Jak spawać tlen-acetylen

Najprawdopodobniej zauważyłeś, że normalne funkcjonowanie codziennego społeczeństwa w dużej mierze zależy od solidnych metalowych konstrukcji: na przykład belki w budynkach i mostach oraz stal znajdująca się w elementach ruchomych, takich jak samoloty i samochody. Ale chociaż moc i czysta solidność stali i innych metali ciężkich może być oczywista, czy kiedykolwiek zastanawiałeś się, jak metal jest ze sobą połączony?

Oprócz śrub, które mogą wiązać metalowe przedmioty codziennego użytku, potrzebne są inne metody, aby faktycznie połączyć metale – czyli zmienić je w formę, która w efekt sprawia, że ​​są to ten sam obiekt, ze złączem, które uwzględnia właściwości fizyczne i chemiczne obu obiektów (jeśli są wykonane z różnych materiałów na pozycja.)

Spawanie polega na łączeniu metalowych przedmiotów poprzez podgrzewanie ich obu na styku, aż każdy z nich się stopi, a połączenie między nimi następuje, gdy mieszanina ochładza się i ponownie krzepnie. Spawanie tlenowo-acetylenowe, Lub tylko spawanie tlenowo-acetylenowe, jest słynnym przykładem procesu spawania.

• Być może słyszałeś o lutowanie, co obejmuje również wiązanie metali poprzez ogrzewanie. W przypadku lutowania nagrzewa się jednak tylko metal użyty jako złącze, a metale łączone nie. W tym sensie lutowanie przypomina bardziej używanie gumy do żucia niż „łączenie”.

Spawanie sięga co najmniej 3000 lat. Dowody na spawanie w epoce brązu można znaleźć w postaci okrągłych pudełek ze złota sprzed 2000 lat, utrzymywanych razem przez ekstremalne ogrzewanie. Jeszcze wcześniej kultury w basenie Morza Śródziemnego nauczyły się spawać żelazo i wytwarzać narzędzia w tym procesie, z których niektóre sięgają 1000 roku p.n.e.

W 1836 r. Edmund Davy odkrył acetylen, chociaż jego zastosowanie w spawaniu nie stałoby się powszechne przez kolejne 70 lat. Pojawienie się generatora elektrycznego w połowie i drugiej połowie XIX wieku utorowało drogę do spawanie łukowe, który wykorzystuje iskrę elektryczną, oraz do technik spawania i cięcia z użyciem gazu.

W latach 80. XIX wieku pierwsze patenty na spawanie łukowe, a konkretnie spawanie łukiem węglowym, zostały zabezpieczone w Stanach Zjednoczonych i przez kilka następnych dziesięcioleci była to popularna forma przemysłu spawalniczego. Na początku XX wieku nastąpił szybki postęp w technologii elektrod stosowanych w spawaniu łukowym, wraz z rozwojem dziedziny zgrzewanie oporowe.

W latach dwudziestych wprowadzono automaty spawalnicze. Dekadę później wprowadzono technikę zgrzewania kołków, która szybko znalazła potężną kotwicę w rozwijającym się wówczas przemyśle stoczniowym. Od tego czasu w spawaniu stosuje się coraz więcej gazów, a spawanie plazmowe stało się bardziej popularne na początku XXI wieku.

„Oxyacetylen” jest w rzeczywistości mieszaniną, a nie samym związkiem chemicznym. Oznacza to, że nie zobaczysz pojemnika z „oksyacetylenem”. Termin odnosi się do mieszaniny lotnej utworzonej w określonym celu (przegrzanie) z połączenia czystego gazu tlenowego (O₂) i acetylen (C₂H₂).

Acetylen, który składa się z dwóch połączonych ze sobą potrójnie atomów węgla i jednego atomu wodoru, jest również znany jako etyny. Jest to gaz bezbarwny i może pachnieć lekko przyjemnie. Po podgrzaniu łatwo rozkłada się na węgiel i wodór, ale może to spowodować wybuchy i czysty acetylen poddane wystarczającemu ciśnieniu (15 funtów na cal kwadratowy lub więcej, ledwo przekraczające ciśnienie atmosferyczne) może eksplodować niesprowokowany.

Mieszaniny powietrza i acetylenu są wybuchowe w różnym stopniu, w zależności od procentowej zawartości powietrza. Ale właściwie okiełznane i modulowane spalanie może wytwarzać nie tylko ciepło, ale i światło, i było używane do tego celu dawno temu w bojach i tym podobnych. W urządzeniu do spawania tlenowo-acetylenowego acetylen łączy się nie z powietrzem (które zawiera około 20 procent tlenu), ale z czystym tlenem, co powoduje możliwość ekstremalnego wydzielania ciepła.

W latach 80. profesor Massachusetts Institute of Technology (MIT) szczegółowo zbadał fizykę i chemię spawania. W tym czasie spawanie tlenowo-acetylenowe istniało już od ponad 80 lat. Wiadomo było, że szczytowa temperatura osiągnięta podczas spalania czystego acetylenu znacznie przekraczała 3000 stopni Celsjusza, czyli blisko 6000 stopni Fahrenheita. Tak się składa, że ​​jest to najwyższa znana temperatura, jaką można osiągnąć przy spalaniu dowolnego gazu z tlenem.

W artykule MIT podkreślono praktyczne ograniczenia spawania per se, więc pomimo daty publikacji niektóre z jego ustaleń pozostają ponadczasowe. Jednym z takich praktycznych ograniczeń jest powierzchnia spawanych materiałów; mogą być atrakcyjne dla wiązania i uwalniane od zanieczyszczeń tylko w ograniczonym stopniu.

Ponadto, podczas gdy temperatura bezwzględna ma kluczowe znaczenie, czas ekspozycji na maksymalne ciepło może zastąpić niższe temperatury sufitu. Tak więc podczas spawania tlenowo-acetylenowego temperatura wzrasta do 3480 C, spawanie łukowe jest bardziej wydajne, ponieważ do 50 procent wytworzonego ciepła jest teoretycznie dostępne do spawania, w porównaniu do zaledwie 10 procent dla acetylenu tlenowego spawalniczy.

W artykule przedstawiono inne ważne względy natury fizycznej i chemicznej, które niekoniecznie muszą sugerować, że jeden proces jest lepszy od drugiego, ale może pomóc przewidzieć zachowanie nowo wprowadzonych technologie. Obejmują one prędkość przesuwu iskry, wybór określonej powierzchni oraz koszt wyposażenia.

Wynalazca Thomas wyprodukował pierwszy palnik tlenowo-acetylenowy w 1903 roku. Tym Thomasem nie był jednak Edison, który był wówczas zajęty wymyślaniem wszystkiego innego, ale Wilson. Thomas Wilson użył mieszanki „czystego” tlenu (właściwie 99,5% tlenu, tak dobrej, jak był w stanie wytworzyć w tym czasie), aby wytworzyć płomień o temperaturze wystarczająco wysokiej, aby spalić stal. Do dziś oksyacetylen pozostaje jedyną mieszanką gazów o takich właściwościach i może być stosowany nawet pod wodą.

W praktyce oksyacetylen występuje w różnych mieszaninach, nie tylko najsilniejszej. Może to być regulowane przez operatora w ruchu, ponieważ tlen i acetylen są z oczywistych względów przechowywane w różne czołgi. W tzw neutralny ustawienie, najczęściej do spawania, mieszanina składa się w przybliżeniu z równych części tlenu i acetylenu. W tzw utleniające ustawienie, używane do cięcia, wyjście O₂ gaz do mieszanki jest zwiększony, a w nawęglanie ustawienie zwiększa przepływ acetylenu.

Pomimo zagrożenia związanego z utrzymywaniem tych dwóch gazów blisko siebie oraz z niezależnymi zagrożeniami związanymi z przechowywaniem acetylenu ( ( zagrożenia, które zostały opisane wcześniej) i tlen (wybuchowy pod wpływem płomieni), przechowywanie i transport sprzętu do spawania tlenowo-acetylenowego jest proste. W końcu acetylen jest małym i lekkim związkiem, a związane z nim zagrożenia są dobrze udokumentowane, a zatem dobrze kontrolowane w każdym profesjonalnym, nadzorowanym otoczeniu.

Sam sprzęt ma dwie stalowe butle, po jednej na każdy gaz i obie pod ciśnieniem. Są one wyposażone w węże i zawory sterujące, a orurowanie ostatecznie prowadzi do części urządzenia, o której myślisz najbardziej, gdy myślisz o spawaniu – rury nadmuchowej. Kilka urządzeń zabezpieczających zapobiega cofaniu się powietrza w kierunku operatora.