Газ маф состав основные свойства область применения

Содержание

Физические свойства природного газа. Использование природного газа

Природный газ в сырьевой и энергетической базе любой страны, в том числе и России, занимает особое место. Этот вид топлива отличается низкими издержками добычи, хранения и транспортировки и при этом высокими потребительскими качествами. Каковы физические свойства природного газа и сфера его применения — об этом читайте далее в статье.

Какой газ используют при сварке?

О возможности полуавтоматической сварки материалов в среде углекислого газа заговорили в середине ХХ столетия. Разработали данную методику Новожилов Н.М. и Любавский К.В. – советские исследователи. Данный способ сварки из-за дешевизны углекислого газа, благодаря высокой степени производительности стал достаточно востребованным в строительной, производственной индустрии, и, конечно же, в быту.

Введение в дуговую сварку в защитных газах (TIG, MIG/MAG)

При сварке плавлением в защитных газах в качестве источника нагрева используется мощная электрическая дуга. В дуге электрическая энергия преобразуется в тепловую, плотность которой достаточна для локального плавления основного металла. В условиях атмосферы (21%О2+78%N2) зона сварки должна надежно защищаться от насыщения металла шва кислородом и азотом воздуха, которые ухудшают его свойства. Защитные газы, подаваемые через сопло, вытесняют воздух и таким образом защищают сварочную ванну и электрод. Для заполнения зазора между соединяемыми кромками деталей или разделки кромок и регулирования состава металла шва в зону плавления подают присадочный металл или электродную проволоку. В зависимости от физического состояния электрода различают дуговую сварку неплавящимся (см. Сварка в инертных газах вольфрамовым электродом (TIG)) и плавящимся (см. Сварка плавящимся металлическим электродом в защитных газах (МIG/МАG)) электродами.

Природный газ: свойства, состав, технология добычи и применение

Природный газ: свойства, состав, технология добычи и применение

Природный газ — это ресурс, который пользуется большим спросом, в результате чего его запасы быстро уменьшаются. Страны-лидеры по наличию его залежей — Россия и США. По оценкам ученых, интенсивная добыча этого исчерпываемого ресурса приведет к тому, что его запасы будут истощены через 50–70 лет.

Немного истории

Обогревать и освещать свои жилища с использованием природного газа человек начал еще в древности. Первыми применять для этой цели голубое топливо научились китайцы. Еще в IV тыс. до н. э. на территории Поднебесной люди отапливали дома с использованием такого огня.

Собственно, само слово «газ» было придумано в 1600 г. голландским ученым Гельмонтом. По сути, оно представляет собой искаженное греческое слово «хаос», в переводе означающее «сияющее пространство».

Добыча газа в России

Состав и характеристики MAPP газа

Обзор лучших горелок для МАПП газа

Обычно состав газа указан на баллончике с содержимым, в среднем этот список выглядит так (числовые значения приведены для примера):

  • пропин (метилацетилен) – 38%,
  • пропадиен (Allen) – 35%,
  • пропан (другие углеводороды) – 23%.

Строчек может быть больше, как и названий составляющих.

Расшифровка MAPP (англ.) – methylacetylene-propadiene propane. МАФ расшифровывается как метилацетилен-алленовая фракция.

И в одной, и в другой смеси присутствует порядка 2% газов, добавляемых с целью улучшения характеристик и не афишируемых изготовителем.

Обзор лучших горелок для МАПП газа

Преимуществ МАПП газа над ацетиленом при производстве сварочных работ несколько.

  1. Требуемый уровень безопасности аналогичен уровню работы с пропаном, то есть ниже, чем при ацетиленовой сварке.
  2. Расход газа МАПП в 3-4 раза ниже, чем ацетилена. Расход кислорода примерно одинаков.
  3. Температура пламени в зоне ядра при сгорании МАПП газа в кислороде близка к 3000 градусов Цельсия, у ацетиленово-кислородной смеси может достигать 3500, у смеси пропан-кислород до 2500. На освоение перехода с ацетилена на МАПП сварщику с опытом работы потребуется не более часа.

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.

Защитные газы и их влияние на технологические свойства дуги

В качестве защитных газов при дуговой сварке плавлением ТИГ и МИГ/МАГ применяют инертные газы, активные газы и их смеси. Защитный газ выбирают с учетом способа сварки, свойств свариваемого металла, а также требований, предъявляемых к сварным швам.

Инертными называют газы, не способные к химическим реакциям и практически не растворимые в металлах. Поэтому их целесообразно применять при сварке химически активных металлов и сплавов на их основе (алюминий, алюминиевые и магниевые сплавы, легированные стали различных марок). При сварке ТИГ и МИГ/МАГ используются такие инертные газы как аргон (Ar), гелий (He) и их смеси.

Активными защитными газами называют газы, способные защищать зону сварки от доступа воздуха и вместе с тем химически реагирующие со свариваемым металлом или физически растворяющиеся в нем. При дуговой сварке сталей в качестве защитной среды применяют углекислый газ (СО2). Ввиду химической активности углекислого газа по отношению к вольфраму этот защитный газ используют только при сварке МИГ/МАГ.

К активным газам применяемым при МИГ/МАГ также относятся газовые смеси в состав которых входят аргон (Ar), кислород (О2), азот (N2), водород (H2). Готовые газовые смеси поставляются в баллонах, также они могут быть получены путем смешивания газов составляющих смесь.

Классификация способов сварки в защитных газах приведена на схеме ниже.

Классификая способов сварки в защитных газах

Свойства защитных газов

В таблице ниже приведены физические свойства защитных газов.

НАПОЛНЕНИЕ БАЛЛОНОВ ТЕХНИЧЕСКИМИ ГАЗАМИ

Погрузка, выгрузка и осмотр технического состояния баллонов – бесплатно!

Доставка продукции в жидком состоянии специализированными автомобильными и ж/д криоцистернами в любую точку РФ.

  • 1
  • 2

Что собой представляет

Формула природного газа выглядит следующим образом: СН4. Представляет собой этот вид топлива, по сути, обычное полезное ископаемое. Добывают природный газ в земле там, где миллионы лет назад плескался доисторический океан. Тысячи и тысячи погибших обитателей водной стихии падали на дно и постепенно превращались в ил. Разлагаться должным образом они при этом не могли из-за недостатка кислорода и отсутствия бактерий.

Из-за подвижек земной коры такие отложения постепенно погружались все глубже и глубже, подвергаясь воздействию высоких температур и давления. В результате в таких массах начинали происходить реакции, при которых углерод органики соединялся с водородом. При не очень высоких температурах при этом образовывалась нефть. При повышении же этого параметра органика превращалась в природный газ, физические свойства которого ныне позволяют использовать его в самых разных сферах человеческой жизни.

Особенности сварочных работ в углекислотной среде

Полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа выполняется постоянным током, обладающим обратной полярностью, так как ток прямой полярности негативно влияет на стабильность дуги (сварной шов будет иметь дефекты).

Также сварку можно производить на переменном токе, но тогда в цепи обязательно нужно использовать осциллятор.

Краткая характеристика защитных газов

Аргон – наиболее часто применяемый инертный газ. Он тяжелее воздуха и не образует с ним взрывчатых смесей. Благодаря низкому потенциалу ионизации этот газ обеспечивает высокую стабильность горения дуги. Однако, в тоже время, низкий потенциал ионизации является причиной и низкого напряжения на дуге, что снижает тепловую мощность дуги. Будучи тяжелее воздуха, аргон обеспечивает хорошую газовую защиту сварочной ванны (но только в нижнем положении сварки). Однако он может накапливаться в слабопроветриваемых помещениях у пола. При этом снижается содержание кислорода в воздухе, что может вызвать кислородную недостаточность и удушье у электросварщика. В местах возможного накопления аргона необходимо контролировать содержание кислорода в воздухе приборами автоматического или ручного действия с устройством для дистанционного отбора проб воздуха. Объемная доля кислорода в воздухе должна быть не менее 19%.

Аргон выпускается согласно ГОСТ 10157-79 двух сортов: высшего и первого. Высший сорт рекомендуется использовать при сварке ответственных металлоконструкций из активных и редких металлов и сплавов, цветных металлов. Аргон первого сорта применяют для сварки сталей и чистого алюминия.

Гелий – бесцветный, неядовитый, негорючий и невзрывоопасный газ. Значительно легче воздуха и аргона, что понижает эффективность защиту сварочной ванны при сварке в нижнем положении, но способствует лучшей защите при сварке в потолочном положении. Гелий используется реже, чем аргон, из-за дефицитности и высокой стоимости. Однако, из-за высокого потенциала ионизации, при одном и том же значении тока дуга в гелии выделяет в 1,5-2 раза больше энергии, чем в аргоне. Это способствует более глубокому проплавлению металла и значительно повышает скорость сварки. Для сварки используется гелий трех сортов: марок А, Б и В (по ТУ 51-689-75). Применяют его в основном при сварке химически чистых и активных материалов и сплавов, а также сплавов на основе алюминия и магния.

Часто используются смеси аргона и гелия, причем оптимальным составом считается смесь, содержащая 35-40% аргона и 60-65% гелия. В смеси в полной мере реализуются преимущества обоих газов: аргон обеспечивает стабильность горения дуги, гелий – высокую степень проплавления.

При сварке меди используется азот, так как он к ней химически нейтрален, т.е. не образует с ней никаких химических соединений и в ней не растворяется.

Расход газа при сварке полуавтоматом

Расход газа при полуавтоматической сварке зависит от нескольких факторов:

  1. наличие сквозняка;
  2. свойств газа;
  3. свойств свариваемого металл;
  4. тип соединения;
  5. толщины свариваемых деталей.

Наличие сквозняка— если в помещение есть сквозняк или работы ведутся на открытом воздухе, где есть ветер, газ будет сдувать. Чтобы предотвратить его сдувание нужно увеличивать расход газа. Именно поэтому при наличии сквозняков и работе на открытом воздухе расход газа значительно увеличивается.

Свойства газа— такие газы как гелий и его смеси который легче воздуха, улетучиваются и при их использовании расход достаточно высокий. Если необходимо сократить расход, то лучше выполнять сварку в среде гелия в закрытых камерах или с использованием козырьков.

Свойства свариваемого металла — для сварки цветных металлов, а также их сплавов для обеспечения качественной защиты, чтобы в сварочную ванну не попадали газы из атмосферы применяют параметры с высоким расходом газа.

Тип соединения— от типа сварного соединения напрямую зависит расход газа особенно это видно на соединениях, где необходимо подваливать корень шва или соединение с двусторонней разделкой кромок.

Risunok 8 gaz dla svarki

От толщины свариваемых деталей— чем больше толщина свариваемых деталей, тем больше сварочный ток и соответственно больше расход газа. Это необходимо чтобы защитить большую зону сварки, широкую ванну и сварочную дугу.

Насколько отличаются горелки под разные горючие смеси

Внешне сварочные горелки под разные рабочие газы выглядят одинаково и содержат одни и те же составляющие: смесительную камеру, инжектор, наконечник с соплом. Чтобы нормально регулировалось пламя для работы с газами, имеющими различную удельную плотность, должно быть подобрано грамотное соотношение внутренних размеров конструкции. Если говорить упрощенно: нужно создать такой канал для прохождения смеси, чтобы пламя не отрывалось и не затухало во время сварки.

Только регулировкой подачи газа и кислорода достичь этого сложно, но в некоторых случаях возможно.

Как работать МАПП газом, имея ацетилен-кислородную горелку?

По рекомендации товарищей, внедрявших в свое время МАФ газ и проводивших серьезные испытания, можно пользоваться стандартными ацетиленовыми горелками Г2-04, Г3-05 по ГОСТ 1077-70 и другими аналогичными, но с незначительной самостоятельной доработкой, связанной с более высокой, чем у ацетилена, удельной плотностью как МАФ, так и МАПП газа.

Обзор лучших горелок для МАПП газа

Оптимальный результат достигается, если перед работой установить инжектор на один номер меньше, чем номер наконечника. Например, с наконечником №2 использовать инжектор №3, с номером три – четвертый. Было также отмечено, что для наконечников, начиная с №4, инжектор можно не менять.

Отдельные сварщики, на основании собственного опыта, увеличивают диаметр сопла путем замены мундштука или расточки.

И в первом, и во втором случае производится подгонка горелки под МАПП за счет изменения соотношения размеров по пути камера-инжектор-сопло.

Когда проходили первые испытания сварки МАФ газом, параллельно были разработаны (вернее, доработаны в заводских условиях) специальные горелки, но в серию почему-то не пошли.

Как работать пропановой горелкой?

Когда горелка анонсируется как пропан плюс кислород, работать на МАПП можно сразу, но следует учитывать, что этот газ требует кислорода примерно в два раза меньше, чем пропан. Впрочем, если сварщик привык поджигать газовый факел с перекрытым кислородом, освоение нового газа пройдет быстрее.

Опытный сварщик соотношение газ-кислород подбирает на основании внешнего вида пламени (цвет, форма). Мощность регулирует вентилями, ориентируясь на скорость нагрева до плавления основного металла, глубину его проплавления, форму и чистоту сварочной ванны, поведение присадочной проволоки (без разбрызгивания и искрения).

Обзор лучших горелок для МАПП газа

Если мощности пламени недостаточно, нужно сменить наконечник, взять на номер больше.

Как добывают

Залегает этот вид топлива в природе, таким образом, обычно на очень большой глубине в земле. В большинстве случаев природный газ, как и нефть, добывают методом бурения скважин. Также это полезное ископаемое может подниматься на поверхность со дна морей и океанов со специальных платформ. Иногда для добычи голубого топлива используют и метод гидроразрыва. В этом случае в земле сначала бурят скважину. Затем в нее накачивают большое количество воды или воздуха. В результате перегородки, имеющиеся в горных породах, разрушаются и метан начинает поступать на поверхность.

Добыча из скважин

Что лучше: 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.

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.

Месторождения

В зависимости от количества запасов, пласты этого природного ресурса классифицируют на:

  • супергигантские (более 5 триллионов м3);
  • гигантские (от 1 до 5 триллионов м3);
  • крупные (100 миллиардов м3 — 1 триллион м3);
  • средние (10–100 миллиардов м3);
  • мелкие (до 10 миллиардов м3).

Крупнейшие месторождения природного газа находятся в территориальных водах Катара и Ирана, России, Туркмении и США.

Выделяют несколько разновидностей природного газа.

Сухой

В составе сухого газа преобладает метан, и в относительно небольших количествах содержатся этан и тяжелые углеводороды. Сухой газ также называют нефтяным, так как он является попутным на месторождениях нефти.

Сухой Природный газ

Бедный

Бедный газ получают на каждой стадии гидрогенизации. Его очищают от сероводорода и углекислого газа. В нем содержится около 55 % водорода, 30 % метана, до 6 % этана.

Полученная фракция отправляется на установку глубокого охлаждения и разделения газа.

Тощий

Тощий газ — еще одно название сухого газа, в котором преобладает метан на фоне невысокого содержания этана.

Жирный

Это нефтерастворенный газ, в составе которого присутствует большое количество гомологов метана и тяжелых углеводородов (от С3 и выше). Жирный газ в естественном виде не подходит в качестве топлива: он подлежит переработке на заводах.

Сырой

Сырой газ — природное горючее вещество, относящееся к группе углеводородных. Отличительная особенность — повышенное содержание тяжелых углеводородов (более 15 %). К сырым газам относятся попутные газы нефтяных залежей, а также газоконденсатных.

Сырой газ подлежит осушке, отбензиниванию и последующей очистке на газоперерабатывающих заводах.

Какие марки горелок наиболее приспособлены под работу МАПП газом?

При переходе с одного вида газа на другой предпочтительнее приобрести новую горелку, даже если горелка-ветеран ведет себя хорошо. Связано это с тем, что внутри, на стенках смесительной камеры, имеются химические отложения, иногда существенные, иногда не очень. Как остатки предыдущего газа будут взаимодействовать с новым, никому не известно. Авария, конечно, не случится, но сложности при регулировке факела могут возникнуть.

Среди многообразия сварочных горелок, которое предлагает рынок, нет абсолютного лидера, но есть проверенные фирмы, в большинстве отечественные. Свою продукцию предлагает и Китай.

Например, пользуется спросом горелка Н02-6 для сварочного поста производства Китай, рассчитанная под пропан плюс кислород. Средняя по рынку стоимость горелки с комплектом наконечников 2000 руб., без комплекта – примерно 1000 руб. Но экономить в данном случае рискованно, особенно при заказе через интернет. При работе с МАПП газом одним-двумя наконечниками обойтись не удастся, а искать их потом – себе дороже.

Обзор лучших горелок для МАПП газа

В том же ценовом диапазоне российские горелки ДЖЕТ, как пропановые, так и ацетиленовые. То есть, около 1000 руб. сама горелка плюс отдельно заказываемые наконечники. Фирменные наконечники под ацетилен и под пропан имеют некоторые отличия и маркируются, после номера, буквой «А» или «П» соответственно.

Горелка сварочная пропановая Сварог ГЗУ-4-45 поставляется с наконечниками №4 и №5, стоимость около 1500 руб. Отличается надежностью, как и другие товары этого производителя.

Обзор лучших горелок для МАПП газа

Кислородно-ацетиленовая горелка ЗВЕЗДА (наконечник №: 4,6) предлагают приобрести за 2200 руб. При испытаниях МАФ газа в далеком советском прошлом использовали горелки именно этой марки.

Наконец, оптимальное решение: приобрести горелку газовую НОРД-С, универсал. Производится в Воронеже, стоит 3500 руб. Если сравнить с другими горелками этого же производителя, отдельно – под ацетилен и отдельно – под пропан (по 2000 руб. каждая), то горелка «универсал» не покажется неоправданно дорогой. На рисунке показан внешний вид и комплект поставки.

Сфера использования природного газа

Газовая промышленность во многих странах является одним из основных источников дохода государства. Именно таким образом дело обстоит в том числе и в России. Природного газа в нашей стране добывается много. Очень широка и сфера использования голубого топлива у нас в стране. Большая часть природного газа в РФ идет, конечно же, на отопление жилищ. На настоящий момент у нас в стране метан потребляют в коммунальной сфере более чем в 2 тыс. городов и 3,5 тыс. поселков.

Удельная теплота сгорания природного газа достаточно высока. Поэтому его в нашей стране широко используют, не только для отопления, но и для термической обработки пищевых продуктов.

Также голубое топливо является востребованным:

в металлургической и цементной промышленности;

в легкой и пищевой.

Помимо этого, такое полезное ископаемое широко используется в химической промышленности в качестве сырья. Работать на газу сегодня может не только разного рода отопительное и нагревательное оборудование, но и, к примеру, автомобили. Для двигателей легковых и грузовых машин такое топливо используется в сжиженном виде. При этом стоит газ дешевле бензина и солярки и к тому же отличается меньшей пожароопасностью.

Автомобиль на газу

Смеси защитных газов

Иногда является целесообразным употребление газовых смесей. За счет добавок активных газов к инертным удается повысить устойчивость дуги, увеличить глубину проплавления, улучшить формирование шва, уменьшить разбрызгивание, повысить плотность металла шва, улучшить перенос металла в дуге, повысить производительность сварки. Существенное значение при выборе состава защитного газа имеют экономические соображения.

Смесь аргона и гелия. Газовые смеси гелий-аргон применяются в основном для сварки цветных металлов: алюминий, медь, никелевых и магниевых сплавов, а также химически активных металлов. Оптимальным является соотношение 35 – 40% аргона и 60 – 65% гелия. Так в полной мере реализуются преимущества обоих газов: аргон обеспечивает стабильность дуги, гелий – высокую глубину проплавления.

Смеси аргона с кислородом или углекислым газом. Благодаря добавке окислительных газов обеспечивается существенное снижение поверхностного натяжения жидкого металла расплавляемой электродной проволоки, уменьшение размеров образующихся и отрывающихся от электрода капель. Расширяется диапазон токов при сохранении стабильного ведения процесса сварки. Обеспечивается лучшее формирование металла шва и меньшее разбрызгивание, лучшая форма провара и меньшее излучение дуги, по сравнению со сваркой в чистом аргоне, а также в чистом углекислом газе. При добавлении кислорода наблюдается снижение критического тока, при котором крупнокапельный перенос металла переходит в мелкокапельный.

В таблице ниже приводятся основные характеристики газовых смесей для сварки МИГ/МАГ.

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.

Газовый состав

В газовом составе обязательно присутствие чистого кислорода, который предоставляет возможность получать максимальную температуру горения, важные показатели пламени. От качества этого компонента будет зависеть полнота сгорания горючих компонентов, а от его количества – окислительные, восстановительные характеристики, получаемые пламенем.

К условиям хранения газов предъявляются особые требования. Применение специальных емкостей (баллонов) обязательно, так как:

  • большинство сварочных газов являются токсичными;
  • технический кислород – это мощнейший катализатор.

Если использовать атмосферный кислород, сварные швы не получатся ровными. При этом после расплавления и последующего соединения металл потеряет свои первоначальные качества. Применение стандартного кислорода, который содержится в атмосфере недостаточно эффективно. В нем присутствуют разнообразные примеси, которые существенно снижают скорость сгорания компонентов, а это соответственно сказывается на температуре пламени горелки.

Сварочный шов стальной трубы сделанный в аргоновой среде

Какой газ используют для сварки полуавтоматом — критерии выбора

Risunok 9 gaz dla svarki

Поговорим о критериях выбора газа для полуавтоматической сварки более подробно. На выбор того или иного газа влияет несколько параметров таких как:

  • марка материала изделия;
  • ответственность соединения;
  • экономические показатели.

В большой части марка изделия и определяет использование тех или иных газов или их смесей.

Инертные газы подходит как правило для любых видов сталей, цветных металлов и их сплавов. Применение инертных газов для низкоуглеродистых и низколегированных сталей неоправданно, так эти газа стоят очень дорого.

Для углеродистых, низкоуглеродистой, конструкционных сталей используется углекислота (углекислый газ ), а также смеси СО2 с аргоном, СО2 + аргон +гелий.

При сварки нержавеющих сталей (сталей аустенитного класса), к примеру всем известная «медицинская» сталь – 12Х18Н10Т и близкие с ней свариваются в смеси углекислоты и аргона.

Для сварки цветных металлов таких как алюминий, титан, медь чаще всего используется аргон либо в чистом виде, либо смесь с Не. В чистом виде Не используется редко так как он очень дорогой.

Медь можно сваривать в среде азота. Для цветных металлов не используются смеси содержащей СО2 и кислород.

Ниже приведём таблицу, где наглядно покажем применение тех или иных газов и их смесей для различных видов металлов сплавов.

Газ Стали конструкционные (низкоуглеродистые) Легированные стали (низко-, средне-, высоко-) Титан, алюминий и их сплавы
Со2 (углекислый газ) Да Да, с ограничениями Нет
Ar (Аргон) Да (нецелесообразно) Да Да
Не (Гелий) Да (нецелесообразно) Да Да
Аr + Со2 Да Да Да
Аr+О2 Да Да, с ограничениями Нет
Со2+О2 Да Да, с ограничениями Нет
Аr+Со2+О2 Да Да, с ограничениями Нет
Ar+Не Да (нецелесообразно) Да Да

Компоненты

В составе природного газа присутствуют:

  1. Метан — бесцветное горючее вещество, легче воздуха, устойчив к температурам, без характерного запаха. Метан опасен для здоровья. Им заправляют газовые плиты. Газ может находиться в твердом агрегатном состоянии в виде газовых гидратов.
  2. Этан. Бесцветный газ, без запаха. Немного тяжелее воздуха. Растворяется в спирте. Газ горюч, но не подлежит использованию по назначению. Этан применяют в химической реакции, чтобы в итоге получить этилен. Малотоксичен, представляет опасность для здоровья.
  3. Пропан. Газ без запаха и цвета, обладает высокой степенью токсичности, плохо растворяется водой. Имеет свойство сжижаться, если показатели температуры находятся в пределах комнатной, а также в условиях невысокого давления. Благодаря этому он без труда транспортируется и хранится. Пропан используют в качестве топлива в некоторых автомобилях.
  4. Бутан. Бесцветный газ, который имеет специфический запах. Токсичен. Тяжелее воздуха в 2 раза. Плотность его выше, чем у пропана. Используется для заправки некоторых автомобилей.
  5. Углекислый газ. Без цвета, практически не имеет запаха. Не горюч. В 1,5 раза тяжелее воздуха. Опасен для здоровья человека, хотя является одним из наименее токсичных газов.
  6. Гелий. Бесцветный газ, очень легкий и инертный, специфического запаха не имеет. В нормальных условиях не вступает в реакцию ни с одним из веществ. В отличие от любого другого газа, не существует в твердом состоянии. Не горюч, не токсичен. Представляет опасность для здоровья. Гелием заполняют дирижабли, аэростаты.
  7. Сероводород. Тяжелый бесцветный газ, имеет специфический запах тухлых яиц. Горючий, взрывоопасный, опасен для здоровья.

Наиболее ценный элемент в составе газа — метан.

Химический состав природного газа зависит от того, на каком месторождении он был добыт.

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.

Происхождение

Существует две теории происхождения природного газа: минеральная и биогенная.

По минеральной теории, углеводороды образуются в результате химической реакции глубоко в недрах нашей планеты из неорганических соединений под действием высоких давлений и температур. Далее вследствие внутренней динамики Земли, углеводороды поднимается в зону наименьшего давления, образуя залежи полезных ископаемых, в том числе газа.

Согласно биогенной теории, природный газ образовался в недрах Земли в результате анаэробного разложения органических веществ растительного и животного происхождения под действием высоких температур и давлений.

Несмотря на продолжающиеся споры относительно происхождения углеводородов, в научном сообществе выигрывает биогенная теория.

Какие виды существуют

В быту и промышленности используется в основном именно образовавшееся на месте океанов миллионы лет назад в толще земли топливо. Формула у природного газа, широко эксплуатируемого человеком, как мы выяснили — СН4. Такой вид топлива может быть обычным или сжиженным.

Также различают следующие виды природного газа:

угольный и коксовый.

Некоторые из этих веществ могут также применяться человеком, к примеру, в промышленности. Однако эксплуатируются эти разновидности все же гораздо реже, чем метановый природный газ.

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.

Достоинства, недостатки газосварки

Сварка в защитных газах характеризуется плавлением материала. Сам процесс основывается на соединении отдельных элементов предварительно нагреваемого металла до расплавления. Для этого берется высокотемпературное пламя горелки, которое формируется в процессе сжигания газового состава с кислородом. Зазор между образцами заполняется предварительно расплавленной металлической проволоки.

  • довольно простая технология сварки;
  • нет необходимости в приобретении дорогостоящего, технически сложного оборудования;
  • нет необходимости в специальном источнике питания;
  • сварщик имеет возможность регулировки скорости нагревания, охлаждения соединяемого сваркой материала, меняя мощность, положение пламени горелки относительно свариваемой точки.
  • металл нагревают с меньшей скоростью;
  • участок теплового воздействия на материал достаточно большой в сопоставлении с дуговой сваркой;
  • скопление тепла, когда используется сварка в углекислом газе, меньше, коробление соединяемых образцов больше, если сравнивать с дуговой сваркой.

Несмотря на некоторые недостатки, сварка в защитных газах позволяет опытному сварщику при правильно подобранной мощности пламени горелки, концентрации газовой смеси производить соединения свариваемых конструкций высокого качества.

При относительно медленном нагреве металлического образца, незначительной концентрации тепла в процессе нагревания производительность газосварки значительно уменьшается с увеличением толщины металлических изделий, которые соединяются.

Сварка в защитных газах стальных изделий, толщина которых превышает 0,6 см, менее эффективна, если сравнивать с дуговой сваркой. В подобных случаях используется достаточно редко.

Цена на газ вместе с кислородом больше, если сравнивать с ценой на используемую электроэнергию при использовании контактной, дуговой сварки.

Автоматическим и механическим процессам газосварка поддается труднее, чем электрическая. Поэтому автоматизированная газосварка с многопламенными горелками используется только при соединении тонких металлических труб, обечаек.

Транспортировка

Подготовка газа к транспортировке

Несмотря на то, что на некоторых месторождениях газ отличается исключительно качественным составом, в общем случае природный газ – это не готовый продукт. Помимо целевого содержания компонентов (при этом целевые компоненты могут различаться в зависимости от конечного пользователя), в газе содержаться примеси, которые затрудняют транспортировку и являются нежелательными при применении.

Например, пары воды могут конденсироваться и скапливаться в различных местах трубопровода, чаще всего, изгибах, мешая таким образом продвижению газа. Сероводород – сильный коррозионный агент, пагубно влияющий на трубопроводы, сопоуствуеющее оборудование и емкости для хранения.

В связи с этим, перед отправкой в магистральный нефтепровод или на нефтехимический завод газ проходит процедуру подготовки на газоперерабатывающем заводе (ГПЗ).

Первый этап подготовки – очистка от нежелательных примесей и осушка. После этого газ компримируют – сжимают до давления, необходимого для переработки. Традиционно природный газ сжимают до давления 200 — 250 бар, что приводит к уменьшению занимаемого объема в 200 — 250 раз.

Далее идет этап отбензинивания: на специальных установках газ разделяют на нестабильный газовый бензин и отбензиненный газ. Именно отбензиненный газ направляется в магистральные газопроводы и на нефтехимические производства.

Нестабильный газовый бензин подается на газофракционирующие установки, где из него выделяют легкий углеводороды: этан, пропан, бутан, пентан. Данные вещества также являются ценным сырьем, в частности для производства полимеров. А смесь бутана и пропана – уже готовый продукт, используемый, в частности, в качестве бытового топлива.

Газопровод

Основным видом транспортировки природного газа является его прокачка по трубопроводу.

Стандартный диаметр трубы магистрального газопровода составляет 1,42 м. Газ в трубопроводе прокачивается под давлением 75 атм. По мере продвижения по трубе, газ, за счет преодоления сил трения, постепенно теряет энергию, которая рассеивается в виде тепла. В связи с этим, через определенные промежутки на газопроводе сооружаются специальные компрессорные станции подкачки. На них газ дожимается до необходимого давления и охлаждается.

Для доставки непосредственно до потребителя от магистрального газопровода отводят трубы меньшего диаметра — газораспределительные сети.

Газопровод

Транспортировка СПГ

Что делать с труднодоступными районами, находящимися вдали от основных магистральных газопроводов? В такие районы газ транспортируется в сжиженном состоянии (сжиженный природный газ, СПГ) в специальных криогенных емкостях по морю, и по суше.

По морю сжиженный газ перевозится на газовозах (СПГ-танкерах), судах оборудованных изотермическими емкостями.

СПГ перевозят также и сухопутным транспортом, как железнодорожным, так и автомобильными. Для этого используются специальных цистерны с двойными стенками, способными поддерживать необходимую температуру определенное время.

Основные физические свойства

Отличительной особенностью природного газа, помимо всего прочего, является то, что он не имеет цвета и запаха. Также этот вид топлива не относится к группе токсичных или ядовитых веществ. Однако природный газ при этом все же является веществом пожаро- и взрывоопасным. Перед использованием, к примеру, для обогрева домов в него в обязательном порядке добавляют особые летучие вещества, придающие ему запах. Такая мера позволяет быстро выявлять утечки и принимать соответствующие меры.

Месторождения газа

Основные физические свойства природный газ имеет следующие:

плотность — 0.72 кг/м 3 ;

температура, развиваемая при сгорании — 1600-2000 °С;

температура воспламенения — 645 °С;

теплотворная способность — 8500 Ккал при сгорании 1 м 3 .

Плотность у метана ниже, чем у воздуха. Поэтому при утечке он поднимается вверх и через некоторое время рассеивается. Удельная теплота сгорания природного газа равна 50 Мдж/кг.

Преимущества и недостатки газовой среды

Преимуществами при использовании газовой защиты является удешевление процесса так как не требуется использование дополнительных флюсов с газообразующими компонентами. Также это защищает соединение попадание шлаковых включений.

Основными недостатками является наличие громоздкого и не дешевого газового оборудования:

  • газовый баллон;
  • шланги;
  • редукторы и ротаметры;
  • смесители;
  • газовый подогреватели и осушители

Применять его в условиях монтажа достаточно проблематично. Также условиях монтажа использование газовой защиты осложняется тем, что ее сдувает порывами ветра или сквозняком. А из-за этого образуются дефекты, и дуга горит нестабильно.

Область применения

  • Соединение труб диаметром, не более 10 см, их фасонных компонентов.
  • Изготовление, ремонт изделий, выполненных из тонколистовой стали: соединение отдельных листов резервуаров небольшой вместимости, заваривание небольших трещин в металлических изделиях.
  • Низкотемпературная сварка чугуна.
  • Соединение высокопрочного чугуна. В данном случае дополнительно используются присадочная бронзовая или латунная проволока.
  • Ремонт литых бронзовых, чугунных изделий.
  • Наплавление латуни на чугунные, стальные изделия.
  • Соединение алюминиевых, латунных, свинцовых, медных изделий.

Аргоновая сварка латунных труб

Сварка в защитной газовой среде предоставляет возможность выполнять сварное соединение практически любых металлов, которые используются на технических средствах. Например, свинец, медь, чугун лучше поддаются газосварке, чем электродуговой. А благодаря простоте конструкции газосварочное оборудование является достаточно востребованным в сельском хозяйстве, на машиностроительных предприятиях, при выполнении ремонтно-строительных работ, иных сферах деятельности.

Хранение и способы транспортировки добытого топлива

Распространенный и относительно недорогой способ транспортировки добытого природного газа — перемещение по трубам. Предварительно его обязательно очищают от различных примесей, которые отрицательно влияют на оборудование. Также газ освобождают от влаги, которая в процессе транспортировки переходит в состояние кристаллогидратов и становится причиной закупорки труб.

Современные трубопроводы выдерживают давление в 75 атмосфер и более. Крупные магистрали транспортируют газ даже в отдаленные регионы страны.

Преимущества данного способа:

  • высокая скорость перемещения газа;
  • бесперебойная работа;
  • минимальные потери газа в процессе транспортировки;
  • автоматический режим перемещения ресурса.

Трубопроводы современной конструкции способны перекачивать около 45 миллиардов м3 газа в год.

Также газ перевозят с помощью автоцистерн. Для этого он должен быть в сжиженном состоянии. Этот способ транспортировки требует особой внимательности и осторожности, и оправдан только в том случае, если газ нужно переместить на небольшое расстояние.

Еще один способ перемещения газа — перевозка танкерами (специальными суднами). Вещество в них также транспортируют в сжиженном виде. Его температура должна находиться в пределах 160 градусов. Это безопасный и относительно недорогой, но медленный способ транспортировки.

Природный газ может храниться как в сжиженном состоянии, так и в форме гидратов. Практикуется подземное хранение газа в емкостях и газгольдерах низкого, среднего и высокого давления.

Какими еще характеристиками отличается

Метан, как уже упоминалось, является веществом взрывоопасным. Именно поэтому при использовании природного газа положено соблюдать определенные меры по недопущению его возгорания. В любом случае оборудование, предназначенное для транспортировки, закачки и эксплуатации голубого топлива должны быть максимально надежным и иметь большой запас прочности.

Газовые магистрали

Известно, что взрывоопасным является не собственно сам природный газ, а его смеси с воздухом. При концентрации этого летучего вещества менее 5% и более 15% в помещении может возникнуть пожар. Однако опасности взрыва в данном случае не существует. Такое развитие событий возможно только при концентрации метана в диапазоне именно от 5 до 15%.

При сжигании природного газа образуются такие, к примеру, вещества, как СО2, толуол, бензол, диоксид азота и пр. При неполном сгорании этого вида топлива, помимо всего прочего, помещение может заполнить и опасный для жизни человека угарный газ.

Интересной особенностью метана, помимо всего прочего, является и то, что он способен достаточно легко и быстро переходить в жидкое состояние. Для этого газу нужно просто создать особые условия. Переходит это вещество в жидкое состояние при атмосферном давлении в 720 мм Hg. ст. и температуре -162 °С.

Помимо всего прочего, имеет и такие природный газ физические свойства:

плотность в жидком состоянии — 400 кг/м 3 .

давление взрывной волны — 8,5 кг/см 2 ;

скорость взрывной волны — 1,5-3,5 км/с.

Как уже упоминалось, природный газ в сжиженном состоянии, помимо всего прочего, может использоваться и в качестве автомобильного топлива. В данном случае он закачивается в баллоны, которые затем включаются в топливную систему машины. Октановым числом этот вид автомобильного топлива характеризуется в 120-130.

Заключение

Подбирая газ для сварки для индивидуальной ситуации, рекомендуется учитывать следующие критерии:

  • технические характеристики оборудования;
  • химический состав;
  • характеристики свариваемых образцов;
  • необходимую форму шва;
  • в каких условиях предполагается проводить сварочные работы.

Газосварка будет стоить на порядок выше дуговой, контактной электросварки, так как газ с кислородом значительно дороже электроэнергии.

Каким образом может транспортироваться

Перемещают добытый из недр природный газ к разного рода потребителям, как и нефть, обычно по проложенным под землей магистралям. По трубам голубое топливо перекачивается при этом под давлением в 75 атм. Диаметр магистрали для газа обычно имеют в 1,42 м.

По всей протяженности трубопровода, предназначенного для транспортировки голубого топлива, на некотором расстоянии друг от друга оборудуются компрессорные станции. Дело в том, что, проходя по магистралям, природный газ постепенно теряет потенциальную энергию. На компрессорных станциях поэтому топливо подвергается дожиму для создания необходимого давления.

По воде транспортироваться природный газ может и в специальных танкерах. В таких судах газ перевозят в сжиженном состоянии. Иногда этот вид топлива может транспортироваться и в железнодорожных цистернах.

Каким образом производится подготовка к транспортировке и использованию

Добытый в недрах природный газ обычно содержит, помимо всего прочего, влагу. Это, в свою очередь, может вызвать серьезные затруднения при эксплуатации голубого топлива. При определенных условиях влага в природном газе начинает конденсироваться. А это, в свою очередь, может привести к коррозии стенок трубопровода. В морозы же влага в магистралях легко образует ледяные пробки, что конечно же, является недопустимым.

Чтобы избежать возникновения подобных проблем, природный газ после добычи обычно подвергается осушке. Для этого на предприятии снижают температуру точки росы на 5-7 °С ниже рабочей в магистрали.

Также перед подачей потребителю природный газ может очищаться от сероводорода и углекислого газа. Первого в голубом топливе, согласно нормативам, должно содержаться не более 2 г на 100 м 3 . При этом очистка природного газа от углекислого производится обычно с целью снижения концентрации последнего до 2%.

Одоризация

Запаха природный газ, как мы выяснили не имеет. Однако утечки его могут быть на самом деле очень опасными. Накапливаясь в ограниченном стенами помещении, природный газ способен вызывать у человека удушье. Происходит это из-за недостатка кислорода. Температура сгорания у природного газа выше, чем у того же бензина. Однако, как мы выяснили, голубое топливо является ко всему прочему еще и веществом взрывоопасным.

Использование газа

Для выявления утечек природный газ подвергается одоризации. Для того чтобы топливо приобрело легко уловимый запах, в него в большинстве случаев добавляют этил-меркаптан. По степени токсичности этот газ идентичен сероводороду и имеет такой же резкий и неприятный запах.

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Максим Коновалов
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий