Кислородно-ацетиленовая сварка (газовая сварка): принцип работы и применение

Что такое кислородно-ацетиленовая сварка?

Кислородно-ацетиленовая сварка, обычно называемая газовой сваркой, — процесс, основанный на горении кислорода и ацетилена. При смешивании в правильных пропорциях в ручной горелке (дуйке) получается жаркий пламень температуры ~3200 °C.

В кислородно-ацетиленовой сварке горелка используется для сварки металлов. Сварной шов образуется при нагреве двух деталей до температуры, образующей общую ванну расплава. Ванну обычно пополняют наплавным материалом (прутком). Выбор наплавника зависит от свариваемых металлов.

Химическое действие пламени регулируется изменением соотношения объёмов кислорода и ацетилена.

Другой термин — окси-топливная сварка (oxy-fuel welding): горение кислорода и топливного газа (обычно ацетилен). Также называют «газовой сваркой».

Газовая сварка используется почти исключительно для тонкостенных металлов. Также для нагрева: разрыхление заржавевших болтов/гаек, нагрев толстого материала для гибки, мягкая пайка.

Связано: Что такое газовая сварка?

Кислородно-ацетиленовая сварка — гибкий и прощающий процесс, отличный для любителей и неполноценных сварщиков. Оборудование переносимо и просто в обращении.

Как работает кислородно-ацетиленовая сварка?

Высокотемпературный пламень от горения топливного газа (чаще ацетилен) с чистым кислородом. Основной металл плавится наплавным прутком пламенем из кончика горелки.

Топливный газ и кислород в стальных баллонах под давлением. Редукторы снижают давление.

Газы идут гибкими шлангами, сварщик регулирует расход на горелке. Наплавочный пруток плавится вместе с основным металлом. Возможно плавление двух деталей без наплавника.

Типы пламени в кислородно-ацетиленовой сварке

Три настройки: нейтральное, окисляющее, заcementирующее (карбуризирующее).

Сварка обычно ведётся нейтральным пламенем — равные объёмы кислорода и ацетилена. Химическое воздействие на нагретый металл минимально.

Окисляющее пламя — увеличен расход кислорода. Карбуризирующее — увеличен расход ацетилена относительно кислорода.

Сталь плавится выше 1500 °C, только кислород+ацетилен даёт достаточно тепла для сварки стали. Другие газы (пропан, водород, коксовый газ) — для низкоплавких цветных металлов, пайки, паяки.

Пламя нужно настроить до определённого вида перед сваркой. Разные пламени — для разных металлов.

1. Карбуризирующее (зацементирующее) пламя

Избыток ацетилена. Для низкотемпературных применений. Сварка никеля, монеля, высокоуглеродистой стали, цветных металлов. Не для обычной стали.

Связано: Что такое цементация?

2. Нейтральное пламя

Равные пропорции кислорода и ацетилена. Большинство сварных операций — минимальное химическое воздействие на нагретый металл.

3. Окисляющее пламя

Высокое содержание кислорода (соотношение O₂:C₂H₂ = 1,5:1). Для меди и сплавов меди (бронза, латунь). Не для стали — окислит её.

Оборудование для кислородно-ацетиленовой сварки

Переносимое, простое. Баллоны с кислородом и ацетиленом под давлением. Редукторы и гибкие шланги к дуйке.

Специальные предохранительные устройства — пламенегасители (flame traps) — между шлангами и редукторами баллонов. Предотвращают попадание обратной вспышки в баллоны. Причины обратной вспышки: непропурженные шланги, перегрев насадки дуйки.

При сварке оператор носит защитную одежду и тонированные защитные очки. Пламень менее интенсен электрической дуги, мало УФ-излучения — достаточно тонированных универсальных очков.

Рабочие характеристики

Воздействие пламени на поверхность заготовки регулируется расходом газов: мягкое, жёсткое или бурное. Есть практические пределы типа пламени для сварки.

Жёсткое сильное пламя сдувает ванну расплава, слишком мягкое — нестабильно у точки применения.

Дуйка рассчитана на разные размеры «ласточкиных» медных насадок для правильной интенсивности пламени. Таблица: зависимость толщины металла, размера насадки и скорости сварки. При плавленой сварке наплавной пруток добавляют при необходимости.

Основные техники: левосторонняя, правосторонняя, всепозиционная правосторонняя. Левосторонняя — почти всегда, идеальна для стыков «впритык», угловых, перекрывающихся в листовом металле до ~5 мм. Правосторонняя — для листов >5 мм в плоском и горизонтально-вертикальном положении.

Всепозиционная правосторонняя — модификация для позиционной сварки (вертикаль, потолок) стальных пластин и трубопроводов. Правосторонние техники дают равномерное проплавление, контроль ванны и наплавки, обзор ванны, свободу движений. Высококвалифицированны, реже применяются, чем левосторонняя.

Почему ацетилен для сварки?

Сварка — важный технологический процесс. Газовая сварка: тепло от горения кислорода и ацетилена. Иногда водород, бутан, пропан вместо ацетилена.

Кислород+ацетилен для резки металлов с ~1906 г. Ацетилен признан одним из самых безопасных и сильных сварочных газов. Но есть заблуждение, что пропан лучше. Разберём отличия и преимущества ацетилена.

Газовая сварка — 4 ключевых отличия пропана и ацетилена

1. Температура пламени: пропан ~2800 °C в кислороде. Ацетилен ~3100 °C в кислороде. Высокая температура делает ацетилен подходящим для сварки стали.
2. Сварка: ацетилен в кислороде даёт восстанавливающую зону, легко очищающую поверхность металла. Пропан не имеет восстанавливающей зоны — непригоден для сварки. Окси-ацетиленовая сварка применяется для высокопрочных сталей.
3. Безопасность: ацетилен легче воздуха, редко накапливается у пола. Безопасен в помещениях и подземных работах.
4. Экономия: ацетилен требует меньше стехиометрического кислорода. Пропан: 4,3 к 1, ацетилен: 1,2 к 1. Пропан потребляет больше кислорода.

Все отличия говорят в пользу ацетилена. Хотите узнать больше о преимуществах окси-ацетилена? Далее подробнее.

3 причины, почему ацетилен идеален для сварки

1. Безопасное топливо: приоритет безопасности. Ацетилен легче воздуха — минимум накоплений у пола. Безопасен в производстве и подземельях.
2. Отличное качество сварки: ацетилен — самый горячий топливный газ с кислородом. В правильных приложениях идеален для сварки сталей.
3. Экономия: окси-ацетиленовая сварка гибка, подходит для других операций: пайка, резка и др.

В заполнителях ацетиленовых баллонов и других применениях баллоны есть разного размера — легко закупать и транспортировать.

Rexarc — ведущий производитель оборудования для заполнения ацетиленовых баллонов. Команда Rexarc поможет понять спецификации и дополнительные преимущества ацетилена.

Для чего используется окси-топливная сварка?

Сварка углеродистых сталей, легированных сталей, чугуна, алюминия, магния чистым кислородом и топливом/газом. Горёлка нагревает две детали до образования ванны расплава.

Как правильно работать с кислородно-ацетиленовой горелкой

Зажигание, регулировка, гашение — просто, особенно при соблюдении процедур. Всегда следуйте инструкции производителя горелки.

Как правильно зажечь, настроить и погасить кислородно-ацетиленовую горелку:

Перед зажиганием проверьте:

<ли>Ручки регулировки редукторов откручены! <ли>Клапаны горелки закрыты! <ли>Сточьте в стороне от передней части редуктора <ли>Отдельно и медленно откройте клапаны баллонов кислорода и ацетилена <ли>Настройте редукторы на рабочее давление насадки <ли>Откройте/закройте клапаны горелки отдельно, точно настройте давление на редукторах <ли>Нажмите рычаг резки, при необходимости скорректируйте давление

Зажигание и настройка пламени (с позитивным/равнодавленным микшером):

<ли>Отдельно пропурьте линии кислорода и топливного газа <ли>Откройте клапан топливного газа на 1/2 оборота <ли>Поджгите пламя зажигалкой (страйкером) <ли>Увеличьте расход топливного газа до ухода пламени за кончик насадки без дыма <ли>Уменьшите до возвращения пламени к кончику <ли>Откройте клапан кислорода, настройте на нейтральное пламя <ли>Нажмите кислородный рычаг, при необходимости донастройте

Гашение горелки (с позитивным/равнодавленным микшером):

<ли>Закройте клапан кислорода горелки <ли>Закройте клапан топливного газа горелки

Если горелка/редукторы/газы не используются долго, выполните:

<ли>Закройте клапаны баллонов кислорода и топливного газа <ли>Отдельно пропурьте линии кислорода и топливного газа <ли>Убедитесь, что все манометры показывают 0 <ли>Открутите ручки регулировки редукторов! <ли>В коммерческой среде — сообщайте о повреждениях руководителю

Всегда соблюдайте базовые правила безопасности при работе с окси-топливным оборудованием.

Часто задаваемые вопросы

Что такое кислородно-ацетиленовая сварка?

Газовая сварка — горение кислорода и ацетилена в правильных пропорциях в ручной горелке. Пламень ~3200 °C.

Что такое окси-топливная сварка?

Горелка сварки металлов. Две детали нагреваются до общей ванны расплава. Ванна пополняется наплавным материалом. Выбор наплавника зависит от металлов.

Для чего используется окси-топливная сварка?

Сварка углеродистых, легированных сталей, чугуна, алюминия, магния. Горёлка нагревает до ванны расплава.

Каков процесс кислородно-ацетиленовой сварки?

Газовая сварка — горение кислорода и ацетилена в правильных пропорциях в ручной горелке. Пламень ~3200 °C.

Какие металлы можно сварить окси-ацетиленом?

При правильной технике — все коммерческие металлы: низколегированная сталь, низкоуглеродистая сталь, кованый железо, чугун.

Какова цель кислородно-ацетиленовой сварки?

Сварка и резка металлов и сплавов. Соединение металлов теплом горения топливных газов (ацетилен, водород, пропан, бутан) с кислородом.

Какие металлы можно сварить окси-ацетиленовым пламенем?

Железо, сталь, чугун, медь, латунь, алюминий, бронза, многие сплавы. Пламя также для резки металла, цементации, отжига.

Как делать окси-сварку?

Зачем электрод покрыт флюсом?

Покрытие — флюс, выделяющий газы при разложении (защита от загрязнения), деоксиданты (очистка шва), шлак (защита шва), стабильность дуги, легирующие элементы для качества шва.

Сколько стоит комплект окси-ацетиленовой сварки?

Нужен баллон топлива и баллон кислорода. Начальная стоимость типичного среднего комплекта: $230–500.

Насколько прочна горелочная сварка?

Оборудование эффективно, температура пламени до 3200 °C (5620 °F). Универсально: от мельчайших деталей до крупнейших конструкций.

Может ли окси-ацетилен резать нержавейку?

Только металлы, оксиды которых плавится ниже базового металла. Алюминий и нержавейка не режутся окси-топливом — оксид предотвращает полное окисление.

Какое давление в окси-ацетилене?

Давление топливного газа ≤0,07 бар (1 psi). Кислород 0,7–2,8 бар (10–40 psi), зависит от размера насадки.

Зачем шторы на сварочной кабинке?

Доп. защита в сварочной зоне: работники рядом не подвергаются вредному УФ-излучению и риску ожогов от вспышки.

Как флюс держится на сварочном электроде?

При горении в дуге флюс выделяет защитный газ для ванны от атмосферных примесей. При застывании шлак защищает шов от окисления и пористости.

Какой электрод лучше для нержавейки?

Электрод 309 или 312 SMAW — для ручной сварки нержавейки, особенно ремонт. Высокая стойкость к трещинам, хорошая прочность, соединяет нержавейку в эксплуатации даже без точного знания марки.

Что лучше: плазменный резак или окси-ацетилен?

Плазма быстрее режет тонкие металлы, без деформаций. Лучше при резке пакетов листов.

Во сколько раз плазменная резка быстрее окси-топливной?

Плазма даёт точные чистые резы: лучше угловатость, тоньше керф, меньше ЗТВ, минимум шлака. В 2 раза быстрее на металлах до 25 мм, до 12 раз быстрее на тонких.

Какого размера баллоны окси-ацетилена выбрать?

«Чем больше, тем лучше» — выше баллон (K-size кислород, #4 ацетилен). Лучше два каждого — можно менять, не прерывая работу.

Устарела ли окси-ацетиленовая сварка?

В последние десятилетия окси-ацетиленовая сварка устарела. Современные дуговые аппараты дают большую повторяемость и скорость. Но окси-ацетиленовая резка всё ещё широко используется миллионами сварщиков ежедневно.

Может ли окси-ацетиленовая горелка резать алюминий?

Нет, окси-ацетилен не для резки алюминия. Нагреет до плавления, но не аккуратно.

Что нужно для кислородно-ацетиленовой сварки?

Обязательные компоненты:

• Корпус горелки (рукоятка)
• Два отдельных газопровода (через рукоятку к шлангам)
• Отдельные регулирующие клапаны
• Смесительная камера
• Пламенная трубка
• Сварочная насадка

Что открывать первым: кислород или ацетилен?

Начните с открытия клапана ацетилена на 1/8 оборота, поджгите пламя. Уменьшите пламя до минимума дыма. Пламя становится перообразным к концу. Теперь медленно откройте клапан кислорода — появятся разогревающие пламени.

Каковы преимущества кислородно-ацетиленовой сварки?

Преимущества:

• Лёгко обучаться.
• Оборудование дешевле MIG/TIG.
• Оборудование переносимее MIG/TIG.
• Окси/ацетилен можно использовать для «пламенной резки» крупных заготовок.

Какие металлы можно сварить окси-ацетиленом?

Железо, сталь, чугун, медь, латунь, алюминий, бронза, многие сплавы. Пламя также для резки, цементации, отжига.