Смесь аргона и углекислоты в процентах

Сварочные газовые смеси на основе аргона и углекислоты.
Для высокого качества электросварочных работ в среде защитных газов компания «Криогенсервис» предлагает широкий ассортимент сварочных смесей на основе аргона, а также заправку баллонов сварочными смесями любого объема!

Полуавтоматическая сварка плавящимся электродом (MIG-MAG, позволяет обеспечивать отличное качество и высокую прочность сварного соединения при высокой производительности процесса. Сварочная смесь заметно влияет на результат. Для получения максимального эффекта желательно использовать оптимальный состава. Выбор компонентов зависит от особенностей конструкции и свариваемых материалов. МЫ ПОМОГАЕМ СВОИМ КЛИЕНТАМ НЕ ТОЛЬКО ПОДОБРАТЬ ОПТИМАЛЬНЫЙ СОСТАВ, НО И НА ПРАКТИКЕ РЕШИТЬ ИХ ПРОБЛЕМЫ.

Эффективность высокотемпературной обработки металлов повышают сварочные смеси защитных газов, используемых для создания защитного облака над расплавленным металлом. Специальные газосмеси использовать при сварке гораздо выгоднее, чем чистые газы. Разработано несколько стандартизированных составов, применяемых для углеродистых, низко- и высоколегированных сталей и цветных металлов.

Экспериментально доказано, что смеси повышают качество расплава, снижают количество металлических брызг, увеличивают производительность работы сварщика. Сварочные швы становятся пластичными, заметно стабилизируется горение дуги. Влияние вредных факторов снижается за счет уменьшения задымленности, улучшаются условия труда.

• Свойства и назначение
• Смеси газов
• Что лучше: сварочная смесь или углекислота?
• Подбор сварочной смеси для полуавтомата
• Применение смесей
• Самостоятельное смешивание газов

Среди сварочных материалов особое место занимают газы. Именно от них зависит качество шва и производительность выполняемых работ. Многие металлы при нагревании начинают активно взаимодействовать с воздухом и влагой, содержащейся в нём. Это приводит к снижению прочности полученного соединения. На шве образуются поры и трещины, ухудшается коррозийная стойкость.

Сварочные газы выполняют защитную функцию. Они обволакивают горячую рабочую область, вытесняя воздух, который содержит вредные примеси и частицы воды. Кроме этого, газовое облако помогает улучшить свойства электрической дуги и способствует более глубокому проплавлению металла.

Виды сварочных газов

Один из частых вопросов на форумах, посвящённых сварке методами MIG/MAG и TIG звучит так: «Какой газ нужен для сварочного полуавтомата?». Здесь многое зависит от того, с каким металлом планируется работать. Но прежде чем ответить, подробно рассмотрим основные сварочные газы:

• аргон;
• гелий;
• азот;
• углекислый газ;
• водород;
• кислород.

По виду защитные газы для сварки делятся на инертные (гелий, аргон) и активные (кислород, водород, углекислый газ). Первые не вступают в реакцию с обрабатываемым материалом. Их используют для сварки металлов и сплавов, склонных при повышении температуры взаимодействовать с компонентами воздуха. К ним относятся титан, магний, алюминий и пр., а также их сплавы. Вторые же, напротив, взаимодействуют со свариваемым материалом и способны растворяться в нём.

Отдельно можно выделить азот. Его чаще относят к активным, но применяют и в качестве инертного для сварки меди и её сплавов.

Чистые (основные) сварочные газы

Сначала поговорим о газах, которые используются для сварки в чистом виде.

Аргон. Чаще им варят чёрные металлы, нержавеющую сталь (аргонодуговым методом TIG) и цветные металлы (методом MIG). Имеет инертные свойства, хорошо подходит для сваривания тугоплавких металлов. Низкая теплопроводность обеспечивает сосредоточение тепла на внутренней части дуги, улучшая формирование её столба. Шов получается узким и глубоким. Сварочный газ аргон взрывоопасен. Для хранения используют баллоны, окрашенные в серый цвет с зелёной маркировкой.
Гелий. Применяется для сварки химически чистых или активных цветных металлов, сплавов на основе алюминия и магния аргонодуговым методом TIG. Часто используется в качестве добавки к аргону. Позволяет получить широкий шов с хорошим показателем смачивания по краю и большой глубиной проплавления. Хорошо проводит тепло и имеет высокий ионизационный потенциал. Гелий легче воздуха, благодаря этому, его можно использовать для выполнения потолочных швов. Закачивается в коричневые баллоны, маркируется белым цветом.
Углекислый газ. Уникален тем, что его можно использовать в абсолютно чистом виде, без добавления иных инертных газов. Используется как для полуавтомата (MAG на короткой дуге), так и для ручной дуговой сварки порошковыми электродами. Углекислотой варят сталь. Причём за счёт возможности глубокого проплавления можно выполнять соединение толстостенных металлов. Ещё одно преимущество С0₂ заключается в его низкой стоимости. К недостаткам относят нестабильность дуги и сильное разбрызгивание. Для углекислого газа используют баллоны чёрного цвета с жёлтой маркировкой.

Дополнительные сварочные газы

Вспомогательные газы используют в качестве компонентов сварочных газовых смесей. К ним относятся:

• Кислород. Смешивается с аргоном и углекислотой в концентрации до 10%. Добавление кислорода способствует стабилизации дуги, ускоренному окислению и повышению температуры горения. Шов получается неглубоким с широким профилем.
• Водород. Добавляется в аргон (не более 10%). Улучшает теплопроводность, способствует удалению окисей. Незаменим при сварке высоколегированной (аустенитной) нержавейки. Образует широкий шов.
• Азот. В качестве защитной среды применяется для сварки меди. Чаще используют в работе с двухфазными нержавеющими сталями для повышения стойкости шва к коррозии.

Сварочные газовые смеси позволяют получить дополнительные технологические преимущества. Их использование повышает стабильность дуги и улучшает характеристики шва. Вместе с тем усиливается защита сварочной ванны.

Расход сварочных газов

Точно рассчитать сколько понадобится газа при сварке того или иного изделия не получится. Это зависит от множества факторов. Существует несколько методов приблизительного подсчёта.
Чаще всего при работе полуавтоматом применяют такую формулу: N =

– расход проволоки на изделие (кг), а

– коэффициент расхода газа на 1 кг проволоки. За

принимают значение от 1,15 до 1,3.
Ещё одна формула подсчёта приблизительного расхода сварочной смеси газов выглядит так:
Р =

– удельное значение расхода газовой смеси, а Т – время работы.
Удельный расход напрямую зависит от выбранной силы тока и диаметра присадочной проволоки. Для примера представим таблицу расхода сварочной смеси из аргона и углекислоты:

Применение

Теперь о том, какие газовые смеси подходят для сварки тех или иных металлов. Коротко это можно выразить списком:

• Ar – сталь, нержавейка, цветные металлы;
• He – алюминиевые и магниевые сплавы;
• CO₂ – сталь;
• Ar+CO₂ − сталь и нержавейка;
• Ar+O₂ − сталь и нержавейка;
• Ar+He – нержавеющая сталь и цветные металлы;
• Ar+O₂+CO₂ − сталь;
• Ar+H₂ − нержавеющая сталь;
• Ar+He+CO₂ − сталь и нержавейка.
• Газы могут иметь как положительное влияние на процесс сварки, так и отрицательное. Всё зависит от правильного применения и пропорций смеси.

Заправка сварочных газов

К выбору поставщика газов необходимо отнестись крайне ответственно. От этого зависит ваша безопасность и качество работы.

Каждый сварочный газ заправляется в баллоны определённого цвета с маркировкой. Перед тем как наполнить ёмкость, необходимо проинспектировать её состояние как изнутри, так и снаружи. После осмотра и проверки на герметичность проводится процесс вакуумирования и дегазации баллона, чтобы избавить его от накопившихся внутри посторонних веществ и конденсата.

Оборудование для газовой сварки

Работа с газом требует ответственного отношения к подбору сварочного оборудования. Здесь имеет значение каждая мелочь. В каталоге, представленном на сайте компании-производителя «КЕДР», вы найдёте всё необходимое для газовой сварки. Продукция сертифицирована и проходит многоэтапный контроль качества.

Смеси газов

Для сварки используют 4 газообразных бесцветных вещества, вытесняющие из рабочей зоны:

• водород, способствующий охрупчиванию металлов;
• азот, образующий твердые шлаковые соединения;
• кислород, активно окисляющий металлы.

Вытеснение газовоздушных компонентов происходит за счет высокой плотности защитных газов, они формируют малоподвижное облако. У всех сварочных смесей газов удельный вес больше, чем у воздуха. Концентрация компонентов подбиралась экспериментальным путем, учитывалось влияние газов на режим сварки. Смеси на основе аргона значительно расширяют возможности сварки, повышают эффективность работы сварщиков. Минимизируют риски образования дефектов в сварочных швах.

https://youtube.com/watch?v=CFOO2HP3hj4%3Ffeature%3Doembed

Аргон и углекислый газ

Для сваривания цветных металлов, профиля и проката из высоколегированных сталей используется сварочная смесь аргона и углекислоты. Аргон снижает активность углекислоты, а CO2 увеличивает теплопередачу аргона. Сварка углеродистых и низколегированных сталей в защитном облаке Ar+CO2 намного эффективнее, чем в каждом отдельном газе. При концентрации углекислоты в пределах 20% толстостенные металлические конструкции провариваются даже при сильной загрязненности поверхности.

Аргон и кислород

Состав применяют для сваривания низколегированных и легированных никелем сталей. При небольшой концентрации кислорода удается избежать пористости швов, аргон препятствует образованию окислов. Комбинация Ar+O2 применяется с различными видами сварочной проволоки, расширяет возможности сварочного процесса за счет повышения энергии дуги, стабильного горения. Металл быстрее проваривается. Формируются ровные шовные валики при равномерном прогреве присадочного прутка. Прочность соединения увеличивается за счет расширения диффузионного слоя.

Аргон и гелий

Инертные газы сочетают в разных пропорциях. Самые распространенные составы 7:3 и 1:1. Композиция Ar+He используется при работе с различными металлами:

• чугуном различной плотности;
• с низколегированными и легированными сталями с высоким содержанием никеля и хрома;
• цветными сплавами на основе меди, алюминия;
• тугоплавкими заготовками.

Смесь инертных газов исключает образование окалины, трещин, раковин. Часто применяется в наукоемких отраслях для автоматической сварки, где требуется высокое качество швов.

Аргон и водород

Комбинация Ar+H разрабатывалась для соединения сталей с аустенитной структурой, обладающих жаропрочностью. Смесь обеспечивает эластичность швов, процент водорода зависит от марки стали, львиную долю композиций составляет аргон, формирующий плотное защитное облако.

Аргон и активные газы

Концентрация углекислого газа в подобных газосмесях не превышает 20%, кислорода – 2%. При работе с тонкими видами проката и профиля снижают концентрацию углекислого газа, увеличивают содержание кислорода для быстрого прогрева заготовок в месте соединения. При работе с толстыми деталями  повышают содержание углекислого газа. Для работы с медными сплавами в композицию вводят незначительное количество азота.

Свойства и назначение

Сварочная смесь, создающая защитное облако над ванной расплава способна оказывать на процесс сварки как положительное, так и отрицательное воздействие. Инертные газы ведут себя по-разному:

• Аргон за счет ионизации воздуха поддерживает дугу и обеспечивает качественный перенос металла. При работе с толстостенными заготовками, прокатом из металлов, имеющих высокую теплопроводность, аргон, характеризующийся слабой отдачей энергии, малоэффективен.
• Гелий с этой точки зрения предпочтительнее, но меньше влияет на стабильность горения дуги и не улучшает перенос металла присадки на поверхность заготовок.
• Углекислый газ обеспечивает хорошую защиту за счет высокой плотности, снижает разбрызгивание жидкого металла.

Каждый отдельный газ обладает уникальными свойствами, в смеси они нивелируют отрицательное воздействие отдельных компонентов, усиливают положительное влияние. Составы подбирались методом проб и ошибок с целью повышения качества швов и скорости сварки.

В смеси защитные газы намного эффективнее защищают ванну расплава, снижают вероятность образования дефектов.

Кислород — самый распространённый на Земле элемент, на его долю (в составе различных соединений, главным образом силикатов) приходится около 47,4 % массы твёрдой земной коры. Морские и пресные воды содержат огромное количество связанного кислорода — 88,8 % (по массе), в атмосфере содержание свободного кислорода составляет 20,95 % по объёму и 23,12 % по массе. Более 1500 соединений земной коры в своём составе содержат кислород.

Кислород входит в состав многих органических веществ и присутствует во всех живых клетках. По числу атомов в живых клетках он составляет около 25 %, по массовой доле — около 65 %.

История открытия кислорода.

Впервые кислород был получен 1 августа 1774 года при химических опытах английского химика Джозефа Пристли, который проводил лабораторные работы над оксидом ртути, направляя солнечные лучи с помощью линзы на это соединение. При разложении оксида ртути, Джозефу Пристли удалось выделить простое вещество, которому он дал название «дифлогистированный воздух». В 1775 году Антуан Лавуазье исследовал открытие Джозефа Пристли и установил, что полученный при химической реакции газ, является составным элементом атмосферного воздуха, кислот и многих других веществ. Полученный Джозефом Пристли газ был назван Кислородом. Название «Кислород» произошло от латинского «Oxygenium». Ещё до Пристли, в 1771 году, исследования кислорода проводил шведский химик Карл Шееле. Своему открытию Карл Шееле дал название «огненный воздух», описание которого он изложил в книге. Поскольку публикация книги Шееле произошла позже открытия Пристли, открытие кислорода присвоено именно Джозефу Пристли. В истории открытия кислорода важную роль сыграли опубликованные ранее работы по окислению и разложению ртути, которые проводил французский химик Пьер Байен. Окончательную точку в истории открытия кислорода и итог определения названия открытия поставил французский химик Антуан Лавуазье, оперируя ранее полученными результатами Пристли и Шееле.

Антуан Лавуазье назвал полученный газ «Oxygene». После введения Ломоносовым М. В. слова «кислота» появилось название на русском языке «кислород» (от греч. зн. «рождающий кислоту»).

Получение кислорода происходит двумя способами: промышленным и лабораторным.

Промышленный способ получения кислорода заключается в криогенной ректификации и в применении специальных мембранных кислородных установок.

В лабораториях используют технический кислород (произведённый промышленным путём), который доставляют в металлических кислородных баллонах под давлением 14,7 МПа (150 кгс/см²). В лабораториях получение кислорода ведётся путём нагревания перманганата калия KMnO4, но количество получаемого кислорода не велико. Ещё одним из лабораторных способов получения кислорода является реакция каталитического разложения пероксида водорода, при которой катализатором будет диоксид марганца. При каталитическом разложении хлората калия, также выделяется кислород. Лабораторными способами получения кислорода также являются реакция разложения оксида ртути и электролиз водного щелочного раствора.

Физические свойства кислорода.

Кислород может иметь газообразный, жидкий или твёрдый вид. При нормальных условиях окружающей среды, кислород будет бесцветным газом «парамагнетиком», не имеющим запаха и вкуса. Молекулярная масса кислорода равна 15,9994 г/моль, а масса 1 литра газообразного кислорода равна 1,429 грамма. Следует обратить внимание на то, что кислород слабо растворим в воде или спирте, но обладает высокой растворимостью в расплавленном серебре.

При повышении температуры газообразного кислорода, происходит его обратимый распад на атомы: +2000 C° — 0,03%; +4000 C° — 59%, а при температуре +6000 C° — уже 99,5%.

Жидкий кислород представляет собой жидкость бледно-голубого цвета с температурой кипения -182,98 C° и температурой заморозки -222,65 C°.

Твёрдый кислород представляет собой кристаллы синего цвета с температурой плавления -218,79 C°. Твёрдый, замороженный кислород может находиться в шести разных кристаллических фазах, три из которых могут существовать при давлении 1 атмосферы. Оставшиеся три кристаллические фазы твёрдого кислорода образуются при высоких давлениях.

Оранжевые кристаллы образуются при давлении в интервале 6-8 ГПа. При давлении 10-96 ГПа, цвет кристаллов будет в диапазоне от тёмно-красного оттенка до чёрного цвета. При давлении, превышающем 96 ГПа – кристаллы твёрдого кислорода приобретают металлический блеск и при низких температурах обретают свойство сверхпроводимости.

Химические свойства кислорода.

Кислород является очень сильным окислителем (степень -2) и может взаимодействовать с большинством элементов, образуя при этом оксиды. Процесс окисления происходит с выделением тепловой энергии и ускоряется при увеличении температуры. При нормальных условиях кислород вступает в реакцию со всеми химическими элементами кроме: золота, инертных газов (Гелий, Криптон и Ксенон, Неон и Радон); при воздействии электрических разрядов и ультрафиолета, происходит взаимодействие с галогенами. Кислород способствует процессам дыхания живых организмов, горения и гниения. В свободном виде, кислород существует двух модификаций – O2 и O3.

Кислород применяется в разных областях человеческой деятельности:
Металлургия. Кислород применяется, при производстве стали и при выработке некоторых цветных металлов.
Сварка и резка металлов. При газосварочных работах и резке металлов может использоваться кислород в баллонах.
Ракетное топливо. В ракетном топливе жидкий кислород применяется в качестве мощного окислителя.
Медицина. В медицине кислород используется в металлических кислородных баллонах. Кислород используется в медицинской аппаратуре искусственного дыхания.
Пищевая промышленность. Кислород является зарегистрированной пищевой добавкой E948 и применяется в качестве упаковочного газа.
Химическая промышленность. Кислород – это мощный реактив-окислитель!

Токсические производные кислорода.

Реактивные формы кислорода (в том числе озон) являются очень токсичными для живых организмов продуктами, которые получаются при активировании или частичном восстановлении кислорода.

ПОЛЕЗНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Возможно ли сократить расходы на сварку и улучшить ее качество одновременно?

ДА! ДА, и еще раз ДА!

Технология сварки в защитной среде с применением сварочных газовых смесей значительно повышает качество работ и эффективность производства сварочных работ. Новым уровнем в улучшении сварочных процессов стало применение газовых смесей на основе аргона!

Преимущества использования газовых сварочных смесей на основе аргона по сравнению с углекислотой:
Увеличение количества наплавляемого металла за единицу времени, а также снижение потерь электродного металла на разбрызгивание.
Снижение количества прилипания брызг (набрызгивания) в районе сварного соединения и как следствие уменьшение до 95% трудоемкости по их удалению. Повышение плотности и пластичности металла шва. Повышение прочности сварного соединения. Процесс сварки стабилен даже при некоторой неравномерности подачи сварочной проволоки, а также наличия на её поверхности следов технологической смазки и ржавчины. Гигиенические условия труда на рабочем месте сварщика улучшаются за счет значительного уменьшения количества выделений сварочных аэрозолей и дымов.

Самостоятельное смешивание газов

Теоретически смесь можно приготовить непосредственно на рабочем месте, на сварочных участках предусмотрены специальные посты с установкой ротаметров – аппаратов, контролирующих расход компонентов за единицу времени из каждого баллона. По показателям ротаметров с помощью редукторов регулируют состав газовой смеси, подаваемой к рабочим местам сварщиков.

При работе с несколькими баллонами одновременно состав сварочной смеси не будет идеальным. Делая газосмеси самостоятельно невозможно добиться точного процентного содержания компонентов до десятых. Обязательно увеличится расход газов и, соответственно, присадки.

Защитный сварочный газ – оптимальная смесь, используемая при термической обработке металлов. Готовые составы заказывают у специализированных поставщиков или непосредственно на заводах-изготовителях.

Лучшие условия труда

Значительно меньше количества дыма, сварочных аэрозолей и вредных газов сохраняют здоровье сварщика и позволяют ему длительное время работать с большим вниманием. Уменьшается риск возникновения профессиональной болезни сварщиков — силикоза легких.

Уже наступило время использовать прогрессивные технологии и новые продукты, позволяющие производителям обеспечивать высокое качество работ и эффективность производства, улучшить и обезопасить условия труда своих рабочих.

Компания «Криогенсервис» осуществляет поставку сварочных газовых смесей, наполнение баллонов и оперативную доставку специализированным транспортом.

Особенности получения

Смесь газов можно получить от двух баллонов с помощью газового постового смесителя. Однако простейшие модели не могут обеспечить стабильность состава смеси при снижении давления газа в каком-то баллоне. Помимо этого, компоненты в баллонах заканчиваются не синхронно и сварщику надо постоянно следить за остатком газа и часто заменять баллоны. Особенно коварно поведение углекислоты, для которой невозможно определить остаток газа в баллоне и он заканчивается всегда внезапно. Качественные импортные постовые смесители с контролем потока на входе очень дороги (2000 Евро).

Наиболее производительным способом является заводской, где компоненты в строго дозированном количестве поочередно подаются в баллон через вентиль. При этом для (Ar+CO2) смесей первым наполняемым компонентом является углекислота, которая оседает в нижней части баллона. Следующим наполняется аргон , который легче углекислоты и скапливается в верхней части баллона. Поэтому они при поочередном наполнении часто оказываются плохо перемешанными и не соответствуют заявленному составу. Кроме того, фактический состав меняется как во времени, так и при изменении температуры воздуха.

Для обеспечения однородности и стабильности рекомендуется использовать специальную трубку на вентиле внутри баллона. При отсутствии такой трубки для лучшего перемешивания рекомендуется хранить баллон в горизонтальном положении и время от времени вращать его (например, покатать по полу). Хранить баллоны рекомендуется в помещении. После длительного нахождения на холоде и переноса баллона в теплое помещение, равновесная температура в нем, равная температуре окружающего воздуха,устанавливается в течение длительного времени (примерно сутки).

Лучшее качество

Уменьшает количество оксидных включений и измельчает зерно, улучшая микроструктуру металла. Увеличивает глубину провара шва, повышает его плотность, что в конечном итоге увеличивает прочность свариваемых конструкций.
Высокая усталостная прочность, лучший внешний вид изделий — весомые аргументы в пользу сварочных смесей при сварке.

Углекислота

Углекислый газ CO2 (углекислота, двуокись углерода, диоксид углерода, угольный ангидрид) в зависимости от давления и температуры может находиться в газообразном, жидком или твердом состоянии.

В газообразном состоянии диоксид углерода представляет собой бесцветный газ с немного кисловатым вкусом и запахом. В атмосфере Земли содержится около 0,04% углекислого газа. При нормальных условиях его плотность составляет 1,98 г/л – примерно в 1,5 раза больше плотности воздуха.

Жидкий диоксид углерода (углекислота) представляет собой бесцветную жидкость без запаха. При комнатной температуре она существует только при давлении свыше 5850 кПа. Плотность жидкой углекислоты сильно зависит от температуры. Например, при температуре ниже +11°С жидкая углекислота тяжелее воды, при температуре выше +11°С – легче. В результате испарения 1 кг жидкой углекислоты при нормальных условиях образуется примерно 509 л газа.

При температуре около -56,6°С и давлении около 519 кПа жидкая углекислота превращается в твердое вещество – «сухой лед».

В промышленности наиболее распространены 3 способа получения углекислого газа:

• из отходящих газов химических производств, прежде всего синтетического аммиака и метанола; в отходящем газе содержится примерно 90% углекислого газа;
• из дымовых газов промышленных котельных, сжигающих природный газ, уголь и другое топливо; в дымовом газе содержится 12–20% углекислого газа;
• из отходящих газов, образующихся при брожении в процессе получения пива, спирта, при расщеплении жиров; отходящий газ представляет собой почти чистый углекислый газ.

Согласно ГОСТ 8050-85 газообразная и жидкая углекислота поставляется трех видов: высшего, первого и второго сортов. Для сварки рекомендуется использовать углекислоту высшего и первого сорта. Применение углекислоты второго сорта для сварки допускается, однако желательно наличие осушителей газа.

Меры безопасности при работе с углекислым газом:

Углекислота не токсична и не взрывоопасна, однако при ее концентрациях в воздухе свыше 5% (92г/м3) снижается доля кислорода, что может привести к кислородной недостаточности и удушью. Поэтому следует опасаться ее скапливания в плохо проветриваемых помещениях. Для регистрации концентрации углекислоты в воздухе производственных помещений применяются газоанализаторы – стационарные автоматические или переносные.

При уменьшении давления до атмосферного жидкая углекислота превращается в газ и снег с температурой -78,5°C и может привести к поражению слизистой оболочки глаз и обморожению кожи. Поэтому при отборе проб жидкой углекислоты необходимо пользоваться защитными очками и рукавицами.

Применение углекислого газа при сварке:

Углекислый газ применяется в качестве активного защитного газа при дуговой сварке (обычно при полуавтоматической сварке) плавящимся электродом (проволокой), в том числе в составе газовой смеси (с кислородом, аргоном).

Снабжение сварочных постов углекислым газом может осуществляться следующими способами:

• непосредственно от автономной станции по производству углекислоты;
• от стационарного сосуда-накопителя – при значительных объемах потребления углекислого газа и отсутствии у предприятия собственной автономной станции;
• от транспортной углекислотной емкости – при меньших объемах потребления углекислого газа;
• от баллонов – при незначительных объемах применения углекислого газа или невозможности прокладки трубопроводов к сварочному посту.

Автономная станция по производству углекислоты – отдельный специализированный цех предприятия, производящий диоксид углерода для собственных нужд и поставки другим организациям. Углекислый газ подается к сварочным постам по газопроводам, проложенным в сварочных цехах.

При небольших объемах потребления углекислого газа или невозможности проведения трубопроводов к сварочным постам для снабжения углекислым газом используются баллоны. В стандартный черный баллон емкостью 40 л заливают 25 кг жидкой углекислоты, которая обычно хранится при давлении 5–6 МПа. В результате испарения 25 кг жидкой углекислоты образуется примерно 12 600 л газа.

Для отбора газа из баллона он должен оснащаться редуктором, подогревателем газа и осушителем газа. При выходе углекислого газа из баллона в результате его расширения происходит адиабатическое охлаждение газа. При высокой скорости расхода газа (более 18 л/мин) это может привести к замерзанию содержащихся в газе паров воды и закупорке редуктора. В связи с этим между редуктором и вентилем баллона желательно размещать подогреватель газа. При прохождении газа по змеевику он подогревается электрическим нагревательным элементом, включенным в сеть с напряжением 24 или 36В.

Для извлечения влаги из углекислого газа применяется осушитель газа. Он представляет собой корпус, заполненный материалом (обычно силикагелем, медным купоросом или алюмогелем), хорошо впитывающим влагу. Осушители бывают высокого давления, устанавливаемые до редуктора, и низкого давления, устанавливаемые после редуктора.

Сравнительные таблица для выбора состава сварочной смеси

Компания «Криогенсервис» производит снабжение предприятий (различного профиля) техническими газами: азот, аргон, ацетилен, газовые смеси, гелий марки «А» и гелий марки «Б», технический кислород, пропан, а также углекислота. Кроме поставок технических газов, компания специализируется на торговле газовыми баллонами, произведёнными по ГОСТ 949-73 и ГОСТ 15860-84 (для пропана). Среди дополнительных услуг компании, можно отметить услуги по ремонту, аренде, покупке и переосвидетельствованию (аттестации) газовых баллонов.

Сварочная смесь или углекислота?

Чем лучше варить, специалисты решают самостоятельно, учитывая прочность соединений, затраты на расходные материалы. Для изоляции расплава, образуемого в процессе сварки, можно использовать инертные газы аргон и гелий, углекислоту или сварочную смесь. С введением инертных газов, которые не взаимодействуют с расплавом, в активные, снижается способность углерода растворяться в жидком металле. СО2 – активный газ, при использовании в чистом виде он насыщает стали и цветные металлы.

https://youtube.com/watch?v=SHOz3rkHEPA%3Ffeature%3Doembed

Преимущества применения газосмеси:

• облегчается струйный перенос электродной наплавки;
• швы получаются более пластичные;
• снижается риск образования пористости;
• ускоряется процесс расплавления металла;
• увеличивается прочность соединений;
• меньше дымление, выделяемые вещества удерживаются в зоне расплава;
• при неравномерной подаче присадочной проволоки сохраняется ритмичность работы;
• из-за минимизации разбрызгивания снижается расход электродов и проволоки.

Достоинства сварки в атмосфере углекислого газа:

• низкая стоимость;
• возможность варить в любом пространственном положении;
• хорошая проварка стыков.

Производительность сварочных работ при использовании специальных смесей, защищающих ванну расплава от окисления, повышается на 50%, при этом потребление электроэнергии не увеличивается.

Экономия средств

Уменьшает расход электроэнергии и сварочной проволоки на 10-15%. Позволяет значительно сократить затраты на работы, связанные с зачисткой, и подготовку сварных швов перед покраской или оцинкованием. Увеличивает срок службы сварочных насадок, стекол масок и спецодежды, вследствие чего сокращаются затраты на их замену.

Применение смесей

Бескислородные смеси выбирают при скоростной проходке и сварке цветных металлов. Они дают великолепные чистые швы с гладким профилем, окисление поверхности незначительное, обеспечивают низкий уровень армирования и обеспечивает высокую скорость проходки. Придают стабильность электрической дуге при соединении материалов толще 9 мм, снижают вероятность появления дефектов шва.

При подаче газовой смеси полуавтоматом снижается скорость подачи проволоки, быстрее нагревается горелка. Приходится корректировать режим работы, подбирать массивные головки. Для качественной работы со смесями необходимы профессиональные навыки.

При выборе готовых сварочных газовых смесей с кислородом учитывают особенности составов. К-2 считается идеальным для черных и низколегированных сталей. Другие разрабатывались для металла различной толщины, глубокого провара и сварки тонкостенного листа, профиля без деформации. Кислородосодержащие составы применяются для коротких и длинных швов, реставрационной наплавки изношенных деталей. Могут использоваться повсеместно: для роботов-автоматов, ручной, полуавтоматической сварки во всех пространственных положениях. Выбирают специальные составы для профилированного проката из сортовых сталей, для наплавки.

Для работы со сварочными смесями нужны профессиональные навыки

При ручной сварке важно соблюдать расстояние от заготовок до сопла. Необходимо постоянно поддерживать расстояние в пределах 15–20 мм от стыка, чтобы не допустить непроваров. Горелка размещается под прямым углом. Следует учитывать, что кислородные смеси увеличивают текучесть расплавленного металла, при работе в потолочном и вертикальном положении возможны проблемы.

Состав и области применения

Существует много видов газовых составов для MIG-MAG сварки. Наибольшее распространение получили смеси аргона и углекислого газа. Они широко используются как для работы с низкоуглеродистыми сталями, так и для высоколегированных (нержавеющих, жаропрочных и пр.) сортов стали.

Менее распространены смеси с добавлением кислорода, которые лучше работают при наличии ржавчины или загрязнений поверхности, но отличаются большим угаром металла и выделениями дыма.Кроме того, они не применимы для высоколегированных сортов стали.

Выбор режимов работы для MIG-MAG сварке позволяет обеспечить разные виды переноса расплавленного металла сварочной проволоки. Различают капельный перенос, когда расплавленный металл переходит вванну, вызывая образование брызг и неровностей сварного шва. При форсированных режимах MIG-MAG возможно образование струйного переноса расплавленного металла. При этом практически отсутствует разбрызгивание.

Наиболее популярные составы для сварки полуавтоматом (MIG-MAG):

• 98%Ar+2%CO2 – для высоколегированных (нержавеющих) сталей
  + на обычном полуавтомате оцинкованных деталей и сварки-пайки (MAG brazing) соединений медь-железо
• 92%Ar+8%CO2 – для тонких изделий из конструкционных сталей (1-5мм)
  + для скоростной сварки (линейная скорость до 2 м/мин на автомате или роботе)
  + для импульсной
• 80%Ar+20%CO2 – для наплавки обычных и высокопрочных конструкционных сталей
  + для полуавтоматической сварки высоколегированной (нержавеющей) стали с порошковой проволокой
• 75%Ar+ 25%CO2 – для магистральных трубопроводов и изделий из конструкционных сталей, где много вертикальных швов.
• 82%Ar+ 18%CO2 – для наплавки обычных и высокопрочных конструкционных сталей в аппаратах с прошивкой настроек на такую смесь;
• 92%Ar+2%О2+ 6%СО2 – аналог (98%Ar+2%СО2);
• 86%Ar+12%СО2+2%О2 – аналог (92%Ar+8%СО2);

Преимущества применения

При использовании правильно подобранных и качественных газовых смесей для сварки полуавтоматом (MIG-MAG), вы можете обеспечить следующие преимущества :

• высокая скорость работы, увеличение производительности и эффективности работы сварщика.;
• снижение вредных выделений дыма и угарного газа. Улучшение условий труда;
• высокая ударная прочность и надежность сварных соединений;
• снижение сварочных деформаций;
• снижение количества и размера брызг; ЗНАЧИТЕЛЬНОЕ СОКРАЩЕНИЕ ЗАЧИСТНЫХ РАБОТ
• улучшение внешнего вида сварных изделий;
• меньше риск прожога тонкостенных изделий;
• экономия дорогой сварочной проволоки;
• высокая стабильность горения дуги. Больше допустимый диапазон регулировок.
• не требуется подогрев редуктора;
• меньше забрызгивание сварочной маски;

Подбор сварочной смеси для полуавтомата

Присадочная проволока выпускается без защитного покрытия, в полуавтоматах предусмотрена подача защитных газов. Их смешивают с расчетом, чтобы создавалась нужная температура горения, при которой металлические заготовки и проволока не слишком быстро расплавлялись. При рациональном подборе газосмеси для полуавтоматической сварки упрощается процесс формирования швов.

Таблица выбора газосмеси для различных сплавов:

При использовании вольфрамового электрода и проволочной присадки применяют составы из двух инертных газов:

• НН-1 (полное название Helishield-Н3), в этой смеси концентрация гелия в пределах 30%, аргона не более 70%. газосмесь обеспечивает более эффективный нагрев, увеличивается скорость плавления металла, формируется ровная поверхность шва.
• НН-2 (международная маркировка Helishield-H5) – это в равных пропорциях смешанные два инертных газа: аргон и гелий. Универсальная смесь применяется для соединения черных и цветных заготовок практически любой толщины.

Компонентный и количественный состав оказывает влияние практически на все параметры и режим сварки металлов.

Газовые смеси широко используются для сварки и наплавки как черных, так и высоколегированных сталей, а также MIG-MAG сварки некоторых цветных металлов. Кроме того, их применяют, когда нужно сваривать оцинкованные металлы для минимизации выгорания цинка. Сварочные смеси применяют во всех областях машиностроения и строительства, но особенно важна их роль для производства промышленно опасных объектов (кораблестроение, мосты, трубопроводы, краны, лифты и пр.), где необходимо обеспечить повышенную надежность сварных соединений.

Атомная масса – 39,948. При нормальных условиях – газ, при температуре -185,9 градусов Цельсия – жидкость.

Нетоксичен и невзрывоопасен, однако представляет опасность для жизни: при его вдыхании мгновенно наступает потеря сознания и через несколько минут – смерть. Газообразный аргон тяжелее воздуха и может накапливаться в слабопроветриваемых помещениях у пола. При этом снижается содержание кислорода в воздухе,что приводит к кислородной недостаточности. Жидкий аргон может вызвать обморожение кожи и поражение слизистых оболочек.

Содержание аргона в мировой материи оценивается приблизительно в 0,02 % по массе. Аргон — третий по содержанию после азота и кислорода  компонент воздуха. Аргон — самый распространённый инертный газ в земной атмосфере (в1 м? воздуха содержится 9,34л аргона). Качественно аргон обнаруживают с помощью эмиссионного спектрального анализа.

Аргон – инертный газ с атомной массой 39,9, в обычных условиях – бесцветный, без запаха и вкуса, примерно в 1,38 раза тяжелее воздуха. Аргон считается наиболее доступным и сравнительно дешевым среди инертных газов.

Аргон занимает третье место по содержанию в воздухе (после азота и кислорода), на него приходятся примерно 1,3% массы и 0,9% объема атмосферы Земли.

В промышленности, основной способ получения аргона – метод низкотемпературной ректификации воздуха с получением кислорода и азота и попутным извлечением аргона. Также аргон получают в качестве побочного продукта при получении аммиака.

Газообразный аргон хранится и транспортируется в стальных баллонах (по ГОСТ 949-73). Баллон с чистым аргоном окрашен в серый цвет, с надписью «Аргон чистый» зеленого цвета.

Согласно ГОСТ 10157-79 газообразный и жидкий аргон поставляется двух видов: высшего сорта (с объемной долей аргона не менее 99,993%, объемной долей водяных паров не более 0,0009%) и первого сорта (с объемной долей аргона не менее 99,987%, объемной долей водяных паров не более 0,001%).

Аргон не взрывоопасен и не токсичен, однако при высокой концентрации в воздухе может представлять опасность для жизни: при уменьшении объемной доли кислорода ниже 19% появляется кислородная недостаточность, а при значительном снижении содержания кислорода возникают удушье, потеря сознания и даже смерть.

Меры безопасности при обращении с аргоном:
• дистанционный контроль содержания кислорода в воздухе ручными или автоматическими приборами; объем кислорода в воздухе должен составлять не меньше 19%;
• при работе с жидким аргоном, способным вызвать обморожение кожи и поражение слизистой оболочки глаз, необходимо использовать защитные очки и спецодежду;
• при работе в атмосфере аргона необходимо использовать шланговый противогаз или изолирующий кислородный прибор.

Применение аргона при сварке

Аргон используется в качестве инертного защитного газа при дуговой сварке, в том числе в качестве основы защитной газовой смеси (с кислородом, углекислым газом). Является основной защитной средой при сварке алюминия, титана, редких и активных металлов.

Аргон также применяется при плазменной сварке в качестве плазмообразующего газа, при лазерной сварке в качестве плазмоподавляющего и защитного газа.

В зависимости от требуемых объемов потребления аргона могут использоваться несколько схем его обеспечения. При объеме потребления до 10 000 м3/г аргон обычно доставляют в баллонах. При объеме потребления свыше 10 000 м3/г аргон целесообразно перевозить в жидком виде в специальных емкостях железнодорожным или автомобильным транспортом. При транспортировке по железной дороге применяются специализированные цистерны 8Г-513 или 15-558. На автомобильном транспорте наиболее часто устанавливаются универсальные газовые емкости типа ЦТК объемом от 0,5 до 10 м3. В этих емкостях также могут транспортироваться кислород и азот.

При централизованном снабжении схемы обеспечения сварочных постов аргоном могут быть следующими:
• непосредственно от транспортной емкости через перекачивающий насос и стационарный газификатор в сеть (см. рисунок ниже);
• от транспортной емкости в стационарную емкость с дальнейшей газификацией и подачей в сеть;
• заполнение баллонов от транспортной газификационной установки.

Сварка нержавейки – это трудоемкий, но в, то же время, методичный и скрупулезный процесс, требующий от исполнителя четкого следования инструкциям по сварке. Прежде всего, необходимо защитить зону сварки от неблагоприятного воздействия атмосферного воздуха. Это обеспечит надежную сварку нержавеющих сталей. Само качество сварных соединений будет зависеть от проведенной процедуры подготовки нержавеющей проволоки и кромок деталей. Оксидная пленка, которая образуется после горячей обработки, удаляется механическим путем. Сварка нержавейки может осуществляться вольфрамовым электродом при условии постоянного источника тока.

Особенностью сварки нержавейки является содержание в ней хрома, который при высокой температуре образует карбид хрома, нарушающий структуру стали и повышающий в несколько раз ее хрупкость. Именно по этой причине сварка любых типов нержавеющей стали производится в среде инертных газов (гелия, углекислоты, аргона или смесей) или специальных флюсов, защищающих все хромированные химические элементы, которые входят в состав нержавеющей стали.

Способы сварки нержавеющей стали:

На данный момент существует два основных способа сварки нержавейки:

— электродуговая сварка нержавейки вольфрамовым электродом (неплавящимся или плавящимся). Это самый распространенный способ, который применяется не только промышленными предприятиями, но и частными лицами. В процессе сварки происходит повышение стабильности дуги, и уменьшение частоты образования пор при помощи смеси аргона с углекислым газом или кислородом. Сварка вольфрамовым неплавящимся электродом производится с применением постоянного тока прямой полярности, а плавящегося – током с обратной полярностью. Если в нержавеющей стали имеется доля содержащегося алюминия, то ее варят переменным током с целью разрушения окислительной пленки. При проведении ручной дуговой сварки нержавейки вольфрамовым электродом диаметром до двух миллиметров и присадочной проволокой диаметром не более двух миллиметров, сварочный ток будет составлять 60— 80 А для металла в двух миллиметровую толщину. Если толщина составляет четыре миллиметра — то величина сварочного тока не будет превышать 130 А.

— газовая аргоновая сварка нержавейки с использованием инертных газов и их смесей. Она представляет собой гибрид электрической и газовой сварки. От электросварки она позаимствовала электрическую дугу, а от газовой — идентичный метод работы сварщика. Неплавящийся вольфрамовый электрод является сердцем аргоновой горелки. Вольфрам – это металл, который достаточно проблематично поддается плавке. Вокруг электрода образуется керамическое сопло, и из него во время сварки выдувается инертный газ аргон. Если пытаться сваривать деталь без использования аргона — алюминий начнет попросту трещать, гореть и покрываться коркой. Аргон, в свою очередь, препятствует этому процессу и защищает место сварки от попадания воздуха.

Процесс сварки происходит следующим образом: на свариваемые детали подается «масса», как при классической электросварке. Сварщик берет в левую руку присадочную проволоку, а в правую – горелку. Если производится сварка алюминия то, присадочная проволока должна быть изготовлена из идентичного материала (сплавов алюминия «АК» или «АМГ»). Хотя, в девяноста процентах случаев достаточно взять обычный алюминиевый электротехнический провод нужной толщины. На горелке включается кнопка, и производится подача газа. Между деталью и кончиком неплавящегося электрода возникает электрическая дуга. Она и играет роль главного инструмента – осуществляет плавление детали и присадочной проволоки.

Особенности сварочного процесса нержавейки

При сварке нержавейки используются специальные электроды с покрытием из защитно-легирующего состава, у которых стержень самого электрода сделан из высоколегированной специальной стали. Благодаря такому составу при смешивании металла с металлом и расплавлении электродов свариваемых деталей будет поддерживаться постоянный химический состав шва, который по структуре практически не будет отличаться от нержавеющей стали, из которой произведена деталь.

Сварка производится без колебательных движений горелки, углом вперед на короткой дуге. Угол между присадочным материалом и электродом должен составлять не более 90°, и подача присадочной проволоки должна осуществляться непрерывно. После окончания процесса сваривания или обрыва дуги газ должен подаваться непрерывно до тех пор температура металла не опустится до 400°С.

Также кроме специальных электродов, применяемых для сварки, большой популярностью пользуется проволока из нержавейки, изготовленная тем же производителем, что и сталь, при этом для защиты от кислорода места сварки применяются специальные флюсы на основе оксидов или фторидные флюсы. Также на место сварки может подаваться гелий, аргон или смесь других инертных газов. Кроме того для равномерной подачи проволоки и заваривания часто применяются специальные полуавтоматические сварочные установки, в которых автоматический механизм может осуществлять подачу проволоки непрерывно.

Более высокая производительность

Скорость сварки по сравнению с традиционной (в защитной среде CO2) увеличивается в два раза. Это происходит из-за меньшего поверхностного натяжения расплавленного металла, вследствие чего на 70%-80% снижается разбрызгивание и набрызгивание электродного металла. Незначительное количество брызг и поверхностного шлака во многих случаях исключает работы по зачистке свариваемых элементов.

Особенности сварки аргоновыми смесями

В процессе важно учитывать некоторые особенности используемых смесей. В первую очередь надо ближе располагать горелку к зоне сварки и по возможности держать горелку ближе к вертикальному положению. Вылет электрода на горелке должен составлять не более 15-20 мм. При увеличении этих размеров возможен подсос воздуха и образование пор в сварном шве.

Во вторых, при работе важно правильно установить расход газа в сварочной горелке. Рекомендуется расход газа в горелке (в л/мин) необходимо устанавливать примерно равным диаметру горелки (в мм). Фактический обычно достаточно 10-15 л,мин. Физически расход газа луче контролировать непосредственно на горелке, например с помощью газового ротаметра). При снижении расхода газа в горелке ниже 5-7 л/мин и при увеличении расхода газа более 25-30л/мин возможен подсос воздуха и образование пор в сварном шве.

В третьих, присутствие аргона или кислорода повышают жидкотекучесть расплавленного металла в ванне. Поэтому при работе зазор между заготовками должен быть значительно меньше, чем для углекислоты. По этой же причине могут возникать трудности при соединении вертикальных швов. Для компенсации данного эффекта надо уменьшать режим или использовать составы с минимальным содержанием аргона.

При работе со сварочными газовыми смесями значительно снижается расход проволоки (до 20%) и поэтому избыток проволоки часто приводит к формированию усиленного валика сварного шва. Кроме того, режимы сварки не соответствуют привычным режимам для чистой углекислоты. Поэтому надо правильно устанавливать режим (напряжение дуги,ток или скорость подачи сварочной проволоки) и отрабатывать новые навыки, в том числе увеличение скорости.

При работе с аргоновыми смесями снижается теплопроводность потока газа в горелке и увеличивается нагрев горелок. При работе на форсированных режимах надо использовать более мощные против обыкновения горелки.