Главная → Статьи

Горючие газы и жидкости

К горючим газам относят ацетилен, газы — заменители ацетилена (природный газ, пропан-бутановая смесь и др.), пары жидких горючих (керосин, бензин).

Ацетилен (С2#2) —один из основных горючих газов, применяемых при резке металлов, температура его пламени при сгорании в технически чистом кислороде достигает 3150 °С.

Технический ацетилен (ГОСТ 5457—75) получают, в основном, из карбида кальция в стационарных генераторах. Он выпускается промышленностью двух видов: растворенный и газообразный.

Растворенный ацетилен представляет собой находящийся под давлением в баллоне раствор ацетилена в ацетоне, равномерно распределенный в пористой массе?- При давлении 0,101 МПа (1,01 кгс/см2) и температуре 20°С в 1 кг ацетона растворяется 27,9 кг ацетилена, или в 1 л ацетона растворяется 20 л ацетилена.

Растворимость ацетилена в ацетоне возрастает примерно прямо пропорционально давлению. С понижением температуры растворимость увеличивается.

Газообразный ацетилен — бесцветный газ с резким специфическим запахом, вследствие наличия в нем фосфористого водорода и сероводорода. Его плотность при температуре 0°С и давлении 0,101 МПа равна 1,173 кг/м3.

При нормальном давлении (0,101 МПа) и температуре от —82,4 до —83,6°С ацетилен переходит в жидкое состояние, а при температуре —85°С и ниже — в твердое.

В жидком и твердом состоянии ацетилен легко взрывается от трения и удара, при взрыве происходит резкое повышение его давления и температуры, что может вызвать большие разрушения и тяжелые несчастные случаи.

Смеси ацетилена с воздухом и кислородом взрывоопасны. Нижний предел взрываемости с кислородом — 2,3% {ацетилена по объему), нижний предел взрываемости с воздухом — 2,2% (ацетилена по объему).

Наиболее взрывоопасны смеси, содержащие 7—13% ацетилена.

Ацетилен обладает способностью самовоспламеняться в чистом виде и в смеси с воздухом. Температура самовоспламенения ацетилена 335°С. Он легко реагирует с солями серебра, меди, ртути, образуя при этом нестойкие взрывчатые ацетилениды. Поэтому в аппаратуре, трубопроводах и приборах, работающих в среде ацетилена, не допускается применять детали из меди или медных сплавов, содержащих более 70% меди.

Торючие газы — заменители ацетилена. Широкое применение газы-заменители находят при кислородной резке металлов, где температура подогревающего пламени не влияет на характер протекания процесса, а лишь сказывается на длительности начального подогрева металла перед резкой. Поэтому для резки можно использовать газы-заменители, у которых температура газокислородного пламени не ниже 1800—2000°С, а теплотворная способность не ниже 10 000 кДж/м3.

Для определения потребного количества газа — заменителя ацетилена — пользуются коэффициентом замены (отношение низшей теплотворности ацетилена к низшей теплотворности газа, заменяющего ацетилен).

Таблица 1. Основные физико-химические свойства горючих газов и жидкостей, применяемых для кислородной резки

По физико-химическим свойствам (табл. 1) наиболее пригодными заменителями ацетилена являются природные и сжиженные газы. Искусственные горючие газы опасны в работе из-за высокой токсичности, особенно при содержании в них большого количества окиси углерода.

Сжиженные газы — это смеси углеводородов, которые при нормальных условиях находятся в газообразном состоянии, а при пониженной температуре или повышенном давлении — в жидком состоянии.

Для газопламенной обработки металла сжиженный газ состоит, в основном, из смеси пропана и бутана. Потребителям его доставляют в баллонах (ГОСТ 15860—70), вмещающих от 1 до 34 кг газа.

Ввиду того, что жидкие пропан и бутан обладают значительным коэффициентом объемного расширения (соответственно 306-Ю-5 и 212-Ю-5), баллоны после наполнения должны иметь необходимый объем паровой подушки, достаточный для принятия жидкости, расширившейся при повышении температуры. Предприятиям, потребляющим большое количество сжиженного газа, целесообразно применять пропановые рампы.

Сжиженные газы имеют низкие пределы взрываемости в смеси с воздухом. Они почти без запаха, поэтому с целью обнаружения утечки к ним обычно добавляют вещество с резким неприятным запахом. Концентрацию этого вещества выбирают с таким расчетом, чтобы в случае утечки запах газа был обнаружен гораздо раньше, чем его концентрация достигнет нижнего предела взрываемости.

При длительном пребывании рабочего в загазованном помещении сжиженные газы вызывают головокружение, а иногда — удушье.

Углеводородные газы обладают свойством переходить в жидкое состояние при обычной температуре и невысоком давлении. В этом случае объем всех углеводородов уменьшается более чем в 200 раз. Это позволяет транспортировать в небольших сосудах значительное количество сжиженного топлива.

Следует иметь в виду, что факел пламени сжиженных газов больше, чем ацетилено-кислородного пламени, а это приводит к получению менее концентрированного пламени. Кроме того, при термическом распаде сжиженных газов происходит поглощение тепла, а не выделение его, как у ацетилена. Максимальная температура сжиженных газов в смеси с кислородом меньше, чем у ацетилено-кислородного пламени. Все это ограничивает возможность применения сжиженных газов для некоторых процессов при газопламенной обработке металлов. Однако сравнительно высокая температура пламени пропан-бутановой смеси дает возможность применять его в качестве горючего газа при кислородной резке металлов.

Природные газы добывают на газовых месторождениях. К месту работы их транспортируют по трубопроводам, реже в баллонах под давлением до 15 МПа (150 кгс/см2). Природные газы в своем составе содержат в основном метан (до 98%) и небольшое количество различных примесей.

Одно из главных требований, предъявляемых к природным газам,—.минимальное содержание вредных примесей и отсутствие сероводорода.

Природные газы бесцветны и, как правило, без запаха. Для обнаружения утечек к ним добавляют одорант — вещество с резким неприятным запахом.

Благодаря высоким теплотворности и температуре газокислородного пламени, природные газы являются наиболее распространенным горючим, применяемым для газовой резки металлов.

Температура метано-кислородного пламени на 1000°С ниже ацетилено-кислородного. Максимальная температура пламени находится на расстоянии 10 мм от конца ядра.

Поэтому при резке деталей природным газом, особенно в тех случаях, когда рез начинают с середины, на подогрев металла до температуры воспламенения затрачивается примерно в 1,5—2 раза больше времени, чем при ацетилено-кислородной резке, что сказывается на производительности процесса.

Следует также иметь в виду, что при использовании природного газа вместо ацетилена расход подогревающего кислорода увеличивается примерно в два раза. Но, несмотря на это, общая стоимость работ при использовании природного газа вместо ацетилена ниже примерно на 10—15%. Кроме того, при применении природного газа отпадает необходимость в специальном хранении карбида кальция и обслуживании генератора, что повышает культуру производства.

Керосин и бензин — продукты переработки нефти и представляют собой легко испаряющиеся прозрачные жидкости. При газопламенной обработке они применяются в виде паров, для этого резаки снабжаются специальными испарителями или распылителями.

Жидкие горючие подаются в резак из специальных бачков с насосом, создающим давление в бачке до 0,2—0,3 МПа (2— 3 кгс/см2).

Для керосино-кислородной резки используют осветительный керосин (ГОСТ 4753—68) марок КО-ЗО, КО-25, КО-22 и КО-;20.

Перед заливкой в бачок керосин рекомендуется профильтровать через слой войлока и кускового едкого натра для очистки от примесей.

Бензин можно применять любого сорта, кроме этилированного, обладающего сильной токсичностью.

Ваш отзыв