Avantaje și dezavantaje
Ca urmare a arderii hidrogenului, nu se formează substanțe nocive, spre deosebire de cazurile în care se folosește acetilena pentru sudare. Acest lucru se întâmplă deoarece atunci când hidrogenul este ars într-un mediu cu oxigen, se formează apă, sau mai degrabă vapori de apă, care nu conține impurități nocive.
Temperatura de flacără a amestecului hidrogen-oxigen poate fi reglată în intervalul 600-2600 °C, ceea ce permite sudarea și tăierea chiar și a celor mai refractare materiale.
Toate proprietățile de mai sus fac posibilă utilizarea sudării cu hidrogen în spații restrânse, încăperi cu ventilație slabă, în puțuri, tuneluri, subsoluri ale caselor.
Este demn de remarcat un astfel de avantaj al sudării cu hidrogen, precum posibilitatea de a schimba duza arzătorului. Hidrogenul susține flăcări de aproape orice configurație și dimensiune.
Este posibil să folosiți un jet subțire de gaz, dând o flacără nu mai groasă decât un ac de cusut, chiar și atunci când lucrați cu bijuterii din metale prețioase. O flacără subțire nu necesită prezența oxigenului suplimentar, suficient dizolvat în aer.
Generator de hidrogen casnic
Dezavantajul sudării cu hidrogen poate fi considerat dependența acestuia de disponibilitatea unei surse de energie electrică necesară producerii hidrogenului. Utilizarea buteliilor de hidrogen nu este permisă din cauza pericolului transportului și exploatării acestora.
Metoda hidrogenului atomic
Un tip de sudare care utilizează hidrogen este sudarea cu hidrogen atomic. Procesul său se bazează pe fenomenul de disociere (dezintegrare) a hidrogenului molecular în atomi.
Pentru a se degrada, o moleculă de hidrogen trebuie să primească o cantitate semnificativă de energie termică. Starea atomică a hidrogenului este atât de instabilă încât durează doar o fracțiune de secundă. Și apoi există reducerea hidrogenului de la atomic la molecular.
În timpul reducerii, se eliberează o cantitate mare de căldură, care este utilizată în sudarea cu hidrogen atomic pentru a încălzi și a topi piesele metalice sudate.
În practică, întregul proces este implementat folosind sudarea electrică cu doi electrozi neconsumabili. O mașină de sudură convențională poate fi utilizată pentru a obține curentul necesar pentru pornirea arcului. Dar suportul sau arzătorul are un design neobișnuit.
Electrozi si arzator
Electrozii cu arzător, în care este furnizat hidrogen, sunt amplasați în unghi unul față de celălalt. Arcul este inițiat între acești doi electrozi. Hidrogenul, sau un amestec de azot-hidrogen, furnizat zonei arcului, sub influența temperaturii ridicate, trece în starea de hidrogen atomic.
În plus, la revenirea la forma sa moleculară, hidrogenul degajă căldură, creând o temperatură care, împreună cu temperatura arcului, poate ajunge la 3600 °C.
Deoarece disocierea are loc cu absorbția căldurii (hidrogenul are un efect de răcire), tensiunea de pornire a arcului trebuie să fie destul de mare - aproximativ 250-300 V. Mai târziu, tensiunea poate fi scăzută la 60-120 V, iar arcul poate fi redus. arde perfect.
Intensitatea arderii va depinde de distanța dintre electrozi și de cantitatea de hidrogen furnizată zonei de sudare.
Arderea arcului
Arcul este aprins prin scurtcircuitarea electrozilor unul față de celălalt sau pe o placă de grafit atunci când electrozii sunt suflați cu gaz. După aprinderea arcului, distanța până la piesele care urmează să fie sudate se menține în 5-10 mm.
Dacă arcul nu atinge metalul care este sudat, arde uniform și constant. Ei o numesc calmă. La distanțe mici până la piesa de prelucrat, când flacăra arcului aproape atinge piesa de prelucrat, se produce un sunet puternic și ascuțit. Un astfel de arc se numește sonerie.
Tehnologia de sudare este similară cu tehnologia convențională a gazului.
Sudarea folosind metoda hidrogenului atomic a fost inventată și investigată în 1925 de omul de știință american Langmuir. În procesul cercetării, în loc de arc, s-a folosit căldura de la arderea unui filament de wolfram, prin care a trecut hidrogenul.
Tehnologie
Esența unui astfel de fenomen precum sudarea sub apă se explică prin faptul că atunci când arcul arde, se eliberează un gaz care formează o bulă. Învelind electrodul și piesele care trebuie sudate, gazul eliberează spațiu pentru arderea arcului.
Ca urmare, toată căldura eliberată de acesta este cheltuită pentru încălzirea și topirea metalului, care rezistă activ la aceasta, fiind răcit constant de apa din jur.
Temperatura sa poate atinge în unele cazuri valori negative dacă apa este saturată cu o cantitate suficientă de săruri.
Gazul eliberat în timpul arderii arcului este parțial un produs al arderii metalelor. O parte din ponderea sa (hidrogen și oxigen) se formează în timpul descompunerii apei sub influența curentului electric și a temperaturii ridicate.
Bulele de gaz tind în mod constant în sus, având greutate și densitate mai puține decât apa, iar o nouă porțiune de gaz se formează în mod constant în zona de sudare.
Forma cusăturii
Datorită gazului care plutește în mișcarea haotică, precum și din cauza produselor de ardere din acesta (funingine, fum), vizibilitatea în zona de sudare este foarte dificilă.
Această circumstanță determină caracteristicile de proiectare ale cusăturilor la sudarea sub apă. Ele sunt produse sub formă de tauri, adică atunci când piesele care trebuie îmbinate sunt situate una față de alta la un unghi apropiat de unul drept. Dacă piesele de îmbinat trebuie să fie situate în același plan, atunci acestea sunt sudate nu cap la cap, ci suprapuse.
Aceste tipuri de cusături fac posibilă lucrul cu un electrod sub apă chiar și în absența unei vizibilități suficiente, concentrându-se pe marginea pieselor de îmbinat, parcă „prin atingere”.
Tensiune și curent
Tensiunea la care se realizează sudarea sub apă trebuie să fie suficient de mare pentru a asigura o ardere stabilă a arcului. De regulă, variază între 30-35 V.
Pentru a furniza o astfel de tensiune până la adâncime, sunt necesare aparate de sudură care pot „emite” o tensiune de 80-120 V și un curent de sudare de 180-220 A. Sudarea subacvatică se poate face atât cu curent continuu, cât și cu curent alternativ, dar cel mai bun rezultatele se obțin folosind curent continuu.
Odată cu creșterea adâncimii la care se efectuează lucrările de sudare, intensitatea arderii arcului, precum și calitatea sudurilor rezultate, nu se modifică. Este necesar doar creșterea tensiunii pentru ardere stabilă. Prin urmare, posibilitățile de sudare sub apă sunt nelimitate din punct de vedere tehnic. Limita de adâncime este stabilită numai de capacitățile corpului uman al sudorului și de stabilitatea echipamentului pentru utilizare subacvatică.
Caracteristici de sudare a conductelor de înaltă presiune.
La alegerea tipului de sudare este necesar să se țină cont atât de materialul din care sunt realizate țevile, cât și de diametrul acestora.
Sudarea conductei de înaltă presiune se realizează prin sudare cu gaz sau cu arc electric. În acest caz, sudarea cu gaz poate fi utilizată numai dacă diametrul conductelor de conductă este în intervalul de la 6 la 25 mm. Pentru țevile cu diametre mai mari, ar trebui utilizată sudarea cu arc electric. Cu diametrele țevii de la 25 la 100 mm, se utilizează sudarea manuală cu arc electric, dar dacă diametrul țevii depășește 100 mm, atunci este nevoie de sudare cu arc submers semi-automată sau automată, în timp ce se sudează rădăcina cusăturii în orice caz. se face manual. De asemenea, trebuie avut în vedere faptul că, în cazurile în care diametrul țevilor nu depășește 40 mm, de regulă, se utilizează o sudură convențională și se realizează o canelură în formă de V. Dar atunci când sudăm țevi cu un diametru mai mare de 60 mm, cel mai des se folosesc inele de suport.
Și o altă caracteristică a lucrărilor de sudare efectuate cu țevi de înaltă presiune este că este necesar să se efectueze mai multe straturi ale sudurii - numărul de straturi depinde de tipul conductei și de caracteristicile metalului și poate fi de la 4 la 10. bucăți.
Controlul îmbinărilor sudate. Corectarea defectelor la o îmbinare sudata
În timpul producției suplimentare la locul de operare, instalare, reparare, reconstrucție a echipamentelor sub presiune, trebuie utilizat un sistem de control al calității pentru îmbinările sudate pentru a garanta detectarea defectelor inacceptabile, calitatea înaltă și fiabilitatea funcționării acestui echipament și a elementelor sale.
Controlul calității îmbinărilor sudate trebuie efectuat în modul prescris de proiectare și documentația tehnologică.
Toate îmbinările sudate sunt supuse inspecției vizuale și măsurătorilor pentru a identifica următoarele defecte:
a) fisuri de toate tipurile și direcțiile;
b) fistulele și porozitatea suprafeței exterioare a sudurii;
c) subcoperi;
d) afluxuri, arsuri, cratere netopite;
e) abateri în dimensiunile geometrice şi poziţia relativă a elementelor sudate;
f) deplasarea și îndepărtarea îmbinării marginilor elementelor de sudat peste standardele prescrise;
g) nerespectarea formei și dimensiunilor cusăturii cu cerințele documentației tehnologice;
h) defecte de la suprafața metalului de bază și a îmbinărilor sudate (aduneturi, laminații, cochilii, lipsă de penetrare, pori, incluziuni etc.).
Detectarea defectelor cu ultrasunete și controlul radiografic sunt efectuate pentru a identifica defectele interne ale îmbinărilor sudate (fisuri, lipsă de penetrare, incluziuni de zgură etc.).
Metoda de control (ultrasonică, radiografică, ambele metode în combinație) este selectată pe baza posibilității de a asigura cea mai completă și mai precisă detecție a defectelor într-un anumit tip de îmbinări sudate, ținând cont de caracteristicile proprietăților fizice ale metalului și această metodă de control.
Domeniul de control pentru fiecare tip specific de echipament sub presiune este stabilit pe baza cerințelor manualelor de siguranță relevante și este indicat în documentația tehnologică.
Îmbinările sudate nu trebuie să aibă defecte externe sau interne (deteriorări) care pot afecta siguranța echipamentului. Valorile minime ale caracteristicilor mecanice ale îmbinărilor sudate ale echipamentelor nu trebuie să fie mai mici decât valorile minime ale caracteristicilor mecanice ale materialelor de îmbinat.
Elementele de echipament asamblate împreună trebuie să asigure siguranța echipamentului și să fie adecvate scopului acestuia. Toate îmbinările permanente sau sudate ale elementelor echipamentului trebuie să fie disponibile pentru încercări nedistructive.
Controlul calității instalării (pre-producție) trebuie confirmat printr-un certificat de calitate a instalării.
Certificatul de calitate a instalației trebuie întocmit de organizația care a efectuat instalația, semnat de șeful acestei organizații, precum și de șeful organizației - proprietarul echipamentului sub presiune montat și sigilat.
O organizație care a efectuat prost instalare (producție suplimentară), reparație, reconstrucție a echipamentelor sub presiune este răspunzătoare în conformitate cu legislația în vigoare.
Defecțiunile inadmisibile constatate în timpul instalării (producție suplimentară), reconstrucție, reparație, testare trebuie eliminate cu controlul ulterioar al secțiunilor corectate.
Tehnologia de eliminare a defectelor se stabileste prin documentatia tehnologica. Abaterile de la tehnologia acceptată de corectare a defectelor trebuie convenite cu dezvoltatorul acesteia.
Metodele și calitatea de eliminare a defectelor trebuie să asigure fiabilitatea și siguranța necesară a echipamentului.
Îndepărtarea defectelor ar trebui să fie efectuată mecanic, asigurând tranziții netede la punctele de prelevare. Dimensiunile maxime și forma probelor care urmează a fi preparate sunt stabilite prin documentația tehnologică.
Este permisă folosirea metodelor de tăiere termică (creșaj) pentru îndepărtarea defectelor interne, urmată de prelucrarea mecanică a suprafeței probei.
Îndepărtarea completă a defectelor trebuie verificată vizual și prin teste nedistructive (detecția sau gravarea defectelor de particule capilare sau magnetice).
Eșantionarea locurilor de defecte detectate fără sudură ulterioară este permisă, cu condiția ca grosimea minimă admisă a peretelui piesei să fie menținută în locul adâncimii maxime de prelevare și confirmată printr-un calcul de rezistență.
Dacă se constată defecte în timpul inspecției zonei corectate, atunci o a doua corectare trebuie efectuată în aceeași ordine ca prima.
Corectarea defectelor în aceeași secțiune a îmbinării sudate poate fi efectuată de cel mult trei ori.
În cazul tăierii unei îmbinări sudate defectuoase a țevii și inserării ulterioare a unei secțiuni de țeavă sub formă de sudură, două îmbinări sudate nou realizate nu sunt considerate corectate.
mod semi-automat
Datorită faptului că o cantitate mare de hidrogen este prezentă în apă în timpul sudării, cusătura este poroasă. În același timp, răcirea sporită a materialului cu apă are un efect negativ.
Cusătura se dovedește a fi fragilă, instabilă la îndoire. Pentru a obține un rezultat satisfăcător, este necesar să se țină cont de o marjă mare de siguranță și fiabilitate la calcularea structurilor.
Sudarea sub apă într-un mediu cu argon nu dă un efect tangibil, deoarece reduce doar puțin conținutul de hidrogen din cusătură.
Un rezultat bun se obține prin utilizarea sudării semi-automate folosind sârmă cu miez flux. Are un diametru mai mic decât electrodul.
La sudarea cu un dispozitiv semi-automat, este posibil să se organizeze o alimentare mecanizată constantă și continuă a sârmei, care, în combinație cu utilizarea electrozilor neconsumabile, va face posibilă obținerea de cusături uniforme de lungime mare.
Materiale si echipamente
Echipamentele de putere pentru sudarea subacvatică - transformatoare, convertoare - nu pot diferi în niciun fel de cele utilizate pentru sudarea convențională. Excepție fac construcțiile, a căror lucrare este prevăzută la adâncimi mari. Uneori, sistemul de răcire al unor astfel de dispozitive este schimbat.
Furtunuri și cabluri
Furtunurile și cablurile trebuie selectate cu atenție și verificate pentru integritate. Această nevoie se datorează atât cerințelor de siguranță electrică, cât și tehnologiei de lucru.
Sudarea se realizează foarte des în apă de mare, al cărei conținut de sare este ridicat. O astfel de apă este un bun conductor de electricitate, prin urmare, dacă cablurile nu sunt sigilate, se poate scurge, ceea ce poate avea un efect negativ asupra calității arcului.
costum
Evident, echipamentul de scuba este necesar pentru a proteja sudorul. Pentru lucru la adâncimi mari, un costum sau costum spațial poate fi realizat din metal. Aici se află un alt truc.
În apă sărată, arcul se poate aprinde la o distanță decentă de metal, fără măcar să-l atingă. Și, deoarece conductivitatea pozitivă poate fi stabilită în apă între piesa de sudat și costumul sudorului, poate apărea o descărcare la o distanță mică între electrod și costum.
Electrozi și sârmă
Electrozii pentru sudarea subacvatică merită o atenție deosebită. Acestea trebuie să fie realizate dintr-un material care nu este expus la apă. Sudarea sub apă se realizează cu electrozi din oțel moale.
Acoperirea este acoperită cu compuși speciali care împiedică distrugerea lui pentru o lungă perioadă de timp, creând un strat impermeabil la suprafață.
Ca astfel de compoziții pot fi folosite parafina, ceara, celuloidul dizolvat în acetonă. Diametrul electrozilor pentru sudarea subacvatică este de 4-6 milimetri. Există mărci speciale - Sv-08, Sv-08A, Sv-08GA, Sv-08G2.
La sudarea cu un dispozitiv semiautomat, se utilizează sârma de sudură de la următoarele mărci - SV-08G2S, PPS-AN1.
Condițiile dificile de muncă necesită organizarea adecvată a locului de muncă și respectarea tuturor măsurilor de siguranță.Locul de muncă trebuie ales astfel încât undele și curenții să nu interfereze cu sudorul.
Nu ar trebui să existe obiecte libere plutitoare în apropierea locului de lucru. Electrozii trebuie schimbati numai când alimentarea este oprită.
Respectarea tuturor regulilor și tehnologiei sudării subacvatice vă va permite să obțineți rezultate excelente la instalarea și repararea structurilor hidraulice, a navelor și la instalarea echipamentelor subacvatice.
Prelucrarea unei cusături sudate la conectarea țevilor de înaltă presiune.
La sudarea țevilor cu pereți groși care alcătuiesc o conductă de înaltă presiune, metalul este expus la temperaturi ridicate, ceea ce duce la modificări ale structurii sale la locul sudurii în sine și la o distanță de aproximativ 1-2 centimetri de aceasta ( adică în zona încălzită) . Acest lucru duce la faptul că caracteristicile sudurii sunt reduse, ceea ce înseamnă că nu există nicio garanție că va rezista efectelor adverse ale mediului care trece prin conductă și mediul său. Pentru a evita acest lucru, este necesar să se efectueze o prelucrare specială a sudurii și a zonei situate în apropierea acesteia.
Cel mai adesea, tratamentul termic este utilizat pentru aceasta, ale cărui caracteristici depind de ce oțel sunt fabricate conductele și de dimensiunile lor exacte. Dacă conducta este fabricată în condiții de producție, atunci se folosesc cuptoare speciale pentru tratarea termică a îmbinărilor - acestea pot fi cuptoare cu mufă cu rezistență, arzătoare cu gaz cu inele sau încălzitoare cu inducție.
Cuptorul cu mufă de rezistență este utilizat pentru tratarea termică a îmbinărilor țevilor cu pereți groși cu un diametru de 30 până la 320 mm. În acest caz, grosimea exactă a pereților țevilor nu contează. Într-un astfel de cuptor, joncțiunea este încălzită la 900 de grade.
Încălzitoarele cu inducție procesează conectarea conductelor prin încălzirea joncțiunii cu un curent electric de frecvență industrială (la 50 Hz). Un astfel de încălzitor este utilizat pentru a procesa conectarea țevilor cu un diametru care depășește 100 mm și o grosime a peretelui de -10 mm. Pentru a efectua un astfel de tratament termic, îmbinarea în sine și zona conductei situată lângă ea sunt înfășurate cu o foaie de azbest, deasupra căreia sunt așezate mai multe spire de sârmă de cupru, a cărei secțiune transversală ar trebui să fie cel puțin 100 mm patrati. Când înfășurați firul, este necesar să vă asigurați că spirele sunt simultan suficient de aproape una de cealaltă, dar nu se ating unele de altele - altfel poate apărea un scurtcircuit.
După cum se poate observa din cele de mai sus, îmbinarea sudate a țevilor și prelucrarea sa ulterioară sunt sarcini concepute pentru meșteri cu o vastă experiență în astfel de lucrări.
Atunci când se efectuează suduri, este necesar să se țină seama de toate caracteristicile unei anumite conducte - din ce conducte este montată și se termină cu condițiile în care va fi operat. În ceea ce privește tratamentul termic ulterior, aici este, de asemenea, necesar să cunoașteți nuanțele unei astfel de operațiuni și să respectați toate cerințele tehnologice - doar o astfel de abordare ca urmare va garanta o conexiune de înaltă calitate.
Obținerea de hidrogen
Hidrogenul se poate obține prin electroliza apei, mai exact, o soluție alcalină de hidroxid de sodiu (sodă caustică, sodă caustică, toate acestea sunt denumiri pentru aceeași substanță). Se adaugă hidroxid în apă pentru a accelera reacția.
Pentru a obține hidrogen, este suficient să coborâți doi electrozi în soluție și să le aplicați curent continuu. În timpul procesului de electroliză, oxigenul va fi eliberat la electrodul pozitiv, hidrogenul va fi eliberat la negativ. Cantitatea de hidrogen eliberată va fi de două ori mai mare decât cantitatea de oxigen eliberată.
În termeni chimici, reacția arată astfel:
2H2O=2H2+O2
Din punct de vedere tehnic, rămâne să separă aceste două gaze și să le împiedice să se amestece, deoarece rezultatul este un amestec cu o energie potențială enormă.Lăsarea procesului necontrolat este extrem de periculoasă.
Pentru sudare, hidrogenul se obține folosind dispozitive speciale - electrolizoare. Pentru alimentarea acestora este nevoie de energie electrică cu o tensiune de 230 V sau mai mare. Electrolizoarele, în funcție de proiectare, pot funcționa pe curent trifazat și pe curent monofazat.
Acasa
Pentru a utiliza sudarea cu hidrogen în viața de zi cu zi, nu este necesar să cumpărați dispozitive pentru producerea hidrogenului. De obicei, au performanțe și putere grozave. În plus, astfel de generatoare sunt voluminoase și scumpe.
Putere și fluid de lucru
Alimentarea poate fi alimentată de la un încărcător de mașină sau de la un redresor de casă, care poate fi realizat cu un transformator adecvat și câteva diode semiconductoare.
Soluția de hidroxid de sodiu trebuie utilizată ca fluid de lucru. Va fi un electrolit mai bun decât apa plată. Pe măsură ce nivelul soluției scade, trebuie doar să adăugați apă. Cantitatea de hidroxid de sodiu va fi întotdeauna constantă.
Carcasă și tuburi
Ca carcasă pentru un generator de hidrogen, puteți folosi un borcan obișnuit de litru cu un capac din polietilenă. În capac, este necesar să forați găuri pentru diametrul tuburilor de sticlă.
Se vor folosi tuburi pentru a elimina gazele rezultate. Lungimea tuburilor trebuie să fie suficientă pentru ca capetele inferioare să fie scufundate în soluție.
Electrozii trebuie plasați în interiorul tuburilor, prin care este furnizat curent continuu. Locurile unde tuburile trec prin capac trebuie sigilate cu orice etanșant siliconic.
Retragerea hidrogenului
Hidrogenul va fi eliberat din tubul care conține electrodul negativ. Este necesar să se prevadă posibilitatea drenării acestuia cu un furtun. Hidrogenul trebuie îndepărtat printr-un sigiliu de apă.
Este un alt borcan de apă de jumătate de litru, în capacul căruia sunt montate două tuburi. Unul dintre ele, prin care se furnizează hidrogenul de la generator, este scufundat în apă. Al doilea elimină hidrogenul care a trecut prin apă din oblon și îl livrează prin furtunuri sau tuburi elastice către arzător.
Este necesară o etanșare cu apă pentru ca flacăra de la arzător să nu treacă în generator atunci când presiunea hidrogenului scade.
Arzător
Arzătorul poate fi făcut dintr-un ac dintr-o seringă medicală. Grosimea sa ar trebui să fie de 0,6-0,8 mm. Pentru suportul pentru ac se pot adapta tuburi de plastic potrivite, piese de pixuri, creioane automate. De asemenea, este necesar să se asigure alimentarea cu oxigen a arzătorului de la generator.
Intensitatea formării hidrogenului și oxigenului în generator va depinde de mărimea tensiunii aplicate. Experimentând cu acești parametri, este posibil să se obțină o temperatură a flăcării arzătorului de 2000-2500 °C.
Un aparat autofabricat care realizează sudare cu hidrogen poate fi folosit cu succes pentru tăierea sau îmbinarea prin sudare sau lipire a diferitelor piese mici din metal feros și neferos. Acest lucru poate fi necesar atunci când reparați diverse obiecte de uz casnic, piese auto, diverse unelte metalice.
