Водород — газ без запаха и цвета, весьма легкий, относительно воздуха, с высокой теплопроводностью, самый распространенный, вездесущий химический элемент.
Водородная сварка — эта газосварочная технология основывается на принципе электрохимического разложения воды на водород и кислород.
Процесс сварки имеет отличную эффективность и считается достойной альтернативой сварке с использованием ацетилена и кислорода. Относится к категории безвредных технологий, поскольку элементом горения является водяной пар. Причем, температура на мундштуке горелки достигает 2600°С, что позволяет производить сварку, пайку и, даже, резку черных металлов.
В качестве горелки используются как типовые кислородно-ацетиленовые, серии ГС, так и ручного производства. При этом наконечник должен соответствовать производительности газовой установки и толщине свариваемой конструкции.
Принцип работы.
Аппараты по выработке водорода для сварки, работают от сети 220В и 380В. Суть заключается в том, что протекающий через воду электрический ток разделяет ее на газообразные составляющие. Газовая смесь, проходя через охладитель, конденсирует наличную влагу. В оставшийся газ вводятся пары таких углеводородов, как бензин, спирт или другие. Полученная смесь газа поступает в сварочную горелку по резиновым шлангам. Количество газовой смеси контролируется регулятором тока. Но давление в электролизере может подняться по причине несоответствия сечения сопла горелки и производительности аппарата. И если это давление превосходит величину 0,4 атм, то электронный датчик отключит ток электролизера. В свою очередь, диаметр наконечника должен соответствовать отверстию инжектора, встроенного в рукоять горелки.
В случае необходимости увеличения КПД электролизера, в воду вводится одноразовая порция щелочи. Всего 150гр. на полтора литра дистиллированной воды. Падение же уровня электролита контролируется и оповещается электронным датчиком. Чтобы получить мощный поток газа, нужна большая площадь электродов. Это, хотя — бы 1000см3; суммарно по катоду и аноду, с силой тока до 15А. При большом токе может произойти закипание электролита, что нежелательно. Важен и выбор металла пластин. Электропитание следует обеспечить через ЛАТР с понижающим, до 110 вольт, трансформатором.
Итак, поджигается газ и вентилем добавляется кислород до получения пламени нужной формы, размера и цвета.
Участие водорода в газопламенном воздействии на металлы не требуют громоздких газовых баллонов (вес кислородного баллона -70кг, ацетиленового — 95кг). Интерес к газопламенной сварке растет благодаря массовому выпуску мобильных аппаратов, вырабатывающих кислородно – водородную смесь на базе гидролиза воды. Исходным материалом для их получения, считается 5±35 % раствор щелочи КОН. Он легко получается и из природного метана. В больших количествах получается, как побочный продукт, в металлургическом и хлорном производствах.
На заре становления нефтеперерабатывающей промышленности, водород вырабатывали из H2SO4 на кислотных заводах. Вырабатываемый газ использовался и для сварки свинцовых труб (t плавления=360° С), листов обмуровочных, свинцовой обшивки внутренних и наружных поверхностей оборудования.
Сфера применения.
Несмотря на некоторые проблемы, связанные с практическим использованием водорода, этот газ находит широкое распространение и в области сварочного производства.
Приоритетной сферой этой технологии считается сварка специальных легированных сталей и сплавов из алюминия. Подобного рода сварка целесообразна и с технической, и экономической точки зрения. Но для изделий и конструкций всего до 5мм толщиной. В целом же, сложно назвать сферу деятельности, где можно было — бы обойтись без использования водорода.
Подобная технология стала незаменимой и нашла большой спрос в области:
— ракетно-космической техники;
— авиастроения;
— химической промышленности;
— медицинской сфере;
— металлургии.
Водородная сварка характеризуется медленным равномерным нагревом металла. Это и обуславливает использование ее в сварочном производстве:
-легированных и низкоуглеродистых сталей, толщиной не более 5мм;
-цветных и благородных металлов;
-инструментальных сталей, требующих постепенный нагрев и медленное охлаждение;
-специальных сталей и чугуна, требующих равномерного нагрева всей поверхности свариваемого изделия и медленное остывание, путем помещения детали в уголь. В противном случае, на сварном шве могут иметь место микротрещины;
-пайке резцов и наплавочных работ;
-ювелирного и стоматологического направления;
-ремонта трубок и деталей холодильной техники;
-пайки металлических оправ и запайка медицинских ампул;
-кузовного ремонта автомобильной техники;
-обработке стекол, в том числе кварцевых;
— другие сферы.
Достоинства технологии:
1. абсолютно безвреден, поскольку продукт горения есть водяной пар;
2. расходный материал- вода в малом объеме и непрерывная работа в течении200часов;
3. большая производительность, стабильное давление, удобство в использовании и управлении мощностью;
4. высокое качество сварного шва, при низкой стоимости и малом весе оборудования;
5. эффективность по сравнению с кислородно-ацетиленовым оборудованием;
6. возможность проведения работ на нескольких постах одновременно;
7. автоматическая поддержка режима работы и необходимого давления газа в системе.
8. аппараты просты в эксплуатации с выходом на рабочий режим за 1±5 минут;
9. аппараты не являются взрывоопасными как во время сварки, так и при длительном хранении.
Недостатки:
1. низкая продуктивность при сварке толстого металла и необходимость разогрева, относительно большей площади, свариваемого изделия;
2. работа с металлом только малой толщины;
3. неэффективная форма газового пламени.
Рекомендации:
-Высокую продуктивность можно достичь правильным подбором сечения сопла по отношению к толщине свариваемого изделия;
-избыточная масса углеводородной добавки снижает температуру пламени, а недостаток их приводит к кипению ванночки и образованию окислов;
-применение присадочного материала, легированным марганцем и кремнием;
-выбор припоя, соответствующего металлу;
-обязательная подготовка поверхности к пайке;
— всегда пользоваться регулятором «количество смеси» на блоке электролизера.
Но стоит ли изобретать велосипед, если есть компания “DP Air Gas” . Именно она и является основным поставщиком промышленных газов для стран СНГ и Евросоюза. Профессионалы компании всегда посоветуют и подскажут реальные пути решения проблем с водородом.
