Fordeler og ulemper
Som et resultat av forbrenning av hydrogen dannes det ingen skadelige stoffer, i motsetning til tilfellene når acetylen brukes til sveising. Dette skjer fordi når hydrogen brennes i et oksygenmiljø, dannes det vann, eller rettere sagt vanndamp, som ikke inneholder noen skadelige urenheter.
Flammetemperaturen til hydrogen-oksygenblandingen kan justeres innenfor området 600-2600 °C, noe som gjør det mulig å sveise og kutte selv de mest ildfaste materialer.
Alle de ovennevnte egenskapene gjør det mulig å bruke hydrogensveising i trange rom, rom med dårlig ventilasjon, i brønner, tunneler, kjellere i hus.
Det er verdt å merke seg en slik fordel med hydrogensveising som muligheten for å endre brennerdysen. Hydrogen støtter flammer av nesten alle konfigurasjoner og størrelser.
Det er mulig å bruke en tynn gassstråle, som gir en flamme som ikke er tykkere enn en synål, selv når du arbeider med smykker laget av edle metaller. En tynn flamme krever ikke tilstedeværelse av ekstra oksygen, tilstrekkelig oppløst i luften.
Innenlandsk hydrogengenerator
Ulempen med hydrogensveising kan betraktes som dens avhengighet av tilgjengeligheten av en elektrisitetskilde som er nødvendig for å produsere hydrogen. Bruk av hydrogenflasker er ikke tillatt på grunn av faren ved transport og drift.
Atomisk hydrogenmetode
En type sveising som bruker hydrogen er atomær hydrogensveising. Prosessen er basert på fenomenet dissosiasjon (forfall) av molekylært hydrogen til atomer.
For å forfalle, må et hydrogenmolekyl motta en betydelig mengde termisk energi. Atomtilstanden til hydrogen er så ustabil at den varer bare en brøkdel av et sekund. Og så er det reduksjonen av hydrogen fra atom til molekylært.
Under reduksjonen frigjøres en stor mengde varme, som brukes i atomær hydrogensveising for å varme opp og smelte de sveisede metalldelene.
I praksis gjennomføres hele prosessen ved hjelp av elektrisk sveising med to ikke-forbrukbare elektroder. En konvensjonell sveisemaskin kan brukes for å oppnå den nødvendige strømmen for å starte lysbuen. Men holderen eller brenneren har en uvanlig design.
Elektroder og brenner
Elektroder med en brenner, som hydrogen tilføres i, er plassert i en vinkel i forhold til hverandre. Buen initieres mellom disse to elektrodene. Hydrogen, eller en nitrogen-hydrogenblanding, tilført til lysbuesonen, under påvirkning av høy temperatur, går over i tilstanden atomært hydrogen.
Videre, når den går tilbake til sin molekylære form, avgir hydrogen varme, og skaper en temperatur som sammen med temperaturen på lysbuen kan nå 3600 °C.
Siden dissosiasjon skjer med absorpsjon av varme (hydrogen har en kjølende effekt), må spenningen for å starte lysbuen være ganske høy - ca 250-300 V. Senere kan spenningen senkes til 60-120 V, og lysbuen kan brenner perfekt.
Forbrenningsintensiteten vil avhenge av avstanden mellom elektrodene og mengden hydrogen som tilføres sveisesonen.
Bue brenner
Lysbuen tennes ved å kortslutte elektrodene til hverandre eller på en grafittplate når elektrodene blåses med gass. Etter tenning av lysbuen holdes avstanden til delene som skal sveises innenfor 5-10 mm.
Hvis lysbuen ikke berører metallet som sveises, brenner det jevnt og jevnt. De kaller henne rolig. Ved små avstander til arbeidsstykket, når lysbueflammen nesten berører arbeidsstykket, produseres en sterk skarp lyd. En slik bue kalles ringing.
Sveiseteknologi ligner på konvensjonell gassteknologi.
Sveising ved hjelp av den atomære hydrogenmetoden ble oppfunnet og undersøkt i 1925 av den amerikanske vitenskapsmannen Langmuir. I prosessen med forskning, i stedet for en bue, ble varmen fra forbrenningen av et wolframfilament brukt, som hydrogen ble ført gjennom.
Teknologi
Essensen av et slikt fenomen som sveising under vann er forklart av det faktum at når lysbuen brenner, frigjøres en gass som danner en boble. Gassen omslutter elektroden og delene som skal sveises, og frigjør plass slik at lysbuen kan brenne.
Som et resultat blir all varmen som frigjøres av den brukt på oppvarming og smelting av metallet, som aktivt motstår dette, og blir konstant avkjølt av det omkringliggende vannet.
Temperaturen kan i noen tilfeller nå negative verdier hvis vannet er mettet med en tilstrekkelig mengde salter.
Gassen som frigjøres under brenningen av lysbuen er delvis et produkt av forbrenning av metaller. Noe av dens andel (hydrogen og oksygen) dannes under dekomponering av vann under påvirkning av elektrisk strøm og høy temperatur.
Gassbobler tenderer hele tiden oppover, har mindre vekt og tetthet enn vann, og det dannes hele tiden en ny porsjon gass i sveisesonen.
Sømform
På grunn av gassen som flyter opp i den kaotiske bevegelsen, samt på grunn av forbrenningsproduktene i den (sot, røyk), er sikten i sveisesonen svært vanskelig.
Denne omstendigheten bestemmer designfunksjonene til sømmene ved sveising under vann. De produseres i form av tauri, det vil si når delene som skal sammenføyes er plassert i forhold til hverandre i en vinkel nær en rett. Hvis delene som skal sammenføyes må være plassert i samme plan, sveises de ikke ende-til-ende, men overlappes.
Disse typer sømmer gjør det mulig å arbeide med en elektrode under vann selv i mangel av tilstrekkelig synlighet, med fokus på kanten av delene som skal sammenføyes, som om "ved berøring".
Spenning og strøm
Spenningen som sveising utføres med under vann må være høy nok til å sikre stabil lysbuebrenning. Som regel varierer det mellom 30-35 V.
For å levere en slik spenning til dybden kreves det sveisemaskiner som kan "gi ut" en spenning på 80-120 V og en sveisestrøm på 180-220 A. Undervannssveising kan gjøres med både like- og vekselstrøm, men den beste resultater oppnås ved bruk av likestrøm.
Med en økning i dybden som sveisearbeidet utføres på, endres ikke intensiteten av buebrenningen, så vel som kvaliteten på de resulterende sveisene. Det er bare nødvendig å øke spenningen for stabil forbrenning. Derfor er mulighetene for sveising under vann teknisk ubegrensede. Dybdegrensen er kun satt av evnene til sveiserens menneskekropp og stabiliteten til utstyret for undervannsbruk.
Høytrykksrørsveisefunksjoner.
Når du velger type sveising, er det nødvendig å ta hensyn til både materialet som rørene er laget av og deres diameter.
Sveising av høytrykksrørledningen utføres ved gass- eller elektrisk lysbuesveising. I dette tilfellet kan gassveising bare brukes hvis diameteren på rørledningsrørene er i området fra 6 til 25 mm. For rør med større diameter bør det benyttes elektrisk lysbuesveising. Med rørdiametre fra 25 til 100 mm brukes manuell elektrisk lysbuesveising, men hvis rørdiameteren overstiger 100 mm, er det behov for halvautomatisk eller automatisk neddykket buesveising, mens roten av sømmen i alle fall sveises gjøres manuelt. Det bør også tas i betraktning at i tilfeller hvor diameteren på rørene ikke overstiger 40 mm, brukes som regel en konvensjonell sveis og et V-formet spor. Men når man sveiser rør med en diameter på mer enn 60 mm, brukes det oftest støtteringer.
Og et annet trekk ved sveisearbeid utført med høytrykksrør er at det er nødvendig å utføre flere lag av sveisen - antall lag avhenger av typen rørledning og egenskapene til metallet og kan være fra 4 til 10 stykker.
Kontroll av sveisede skjøter. Retting av feil i en sveiset skjøt
Under tilleggsproduksjon på driftsstedet, installasjon, reparasjon, rekonstruksjon av trykkutstyr, bør et kvalitetskontrollsystem for sveisede skjøter brukes for å garantere påvisning av uakseptable feil, høy kvalitet og driftssikkerhet for dette utstyret og dets elementer.
Kvalitetskontroll av sveisede skjøter skal utføres på den måten prosjekterings- og prosessdokumentasjonen foreskriver.
Alle sveisede skjøter er gjenstand for visuell inspeksjon og målinger for å identifisere følgende feil:
a) sprekker av alle typer og retninger;
b) fistler og porøsitet på den ytre overflaten av sveisen;
c) underskjæringer;
d) tilstrømninger, brannskader, usmeltede kratere;
e) avvik i geometriske dimensjoner og relativ plassering av de sveisede elementene;
f) forskyvning og skjøtfjerning av kantene på elementene som skal sveises utover de foreskrevne standardene;
g) manglende overholdelse av formen og dimensjonene til sømmen med kravene til teknologisk dokumentasjon;
h) defekter på overflaten av uedelt metall og sveisede skjøter (bulker, delamineringer, skall, mangel på penetrering, porer, inneslutninger, etc.).
Ultralydfeildeteksjon og radiografisk kontroll utføres for å identifisere indre defekter i sveisede skjøter (sprekker, manglende penetrering, slagginneslutninger, etc.).
Kontrollmetoden (ultralyd, radiografisk, begge metodene i kombinasjon) er valgt basert på muligheten for å gi den mest komplette og nøyaktige påvisningen av defekter i en bestemt type sveisede skjøter, under hensyntagen til egenskapene til de fysiske egenskapene til metallet og denne kontrollmetoden.
Omfanget av kontroll for hver spesifikke type trykkutstyr er etablert basert på kravene i de relevante sikkerhetsmanualene og er angitt i den teknologiske dokumentasjonen.
Sveisede skjøter skal ikke ha ytre eller indre feil (skader) som kan påvirke utstyrets sikkerhet. Minimumsverdiene for de mekaniske egenskapene til utstyrets sveisede ledd må ikke være lavere enn minimumsverdiene for de mekaniske egenskapene til materialene som skal sammenføyes.
Utstyret som settes sammen skal sikre utstyrets sikkerhet og være egnet til formålet. Alle permanente eller sveisede skjøter av utstyrselementer skal være tilgjengelige for ikke-destruktiv testing.
Installasjonskvalitetskontroll (pre-produksjon) skal bekreftes av et sertifikat for installasjonskvalitet.
Installasjonskvalitetssertifikatet må utarbeides av organisasjonen som utførte installasjonen, signert av lederen for denne organisasjonen, samt lederen av organisasjonen - eieren av det monterte trykkutstyret og forseglet.
En organisasjon som har dårlig utført installasjon (tilleggsproduksjon), reparasjon, rekonstruksjon av trykkutstyr er ansvarlig i henhold til gjeldende lov.
Utillatte defekter funnet under installasjon (tilleggsproduksjon), rekonstruksjon, reparasjon, testing må elimineres med etterfølgende kontroll av de korrigerte seksjonene.
Teknologien for å eliminere defekter er etablert av den teknologiske dokumentasjonen. Avvik fra akseptert feilrettingsteknologi må avtales med utvikleren.
Metoder og kvalitet for eliminering av feil skal sikre nødvendig pålitelighet og sikkerhet for utstyret.
Fjerning av defekter bør utføres mekanisk, for å sikre jevne overganger ved prøvepunktene. De maksimale dimensjonene og formen på prøvene som skal brygges er fastsatt av den teknologiske dokumentasjonen.
Det er tillatt å bruke termisk skjæring (gouging) metoder for å fjerne indre defekter, etterfulgt av mekanisk bearbeiding av overflaten av prøven.
Fullstendigheten av fjerning av defekter må kontrolleres visuelt og ved ikke-destruktiv testing (deteksjon av kapillær eller magnetisk partikkelfeil eller etsing).
Prøvetaking av oppdagede feilsteder uten etterfølgende sveising er tillatt, forutsatt at minste tillatte veggtykkelse på delen opprettholdes på stedet for maksimal prøvetakingsdybde og bekreftes av en styrkeberegning.
Hvis det oppdages feil under inspeksjonen av det korrigerte området, må en ny retting utføres i samme rekkefølge som den første.
Korrigering av feil i samme seksjon av sveiseskjøten er tillatt å utføre ikke mer enn tre ganger.
Ved utskjæring av en defekt sveiset rørskjøt og etterfølgende innsetting av rørseksjon i form av sveising anses ikke to nylagde sveisede skjøter som korrigert.
halvautomatisk måte
På grunn av det faktum at en stor mengde hydrogen er tilstede i vannet under sveising, er sømmen porøs. Samtidig har økt avkjøling av materialet med vann en negativ effekt.
Sømmen viser seg å være skjør, ustabil i bøyning. For å oppnå et tilfredsstillende resultat er det nødvendig å ta hensyn til en stor sikkerhets- og pålitelighetsmargin ved beregning av strukturer.
Sveising under vann i et argonmiljø gir ingen følbar effekt, siden det bare reduserer hydrogeninnholdet i sømmen litt.
Et godt resultat oppnås ved bruk av halvautomatisk sveising ved bruk av fluss-kjernetråd. Den har en mindre diameter enn elektroden.
Ved sveising med en halvautomatisk enhet er det mulig å organisere en konstant og kontinuerlig mekanisert trådmating, som, i kombinasjon med bruk av ikke-forbrukbare elektroder, vil gjøre det mulig å oppnå jevne sømmer med stor lengde.
Materialer og utstyr
Kraftutstyr for undervannssveising - transformatorer, omformere - kan ikke avvike på noen måte fra det som brukes til konvensjonell sveising. Unntaket er konstruksjoner, som utføres på store dyp. Noen ganger endres kjølesystemet til slike enheter.
Slanger og kabler
Slanger og kabler må velges nøye og kontrolleres for integritet. Dette behovet skyldes både kravene til elektrisk sikkerhet og arbeidsteknologien.
Sveising utføres veldig ofte i sjøvann, hvis saltinnhold er høyt. Slikt vann er en god leder av elektrisitet, derfor, hvis kablene ikke er forseglet, kan det lekke, noe som kan ha en negativ effekt på lysbuens kvalitet.
dress
Åpenbart er dykkeutstyr nødvendig for å beskytte sveiseren. For arbeid på store dyp kan en dress eller romdrakt være laget av metall. Her ligger et annet triks.
I saltvann kan lysbuen antennes i anstendig avstand fra metallet, uten engang å berøre det. Og siden det kan etableres positiv ledningsevne i vannet mellom delen som skal sveises og sveiserens drakt, kan det oppstå en utladning med liten avstand mellom elektroden og drakten.
Elektroder og ledning
Elektroder for undervannssveising fortjener spesiell oppmerksomhet. De må være laget av et materiale som ikke utsettes for vann. Sveising under vann utføres med bløtstålelektroder.
Belegget er belagt med spesielle forbindelser som forhindrer ødeleggelse i lang tid, og skaper et vanntett lag på overflaten.
Parafin, voks, celluloid oppløst i aceton kan brukes som slike sammensetninger. Diameteren på elektrodene for undervannssveising er 4-6 millimeter. Det er spesielle merker - Sv-08, Sv-08A, Sv-08GA, Sv-08G2.
Ved sveising med en halvautomatisk enhet brukes sveisetråden av følgende merker - SV-08G2S, PPS-AN1.
Vanskelige arbeidsforhold krever riktig organisering av arbeidsplassen, og overholdelse av alle sikkerhetstiltak.Arbeidsplassen skal velges på en slik måte at bølger og strømmer ikke forstyrrer sveiseren.
Det skal ikke være flytende løse gjenstander i nærheten av arbeidsstedet. Elektroder skal bare byttes når strømmen er av.
Overholdelse av alle regler og teknologi for undervannssveising vil tillate deg å få utmerkede resultater når du installerer og reparerer hydrauliske strukturer, skip og installerer undervannsutstyr.
Behandling av en sveisesøm ved tilkobling av rør med høyt trykk.
Ved sveising av tykkveggede rør som utgjør en høytrykksrørledning, utsettes metallet for høy temperatur, noe som fører til endringer i strukturen på stedet for selve sveisen og i en avstand på ca. 1-2 centimeter fra den ( det vil si i den oppvarmede sonen). Dette fører til at sveisens egenskaper reduseres, noe som betyr at det ikke er noen garanti for at den vil motstå de negative effektene av miljøet som passerer gjennom rørledningen og dets miljø. For å unngå dette er det nødvendig å utføre spesiell behandling av sveisen og området som ligger i nærheten av den.
Oftest brukes varmebehandling for dette, hvis funksjoner avhenger av hvilket stål rørene er laget av og av deres nøyaktige dimensjoner. Hvis rørledningen er produsert under produksjonsforhold, brukes spesielle ovner til varmebehandling av ledd - disse kan være motstandsmuffeovner, gassbrennere med ringer eller induksjonsvarmer.
Motstandsmuffelovnen brukes til varmebehandling av skjøter av tykkveggede rør med en diameter på 30 til 320 mm. I dette tilfellet spiller den nøyaktige tykkelsen på veggene i rørene ingen rolle. I en slik ovn blir krysset oppvarmet til 900 grader.
Induksjonsvarmer behandler tilkoblingen av rør ved å varme opp krysset med en elektrisk strøm av industriell frekvens (ved 50 Hz). En slik varmeovn brukes til å behandle tilkoblingen av rør med en diameter på over 100 mm og en veggtykkelse på -10 mm. For å utføre en slik varmebehandling, er selve skjøten og rørområdet som ligger ved siden av pakket inn med en asbestplate, på toppen av dette legges flere vindinger med trådet kobbertråd, hvis tverrsnitt bør være minst 100 kvm. Ved vikling av ledningen er det nødvendig å sørge for at svingene samtidig er nær nok til hverandre, men ikke berører hverandre - ellers kan det oppstå en kortslutning.
Som det fremgår av ovenstående, er sveising av rør og dens påfølgende bearbeiding oppgaver designet for håndverkere med lang erfaring i slikt arbeid.
Når du utfører sveising, er det nødvendig å ta hensyn til alle funksjonene til en bestemt rørledning - fra hvilke rør den er montert fra, og slutter med forholdene som den vil bli operert under. Når det gjelder den påfølgende varmebehandlingen, her er det også nødvendig å kjenne nyansene til en slik operasjon og overholde alle teknologiske krav - bare en slik tilnærming som et resultat vil garantere en høykvalitetsforbindelse.
Får hydrogen
Hydrogen kan oppnås ved elektrolyse av vann, mer presist, en alkalisk løsning av natriumhydroksid (kaustisk soda, kaustisk soda, disse er alle navn på det samme stoffet). Hydroksyd tilsettes vann for å fremskynde reaksjonen.
For å oppnå hydrogen er det nok å senke to elektroder ned i løsningen og påføre likestrøm til dem. Under elektrolyseprosessen vil oksygen frigjøres ved den positive elektroden, hydrogen frigjøres ved den negative. Mengden hydrogen som frigjøres vil være dobbelt så mye som mengden oksygen som frigjøres.
I kjemiske termer ser reaksjonen slik ut:
2H2O=2H2+O2
Det gjenstår teknisk sett å skille disse to gassene og hindre dem i å blande seg, siden resultatet er en blanding med enorm potensiell energi.Å forlate prosessen ukontrollert er ekstremt farlig.
For sveising oppnås hydrogen ved hjelp av spesielle enheter - elektrolysatorer. For å drive dem kreves elektrisitet med en spenning på 230 V eller mer. Elektrolysatorer, avhengig av design, kan operere på trefasestrøm og på enfasestrøm.
Hjemme
For å bruke hydrogensveising i hverdagen er det ikke nødvendig å kjøpe enheter for produksjon av hydrogen. De har vanligvis stor ytelse og kraft. I tillegg er slike generatorer klumpete og dyre.
Kraft og arbeidsvæske
Strøm kan leveres fra en billader eller fra en hjemmelaget likeretter, som kan lages med en passende transformator og noen få halvlederdioder.
Natriumhydroksidløsning må brukes som arbeidsvæske. Det vil være en bedre elektrolytt enn vanlig vann. Når nivået på løsningen synker, trenger du bare å tilsette vann. Mengden natriumhydroksid vil alltid være konstant.
Hus og rør
Som hus for en hydrogengenerator kan du bruke en vanlig literskrukke med polyetylenlokk. I lokket er det nødvendig å bore hull for diameteren på glassrørene.
Rør vil bli brukt til å fjerne de resulterende gassene. Lengden på rørene må være tilstrekkelig slik at de nedre endene er nedsenket i løsningen.
Elektroder må plasseres inne i rørene, gjennom hvilke det tilføres likestrøm. Stedene hvor rørene går gjennom dekselet må forsegles med eventuelt silikonforseglingsmiddel.
Hydrogenuttak
Hydrogen vil frigjøres fra røret som inneholder den negative elektroden. Det er nødvendig å sørge for muligheten for å tømme den med en slange. Hydrogen må fjernes gjennom en vanntetning.
Det er en annen halvliters krukke med vann, i lokket som to rør er montert på. En av dem, gjennom hvilken hydrogen tilføres fra generatoren, er nedsenket i vann. Den andre fjerner hydrogenet som har gått gjennom vannet fra lukkeren og leverer det gjennom slanger eller elastiske rør til brenneren.
En vanntetning er nødvendig for at flammen fra brenneren ikke skal gå inn i generatoren når hydrogentrykket faller.
Brenner
Brenneren kan lages av en nål fra en medisinsk sprøyte. Tykkelsen skal være 0,6-0,8 mm. Til nåleholderen kan du tilpasse egnede plastrør, deler av kulepenner, automatiske blyanter. Det er også nødvendig å sørge for oksygentilførsel til brenneren fra generatoren.
Intensiteten av dannelsen av hydrogen og oksygen i generatoren vil avhenge av størrelsen på den påførte spenningen. Ved å eksperimentere med disse parameterne er det mulig å oppnå en brennerflammetemperatur på 2000-2500 °C.
Et selvlaget apparat som utfører hydrogensveising kan med hell brukes til kutting eller for sammenføyning ved sveising eller lodding av forskjellige små deler laget av jernholdig og ikke-jernholdig metall. Dette kan være nødvendig ved reparasjon av diverse husholdningsartikler, bildeler, diverse metallverktøy.
