Водень – газ без запаху і кольору, дуже легкий, щодо повітря, з високою теплопровідністю, найпоширеніший, всюдисущий хімічний елемент.
Водневе зварювання – це газозварювальна технологія ґрунтується на принципі електрохімічного розкладання води на водень та кисень.
Процес зварювання має відмінну ефективність і вважається гідною альтернативою зварюванню з використанням ацетилену та кисню. Належить до категорії нешкідливих технологій, оскільки елементом горіння є водяна пара. Причому температура на мундштуку пальника досягає 2600 ° С, що дозволяє проводити зварювання, паяння і, навіть, різання чорних металів.
Як пальник використовуються як типові киснево-ацетиленові, серії ГС, так і ручного виробництва. При цьому наконечник повинен відповідати продуктивності газової установки і товщині конструкції, що зварюється.
Принцип роботи.
Апарати з вироблення водню для зварювання, працюють від мережі 220В та 380В. Суть полягає в тому, що електричний струм, що протікає через воду, поділяє її на газоподібні складові. Газова суміш, проходячи через охолоджувач, конденсує готівкову вологу. У газ, що залишився, вводяться пари таких вуглеводнів, як бензин, спирт або інші. Отримана суміш газу надходить у зварювальний пальник по гумових шлангах. Кількість газової суміші контролюється регулятором струму. Але тиск в електролізері може піднятися через невідповідність перерізу сопла пальника та продуктивності апарату. І якщо цей тиск перевищує величину 0,4 атм, то електронний датчик відключить струм електролізера. У свою чергу діаметр наконечника повинен відповідати отвору інжектора, вбудованого в рукоятку пальника.
У разі необхідності збільшення ККД електролізера у воду вводиться одноразова порція лугу. Усього 150гр. на півтора літри дистильованої води. Падіння рівня електроліту контролюється і оповіщається електронним датчиком. Щоб отримати потужний потік газу, потрібна велика площа електродів. Це, хоча б 1000см3; сумарно по катоду та аноду, з силою струму до 15А. При великому струмі може статися закипання електроліту, що небажано. Важливим є і вибір металу пластин. Електроживлення слід забезпечити через ЛАТР із понижувальним, до 110 вольт, трансформатором.
Отже, підпалюється газ і вентилем додається кисень до отримання полум’я потрібної форми, розміру та кольору.
Участь водню в газополум’яному впливі на метали не вимагають громіздких газових балонів (вага кисневого балона -70 кг, ацетиленового – 95 кг). Інтерес до газополум’яного зварювання зростає завдяки масовому випуску мобільних апаратів, що виробляють киснево-водневу суміш на основі гідролізу води. Вихідним матеріалом для їх одержання вважається 5±35 % розчин лугу КОН. Він легко виходить і із природного метану. У великих кількостях виходить, як побічний продукт, у металургійному та хлорному виробництвах.
На зорі становлення нафтопереробної промисловості водень виробляли з H2SO4 на кислотних заводах. Газ, що виробляється, використовувався і для зварювання свинцевих труб (t плавлення=360° С), листів обмурувальних, свинцевої обшивки внутрішніх і зовнішніх поверхонь обладнання.
Сфера застосування.
Незважаючи на деякі проблеми, пов’язані з практичним використанням водню, цей газ знаходить широке поширення і в галузі зварювального виробництва.
Пріоритетною сферою цієї технології вважається зварювання спеціальних легованих сталей та сплавів з алюмінію. Подібного роду зварювання доцільне і з технічного, і економічного погляду. Але для виробів та конструкцій всього до 5мм завтовшки. В цілому ж, складно назвати сферу діяльності, де можна було б обійтися без використання водню.
Подібна технологія стала незамінною і знайшла великий попит в області:
– ракетно-космічної техніки;
– авіабудування;
– Хімічна промисловість;
– медичну сферу;
– металургії.
Водневе зварювання характеризується повільним рівномірним нагріванням металу. Це і зумовлює використання її у зварювальному виробництві:
-легованих та низьковуглецевих сталей, товщиною не більше 5мм;
-кольорових та благородних металів;
-інструментальних сталей, що потребують поступового нагрівання та повільного охолодження;
-спеціальних сталей і чавуну, що вимагають рівномірного нагрівання всієї поверхні виробу, що зварюється і повільне охолодження, шляхом приміщення деталі у вугілля. В іншому випадку, на зварному шві можуть мати місце мікротріщини;
-паяння різців та наплавних робіт;
-ювелірного та стоматологічного напряму;
-ремонту трубок та деталей холодильної техніки;
-паяння металевих оправ та запаювання медичних ампул;
-кузовного ремонту автомобільної техніки;
-обробці скла, у тому числі кварцового;
– Інші сфери.
Параметри технології:
1. абсолютно нешкідливий, оскільки продукт горіння є водяною парою;
2. витратний матеріал – вода в малому обсязі і безперервна робота протягом 200 годин;
3. велика продуктивність, стабільний тиск, зручність у використанні та управлінні потужністю;
4. висока якість зварного шва, при низькій вартості та малій вазі обладнання;
5. ефективність у порівнянні з киснево-ацетиленовим обладнанням;
6. можливість проведення робіт на кількох постах одночасно;
7. автоматична підтримка режиму роботи та необхідного тиску газу в системі.
8. апарати прості експлуатації з виходом на робочий режим за 1±5 хвилин;
9. апарати не є вибухонебезпечними як під час зварювання, так і при тривалому зберіганні.
Недоліки:
1. низька продуктивність при зварюванні товстого металу і необхідність розігріву відносно більшої площі виробу, що зварюється;
2. робота з металом лише малої товщини;
3. неефективна форма газового полум’я.
Рекомендації:
-Високу продуктивність можна досягти правильним підбором перерізу сопла по відношенню до товщини виробу, що зварюється;
-надлишкова маса вуглеводневої добавки знижує температуру полум’я, а недолік їх призводить до кипіння ванни і утворення оксидів;
-застосування присадного матеріалу, легованим марганцем та кремнієм;
-Вибір припою, відповідного металу;
-обов’язкова підготовка поверхні до паяння;
– Завжди користуватися регулятором «кількість суміші» на блоці електролізера.
Але чи варто винаходити велосипед, якщо є компанія “DP Air Gas”. Саме вона є основним постачальником промислових газів для країн СНД та Євросоюзу. Професіонали компанії завжди порадять і підкажуть реальні шляхи вирішення проблем із воднем.
