крупнейший на западе Украины производитель высококачественных газов и газовых смесей широкого спектра применения. 56 лет богатейшего опыта в области криогенных технологий.
Газ MAФ - заменитель ацетилена при газопламенной обработке металла
свойства и назначение
При газопламенной обработке металлов, особенно при газовой сварке и резке, в качестве горючего газа широкое распространение получил ацетилен.
Находят применение также газы-заменители: метан, пропан, бутан, пропан-бутановые смеси, природные газы и др. Эффективность и условия использования газов-заменителей при обработке материалов газокислородным пламенем, определяются следующими их свойствами:
низшей теплотворной способностью;
плотностью;
температурой воспламенения и скоростью горения в смеси с кислородом;
эффективной тепловой мощностью пламени;
удобством и безопасностью при получении, транспортировке и использовании.
В последние годы все больше используют для газовой сварки сжиженный газ МАФ (метилацетилен-алленовая фракция). Это - смесь метилацетилена и аллена (пропадиена), стабилизированная с целью безопасности изобутаном, изобутиленом, пропаном, пропиленом, бутадиеном или другими углеводородами в различных сочетаниях. МАФ, получаемый из негидрированной углеводородной фракции этиленовых производств, имеет резко выраженный запах, который обнаруживается уже при концентрации 1:100 мг/м3. По токсичности газ относится к четвертой группе (малотоксичные). При высоких концентрациях (свыше ПДК=300 мг/м3) может вызвать анестезирующее действие. Пары МАФ не оказывают вредного влияния на слизистую оболочку, но попадание жидкой фракции на открытые участки кожи может вызвать обморожение. В табл. 1 приведены некоторые физические свойства газов, применяемых для газовой сварки и резки.
сравнение и приминение к металлам Таблица 1.
Сравнительные свойства МАФ, ацетилена и пропана
Параметр
МАФ
Ацетилен
Пропан
Предел взрываемости, %:
в кислороде
2,5-60
2,3-93
2,4-57
в воздухе
3,4-10-8
2,2-81
2,0-9,5
Скорость сгорания в кислороде, мм/с
4697
6097
3718
Температура пламени, °С
2927
3087
2526
Низшая теплота сгорания газа смеси при нормальных условиях
21 000
12 600
21 795
Общая теплота сгорания (после испарения)
49 000
50 000
51 000
Плотность, кг/м3, при 15,6°С:
жидкости
575
-
513
газа
0,55
0,91
0,54
Склонность к обратному удару
Незначительная
Значительная
Незначительная
В отличие от пропана и природного газа МАФ имеет высокую теплоотдачу как во вторичной, так и в первичной зонах пламени, и в результате большую эффективную мощность пламени по сравнению с другими газами. Температура эффективной зоны пламени МАФ близка к температуре пламени ацетилена (2927 °С против 3087 °С), что обеспечивает передачу большого количества теплоты на нагреваемый металл даже на расстоянии 12 мм и более от самой горячей точки пламени.
В качестве заменителя ацетилена газ МАФ можно применять в следующих процессах газопламенной обработки металлов:
газовой сварке труб по ГОСТ 3262 из сталей Ст2, Ст3 по ГОСТ 380;
газовой сварке стальных деталей с толщиной стенки до 6 мм из стали марок Ст0, Ст1, Ст2, Ст3 группы А по ГОСТ 380, углеродистых качественных конструкционных сталей марок 05-20 кп по группе 1, а также 15Г, 20Г по ГОСТ 16523;
разделительной и поверхностной резке углеродистой стали;
газовой сварке и наплавке цветных металлов;
пайке мягкими и твердыми припоями;
пламенной поверхностной закалке;
газовой металлизации;
нагреве металла с целью правки, гибки, формовки и т. п.
Для газа МАФ применяют ту же аппаратуру, что и для ацетилена при газопламенной обработке металлов. На баллоне с газом используют такой же редуктор, что и на пропановых баллонах. При работе только с горелкой, как вариант, может быть применен редуктор с бытового газового баллона.
Пламя газа МАФ, как и любого углеводородного пламени, может быть науглероживающим, нейтральным и окислительным. Науглероживающее пламя получается при расходе кислорода к расходу горючего газа МАФ в соотношении 2,2:1 или ниже (для справки: при горении примерно одна часть кислорода забирается из баллона, остальное - из окружающего воздуха). Науглероживающее или <восстановительное> пламя используют для сварки легко окисляющихся сплавов, например сплавов алюминия.
При увеличении подачи кислорода или уменьшении подачи горючего газа науглероживающее пламя исчезает. В этот момент отношение расхода кислорода к расходу горючего газа составляет 2,3:1. Внутреннее ядро пламени имеет синий цвет. Это нейтральное пламя газа МАФ применяют для сварки низкоуглеродистой стали. Пламя остается нейтральным до тех пор, пока соотношение в горючей смеси составляет менее 2,5:1.
Соотношение газов в горючей смеси (при соответствующем опыте сварщика) можно установить по внешнему виду пламени, а мощность - по скорости нагрева до плавления основного металла, глубине его проплавления, форме и жидкотекучести сварочной ванны, которая должна иметь зеркальную поверхность с минимальным количеством шлака. Плавление присадочной проволоки должно происходить спокойно, без значительного разбрызгивания и выделения искр.
При увеличении подачи кислорода образуется окислительное синее пламя с удлиненным ядром и громким звуком горения. Оно наименее пригодно для работы, за исключением таких случаев, как, например, сварка и пайка меди и ее сплавов. Следует знать, что ядро даже нейтрального пламени при использовании газа МАФ длиннее ацетиленового в 1,5-2 раза.
Температура пламени газа МАФ, как уже говорилось ранее, несколько ниже температуры ацетиленокислородного пламени. Поэтому для получения одинакового проплавления металла тепловая мощность пламени газа МАФ в смеси с кислородом может быть увеличена. Это обеспечивается рассверливанием отверстия мундштука горелки и сопла сверлом диаметром 2,5-2,8 мм на глубину 2,0-2,5 мм. Одновременно достигается эффект более устойчивой работы горелки с исключением отрыва пламени. Для сварки используют стандартные горелки Г2-02 и Г3-02 с наконечниками соответственно NN1-4 и NN1-5 для сварки стали толщиной 0,5-6 мм.
Основным присадочным материалом при сварке газом МАФ является проволока марок Св-12ГС, Св-08ГС, Св-08Г2С по ГОСТ 2246. Приемы и способы сварки газом МАФ не отличаются от приемов ацетиленовой сварки и доступны любому квалифицированному сварщику.
Расход Q газа МАФ при сварке низкоуглеродистой стали зависит от толщины d свариваемого металла и определяется по следующей формуле:
для сварки левым способом Q=(60:70) d;
для сварки правым способом Q=(75:90) d.
Режим сварки стали приведен в табл. 2, ориентировочные нормы расхода материалов при сварке - в табл. 3.
Таблица 2.
Режим сварки низкоуглеродистой стали газом МАФ
Толщина свариваемого материала, мм
0,5-1
1-2
2-3
3-6
Зазор в стыковом соединении, мм
1-1,5
1,5-2
2-3
3-4
Угол скоса кромок
Без скоса
То же
" "
60-90
Расстояние между прихватками, мм
20-40
20-80
40-120
60-240
Диаметр присадочной проволоки, мм
1-1,5
1,5-2
2-2,5
2,5-4
Номер наконечника горелки
1-2
2-3
3-4
4-5
Расход газа, л/ч:
МАФ
30-90
60-180
120-270
180-540
кислород
70-210
140-415
280-620
415-1240
Скорость сварки, м/ч
10-7
7-5
5-4
4-1,6
Таблица 3.
Нормы расхода материалов на 1 м шва для сварки низкоуглеродистой стали газом МАФ
Толщина свариваемого материала, мм
Масса наплавленного металла, кг
Масса присадочной проволоки, кг
Объем МАФ, м3
Объем кислорода, м3
Стыковые соединения без разделки кромок
1
0,028
0,029
0,013
0,030
1,5
0,040
0,051
0,023
0,053
2
0,070
0,074
0,034
0,078
2,5
0,084
0,088
0,044
0,101
Стыковые соединения с V-образной разделкой кромок
3
0,123
0,140
0,063
0,145
4
0,178
0,187
0,104
0,240
5
0,224
0,235
0,139
0,320
6
0,265
0,278
0,197
0,450
работа с МАФ В помещении зажигают горелку, предварительно открыв вентиль с газом МАФ, затем открывают кислородный вентиль, так чтобы отрегулировать на нейтральное (синее) пламя. Вне помещения или для получения пламени без копоти открывают газовый и кислородный вентили, зажигают смесь и регулировкой добиваются нейтрального пламени.
Сварку листового металла и труб толщиной менее 4 мм производят за один проход. Следует поддерживать расстояние порядка 1,5 мм между синим внутренним ядром пламени и ванной расплавленного металла. Сварочная ванна может быть получена при соприкосновении вершины ядра пламени с поверхностью металла. Однако ядро пламени не должно касаться расплавленного металла.
Металл толщиной более 4 мм сваривают за два прохода - корневой шов и заполняющий. При первом проходе присадочную проволоку погружают в ванну. При втором проходе присадочную проволоку либо также погружают в ванну, либо ведут по длине ванны перекрестным движением, но без перемешивания металла.
хранение и упаковка
Газ МАФ можно хранить и транспортировать в баллонах для сжиженных газов, изготовленных по ГОСТ 1586.
Упругость паров сжиженных газов резко возрастает при повышении температуры, поэтому баллоны и другие сосуды для хранения и перевозки сжиженных газов следует предохранять от нагрева различными источниками теплоты. Предельно-допустимая температура нагрева баллона составляет 45 °С.
Газ МАФ хранят в емкостях (баллонах) из углеродистой стали, под навесом, защищающим их от атмосферных осадков и прямых солнечных лучей при температуре от -50 °С до +50 °С. Гарантийный срок хранения газа - 10 лет со дня изготовления.
В. Н. Навроцкий, канд. техн. наук ООО <Родат> (Минск)
