mag niet meer dan drie keer worden uitgevoerd.
In het geval van het uitsnijden van een defecte gelaste pijpverbinding en het vervolgens inbrengen van een pijpsectie in de vorm van lassen, worden twee nieuw gemaakte lasverbindingen niet als gecorrigeerd beschouwd.
semi-automatische manier:
Doordat er tijdens het lassen veel waterstof in het water aanwezig is, is de naad poreus. Tegelijkertijd heeft een verhoogde koeling van het materiaal met water een negatief effect.
De naad blijkt breekbaar, onstabiel te zijn bij het buigen. Om een bevredigend resultaat te verkrijgen, moet bij het berekenen van constructies rekening worden gehouden met een grote veiligheids- en betrouwbaarheidsmarge.
Lassen onder water in een argonomgeving geeft geen tastbaar effect, aangezien het het waterstofgehalte in de naad slechts in geringe mate vermindert.
Een goed resultaat wordt verkregen door het gebruik van halfautomatisch lassen met gevulde draad. Het heeft een kleinere diameter dan de elektrode.
Bij het lassen met een halfautomatisch apparaat is het mogelijk om een constante en continue gemechaniseerde draadaanvoer te organiseren, die, in combinatie met het gebruik van niet-verbruikbare elektroden, het mogelijk maakt om uniforme naden van grote lengte te verkrijgen.
Materialen en uitrusting
Krachtapparatuur voor onderwaterlassen - transformatoren, omvormers - mag op geen enkele manier verschillen van die voor conventioneel lassen. De uitzondering zijn constructies, waarvan het werk op grote diepte wordt uitgevoerd. Soms wordt het koelsysteem van dergelijke apparaten gewijzigd.
Slangen en kabels
Slangen en kabels moeten zorgvuldig worden geselecteerd en gecontroleerd op integriteit. Deze behoefte is te wijten aan zowel de vereisten van elektrische veiligheid als de technologie van het werk.
Het lassen wordt heel vaak uitgevoerd in zeewater met een hoog zoutgehalte. Dergelijk water is een goede geleider van elektriciteit, daarom kan het lekken als de kabels niet zijn afgedicht, wat een negatief effect kan hebben op de kwaliteit van de boog.
pak
Uiteraard is duikuitrusting nodig om de lasser te beschermen. Voor het werken op grote diepte kan een pak of ruimtepak van metaal gemaakt worden. Hier ligt nog een truc.
In zout water kan de boog op een behoorlijke afstand van het metaal ontbranden, zonder het zelfs maar aan te raken. En aangezien in het water tussen het te lassen onderdeel en het laspak een positieve geleidbaarheid kan worden bereikt, kan er bij een kleine afstand tussen de elektrode en het pak een ontlading optreden.
Elektroden en draad
Elektroden voor onderwaterlassen verdienen speciale aandacht. Ze moeten zijn gemaakt van een materiaal dat niet wordt blootgesteld aan water. Lassen onder water wordt uitgevoerd met elektroden van zacht staal.
De coating is gecoat met speciale verbindingen die de vernietiging ervan gedurende lange tijd voorkomen, waardoor een waterdichte laag op het oppervlak ontstaat.
Paraffine, was, celluloid opgelost in aceton kunnen als dergelijke samenstellingen worden gebruikt. De diameter van elektroden voor onderwaterlassen is 4-6 millimeter. Er zijn speciale merken - Sv-08, Sv-08A, Sv-08GA, Sv-08G2.
Bij het lassen met een halfautomatisch apparaat wordt de lasdraad van de volgende merken gebruikt - SV-08G2S, PPS-AN1.
Moeilijke arbeidsomstandigheden vragen om een goede organisatie van de werkplek en het naleven van alle veiligheidsmaatregelen.De werkplek moet zo worden gekozen dat golven en stromingen de lasser niet hinderen.
Er mogen geen zwevende losse voorwerpen in de buurt van de werkplek zijn. Elektroden mogen alleen worden vervangen als de stroom is uitgeschakeld.
Naleving van alle regels en technologie van onderwaterlassen stelt u in staat uitstekende resultaten te behalen bij het installeren en repareren van hydraulische constructies, schepen en het installeren van onderwaterapparatuur.
Verwerking van een lasnaad bij aansluiting van leidingen onder hoge druk.
Bij het lassen van dikwandige buizen die deel uitmaken van een hogedrukleiding, wordt het metaal blootgesteld aan hoge temperaturen, wat leidt tot veranderingen in de structuur op de plaats van de las zelf en op een afstand van ongeveer 1-2 centimeter ervan ( dat wil zeggen, in de verwarmde zone) . Dit leidt ertoe dat de eigenschappen van de las worden verminderd, wat betekent dat er geen garantie is dat deze bestand is tegen de nadelige effecten van de omgeving die door de pijpleiding en zijn omgeving gaat. Om dit te voorkomen, is het noodzakelijk om een speciale bewerking van de las en het nabijgelegen gebied uit te voeren.
Meestal wordt hiervoor warmtebehandeling gebruikt, waarvan de kenmerken afhangen van het staal waarvan de buizen zijn gemaakt en van hun exacte afmetingen. Als de pijpleiding onder productieomstandigheden wordt vervaardigd, worden speciale ovens gebruikt voor de warmtebehandeling van verbindingen - dit kunnen weerstandsmoffelovens, gasbranders met ringen of inductieverwarmers zijn.
De weerstandsmoffeloven wordt gebruikt voor de warmtebehandeling van voegen van dikwandige buizen met een diameter van 30 tot 320 mm. In dit geval doet de exacte dikte van de wanden van de buizen er niet toe. In zo'n oven wordt de kruising verwarmd tot 900 graden.
Inductieverwarmers verwerken de verbinding van leidingen door de kruising te verwarmen met een elektrische stroom van industriële frequentie (bij 50 Hz). Een dergelijke verwarmer wordt gebruikt om de verbinding van buizen met een diameter van meer dan 100 mm en een wanddikte van -10 mm te verwerken. Om een dergelijke warmtebehandeling uit te voeren, worden de verbinding zelf en het ernaast gelegen leidinggebied omwikkeld met een asbestplaat, waarop verschillende windingen van gevlochten koperdraad worden gelegd, waarvan de doorsnede minimaal moet zijn 100 vierkante mm. Bij het wikkelen van de draad moet ervoor worden gezorgd dat de windingen tegelijkertijd dicht genoeg bij elkaar zijn, maar elkaar niet raken - anders kan er kortsluiting optreden.
Zoals uit het bovenstaande blijkt, zijn de gelaste verbinding van buizen en de daaropvolgende verwerking taken die zijn ontworpen voor vakmensen met uitgebreide ervaring in dergelijk werk.
Bij het lassen moet rekening worden gehouden met alle kenmerken van een bepaalde pijpleiding - van waaruit deze is gemonteerd en eindigend met de omstandigheden waaronder deze zal worden gebruikt. Wat betreft de daaropvolgende warmtebehandeling, hier is het ook noodzakelijk om de nuances van een dergelijke operatie te kennen en te voldoen aan alle technologische vereisten - alleen een dergelijke benadering als resultaat zal een hoogwaardige verbinding garanderen.
waterstof krijgen
Waterstof kan worden verkregen door elektrolyse van water, meer bepaald een alkalische oplossing van natriumhydroxide (bijtende soda, bijtende soda, dit zijn allemaal namen voor dezelfde stof). Hydroxide wordt aan water toegevoegd om de reactie te versnellen.
Om waterstof te verkrijgen, volstaat het om twee elektroden in de oplossing te laten zakken en er gelijkstroom op aan te brengen. Tijdens het elektrolyseproces komt zuurstof vrij bij de positieve elektrode, waterstof bij de negatieve. De hoeveelheid waterstof die vrijkomt zal twee keer zo groot zijn als de hoeveelheid zuurstof die vrijkomt.
In chemische termen ziet de reactie er als volgt uit:
2H2O=2H2+O2
Het blijft technisch om deze twee gassen te scheiden en te voorkomen dat ze zich vermengen, aangezien het resultaat een mengsel is met een enorme potentiële energie.Het proces ongecontroleerd laten is uiterst gevaarlijk.
Voor het lassen wordt waterstof verkregen met behulp van speciale apparaten - elektrolyzers. Om ze van stroom te voorzien, is elektriciteit nodig met een spanning van 230 V of meer. Electrolyzers kunnen, afhankelijk van het ontwerp, werken op driefasige stroom en op eenfasige stroom.
Thuis
Om waterstoflassen in het dagelijks leven te gebruiken, is het niet nodig om apparaten te kopen voor het produceren van waterstof. Ze hebben meestal geweldige prestaties en kracht. Bovendien zijn dergelijke generatoren omvangrijk en duur.
Kracht en werkvloeistof
Stroom kan worden geleverd door een autolader of door een zelfgemaakte gelijkrichter, die kan worden gemaakt met een geschikte transformator en een paar halfgeleiderdiodes.
Als werkvloeistof moet natriumhydroxide-oplossing worden gebruikt. Het zal een betere elektrolyt zijn dan gewoon water. Naarmate het niveau van de oplossing daalt, hoeft u alleen maar water toe te voegen. De hoeveelheid natriumhydroxide zal altijd constant zijn.
Behuizing en buizen
Als behuizing voor een waterstofgenerator kunt u een gewone literpot met een polyethyleen deksel gebruiken. In het deksel moeten gaten worden geboord voor de diameter van de glazen buizen.
Buizen zullen worden gebruikt om de resulterende gassen te verwijderen. De lengte van de buizen moet voldoende zijn zodat de onderste uiteinden in de oplossing worden ondergedompeld.
In de buizen moeten elektroden worden geplaatst, waardoor gelijkstroom wordt geleverd. De plaatsen waar de buizen door het deksel gaan, moeten worden afgedicht met eventuele siliconenkit.
waterstofonttrekking
Er komt waterstof vrij uit de buis met de negatieve elektrode. Het is noodzakelijk om te voorzien in de mogelijkheid om het af te tappen met een slang. Waterstof moet via een waterslot worden afgevoerd.
Het is weer een pot water van een halve liter, in het deksel waarvan twee buisjes zijn gemonteerd. Een daarvan, waardoor waterstof wordt aangevoerd vanuit de generator, wordt ondergedompeld in water. De tweede haalt de waterstof die door het water is gegaan uit de sluiter en voert deze via slangen of elastische buizen af naar de brander.
Een waterslot is nodig zodat de vlam van de brander niet in de generator overgaat wanneer de waterstofdruk daalt.
Brander
De brander kan gemaakt worden van een naald uit een medische spuit. De dikte moet 0,6-0,8 mm zijn. Voor de naaldhouder kunt u geschikte plastic buizen, onderdelen van balpennen, automatische potloden aanpassen. Het is ook noodzakelijk om de brander van zuurstof te voorzien vanuit de generator.
De intensiteit van de vorming van waterstof en zuurstof in de generator zal afhangen van de grootte van de aangelegde spanning. Door te experimenteren met deze parameters is het mogelijk om een brandervlamtemperatuur van 2000-2500 °C te bereiken.
Een zelfgemaakt apparaat dat waterstoflassen uitvoert, kan met succes worden gebruikt voor het snijden of verbinden door lassen of solderen van verschillende kleine onderdelen van ferro- en non-ferrometaal. Dit kan nodig zijn bij het repareren van verschillende huishoudelijke artikelen, auto-onderdelen, verschillende metalen gereedschappen.
