Stel je lassen voor zonder gas - chaotisch en zwak. Lasgas is de stille kampioen, essentieel voor het beschermen van lasnaden tegen verontreinigingen, het stabiliseren van de boog en het waarborgen van sterke verbindingen. Dit artikel onderzoekt de soorten lasgassen, hun specifieke rol en hoe ze het lasproces beïnvloeden. Lezers krijgen inzicht in het selecteren van het juiste gas voor verschillende toepassingen, waardoor optimale lasprestaties en veiligheid gegarandeerd zijn.
Lasgas verwijst voornamelijk naar het beschermende gas dat wordt gebruikt bij gasbeschermd lassen (kooldioxide-gasbeschermd lassen, inert gasbeschermd lassen), evenals het gas dat wordt gebruikt bij autogeen lassen en snijden, waaronder kooldioxide (CO2), argongas (Ar), heliumgas (He), zuurstofgas (O2), brandbare gassen, gemengde gassen enz.
Tijdens het lassen is het beschermgas niet alleen een beschermend medium voor het lasgebied, maar ook een gasmedium voor het genereren van een boog.
Lassen en snijden met gas vertrouwen voornamelijk op de vlam met hoge temperatuur die wordt geproduceerd door gasverbranding om warmte te concentreren om het proces te voltooien.
Daarom hebben de eigenschappen van het gas (zoals fysische en chemische eigenschappen, enz.) niet alleen invloed op het beschermende effect, maar ook op de ontsteking van de boog en de stabiliteit van het las- en snijproces.
Volgens de rol van verschillende gassen in het werkproces, lasgas wordt voornamelijk onderverdeeld in beschermgas en gas dat wordt gebruikt bij het lassen en snijden met gas.
Beschermend gas bestaat voornamelijk uit koolstofdioxide (CO2), argongas (Ar), heliumgas (He), zuurstofgas (O2) en waterstofgas (H2).
Het Internationaal Instituut voor Lastechniek wijst erop dat beschermende gassen worden geclassificeerd op basis van hun oxidatievermogen en de eenvoudige berekeningsformule voor het bepalen van de classificatie-index is Classificatie-index = O2% + 1/2 CO2%.
Op basis van deze formule kunnen beschermende gassen worden ingedeeld in vijf categorieën op basis van hun oxidatiepotentieel. Klasse I is inert of reducerend gas, M1 is zwak oxiderend gas, M2 is matig oxiderend gas en M3 en C zijn sterk oxiderend gas. De oxidatiepotentiaalindexen van elk type beschermend gas worden weergegeven in tabel 1.
De classificatie van beschermende gassen voor het lassen van zwarte metalen is weergegeven in Tabel 2.
Tabel 1: Oxidatiepotentiaalindexen van verschillende soorten beschermgassen
| Type | Ⅰ | M1 | M2 | M3 | C |
| Oxidatiepotentiaalindex | ＜1 | 1～5 | 5～9 | 9～16 | ＞16 |
Tabel 2: Classificatie van beschermgassen voor het lassen van zwarte metalen
| Categorie | Gas. Hoeveelheid | Mengverhouding (uitgedrukt in volumepercentage) % | Type | Zuurstofgehalte in lasmetaal / %. | ||||
| Oxidatie neiging | Inert | Reductiviteit | ||||||
| CO2 | O2 | Ar | Hij | H2 | ||||
| Ⅰ | 112 | - - - | - - - | 100 - 27～75 | - 100 Rem. | - - - | Inert | ＜0.02 |
| 21 | - - | - - | 85～95 - | -- | Rem. 100 | Reductiviteit | ||
| M1 | 22 | 2～4 - | - 1～3 | Rem. Rem. | -- | - - | Zwak oxiderend | 0.02～0.04 |
| M2 | 232 | 15～30 5～15 - | - 1～4 4～8 | Rem. Rem. Rem. | - - - | - - - | Matig oxiderend | 0.04～0.07 |
| M3 | 223 | 30～40 - 5～20 | - 9～12 4～6 | Rem. Rem. Rem. | - - - | - - - | Sterk oxiderend | ＞0.07 |
| C | 12 | 100 Rem. | - ＜20 | - - | - - | - - | ||
Volgens de eigenschappen van gassen, worden gassen gebruikt voor autogeen lassen en snijden kunnen worden onderverdeeld in twee categorieën: oxiderende gassen (O2) en brandbare gassen.
Wanneer brandbare gassen worden gemengd met zuurstof en worden verbrand, komt er een grote hoeveelheid warmte vrij die een vlam met hoge temperatuur en geconcentreerde hitte vormt (de hoogste temperatuur in de vlam kan over het algemeen 2000~3000℃ bereiken), die metalen kan verhitten en smelten.
Acetyleen wordt algemeen gebruikt als brandbaar gas voor autogeen lassen en snijden. Andere brandbare gassen die momenteel worden gepromoot voor gebruik zijn propaan, propyleen, vloeibaar petroleumgas (voornamelijk propaan), aardgas (voornamelijk methaan), enz.
De fysische en chemische eigenschappen van verschillende veelgebruikte brandbare gassen zijn weergegeven in tabel 3.
Tabel 3 Fysische en chemische eigenschappen van verschillende veelgebruikte brandbare gassen.
| Gas | （C2H2） | （C3H8） | （C3H6） | （C4H10） | (CH)4） | （H2） | |
| Moleculaire relativiteit | 26 | 44 | 42 | 58 | 16 | 2 | |
| Dichtheid (in standaardtoestand)/kg - m-3 | 1.17 | 1.85 | 1.82 | 2.46 | 0.71 | 0.08 | |
| Massaverhouding ten opzichte van lucht bij 15,6 ℃ (lucht=1) | 0.906 | 1.52 | 1.48 | 2.0 | 0.55 | 0.07 | |
| Ontstekingspunt/℃ | 335 | 510 | 455 | 502 | 645 | 510 | |
| Calorische bovenwaarde | kJ/m | 52963 | 85746 | 81182 | 121482 | 37681 | 10048 |
| kg/m | 50208 | 51212 | 49204 | 49380 | 56233 | - | |
| Theoretisch zuurstofverbruik (zuurstofgas-volumeverhouding) | 2.5 | 5 | 4.5 | 6.5 | 2.0 | 0.5 | |
| Werkelijk zuurstofverbruik (zuurstofgas-volumeverhouding) | 1.1 | 3.5 | 2.6 | - | 1.5 | 0.25 | |
| Neutrale vlamtemperatuur ℃ | Verbranding in zuurstof | 3100 | 2520 | 2870 | - | 2540 | 2600 |
| Verbranding in lucht | 2630 | 2116 | 2104 | 2132 | 2066 | 2210 | |
| Snelheid vlamverbranding/ms | Verbranding in zuurstof | 8 | 4 | - | - | 5.5 | 11.2 |
| Verbranding in lucht | 5.8 | 3.9 | - | - | 5.5 | 11.0 | |
| Explosiebereik (volumefractie brandbaar gas/%) | In zuurstof | 2.8～93 | 2.3～55 | 2.1～53 | - | 5.5～62 | 4.0～96 |
| In de lucht | 2.5～80 | 2.5～10 | 2.4～10 | 1.9～8.4 | 5.3～14 | 4.1～74 | |
De rol van gassen in verschillende las- of snijprocessen varieert en de keuze van gassen is ook gerelateerd aan de materialen die worden gelast.
Daarom moeten gassen met specifieke fysische of chemische eigenschappen worden geselecteerd, zelfs een mengsel van meerdere gassen in verschillende situaties.
De belangrijkste eigenschappen en toepassingen van veelgebruikte gassen bij het lassen en snijden zijn weergegeven in tabel 4, en de eigenschappen van verschillende gassen in de lasproces worden weergegeven in Tabel 5.
Tabel 4 Belangrijkste kenmerken en toepassingen van veelgebruikte lasgassen.
| Gas | Symbool | Belangrijkste eigenschappen | Toepassing in lassen |
| kooldioxide | CO2 | Stabiele chemische eigenschappen, geen verbranding, geen verbrandingsondersteuning, kan ontleden in CO en O bij hoge temperaturen en heeft een zekere mate van oxidatie tot metalen. Het kan vloeibaar worden, een grote hoeveelheid warmte absorberen wanneer vloeibaar CO verdampt en stollen tot vast kooldioxide, beter bekend als droogijs. | Lasdraad kan worden gebruikt als beschermgas tijdens het lassen, zoals CO2 gasbeschermd lassen en gemengd gasbeschermd lassen zoals CO2+O2, CO2+Ar, enz. |
| argon | Ar | Inert gas, chemisch inert, reageert niet met andere elementen bij kamertemperatuur en hoge temperaturen | Gebruikt als beschermend gas voor mechanische bescherming tijdens argon booglassenplasmalassen en snijden |
| zuurstof | O2 | Een kleurloos gas dat verbranding ondersteunt en zeer actief is bij hoge temperaturen, waarbij het zich direct verbindt met verschillende elementen. Wanneer zuurstof tijdens het lassen in het smeltbad komt, oxideert het metalen onderdelen en een negatief effect hebben | Bij menging met brandbare gassen voor verbranding kunnen extreem hoge temperaturen worden verkregen voor lassen en snijden, zoals zuurstofacetyleenvlammen en argonzuurstofvlammen. Meng in verhouding met argon, kooldioxide, enz. voor gemengd gas afgeschermd lassen |
| acetyleen | C2H2 | Algemeen bekend als calciumcarbidegas, is het minder goed oplosbaar in water, beter oplosbaar in alcohol en beter oplosbaar in aceton. Het mengt zich met lucht en zuurstof tot een explosief gasmengsel, dat in zuurstof verbrandt en een hoge temperatuur van 3500 ℃ en sterk licht afgeeft. | Gebruikt voor zuurstofacetyleen vlamlassen en snijden |
| waterstof | H2 | In staat om te branden, inactief bij kamertemperatuur, zeer actief bij hoge temperaturen en kan worden gebruikt als reductiemiddel voor metaalertsen en metaaloxiden. Tijdens het lassen kan het diep smelten in vloeibaar metaal en neerslaan tijdens het afkoelen, wat gemakkelijk poriën kan vormen. | Wordt gebruikt als reducerend beschermgas tijdens het lassen. Gemengde verbranding met zuurstof kan dienen als warmtebron voor autogeen lassen |
| stikstof | N2 | De chemische eigenschappen zijn niet actief en kunnen direct combineren met waterstof en zuurstof bij hoge temperaturen. Het is schadelijk voor het smeltbad tijdens het lassen. Het reageert in principe niet met koper en kan worden gebruikt als beschermgas. | Bij stikstofbooglassen wordt stikstof gebruikt als beschermgas om koper lassen en roestvrij staal. Stikstof wordt ook vaak gebruikt in plasma boogsnijden als een uitwendig beschermend gas |
Tabel 5 Kenmerken van verschillende gassen in het lasproces.
| Gas | Component | Potentiaalgradiënt boogkolom | Boogstabiliteit | Metaalovergangskarakteristieken | Chemische eigenschappen | Laspenetratie vorm | Verwarmingskenmerken |
| CO2 | Zuiverheid 99,9% | hoog | tevreden | Tevreden, maar wat spetters | Sterke oxiderende eigenschappen | Platte vorm met grote indringdiepte | – |
| Ar | Zuiverheid 99,995% | laag | goed | tevreden | – | Paddenstoelvormig | – |
| Hij | Zuiverheid 99,99% | hoog | tevreden | tevreden | – | Plat paar | De warmte-inbreng van gelaste onderdelen is hoger dan die van pure Ar |
| N2 | Zuiverheid 99,9% | hoog | verschil | verschil | Het ontstaan van poriën en nitriden in staal | Platte vorm | – |
(1) Eigenschappen van CO2 gas
CO2 gas is een oxiderend beschermend gas en bestaat in drie toestanden: vast, vloeibaar en gas. Zuiver CO2 gas is kleurloos en reukloos. Bij 0 °C en 1 atm (101325 Pa) is de dichtheid van CO2 is 1,9768 g/L, wat 1,5 keer zoveel is als dat van lucht. CO2 is gemakkelijk oplosbaar in water en heeft een licht zure smaak nadat het is opgelost.
Wanneer CO2 gas wordt verhit tot een hoge temperatuur, ontleedt het in CO en O, waarbij -283,24 kJ aan energie vrijkomt. Omdat er atomaire zuurstof vrijkomt tijdens het ontledingsproces, heeft de boogatmosfeer sterke gaseigenschappen.
In de zone van de hoge-temperatuurboog worden drie gassen (CO2, CO en O2) bestaan vaak naast elkaar door de afbraak van CO2 gas. De mate van CO2 gasontleding is gerelateerd aan de boogtemperatuur tijdens het lasproces.
Naarmate de temperatuur stijgt, wordt de ontledingsreactie intenser. Als de temperatuur boven 5000 K komt, wordt bijna alle CO2 gas ontleedt. De relatie tussen de mate van CO2 gasontleding en temperatuur wordt getoond in Figuur 1.
Vloeibare CO2 is een kleurloze vloeistof waarvan de dichtheid verandert met de temperatuur. Bij een temperatuur lager dan -11℃ is de dichtheid groter dan die van water en boven -11℃ is de dichtheid kleiner dan die van water. De eigenschappen van verzadigd CO2 gas worden weergegeven in Tabel 6.
Het kookpunt van CO2 verandert bij een zeer lage temperatuur (-78℃) van vloeibaar in gas, dus industrieel CO2 wordt meestal gebruikt in vloeibare vorm, die kan worden verdampt bij kamertemperatuur. Bij 0 °C en 1 atm kan 1 kg vloeibaar CO2 kan worden verdampt tot 509L CO2 gas.
Tabel 6 Eigenschappen van verzadigd CO2 Gasdruk
| Temperatuur /℃ | Druk /MPa | Dichtheid /kg-L-1 | Specifieke warmtecapaciteit bij constante druk /105J-kg-1-K-1 | Temperatuur /℃ | Druk /MPa | Dichtheid /kg-L-1 | Specifieke warmtecapaciteit bij constante druk /105J-kg-1-K-1 | ||||
| Vloeistof | Gas | Vloeistof | Gas | Vloeistof | Gas | Vloeistof | Gas | ||||
| -50 -40 -30 -20 -10 | 0.67 1.0 1.42 1.96 2.58 | 0.867 0.897 0.931 0.971 1.02 | 55.4 38.2 27.0 19.5 14.2 | 3.14 3.33 3.52 3.72 3.94 | 6.5 6.54 6.55 6.56 6.56 | 0 +10 +20 +30 +31 | 3.48 4.40 5.72 7.18 7.32 | 1.08 1.17 1.30 1.63 2.16 | 10.4 7.52 5.29 3.00 2.16 | 4.19 4.46 4.77 5.27 5.59 | 6.54 6.47 6.3 5.9 5.59 |
(2) Opslag van CO2 gas
CO2 gas voor lassen is vaak in de vorm van vloeibaar CO2 opgeslagen in stalen cilinders, wat zowel zuinig als handig is. CO2 cilinders zijn zwart geverfd en voorzien van een geel label met de tekst 'Liquefied Carbon Dioxide'. De kleurcodes voor cilinders met veelgebruikte lasgassen staan in Tabel 7.
Tabel 7 Kleurcodes voor cilinders met veelgebruikte lasgassen
| Gas | Symbool | Cilinderkleur | Tekst | Letterkleur | Kleurenband | Gas | Symbool | Cilinderkleur | Tekst | Letterkleur | Kleurenband |
| Waterstof Zuurstof Lucht Stikstof Acetyleen Kooldioxide | H2 O2 - N2 C2H2 CO2 | Lichtgroen Lichtblauw Zwart Zwart Wit Zwart | Waterstof Zuurstof Lucht Stikstof Acetyleen, verwijderd houden van vuur Vloeibaar kooldioxide | Crimson Zwart Wit Lichtgeel Crimson Geel | Lichtgeel Wit Wit Wit - Zwart | Methaan Propaan Propyleen Argon Helium Vloeibaar petroleumgas | CH4 C3H8 C3H6 Ar Hij - | Bruin Bruin Bruin Zilvergrijs Zilvergrijs Zilvergrijs | Methaan Vloeibaar Propaan Vloeibaar propyleen Argon Helium Vloeibaar petroleumgas | Wit Wit Lichtgeel Donkergroen Donkergroen Crimson | Lichtgeel - - WitWit - |
① Als de werkdruk 19,6 MPa is, moet één kleurenband worden toegevoegd; als de werkdruk 29,4 MPa is, moeten twee kleurenbanden worden toegevoegd.
De standaard stalen cilinder voor CO2 gas heeft meestal een capaciteit van 40 kg en kan worden gevuld met 25 kg vloeibare CO2.
De 25 kg vloeibare CO2 is goed voor ongeveer 80% van het volume van de cilinder en de resterende 20% ruimte is gevuld met gasvormig CO2.
De drukwaarde die wordt aangegeven op de drukmeter van de cilinder is de verzadigingsdruk van dit deel van het gas. Deze druk is afhankelijk van de omgevingstemperatuur. Als de temperatuur stijgt, stijgt de verzadigingsdruk en als de temperatuur daalt, daalt de verzadigingsdruk.
Pas als alle vloeibare CO2 in de stalen cilinder in gas is verdampt, zal de druk van het gas in de cilinder geleidelijk afnemen met het verbruik van CO2 gas.
De vloeibare CO2 in een standaard stalen cilinder kan verdampen tot 12.725 L CO2 gas. Afhankelijk van de selectie van CO2 gasdebiet tijdens het lassen (zie tabel 8), als het gemiddelde verbruik van CO2 gas tijdens het lassen is 10 L/min, één vloeibare CO2 De cilinder kan ongeveer 24 uur continu worden gebruikt.
Tabel 8: Selectie van CO2 gasstroom tijdens het lassen
| Lasmethode | CO2-gasstroom /L - min-1 |
| CO2-lassen met fijne draad | 5~15 |
| CO2-lassen met grove draad | 15~25 |
| CO2-lassen met grove draad en hoge stroom | 25~50 |
De druk van een standaard CO2 stalen cilinder wanneer deze vol is, is 5,0-7,0 MPa. Naarmate de druk in de cilinder afneemt tijdens het gebruik, zal de hoeveelheid water die verdampt uit het vocht dat is opgelost in het vloeibare CO2 neemt ook toe.
De relatie tussen het watergehalte in CO2 gas en de druk in de cilinder wordt getoond in Figuur 6.2.
Uit empirische gegevens blijkt dat wanneer de gasdruk in de cilinder lager is dan 0,98 MPa (bij 20℃), de CO2 in de stalen cilinder mag niet meer worden gebruikt omdat de vloeibare CO2 is in feite verdampt.
Als het gebruikt blijft worden, lasdefecten zoals poriën ontstaan in het lasmetaal en CO2-gas moet worden bijgevuld.
(3) De zuiverheid van CO2 gas voor lassen
De massafractie water die kan worden opgelost in vloeibaar CO2 is 0,05% en overtollig water bezinkt op de bodem van de cilinder in vrije toestand.
Deze watermoleculen verdampen met CO2 tijdens het lasproces en vermengen zich met de CO2 gas, dat rechtstreeks in de laszone terechtkomt.
Daarom is vocht de belangrijkste schadelijke onzuiverheid in CO2 gas. Het waterstofgehalte van het lasmetaal varieert afhankelijk van de vochtigheid van het CO2 gas, zoals weergegeven in tabel 9.
De relatie tussen CO2 dauwpunt en het waterstofgehalte van het lasmetaal is weergegeven in figuur 3.
Tabel 9: Waterstofgehalte van het lasmetaal onder verschillende vochtigheidsgraden van CO2 gas.
| Vochtigheid van CO2 | /g - m3 | 0.85 | 1.35 |
| Waterstofgehalte per 1 kg lasmetaal | /mg | 29 | 45 |
| Vochtigheid van CO2 | /g - m3 | 1.92 | 15 |
| Waterstofgehalte per 1 kg lasmetaal | /mg | 47 | 55 |
Aangezien het watergehalte in CO2 gas toeneemt (d.w.z. als de dauwpunttemperatuur stijgt), neemt het waterstofgehalte in het lasmetaal geleidelijk toe, neemt de plasticiteit af en kunnen er zelfs defecten zoals poriën ontstaan.
Daarom is CO2 gas dat voor lassen wordt gebruikt, moet een hoge zuiverheidsgraad hebben. De technische vereisten voor vloeibaar CO2 gebruikt voor het lassen staan in Tabel 10.
In China is de algemene vereiste dat CO2 > 99%, O2 < 0,1%, H2O < 0,05%; terwijl in sommige buitenlandse landen de CO2 > 99,8%, H2O < 0,0066%, dauwpunt lager dan -40℃ (gelijk aan klasse I van GB) is ook vereist.
Tabel 10: Technische vereisten voor vloeibaar CO2 gebruikt voor lassen (GB 6052-85).
| Indicator Naam | Klasse I % | Klasse II % | ||
| klasse a | tweede graad | Niveau 3 | ||
| CO2 inhoud vochtgehalte | ≥99.8 ≤0.005 | ≥99.5 ≤0.05 | ≥99.0 ≤0.10 | ≥99.0 – |
Als de commercieel beschikbare CO2 Als gas dat op de productiesite wordt gebruikt een hoog watergehalte en een lage zuiverheidsgraad heeft, moet het worden gezuiverd. De meest gebruikte zuiveringsmethoden zijn de volgende:
a. Keer de nieuwe CO2 stalen gascilinder en laat hem 1-2 uur staan zodat het water op de bodem kan bezinken. Open vervolgens de klep van de omgekeerde cilinder en laat het water 2-3 keer weglopen, met een interval van ongeveer 30 minuten tussen elke keer dat het water wordt afgetapt. Zet de stalen cilinder na het aftappen weer rechtop.
b. Laat het gas 2-3 minuten continu ontsnappen voordat u de stalen cilinder na de waterafvoer gebruikt, omdat het gas in het bovenste gedeelte meestal meer lucht en water bevat, die tijdens het vullen in de cilinder werden gemengd.
c. Sluit een hogedrukdroger en een lagedrukdroger in serie aan in de CO2 toevoerleiding. Het droogmiddel kan silicagel, watervrij calciumoxide of gedehydrateerd kopersulfaat zijn om het watergehalte in de CO2 gas. Het gebruikte droogmiddel kan worden gedroogd en hergebruikt.
d. Gebruik de CO2 wanneer de gasdruk in de cilinder daalt tot 0,98 MPa.
Wanneer CO2 wordt gebruikt als een schermgas voor lassen in slecht geventileerde of nauwe ruimtes moeten de ventilatiemaatregelen worden versterkt om de concentratie van CO2 de toegestane concentratie (30 kg/m2) zoals gespecificeerd door nationale regelgeving niet overschrijden, wat de gezondheid van lassers zou aantasten.
(1) Eigenschappen van argon
Argon is na stikstof en zuurstof het meest voorkomende zeldzame gas in de lucht, met een volumefractie van ongeveer 0,935%.
Argon is kleurloos en reukloos. Bij 0℃ en 1 atm (101325 Pa) is de dichtheid 1,78 g/L, ongeveer 1,25 keer die van lucht. Het kookpunt van argon is -186℃, tussen de kookpunten van zuurstof (-183℃) en stikstof (-196℃) in. Argon kan tegelijkertijd worden verkregen en zuurstof worden geproduceerd door gefractioneerde destillatie van vloeibare lucht.
Argon is een inert gas dat tijdens het lassen niet chemisch reageert met metalen en niet oplost in vloeibaar metaal.
Daarom kan het het brandende verlies van metaalelementen in de las en andere lassendefecten vermijden, waardoor de lasmetallurgische reactie eenvoudig en gemakkelijk te controleren is, wat gunstige voorwaarden biedt voor het verkrijgen van lasnaden van hoge kwaliteit.
De relatie tussen warmtegeleidingscoëfficiënt en temperatuur van Ar, He, H2en N2 wordt getoond in figuur 4. Het is te zien dat argon de laagste thermische geleidbaarheid heeft en tot een monoatomair gas behoort, dat geen warmte absorbeert door ontleding bij hoge temperaturen.
Daarom is het warmteverlies van een boog in argongas relatief klein. Argon heeft een hoge dichtheid en gaat niet gemakkelijk verloren tijdens de bescherming, wat resulteert in een goed beschermend effect. Het draadmetaal kan gemakkelijk overgaan in een stabiele axiale straalstroom, met minimale spatten.
(2) Opslag van argon
Argon kan in vloeibare vorm worden opgeslagen en vervoerd beneden -184℃, maar stalen cilinders gevuld met argongas worden vaak gebruikt voor laswerkzaamheden. De argongascilinder is zilvergrijs geverfd en gemarkeerd met groen (Ar).
Momenteel zijn de meest gebruikte volumes van argongascilinders in China 33L, 40L en 44L. Als de cilinder vol is en onder 20℃ staat, moet de druk in de cilinder 15 MPa zijn.
Het is ten strengste verboden om tijdens het gebruik tegen de argongascilinder te stoten of ermee te botsen; gebruik geen vuur om de klep te ontdooien wanneer deze bevriest; gebruik geen elektromagnetische gewichthefmachines om argongascilinders te vervoeren; voorkom blootstelling aan zonlicht in de zomer; het gas in de cilinder mag niet volledig worden uitgeput; en argongascilinders moeten over het algemeen rechtop worden bewaard.
| Indicator Naam | Argon Gas (GB 4842-84) | Hoogzuiver argongas (GB 10624-89) | ||
| Industrieel argon | Superieure kwaliteit | Eersteklas kwaliteit | Gekwalificeerd product | |
| Hoeveelheid argon (≥) /% Stikstofgehalte (≤) /% Zuurstofgehalte (≤) /% Waterstofgehalte (≥) /% Koolstofgehalte (≤) /% Vochtgehalte (≤) /% | 99.99 0.007 0.001 0.0005 0.001 0.002 | 99.9996 0.0002 0.0001 0.00005 0.00005 0.00001 | 99.9993 0.0004 0.0001 0.0001 0.0001 0.00026 | 99.999 0.0005 0.0002 0.0001 0.0002 0.0004 |
Opmerking: Het gehalte aan gassen wordt uitgedrukt in volumefractie; het gehalte aan vocht wordt uitgedrukt in massafractie.
Tabel 12 Argonzuiverheid gebruikt voor het lassen van verschillende materialen
| Onedel metaal | Gasinhoud / % | |||
| Ar | N2 | O2 | H2O | |
| TitaniumZirkonium, molybdeen, niobium en hun legeringen Aluminium, magnesium en hun legeringen, chroom-nikkel hittebestendige legeringen Koper en koperlegeringen, chroom-nikkel roestvrij staal | ≥99.98 ≥99.9 ≥99.7 | ≤0.01 ≤0.04 ≤0.08 | ≤0.005 ≤0.05 ≤0.015 | ≤0.07 ≤0.07 ≤0.07 |
Als het onzuiverheidsgehalte van argongas tijdens het lassen de gespecificeerde norm overschrijdt, beïnvloedt dit niet alleen de bescherming van gesmolten metaal, maar veroorzaakt het ook gemakkelijk defecten zoals porositeit en slakinsluiting in de las, wat de kwaliteit van de lasverbinding beïnvloedt en het brandverlies van de wolfraamelektrode verhoogt.
(1) Eigenschappen van heliumgas
Heliumgas is ook een kleurloos en reukloos inert gas dat geen verbindingen vormt met andere elementen zoals argongas. Het is een monoatomisch gas en lost moeilijk op in andere metalen. Het kookpunt is -269℃.
Heliumgas heeft een hoog ionisatiepotentiaal, waardoor het moeilijk te lassen is. Vergeleken met argongas heeft heliumgas een hogere thermische geleidbaarheid, wat resulteert in een hogere spanning en boogtemperatuur bij dezelfde lasstroom en boogintensiteit.
Als gevolg hiervan is de warmte-input van het basismetaal hoger, de lassnelheid is sneller, de boogkolom is dunner en meer geconcentreerd en de laspenetratie is groter. Dit is het belangrijkste voordeel van het gebruik van heliumgas voor booglassen, maar de boogstabiliteit is iets minder dan die van argonbooglassen.
Vanwege het lichte atoomgewicht en de kleine dichtheid is een veel grotere stroom heliumgas nodig om het lasgebied effectief te beschermen.
Vanwege de dure prijs wordt het alleen gebruikt in bepaalde speciale toepassingen zoals het lassen van belangrijke onderdelen zoals koelstaven voor kernreactoren en dikke aluminiumlegeringen. De eigenschappen van argongas en heliumgas tijdens het lassen worden vergeleken in tabel 13.
Tabel 13 Vergelijking van de eigenschappen van argongas en heliumgas tijdens het lassen
| Gas | Symbool | kenmerk |
| argon | Ar | (1) Lage boogspanning: produceert minder hitte en is geschikt voor het wolfraam argon booglassen van dunne metalen. (2) Goed reinigingseffect: geschikt voor metalen lassen die moeilijk te smelten oxidehuiden vormen, zoals aluminium, aluminiumlegeringen en legeringen op ijzerbasis met een hoog aluminiumgehalte. (3) Gemakkelijk om de boog te ontsteken: vooral belangrijk wanneer dun metaal lassen stukken. (4) Lagere gasstroom: Argongas heeft een hogere dichtheid dan lucht, waardoor het een betere bescherming biedt en minder wordt beïnvloed door luchtstroming dan heliumgas. (5) Geschikt voor vlak en horizontaal lassen: Argon gas kan het smeltbad beter onder controle houden tijdens vlak en horizontaal lassen, maar het beschermende effect is inferieur aan helium gas. (6) Lassen van ongelijksoortige metalenOver het algemeen is argongas beter dan heliumgas. |
| ammoniak | Hij | (1) Hoge boogspanning: produceert meer warmte en is geschikt voor het lassen van dikke metalen en metalen met een hoge thermische geleidbaarheid. (2) Kleine warmte-beïnvloede zone: resulteert in minder vervorming tijdens het lassen en hogere mechanische eigenschappen. (3) Hogere gasstroomsnelheid: Heliumgas heeft een kleinere dichtheid dan lucht en zijn gasstroom is 0,2 tot 2 keer groter dan die van argongas. Heliumgas is gevoeliger voor luchtstroming dan argongas, maar biedt een betere bescherming voor vlak en horizontaal lassen. (4) Hoge automatische lassnelheid: wanneer de lassnelheid groter is dan 66 mm/s, kunnen kleinere lassen met minder poreusheid en ondersnijding worden verkregen. |
Omdat de boog van heliumgas onstabiel is en het kathode reinigingseffect niet duidelijk is, maakt het wolfraam helium booglassen over het algemeen gebruik van DC positieve verbinding. Zelfs voor het lassen van aluminium magnesium en hun legeringen wordt geen wisselstroombron gebruikt. Heliumboog heeft een grote en geconcentreerde warmteontwikkeling, sterke boogpenetratie en wanneer de boog kort is, heeft een positieve gelijkstroomverbinding ook enig effect op het verwijderen van de oxidelaag.
Bij DC positieve verbinding helium booglassen van aluminiumlegering, de single-pass lasdikte kan 12 mm bereiken en het lassen aan de voor- en achterkant kan 20 mm bereiken. Vergeleken met AC argon booglassen, heeft het een grotere smeltdiepte, smaller lasrupskleinere vervorming, kleinere verwekingszone en minder metaaloverbranding. Voor warmtebehandelde versterkende aluminiumlegeringen zijn de mechanische eigenschappen van de verbindingen bij kamertemperatuur en lage temperatuur beter dan die van AC-argonbooglassen.
(2) Zuiverheid van heliumgas gebruikt voor lassen
Als beschermgas voor lassen is de zuiverheid van heliumgas over het algemeen 99,9% tot 99,999%. Verder hangt het ook af van het type, de samenstelling en de prestaties van het te lassen basismetaal en de kwaliteitseisen van de fabrikant. lasverbinding.
Om te voorkomen dat metalen oxideren of nitreren Tijdens het lassen van actieve metalen en om de kwaliteit van de lasverbinding te verbeteren, moet heliumgas met een hoge zuiverheid worden gekozen. De technische eisen voor het gebruik van heliumgas bij het lassen staan in tabel 14.
Tabel 14 Technische vereisten voor het gebruik van heliumgas voor lassen
| Indicator Naam | Zeer zuivere ammoniak | Zuivere ammoniak | Industriële ammoniak | ||
| Product op het eerste niveau | Secundair product | Product op het eerste niveau | Secundair product | ||
| Ammonia content (≥)/%10-6 | 99.999 | 99.99 | 99.99 | 99.9 | 98 |
| Neon met (≤)/10-6 | 4.0 | 15 | 25 | （Ne+H）≤800 | (Ne+H)2 +O2+Ar）≤2.0% |
| Waterstofgehalte (≤)/10-6 | 1.0 | 3.0 | 5.0 | ||
| Totaal zuurstofgehalte (≤)/10-6 | 1.0 | 3.0 | 5.0 | 29 | |
| Stikstofgehalte (≤)/10-6 | 2.0 | 10 | 20 | 50 | |
| CO-gehalte (≤)/10-6 | 0.5 | 1.0 | 1.0 | Niet gespecificeerd | Niet gespecificeerd |
| CO2 inhoud (≤)/10-6 | 0.5 | 1.0 | 1.0 | ||
| Methaangehalte (≤)/10-6 | 0.5 | 1.0 | 1.0 | ||
| Vochtgehalte (≤)/10-6 | 3.0 | 10 | 15 | 30 | |
Opmerking: Het gasgehalte in de tabel wordt uitgedrukt in volumefractie en het watergehalte in massafractie.
(1) Eigenschappen van zuurstofgas:
Zuurstofgas is een kleurloos, reukloos, smaakloos en niet-giftig gas bij kamertemperatuur en -druk. Bij 0℃ en 1 atm (101325Pa) is de dichtheid van zuurstofgas 1,43kg/m3, wat groter is dan die van lucht. De vloeibaarheidstemperatuur van zuurstof is -182,96℃ en vloeibare zuurstof is lichtblauw. Bij kamertemperatuur komt zuurstof in grote hoeveelheden voor in de vorm van verbindingen en vrije toestanden in lucht en water.
Zuurstofgas zelf kan niet branden, maar het is een zeer actief verbrandingsondersteunend gas dat met veel elementen kan reageren om oxiden te produceren. Over het algemeen worden intense oxidatiereacties verbranding genoemd. Gaslassen en -snijden gebruiken brandbare gassen en de warmte die vrijkomt bij zuurstofverbranding als warmtebronnen.
(2) Productie van zuurstofgas:
Er zijn veel methoden om zuurstofgas te produceren, zoals chemische methoden, elektrolyse van water en het vloeibaar maken van lucht.
In de industriële productie wordt de methode van het vloeibaar maken van lucht echter veel gebruikt. Lucht wordt samengeperst en gekoeld tot onder -196℃ om het vloeibaar te maken. Vervolgens verdampt de stikstof in de vloeibare lucht tot een gas wanneer de temperatuur stijgt tot -196℃.
Als de temperatuur blijft stijgen tot -183℃, begint zuurstof te verdampen. De gasvormige zuurstof wordt dan door een compressor samengeperst tot 120-150 atm en opgeslagen in speciale zuurstofcilinders voor gebruik en opslag.
(3) Opslag van zuurstofgas:
Zuurstofgas wordt meestal opgeslagen en vervoerd in speciale zuurstofflessen en de buitenkant van de zuurstofflessen moet hemelsblauw geschilderd zijn en gemarkeerd met de woorden "zuurstof" in zwarte verf.
Zuurstofcilinders moeten om de 3 tot 5 jaar worden geïnspecteerd in de opblaasfabriek tijdens het gebruik, waarbij het volume en de kwaliteit van de cilinder worden gecontroleerd en op corrosie en barsten. De afmetingen en vulcapaciteit van veelgebruikte zuurstofcilinders staan in Tabel 15.
De toevoer van zuurstofgas tijdens het gebruik wordt voornamelijk geregeld door de drukregelaar op de cilinder. De belangrijkste technische parameters van de drukregelaar voor zuurstofcilinders staan in tabel 16 en de veelvoorkomende fouten en preventiemaatregelen van de drukregelaar in tabel 17.
Tabel 15 Afmetingen en vulcapaciteit van veelgebruikte zuurstofcilinders
| Uitwendige afmetingen /mm | Intern volume /L | Gewicht fles /kg | Flessenklep model | Gascapaciteit/m3 (bij 20 ℃, 14,7MPa) | |
| uitwendige diameter | hoogte | ||||
| 219 | 1150±20 | 33 | 47 | QF-2 koperen klep | 5 |
| 1250±20 | 36 | 53 | 5.5 | ||
| 1370±20 | 40 | 57 | 6 | ||
| 1480±20 | 44 | 60 | 6.5 | ||
| 1570±20 | 47 | 63 | 7 | ||
Tabel 16 Belangrijkste Technische Parameters van Drukregelaar voor Gascilinder
| Drukregelaar model | QD1 | QD-2A | QD-2A | DJ-6 | SJ7-10 | QD-20 | QW2-16/0,6 | |
| naam | Eéntraps zuurstofdrukregelaar | Tweetraps zuurstofdrukregelaar | Eentraps acetyleen drukregelaar | Eentraps propaan drukregelaar | ||||
| Drukmeterspecificatie /MPa | Hoogspanningsmeter | 0～24.5 | 0～24.5 | 0～24.5 | 0～24.5 | 0～24.5 | 0～24.5 | 0～24.5 |
| Laagspanningsmeter | 0～3.92 | 0～1.568 | 0～0.392 | 0～3.92 | 0～3.92 | 0～0.245 | 0～0.157 | |
| Maximale werkdruk /MPa | Inlaatzijde | 14.7 | 14.7 | 14.7 | 14.7 | 14.7 | 1.96 | 1.96 |
| Werkkant | 2.45 | 0.98 | 0.196 | 1.96 | 1.96 | 0.147 | 0.059 | |
| Aanpassingsbereik werkdruk / MPa | 0.1～2.45 | 0.1～0.98 | 0.01～0.2 | 0.1～2.0 | 0.1～1.96 | 0.01～0.05 | 0.02～0.05 | |
| Maximale gastoevoercapaciteit / m3-h-1 | 80 | 40 | 12 | 180 | - | 9 | - | |
| Diameter uitlaatopening / mm | 6 | 5 | 3 | - | 5 | 4 | - | |
| Overdruk veiligheidsklep / MPa | 2.8～3.8 | 1.1～1.6 | - | 2.16 | 2.16 | 0.2～0.3 | 0.07～0.1 | |
| Gewicht / kg | 4 | 2 | 2 | 2 | 3 | 2 | 2 | |
| Totale afmetingen / mm | 200×200×210 | 165×170×160 | 165×170×160 | 170×200×142 | 200×170×220 | 170×185×315 | 165×190×160 | |
Tabel 17 Veel voorkomende storingen van drukregelaars en preventieve maatregelen.
| Veelvoorkomende fouten | Foutlocatie en oorzaak | Preventieve maatregelen en reparatie |
| Lekkage van drukregelaar | Lekkage bij de verbinding van de drukregelaar, losraken van de schroefdraadverbinding of schade aan de pakking. | Draai de schroef vast; vervang de pakking of voeg asbesttouw toe. |
| Lekkage van veiligheidsklep; schade aan pakking of vervorming van veer. | Stel de veer af; vervang de nieuwe kleppakking (blauw staalpapier en asbestkoord). | |
| Beschadiging of onvermogen om het membraan op het deksel van de drukregelaar vast te draaien, met lekkage als gevolg. | Vervang het rubberen membraan of draai de schroef vast. | |
| De drukmeter kruipt omhoog (zelfstroming) en het gas stroomt naar buiten nadat de stelschroef is losgedraaid (de lagedrukmeter blijft stijgen). | Er zitten verontreinigingen op de klep of klepzitting en de afdichtingspakking of klepzitting is niet vlak; de draaiveer is beschadigd en de klep werkt niet goed. klemming kracht onvoldoende is. | Reinig de vervuiling van de klep, gebruik een fijn gaasje om de ongelijke klepzitting te egaliseren. Als er scheurtjes zijn, vervang deze dan door nieuwe en pas de veerlengte aan. |
| Als de zuurstofcilinderklep wordt geopend, geeft de hogedrukmeter de aanwezigheid van zuurstof aan, maar de lagedrukmeter reageert niet of is niet gevoelig genoeg. | De stelschroef is helemaal aangedraaid, maar de werkdruk stijgt niet of nauwelijks. De reden hiervoor is dat de hoofdveer beschadigd is of dat de transmissiestang verbogen is. | Verwijder het deksel van de drukregelaar en vervang de hoofdveer en de overbrengingsstang. |
| Tijdens het gebruik daalt de zuurstofdruk of verspringt de naald van de meter heftig. De reden hiervoor is inwendige bevriezing van de drukregelaar. | Föhn het vocht na het ontdooien met heet water. | |
| De lagedrukmeter heeft de werkdruk aangegeven, maar deze daalt plotseling tijdens het gebruik. De reden hiervoor is dat de kraan van de zuurstoffles niet helemaal open staat. | Open de zuurstofkraan verder. |
Vergeleken met gasvormige zuurstof heeft vloeibare zuurstof de voordelen van een laag energieverbruik, een hoge zuiverheid van de geleverde zuurstof (tot 99,9% of meer) en een hoge transportefficiëntie. Daarom wordt industriële zuurstof soms in vloeibare vorm geleverd. De manieren om vloeibare zuurstof aan gebruikers of op locatie te leveren zijn als volgt:
a. Plaats een opslagtank voor gasvormige zuurstof in de gebruikersafdeling en vul de tank met gasvormige zuurstof uit de vloeibare transporttank die is uitgerust met verdampings- en compressieapparatuur.
b. Plaats een opslagtank voor vloeibare zuurstof en verdampingsapparatuur in de gebruikersafdeling en vul de tank met vloeibare zuurstof uit de transporttank voor vloeibare zuurstof.
c. Installeer kleine containers met vloeibare zuurstof en de bijbehorende verdampers op karren, configureer ze ter plekke en verplaats ze op elk gewenst moment naargelang het gebruik. Deze methode is alleen geschikt voor fabrieken en locaties met een klein zuurstofverbruik.
Er zijn twee soorten opslagtanks voor vloeibare zuurstof: mobiele en vaste. De specificaties en belangrijkste technische parameters van mobiele tanks voor vloeibare zuurstof staan in Tabel 18, en die van vaste tanks voor vloeibare zuurstof in Tabel 19.
Tabel 18: Specificaties en belangrijkste technische parameters van mobiele containers voor vloeibare zuurstof.
| Modelnummer | CD4-50 | CD4-100 | CD4-175 | Modelnummer | CD4-50 | CD4-100 | CD4-175 | ||
| Technische parameters | Inhoud container in liters | 50 | 100 | 175 | Technische parameters | Hoogte/mm | 1160 | 1150 | 1535 |
| Bedrijfsdruk in MPa | 1.372 | 1.372 | 1.372 | Buitendiameter/mm | 322 | 505 | 505 | ||
| Dagelijkse verdampingssnelheid in procenten | 2.5 | 2.3 | 1.2～1.6 | Gewicht winkelwagentje/㎏ | 45 | 81 | 117 | ||
| Gewicht lege container in kg | 60 | 90 | 115 | ||||||
Tabel 19: Specificaties en belangrijkste technische parameters van containers met vaste vloeibare zuurstof.
| Modelnummer | CF-2000 | CF-3500 | CF-5000 | CF-10000 | |||||||||
| Technische parameters | Geometrie volume /m3 | 2.10 | 3.68 | 5.25 | 10.5 | ||||||||
| Effectief volume /m3 | 2 | 3.5 | 5 | 10 | |||||||||
| Binnendiameter van binnencilinder /mm | 1200 | 1400 | 1400 | 2000 | |||||||||
| Binnendiameter van buitencilinder /mm | 1700 | 2000 | 2000 | 2600 | |||||||||
| Dagelijkse verdampingssnelheid /% | 0.9 | 0.55 | 0.45 | 0.4 | |||||||||
| Gasleveringscapaciteit /m3-h-1 | Optioneel volgens de eisen van de gebruiker | ||||||||||||
| (Buitendiameter x lengte) /mm | 1712×3245 | 2016×3800 | 2024×5000 | 2620×4318 | |||||||||
| Nominale druk /MPa | 0.196 | 0.784 | 1.568 | 0.196 | 0.784 | 1.568 | 0.196 | 0.784 | 1.568 | 0.196 | 0.784 | 1.568 | |
| Gewicht lege container /kg | 1.9 | 2.0 | 2.3 | 4.4 | 4.6 | 5.0 | 5.3 | 5.6 | 6.0 | 7.8 | 7.8 | 9.0 | |
Aangezien zuurstof een verbrandingsondersteunend gas is met extreem actieve eigenschappen, kan de druk in de gascilinder bij een volle fles oplopen tot 150 atmosfeer. Er bestaat explosiegevaar als er niet voorzichtig mee wordt omgegaan tijdens het gebruik en transport van zuurstof.
Daarom moet er speciale aandacht worden besteed aan de volgende punten:
a) Oliebestendig. Het is verboden om de zuurstofcilinder en de bijbehorende apparatuur aan te raken met handschoenen die met olie besmeurd zijn; tijdens het transport mag de cilinder nooit samen met ontvlambare stoffen en oliën worden geplaatst.
b) Schokbestendig. Zuurstofcilinders moeten stevig worden geplaatst om trillingen te voorkomen die zuurstofexplosies kunnen veroorzaken. Als ze rechtop staan, moeten ijzeren hoepels of kettingen worden gebruikt voor bevestiging; als ze liggen, moeten houten kussentjes worden gebruikt om wegrollen te voorkomen en moeten er twee rubberen schokdempers op de cilinderbehuizing worden geïnstalleerd. Tijdens het transport moet een speciaal voertuig worden gebruikt.
c) Hittebestendig. Zuurstofcilinders moeten, of ze nu worden opgeslagen of vervoerd, minstens 10 m van de warmtebron vandaan worden bewaard. In de zomer, als er buiten in het zonlicht wordt gewerkt, moet de cilinder worden afgedekt met canvas om explosies te voorkomen.
d) Antivries. Als bij gebruik van een zuurstoffles in de winter de kraan van de zuurstoffles bevriest, bedek hem dan met een in heet water gedrenkte doek om hem te ontdooien. Gebruik in geen geval vuur om de cilinder te verwarmen en te ontdooien, om explosiegevaar te voorkomen.
e) Controleer voordat u de zuurstofcilinderklep opent of de drukmoer goed vastzit. Wanneer u aan het handwiel draait, moet dit soepel en zonder al te veel kracht gebeuren en moet u aan de kant van de zuurstofuitlaat gaan staan. Bij het gebruik van zuurstof mag niet alle zuurstof in de cilinder worden opgebruikt. Er moet ten minste 1-3 atmosfeer zuurstof overblijven.
f) Als de zuurstoffles niet in gebruik is, moet de beschermkap op de klep worden geplaatst om schade te voorkomen.
g) Tijdens de reparatie van de zuurstoffles moet speciale aandacht worden besteed aan de veiligheid om te voorkomen dat de zuurstoffles explodeert.
(4) Zuiverheid van laszuurstof
Omdat industriële zuurstof meestal wordt geproduceerd door liquefactie en luchtsplitsing, bevat het vaak stikstof. De aanwezigheid van stikstof tijdens het lassen en snijden verlaagt niet alleen de vlamtemperatuur, wat de productie-efficiëntie beïnvloedt, maar reageert ook met het gesmolten ijzer tot nitride-ijzer, wat de sterkte van de las vermindert.
Daarom heeft de zuiverheid van zuurstof een grote invloed op de efficiëntie en kwaliteit van autogeen lassen en snijden. Hoe zuiverder de zuurstof die gebruikt wordt voor autogeen lassen en snijden, vooral bij het snijden, hoe beter.
Zuurstof wordt ook vaak gebruikt als een extra gas voor inert gas afgeschermd lassen om druppels te verfijnen, het afdrijven van de kathodevlek te voorkomen, de warmte-invoer van het basismetaal te verhogen en de lassnelheid te verbeteren.
Tabel 20: Technische eisen voor gasvormige laszuurstof. Voor het lassen en snijden met gas van hoge kwaliteit moet zuurstof van eerste kwaliteit van klasse I of II worden gebruikt om het vereiste warmtegeleidingsvermogen te verkrijgen.
| Naam indicator | Klasse I | Klasse Ⅱ | ||
| Zuurstofgehalte (volumefractie ≥) / %. | 99.5 | 99.5 | 99.2 | |
| Vocht | Vrij water (≤) / mL. | - | 100 | 100 |
| Dauwpunt (≤) / ℃ | -43 | - | - | |
Er zijn vele soorten brandbare gassen die gebruikt worden bij het lassen, maar momenteel zijn de meest gebruikte gassen bij autogeen lassen en snijden acetyleengas (C2H2), gevolgd door propaangas.
Waterstofgas, aardgas of kolengas kunnen ook worden gebruikt als brandbaar gas, afhankelijk van de plaatselijke omstandigheden of het materiaal dat wordt gelast of gesneden. Bij het kiezen van een brandbaar gas moet rekening worden gehouden met de volgende factoren:
a) De opgewekte warmte moet hoog zijn, wat betekent dat de hoeveelheid warmte die vrijkomt bij de volledige verbranding van brandbaar gas per volume-eenheid hoog moet zijn.
b) De vlamtemperatuur moet hoog zijn, wat over het algemeen verwijst naar de hoogste temperatuur van de vlam die in zuurstof brandt.
c) De hoeveelheid zuurstof die nodig is voor de verbranding van brandbaar gas moet klein zijn om de zuinigheid te verbeteren.
d) Het bereik van de explosiegrens moet klein zijn.
e) Vervoer moet relatief gemakkelijk zijn.
(1) Acetyleen (C2H2)
1) Eigenschappen van acetyleen
Acetyleen is een onverzadigde koolwaterstof (C2H2), een kleurloos gas bij kamertemperatuur en 1 atmosfeer druk (101325Pa). Over het algemeen is er bij het lassen met acetyleen een speciale geur door onzuiverheden zoals H2S en PH3.
De vlamtemperatuur van acetyleen brandend in zuivere zuurstof kan oplopen tot ongeveer 3150℃ en de hitte is relatief geconcentreerd. Het is momenteel het meest gebruikte brandbare gas bij autogeen lassen en snijden.
De dichtheid van acetyleen is 1,17kg/m3. Het kookpunt van acetyleen is -82,4℃ en het wordt vloeibaar bij -83,6℃. Bij temperaturen lager dan -85℃ wordt het vast. Gasvormig acetyleen kan opgelost worden in water, aceton en andere vloeistoffen. Bij 15℃ en 1 atmosfeer druk kan 1 liter aceton 23 liter acetyleen oplossen. Wanneer de druk wordt verhoogd tot 1,42MPa, kan 1 liter aceton ongeveer 400 liter acetyleen oplossen.
Acetyleen is een explosief gas met de volgende explosie-eigenschappen:
a) Wanneer de druk van zuiver acetyleen 0.15MPa bereikt en de temperatuur 580-600℃ bereikt, zal het bij blootstelling aan vuur exploderen. De druk van acetyleen in de generator en pijpleiding mag niet hoger zijn dan 0,13MPa.
b) Wanneer acetyleen gemengd wordt met lucht of zuurstof, zal de explosiviteit sterk toenemen. Wanneer acetyleen gemengd wordt met lucht, berekend per volume, wanneer acetyleen goed is voor 2,2%-81%; wanneer acetyleen gemengd wordt met zuurstof, berekend per volume, wanneer acetyleen goed is voor 2,8%-93%, zal het gemengde gas spontaan ontbranden (de spontane ontbrandingstemperatuur van acetyleen is 2,8%-93%).8%-93%, zal het gemengde gas spontaan ontbranden (de spontane ontbrandingstemperatuur van acetyleen-luchtmengsel is 305℃ en de spontane ontbrandingstemperatuur van acetyleen-zuurstofmengsel is 300℃), of het zal exploderen wanneer het wordt blootgesteld aan vonken, zelfs bij normale druk.
Acetyleen gemengd met chloorgas, hypochloriet en andere stoffen zal exploderen bij blootstelling aan zonlicht of hitte. Acetyleen gemengd met stikstof, koolmonoxide en waterdamp vermindert het explosiegevaar.
c) Acetyleen kan ook explosieve stoffen vormen zoals acetyleen koper en acetyleen zilver wanneer het lange tijd in contact komt met koper, zilver, enz.
d) Het oplossen van acetyleen in vloeistof kan de explosiviteit sterk verminderen.
e. De explosiviteit van acetyleen hangt samen met de vorm en grootte van de verpakking die voor de opslag wordt gebruikt. Vaten met een kleinere diameter zullen minder snel exploderen. Acetyleen kan worden opgeslagen in containers met capillair gevormd materiaal en zelfs als de druk toeneemt tot 2,65 MPa, zullen er geen explosies optreden.
2) Industrieel acetyleen wordt voornamelijk geproduceerd door carbide te ontleden met acetyleengeneratoren.
Er zijn vele types acetyleengeneratoren die gewoonlijk gebruikt worden voor de productie van acetyleen en die kunnen worden ingedeeld volgens de geproduceerde druk: acetyleengeneratoren met middelhoge druk (die acetyleengas produceren bij een overdruk van 0,0069-0,127 MPa) en acetyleengeneratoren met lage druk (die acetyleengas produceren bij een overdruk lager dan 0,0069 MPa).
Ze kunnen ook worden ingedeeld op basis van verschillende manieren van contact tussen carbid en water, zoals drainage, carbid-in-water en gecombineerde drainagemethoden. Op basis van hun positie kunnen ze verder worden ingedeeld in mobiele of vaste types. Types en technische specificaties van acetyleengeneratoren onder middelgrote druk worden weergegeven in tabel 21.
Voor gaslassen van hoge kwaliteit moet gezuiverd en gedroogd acetyleen worden gebruikt. Industrieel carbide wordt gemaakt door ongebluste kalk en cokes te smelten in een elektrische oven. Het kwaliteitsniveau en de prestaties van carbide dat gebruikt wordt voor acetyleen gaslassen en snijden moeten voldoen aan de eisen in tabel 22.
Tabel 21. Types en technische specificaties van acetyleengeneratoren onder middelgrote druk.
| Model | Q3-0.5 | Q3-1 | Q3-3 | Q4-5 | Q4-10 | |
| Normale productiesnelheid /m3 - h-1 | 0.5 | 1 | 3 | 5 | 10 | |
| Acetyleen werkdruk /MPa | 0.045～0.1 | 0.045～0.1 | 0.045～0.1 | 0.1～0.12 | 0.045～0.1 | |
| Lekkagedruk veiligheidsklep /MPa | 0.115 | 0.115 | 0.115 | 0.15 | 0.15 | |
| Barstdruk van explosieveilige folie /MPa | 0.18～0.28 | 0.18～0.28 | 0.18～0.28 | 0.18～0.28 | 0.18～0.28 | |
| Maximumtemperatuur van acetyleen in de gaskamer /℃ | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | |
| Calciumcarbide kan in één container worden geladen /kg | 2.4 | 5.0 | 13.0 | 12.5 | 25.5 | |
| Toegestane deeltjesgrootte van calciumcarbide /mm | 25×5050×80 | 25×5050×80 | 25×5050×80 | 15～25 | 15×2525×5050×80 | |
| Watercapaciteit generator /L | 30 | 65 | 330 | 338 | 818 | |
| structurele stijl | Type afwatering | Type afwatering | Type afwatering | gezamenlijke | gezamenlijke | |
| Installatieformulier | Mobiel | Mobiel | Vast | Vast | Vast | |
| Uitwendige afmetingen /mm | Lengte | 515 | 1210 | 1050 | 1450 | 1700 |
| Breedte | 505 | 675 | 770 | 1370 | 1800 | |
| Hoogte | 930 | 1150 | 1755 | 2180 | 2690 | |
| Nettogewicht (exclusief water en carbid) / kg | 45 | 115 | 260 | 750 | 980 | |
Tabel 22: Kwaliteitsklassen en prestaties van hardmetaal voor acetyleen gaslassen en snijden.
| Indicator Naam | index | |||||
| Product op het eerste niveau | Secundair product | Product klasse III | Product graad 4 | |||
| Deeltjesgrootte calciumcarbide /mm | 80~200 | Faqi Li /Lkg-1 | 305 | 285 | 265 | 235 |
| 50~80 | 305 | 285 | 255 | 235 | ||
| 50~80 | 300 | 280 | 250 | 230 | ||
| PH-gehalte in acetyleen (volumefractie) /% | 0.08 | 0.08 | 0.08 | 0.08 | ||
| HS-gehalte in acetyleen (volumefractie) /% | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | ||
3) Opslag van acetyleengas
Vanwege het explosiegevaar bij het onder druk zetten, kan acetyleen niet rechtstreeks onder druk worden opgeslagen. In de industrie wordt gebruik gemaakt van de hoge oplosbaarheid in aceton en wordt acetyleen afgevuld in containers die aceton of een poreuze substantie bevatten, algemeen bekend als opgelost acetyleen of acetyleen in flessen.
De acetyleencilinder is meestal wit geschilderd met de woorden "acetylene" in rode verf. De cilinder is gevuld met poreus materiaal gedrenkt in aceton, waardoor acetyleen veilig kan worden opgeslagen bij een druk van 1,5 MPa in de cilinder.
Bij gebruik moet een acetyleenregelaar worden gebruikt om de druk te verlagen tot minder dan 0,103 MPa voor gebruik. Het poreuze materiaal is meestal een mengsel van lichtgewicht en poreuze actieve kool, zaagsel, puimsteen en diatomeeënaarde.
Voor lassen is over het algemeen een acetyleenzuiverheid van meer dan 98% vereist. De vulomstandigheden zijn gereguleerd: een vuldruk van maximaal 1,55 MPa bij 15°C. Acetyleen in flessen is momenteel een veel gepromote en toegepaste methode vanwege de veiligheid, het gemak en de zuinigheid.
(2) Petroleumgas
Petroleumgas is een product of bijproduct van de verwerking van petroleum. De gassen die gebruikt worden bij het snijden omvatten elementaire gassen zoals propaan en ethyleen, maar ook bijproducten zoals gemengde multicomponent gassen van raffinage, meestal bestaande uit propaan, butaan, pentaan en buteen.
1) Propaan (C3H8)
Propaan is een veelgebruikt brandstofgas in de snijbranderij, met een relatieve molecuulmassa van 44,094. Het heeft een hogere totale calorische waarde dan acetyleen. De totale calorische waarde is hoger dan die van acetyleen, maar de verbrandingswarmte van een molecuulmassa-eenheid is lager dan die van acetyleen. Daardoor is de vlamtemperatuur lager en de vlamwarmte meer verspreid. De chemische reactieformule voor de volledige verbranding van propaan in zuivere zuurstof is: C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O (1)
Uit bovenstaande vergelijking blijkt dat het theoretische zuurstofverbruik van 1 volume propaan dat volledig verbrandt 5 volumes is. Bij verbranding van propaan in lucht is het werkelijke zuurstofverbruik 3,5 volume, waarbij een neutrale vlam ontstaat met een temperatuur van 2520°C. De hoogste temperatuur van de oxiderende vlam is ongeveer 2700°C. De verbrandingssnelheid van de neutrale zuurstofpropaanvlam is 3,9 m/s, het gevaar van ontlaten is klein en het explosiebereik is smal, tussen 23% en 95% in zuurstof. Het zuurstofverbruik is echter hoger dan dat van acetyleen, het heeft een hoog ontstekingspunt en is niet gemakkelijk te ontsteken.
2）Propyleen (C3H6)
Propyleen heeft een relatieve molecuulmassa van 42,078, met een lagere totale calorische waarde dan propaan maar een hogere vlamtemperatuur. De chemische reactieformule voor volledige verbranding van propyleen in zuivere zuurstof is:
C3H6 + 4,5O2 → 3CO2 + 3H2O (2)
Het theoretische zuurstofverbruik van 1 volume propyleen dat volledig verbrand is, is 4,5 volume. Bij verbranding in lucht is het werkelijke zuurstofverbruik 2,6 volume, waarbij een neutrale vlam wordt gevormd met een temperatuur van 2870°C. Wanneer de propyleen/zuurstofverhouding 1:3,6 is, kan een oxiderende vlam worden gevormd met een hogere vlamtemperatuur.
Vanwege het lagere zuurstofverbruik dan propaan en de hogere vlamtemperatuur werd propyleen in sommige landen gebruikt als snijgas.
3）Butaan (C4H10)
Butaan heeft een relatieve molecuulmassa van 58,12 en een hogere totale calorische waarde dan propaan. De chemische reactieformule voor volledige verbranding van butaan in zuivere zuurstof is:
C4H10 + 6.5O2 → 4CO2 + 5H2O
Het theoretische zuurstofverbruik van 1 volume butaan dat volledig is verbrand, is 6,5 volumes. Bij verbranding in lucht is het werkelijke zuurstofverbruik 4,5 volume, hoger dan dat van propaan. Butaan gemengd met zuurstof of lucht heeft een smal explosief bereik (volumefractie van 1,5% tot 8,5%) en is niet gevoelig voor backfire. Vanwege de lage vlamtemperatuur kan het echter niet alleen als snijbrandstof worden gebruikt.
4 Vloeibaar petroleumgas
Vloeibaar petroleumgas is een bijproduct van de verwerking van aardolie en bestaat voornamelijk uit koolwaterstoffen zoals propaan (C3H8), butaan (C4H10), propyleen (C3H6), buteen (C4H8) en kleine hoeveelheden acetyleen (C2H2), ethyleen (C2H2), pentaan (C5H12), enz. Deze koolwaterstoffen bestaan in de gasfase bij gewone temperaturen en atmosferische druk, maar ze kunnen vloeibaar worden gemaakt met een druk van ongeveer 0,8-1,5 MPa voor opslag en transport.
In de industrie wordt meestal gasvormig petroleumgas gebruikt. Petroleumgas is een licht geurend, kleurloos gas met een dichtheid die groter is dan die van lucht onder standaardomstandigheden, ongeveer 1,8-2,5 kg/m3. De hoofdbestanddelen van vloeibaar petroleumgas kunnen explosieve mengsels vormen met lucht of zuurstof, maar het explosieve bereik is relatief klein in vergelijking met acetyleen. Vloeibaar petroleumgas is goedkoper en veiliger dan acetyleen, met een kleiner risico op backfire.
Het heeft echter meer zuurstof nodig voor een veilige verbranding, heeft een lagere vlamtemperatuur en brandt langzamer. Daarom zijn er aanpassingen nodig voor snijbranders die vloeibaar petroleumgas gebruiken, waarbij grotere gasuitlaten nodig zijn om de stroomsnelheid te verminderen en een goede verbranding te garanderen.
Bij het gebruik van vloeibaar petroleumgas voor het snijden moet aandacht worden besteed aan het aanpassen van de druk van de gastoevoer, wat over het algemeen wordt bereikt door de gastoevoerapparatuur van vloeibaar petroleumgas. De gastoevoerapparatuur voor vloeibaar petroleumgas bestaat voornamelijk uit gascilinders, verdampers en regelaars.
Gascilinders
De capaciteit van gascilinders varieert afhankelijk van de hoeveelheid en het gebruik door de gebruiker. In de industrie worden gewoonlijk gascilinders met een capaciteit van 30 kg gebruikt en als de eenheid een grote hoeveelheid vloeibaar petroleumgas gebruikt, kunnen ook grote opslagtanks van 1,5t en 3,5t worden gemaakt.
De productiematerialen van gascilinders kunnen 16Mn staal, Klasse A staal aannemen Q235of hoogwaardig koolstofstaal No.20. De maximale werkdruk van de gascilinder is 1,6MPa en de hydrostatische testdruk is 3MPa. De cilinder voor vloeibaar petroleumgas is aan de buitenkant bekleed met een zilvergrijze kleur en gemarkeerd met de woorden "vloeibaar petroleumgas".
Tabel 23 bevat de specificaties van veelgebruikte cilinders voor vloeibaar petroleumgas. Nadat de gascilinder getest en gekeurd is, moeten op de metalen plaat op het cilinderlichaam de fabrikant, het nummer, de kwaliteit, de capaciteit, de fabricagedatum, de keuringsdatum, de werkdruk en de testdruk worden vermeld en ook het stalen stempel van de keuringsafdeling van de fabrikant.
Tabel 23: Specificaties van veelgebruikte cilinders voor vloeibaar petroleumgas
| Categorie | Volume /L | Buitendiameter /mm | Wanddikte /mm | Volledige hoogte /mm | Zelf gewicht /kg | Textuur van materiaal | Druktest waterdruk /MPa |
| 12~12,5kg 15 kg 20 kg | 29 34 47 | 325 335 380 | 2.5 2.5 3 | – 645 650 | 11.5 12.8 20 | 16Mn 16Mn Q235 | 3 3 3 |
Verdamper
De structuur, ook wel bekend als een serpentube-warmtewisselaar, wordt getoond in Figuur 5. Het vloeibare petroleumgas stroomt door de binnenste buis terwijl de buitenste buis gevuld is met warm water met een temperatuur van 40-50°C, dat de warmte levert die nodig is voor de verdamping van het vloeibare petroleumgas.
Het hete water dat door de buitenste buis stroomt, kan worden geleverd door een externe bron of worden verwarmd door het vloeibaar petroleumgas zelf te verbranden. De brandstof die verbruikt wordt om het water te verwarmen vertegenwoordigt slechts ongeveer 2,5% van de volledige hoeveelheid vergassing van petroleumgas. Verdampers worden gewoonlijk alleen overwogen voor gebruik bij een grote hoeveelheid gebruikers, een hoog butaangehalte in het vloeibaar petroleumgas, een lage verzadigde dampdruk en gebruik buiten in de winter.
Regelaar
De structuur wordt getoond in Figuur 6. De regelaar heeft twee functies: de druk in de gascilinder verlagen tot de vereiste werkdruk en de uitgangsdruk stabiliseren en zorgen voor een gelijkmatige gastoevoer.
Het grootste voordeel van de regelaar is dat de druk van het uitgaande gas binnen een bepaald bereik kan worden ingesteld. Over het algemeen worden huishoudelijke drukregelaars gebruikt om staalplaten van algemene dikte te snijden en is de uitgangsdruk 2-3 MPa. Door de veer te vervangen kan de uitgangsdruk van de huishoudelijke drukregelaar worden verhoogd tot ongeveer 25 MPa.
Tijdens de aanpassing moet er echter voor worden gezorgd dat de veer van de veiligheidsklep geen lucht lekt. De specifieke methode is om de veer van de veiligheidsklep aan te spannen. Als het verbruik van vloeibaar petroleumgas te groot is, moet een grote regelaar worden gebruikt. Als vloeibaar petroleumgas wordt opgeslagen in een acetyleencilinder, kan een acetyleenregelaar worden gebruikt.
Voor het snijden van staalplaten van algemene dikte is de uitgangsdruk van de regelaar ongeveer 2,5 MPa voor handmatig snijden en 10-30 MPa voor automatisch snijden. De regelaar moet worden ontstoken met een open vlam en na ontsteking moet de zuurstof- en propaangasstroom worden verhoogd totdat de vlam zijn kortste lengte heeft, blauw van kleur is en gepaard gaat met een sissend geluid. Wanneer de vlamtemperatuur het hoogst is, kan er voorverwarmd en gesneden worden.
(3) Aardgas
Aardgas is een product van olie- en gasvelden en de samenstelling varieert afhankelijk van de plaats van herkomst. Het hoofdbestanddeel is methaan (CH4), dat ook tot de koolwaterstoffen behoort. Methaan is een kleurloos gas met een lichte geur bij kamertemperatuur. De vloeibaarheidstemperatuur is -162℃. Het kan ook exploderen wanneer het gemengd wordt met lucht of zuurstof.
Het explosieve bereik van methaan-zuurstofmengsel is 5,4% tot 59,2% (volumefractie). De verbrandingssnelheid van methaan in zuurstof is 5,5m/s. Wanneer methaan volledig verbrandt in zuivere zuurstof, is de chemische vergelijking:
CH4+2O2→CO2+2H2O (4)
Uit de bovenstaande vergelijking blijkt dat de theoretische zuurstofverbruiksverhouding 1:2 is. De werkelijke zuurstofverbruiksverhouding voor de vorming van neutrale vlammen bij verbranding in lucht is 1:1,5 en de vlamtemperatuur is ongeveer 2540 ℃, veel lager dan acetyleen.
Daarom is voor het snijden een langere voorverwarmingstijd nodig. Meestal gebruikt als snijbrandstof in gebieden met veel aardgas.
(4) Waterstof (H2)
Waterstof is een kleurloos, reukloos, brandbaar gas. Waterstof heeft de kleinste relatieve atoommassa en is oplosbaar in water. Waterstofgas heeft de hoogste diffusiesnelheid en een hoge thermische geleidbaarheid. Het warmtegeleidingsvermogen is 7 keer hoger dan dat van lucht.
Het is extreem gevoelig voor lekkage, heeft een lage ontstekingsenergie en is een van de gevaarlijkste brandbare en explosieve gassen. Het spontane verbrandingspunt in lucht is 560℃ en in zuurstof is het 450℃. De waterstof-zuurstof vlamtemperatuur kan oplopen tot 2660℃ (neutrale vlam). Waterstofgas heeft sterke reducerende eigenschappen. Bij hoge temperaturen kan het metalen uit metaaloxiden reduceren.
Gangbare methoden om waterstofgas te bereiden zijn het kraken van ruwe benzine, het kraken van ammoniakwater en waterelektrolyse. Waterstofgas kan onder druk in een stalen cilinder worden gebracht. De laaddruk bij 21℃ is 14MPa (overdruk).
Waterstofgas wordt vaak gebruikt bij plasmaboogsnijden en -lassen; soms wordt het gebruikt bij loodlassen; het toevoegen van een geschikte hoeveelheid H2 naar Ar tijdens het smeltelektrode gasbeschermend lassen kan de ingangswarmte van het basismateriaal verhogen en de lassnelheid en efficiëntie verbeteren. De technische vereisten voor het gebruik van waterstofgas tijdens autogeen lassen of snijden staan in Tabel 24.
Tabel 24: Technische voorschriften voor het gebruik van waterstofgas tijdens autogeen lassen of snijden
| Naam indicator (volumefractie) | Ultrazuivere waterstof | Zeer zuivere ammoniak | Zuivere ammoniak | Naam indicator (volumefractie) | Ultrazuivere waterstof | Zeer zuivere waterstof | Zuivere waterstof |
| Waterstofgehalte (≥)/% zuurstofgehalte (≤)/10-6 stikstofgehalte (≤)/10-6 CO-gehalte (≤)/10-6 | 99.9999 0.2 0.4 0.1 | 99.999 1 5 1 | 99.99 5 60 5 | CO-gehalte (≤)/10-6 methaangehalte (≤)/10-6 watergehalte (massafractie ≤)/10-6 | 0.1 0.2 1.0 | 1 1 3 | 5 10 30 |
Opmerking: Het zuurstofgehalte in ultrazuivere waterstof en hoogzuivere waterstof verwijst naar de totale hoeveelheid zuurstof en argon; ultrazuivere waterstof verwijst naar waterstof uit pijpleidingen, uitgezonderd waterstof in flessen.
Stikstof maakt ongeveer 78% uit van het volume van lucht bij kamertemperatuur. Het kookpunt is -196℃. Stikstof heeft een laag ionisatiepotentiaal en een kleinere relatieve atoommassa dan argon. Stikstof absorbeert een grote hoeveelheid warmte wanneer het ontleedt.
Stikstof kan worden gebruikt als beschermgas bij het lassen. Door zijn goede thermische geleidbaarheid en warmtegeleidend vermogen wordt stikstof ook vaak gebruikt als werkgas bij plasmaboogsnijden. Het heeft een lange boogkolom en moleculair samengestelde thermische energie, waardoor het dikkere metalen platen kan snijden.
Omdat de relatieve atoommassa van stikstof echter kleiner is dan die van argon, is bij gebruik in plasmaboogsnijden een hoge nullastspanning van de voeding vereist.
Stikstof kan bij hoge temperaturen reageren met metalen en heeft een sterk eroderend effect op de elektrode tijdens het plasmaboogsnijden, vooral wanneer de gasdruk hoog is.
Daarom moet argon of waterstof worden toegevoegd. Als stikstof als werkgas wordt gebruikt, wordt het snijoppervlak bovendien genitreerd en worden er meer stikstofoxiden geproduceerd tijdens het snijden.
De zuiverheid van stikstof die gebruikt wordt voor lassen of plasmaboogsnijden dient te voldoen aan de technische eisen van Klasse I of Klasse II van Grade 1 gespecificeerd in GB 3864-83, zoals weergegeven in Tabel 25.
Tabel 25: Technische eisen voor industriële stikstof
| Naam indicator (volumefractie) | Klasse I | Klasse II | ||
| klasse a | tweede graad | |||
| Stikstofgehalte (≥) /% | 99.5 | 99.5 | 98.5 | |
| Zuurstofgehalte (≤) /% | 0.5 | 0.5 | 1.5 | |
| Watergehalte | Vrij water (≤) M1 | – | 100 | 100 |
| Dauwpunt (≤)/℃ | -43 | – | – | |
Er worden verschillende gassen gebruikt voor CO2 gasbeschermd lassen, inert gasbeschermd lassen, gemengd gasbeschermd lassen, plasmabooglassen, hardsolderen in beschermende atmosfeer, en gaslassen en snijden met zuurstof en acetyleen.
De keuze van lasgassen hangt voornamelijk af van de las- en snijmethoden, maar ook van factoren zoals de eigenschappen van het basismetaal, de kwaliteitseisen van het lasmetaal en de kwaliteit van het lasmetaal. gelaste verbindingde dikte en positie van het werkstuk en het lasproces.
Het gas dat gebruikt wordt voor lassen, snijden of gasbeschermd lassen is afhankelijk van de lasmethode die gebruikt wordt in het lasproces. De lasmethode en de keuze van lasgassen staan in Tabel 26.
De selectie van veelgebruikte gassen voor hardsolderen in een beschermende atmosfeer is weergegeven in Tabel 27. De toepasbaarheid van diverse gassen bij plasmaboogsnijden is weergegeven in Tabel 28.
Tabel 26: Selectie van lasgassen volgens lasmethoden
| Lasmethode | Lasgas | |||||
| Autogeen lassen | CH+O2 | H2 | ||||
| Gas snijden | CH+O2 | Vloeibaar petroleumgas+O2 | Gas+O2 | Aardgas+O2 | ||
| Plasmaboog snijden | lucht | N2 | Ar+N2 | Ar+H2 | N2+H2 | |
| Wolfraam inert gas lassen (TIG) | Ar | Hij | Ar+He | |||
| Massieve draad | Inert gas lassen (MIG) | Ar | Hij | Ar+He | ||
| Metalen boog Lassen (MAG) | Ar+O2 | Ar+CO2 | Ar+CO+O2 | |||
| CO2 gasbeschermd lassen | CO2 | CO2+O2 | ||||
| Gevulde draad | CO2 | Ar+O2 | Ar+CO2 | |||
Tabel 27 Selectie van gebruikelijke gassen die worden gebruikt bij hardsolderen onder beschermende atmosfeer
| Gas | natuur | Chemische samenstelling en zuiverheidsvereisten | doel |
| Argon Gas Waterstofgas Afbraak Ammoniak Onderdruk Ontleding Ammoniak Stikstofgas | Inert Reductief Reductief Reductief Inert ten opzichte van koper | Argon > 99,99% Waterstof 100% Waterstof 75%, Stikstof 25% Waterstof 7%~20%, stikstofbalans Stikstof 100% | Gelegeerd staalHittebestendige legering, koper en koperlegering Gelegeerd staal, hittebestendige legering en zuurstofvrij koper Koolstofstaal, laaggelegeerd staal en gedesoxideerd koper Laag Koolstofstaal Koper en koperlegering |
Tabel 28 Geschiktheid van diverse gassen bij plasmaboogsnijden
| Gas | Hoofddoel | opmerkingen |
| Ar, Ar+H2， Ar+N2， Ar+H2+N2 | Roestvrij staal snijdennon-ferrometalen of -legeringen | Ar wordt alleen gebruikt voor het snijden van dunnere metalen |
| N2， N2+H2 | Als werkgas voor plasmaboog met waterrecompressie kan het ook worden gebruikt voor het snijden van koolstofstaal. | |
| O2lucht | Snijden van koolstofstaal en laaggelegeerd staal, ook gebruikt voor het snijden van roestvrij staal en aluminium | Belangrijke structurele onderdelen van aluminiumlegeringen worden over het algemeen niet gebruikt |
Bij gasbeschermd lassen, ongeacht of het een massieve draad of een gevulde draad betreft, is er altijd een kwestie van de juiste combinatie met het beschermgas (medium). De impact van deze combinatie is relatief duidelijk en niet zo complex als die van de draad-flux combinatie omdat het beschermgas slechts in twee categorieën valt: inert gas en actief gas.
Bij beschermend lassen met inert gas (Ar) is de samenstelling van de lasdraad gelijk aan die van het neergeslagen metaal en gaan er niet veel legeringselementen verloren. Terwijl bij beschermend lassen met actief gas, vanwege het sterke oxiderende effect van CO2 gas neemt de overgangscoëfficiënt van de lasdraadlegering af, wat leidt tot aanzienlijke verschillen tussen de afgezette metaalsamenstelling en de samenstelling van de lasdraad.
Hoe groter het aandeel CO2 gas in de beschermende atmosfeer, hoe sterker de oxidatie en hoe lager de overgangscoëfficiënt van de legering.
Bij gebruik van CO2 als beschermgas moet de lasdraad voldoende ontoxiderende stoffen bevatten. legeringselementen om te voldoen aan de eisen van gecombineerde deoxidatie van Mn en Si, om het juiste zuurstofgehalte in het lasmetaal te beschermen en de structuur en eigenschappen van de las te verbeteren.
Het beschermgas moet gekozen worden op basis van factoren zoals de eigenschappen van het gelaste materiaal, de kwaliteitseisen van de verbinding en de lasmethodes. Voor laag koolstofstaal, laaggelegeerd hoogsterkte staalroestvrij staal en hittebestendig staal, actieve gassen (zoals CO2Ar+CO2of Ar+O2) worden aanbevolen voor bescherming om de overgangsdruppels te verfijnen, boogkathodepuntdrift en randbijtende defecten te overwinnen. In sommige gevallen kunnen ook inerte gassen worden gebruikt.
Voor beschermende gassen met sterk oxiderende eigenschappen moeten echter lasdraden met een hoog mangaan- en siliciumgehalte worden gebruikt, terwijl voor Ar-rijke gemengde gassen lasdraden met een laag siliciumgehalte moeten worden gebruikt.
Het beschermgas moet overeenkomen met de lasdraad. Wanneer CO2 Als lasdraad met een hoger Mn- en Si gehalte wordt gebruikt onder argonrijke omstandigheden, is het legeringsgehalte in het neergeslagen metaal hoog en neemt de sterkte toe.
Omgekeerd, als de draad die wordt gebruikt in de rijke argonconditie wordt beschermd door CO2 gas, als gevolg van de oxidatie en verbranding van de legeringselementen, is de overgangscoëfficiënt van de legering laag en nemen de laseigenschappen af.
Voor metalen die gemakkelijk oxideren of slechte smeereigenschappen hebben, zoals aluminium en aluminiumlegeringen, titanium en titaanlegeringen, koper en koperlegeringen, nikkel en nikkellegeringen en hoge-temperatuurlegeringen, moeten inerte gassen (zoals Ar of Ar+He gemengd gas) worden gebruikt als beschermgas om lasmetaal van hoge kwaliteit te verkrijgen.
Het ionisatiepotentiaal (d.w.z. de ionisatiepotentiaal) van het beschermgas heeft een gering effect op de elektrische veldsterkte van de boogkolom en de warmte-inbreng van het basismetaal. De beschermende eigenschappen omvatten thermische geleidbaarheid, specifieke warmtecapaciteit en thermische ontbinding.
Bij gebruik van smelten polariteitslassenHoe groter het koelende effect van het beschermgas op de boog, hoe groter de warmte-inbreng van het basismetaal. Het toepassingsgebied van beschermgassen voor verschillende materialen tijdens het lassen wordt weergegeven in Tabel 29.
De toepasbare beschermgassen voor verschillende gelaste materialen tijdens het lassen met inert gas met smeltpolariteitbescherming staan in Tabel 30. De keuze van het beschermgas voor grote stroom plasmabooglassen wordt weergegeven in Tabel 31, terwijl de selectie voor kleine stroom plasmabooglassen wordt weergegeven in Tabel 32.
Tabel 29 Het toepasbare bereik van beschermgas voor verschillende materialen tijdens het lassen
| Gesoldeerd materiaal | Beschermend gas | Chemisch bezit | Lasmethode | Het belangrijkste kenmerk |
| Aluminium en aluminiumlegeringen | Ar | traagheid | TIG MIG | TIG-lassen keurt AC goed. MIG-lassen maakt gebruik van gelijkstroom-omgekeerde verbinding, die een kathodeverpletterend effect heeft en het oppervlak van de lasnaad is glad en schoon |
| Titaan, zirkonium en hun legeringen | Ar | traagheid | TIG MIG | Stabiele boogverbranding met goed beschermingseffect |
| Koper en koperlegeringen | Ar | traagheid | TIG MIG | Genereer een stabiele straalboog, maar als de plaatdikte groter is dan 5-6 mm, is voorverwarming vereist |
| N2 | Smeltelektrode Gasbeschermd lassen | De toegevoerde warmte is groot, wat kan worden verminderd of opgeheven. Er is sprake van spatten en rook, en stikstofbooglassen wordt over het algemeen alleen gebruikt voor zuurstofarm lassen. koperen lassen. De stikstofbron is geschikt en de prijs is goedkoop | ||
| Roestvrij staal en staal met hoge sterkte | Ar | traagheid | TIG | Geschikt voor dunne plaatlassen |
| Koolstofstaal en laaggelegeerd staal | CO2 | Oxidatieve eigenschappen | MAG | Geschikt voor kortsluitboog, met wat spatten |
| Legering op basis van nikkel | Ar | traagheid | TIG MIG | Geschikt voor straal-, puls- en kortsluitbooglassen en het belangrijkste gas voor het lassen van legeringen op nikkelbasis. |
Tabel 30 Toepasbaar schermgas voor verschillende gelaste materialen tijdens lassen met smeltpolariteit inertgasbescherming
| Afschermingsgas | Gelast materiaal | Afschermingsgas | Gelast materiaal |
| Ar Ar+He Hij Ar+O20,5%～1% Ar+O21% Ar+O21%～3% Ar+O21%～5% Ar+CO225% | Alle metalen behalve staal Alle metalen, speciaal geschikt voor lassen Koper en aluminium Legeringen Alle metalen behalve staal Aluminium Hoog gelegeerd staal Gelegeerd staal Niet-gelegeerd en laaggelegeerd staal Niet-gelegeerd staal | Ar+CO2 1%～3% Ar+N20.2% Ar+H26% Ar+N215%～20% N2 CO2 CO2+O215%～20% Waterdamp Ar+O23%～7%+CO213%～17% | Aluminiumlegering Aluminiumlegering Nikkel en nikkellegering Koper Koper Niet-gelegeerd staal Niet-gelegeerd staal Niet-gelegeerd staal Niet-gelegeerd en laaggelegeerd staal |
Tabel 31 Keuze van beschermgas voor lassen met grote stroom door plasmaboog
| Gesoldeerd materiaal | Plaatdikte /mm | Afschermingsgas | |
| koolstofstaal | <3.2 | Methode met microporiën | Smeltpenetratiemethode |
| >3.2 | Ar | Ar | |
| laag gelegeerd staal | <3.2 | Ar | Ar |
| >3.2 | Ar | Ar | |
| roestvrij staal | <3.2 | Ar | He75%+Ar25% |
| >3.2 | Ar of Ar92.5%+He7.5% | Ar | |
| koper | <2.4 | Ar of Ar95%+He5% | He75%+Ar25% |
| >2.4 | Ar | Hij of He75%+Ar25% | |
| Nikkellegering | <3.2 | - | Hij |
| >3.2 | Ar of Ar92.5%+He7.5% | Ar | |
| Actief metaal | <6.4 | Ar of Ar95%+He5% | He75%+Ar25% |
| >6.4 | Ar | Ar | |
Tabel 32 Keuze van beschermgas voor kleine stroom plasmabooglassen
| Gesoldeerd materiaal | Dikte/mm | Afschermingsgas | |
| Methode met microporiën | Smeltpenetratiemethode | ||
| Aluminium | ＜1.6 | - | Ar,He |
| ＞1.6 | Hij | Hij | |
| Koolstofstaal | ＜1.6 | - | Ar,He25%+Ar75% |
| ＞1.6 | Ar,He75%+Ae25% | Ar,He75%+Ar25% | |
| Laag gelegeerd staal | ＜1.6 | - | Ar,He,Ar+H2(1～5)% |
| ＞1.6 | He75%+Ae25%, Ar+H2(1～5)% | Ar,He,Ar+H2(1～5)% | |
| Roestvrij staal | Alle diktes | Ar, He75%+Ae25%, Ar+H2(1～5)% | Ar,He,Ar+H2(1～5)% |
| Koper | ＜1.6 | - | He25%+Ae75% |
| ＞1.6 | He75%+Ae25%,He | Ar,He75%+Ar25% | |
| Nikkellegering | Alle diktes | Ar, He75%+Ae25%,Ar+H2(1～5)% | Ar,He,Ar+H2(1～5)% |
| Actief metaal | ＜1.6 | Ar, He75%+Ae25%,HeAr | Ar |
| ＞1.6 | He75%+Ae25%,He | Ar,He75%+Ar25% | |
Door een bepaald aandeel van sommige gassen aan het basisgas toe te voegen, worden gemengde gassen gevormd die verschillende voordelen hebben bij las- en snijprocessen, zoals het veranderen van de boogvorm, het verhogen van de boogenergie, het verbeteren van de lasvorming en mechanische eigenschappen en het verhogen van de lasproductiviteit.
(1) Eigenschappen van gemengde gassen
Bij gebruik van zuivere CO2 als beschermgas voor het lassen, is de boogstabiliteit slecht, zijn de druppels niet-axiaal overgangsvormig, is het spatmateriaal groot en is de lasvorming slecht. Bij het lassen van laaggelegeerd staal met pure Ar is er een grote drift van kathodevlekken, wat ook booginstabiliteit kan veroorzaken.
Het toevoegen van een kleine hoeveelheid oxiderende gassen zoals O2 en CO2 naar Ar kan de boogstabiliteit aanzienlijk verbeteren, de druppels verfijnen, de overgangsefficiëntie verhogen en de lasvorming en weerstand tegen poreusheid helpen verbeteren.
De veelgebruikte componenten en eigenschappen van menggassen voor gasbeschermd lassen staan in Tabel 33. Enkele fysische en chemische eigenschappen van brandbare mengsels staan in Tabel 34.
Tabel 33 Bestanddelen en eigenschappen van veelgebruikte menggassen voor gasbeschermd lassen
| Gascombinatie | Gassamenstelling | Potentiaalgradiënt boogkolom | Boogstabiliteit | Metaalovergangskarakteristieken | Chemische eigenschappen | Vorm laspenetratie | Verwarmingskenmerken |
| Ar+He | Hij ≤75% | medium | goed | goed | – | Platte vorm met grote indringdiepte | – |
| Ar+H2 | H2 5%~15% | medium | goed | Reductiviteit, H>5% produceert poriën | Diepe penetratie | De warmte-inbreng van gelaste onderdelen is hoger dan die van pure Ar | |
| Ar+CO2 | CO2 5% | Laag tot gemiddeld | goed | goed | Zwak oxiderende eigenschap | Vlakke vorm met grote inbranding (verbetert de lasvorming) | – |
| CO2 20% | Matige oxidatie | ||||||
| Ar+O2 | O2 1%~5% | laag | goed | goed | Zwak oxiderende eigenschap | Paddenstoelvormig, met grotere inbranding (betere lasvorming) | – |
| Ar+CO2 +O2 | CO2 20%，0,5% | secundair | goed | goed | Matige oxidatie | Vlakke vorm met grote inbranding (verbetert de lasvorming) | – |
| CO2+O2 | O2 ≤20% | hoog | Iets slechter | tevreden | Zwak oxiderende eigenschap | Platte vorm met grote smeltdiepte | – |
Tabel 34 Enkele fysische en chemische eigenschappen van brandbare mengsels
| Hoofdgas | Samenstelling (volumefractie) /% | Binnen moleculen | Dichtheid (in standaardtoestand) /kg-m-3 | Totale calorische waarde /MJ-㎏-1 | Temperatuur van de vlam /℃ | Maximale verbrandingssnelheid /m-s-1 | Ontstekingspunt (in de lucht) /℃ | Explosiebereik (volumefractie van brandbaar gas in lucht/%) |
| acetyleen | Acetyleen 70+Propyleen 30 | 31 | 1.3 | 47.9 | 3200 | 491 | 2.5~19 | |
| Acetyleen 85+Propyleen en Ethyleen 15 | -27.6 | – | – | – | – | – | – | |
| ethyleen | Ethyleen 80+acetyleen 20 | – | 1.242 | 50.3 | 3150 | – | 453 | 2.7~35 |
| propyleen | Propyleen 45-50+butadieen 20+acetyleen 30-35 | 2 | – | 48.5 | 3300 | – | – | 2.5~10.5 |
| waterstof | waterstof | – | 0.08 | – | 2600 | 11.2 | 580~590 | 4.0~74.2 |
| Waterstof 45-50+propaan 20-30+propyleen 20-30 | – | – | 60.0 | – | – | – | 2.8~15.6 | |
| Waterstof 45-50+acetyleen 10-16+butadieen 10-14+propeen 20-30 | – | – | 57.6 | – | – | – | 2.6~17.1 | |
| Waterstof 50+aardolie 50 | – | 1.07~1.12 | 3100 | 7.5~11 | 459~494 | 2.6~17.1 | ||
| aardgas | Methaan 88+(propyleen+propaan+butaan) 12 | – | – | 50.0 | 1900 | – | – | 5.3~14 |
| Propargyl | Propyleen 35+acetyleen 1+butadieen 1+propyleen 31+buteen 2+propyleen 12+propaan 18 | – | 1.812 | 49 | 2930 | – | – | 3.4~10.8 |
(2) Selectie van gemengde gassen
De selectie van menggassen is over het algemeen gebaseerd op de lasmethode, het gelaste materiaal en de invloed van de mengverhouding op het lasproces.
Bij het lassen van laaggelegeerd hogesterktestaal bijvoorbeeld, wordt de voorkeur gegeven aan zuiver Ar als beschermgas om oxide insluitingen en het zuurstofgehalte in de las te verminderen. Vanuit het oogpunt van een stabiele boog en lasvorming worden echter oxiderende gassen aan Ar toegevoegd.
Daarom is een zwak oxiderend gas geschikt. Voor de inert gas Argon booglasstraalovergang is een mengsel van Ar+(1%-2%)O2 wordt aanbevolen, terwijl een mengsel van 20%CO2+80%Ar is het beste voor actief gasbeschermend lassen met kortsluitovergang.
Vanuit het oogpunt van productie-efficiëntie is het toevoegen van He, N2, H2, CO2of O2 aan Ar kan de warmte-inbreng van het basismetaal verhogen en de lassnelheid verbeteren tijdens TIG-lassen (Tungsten inert gas).
Bijvoorbeeld bij het lassen van dikke aluminiumplatenwordt Ar+He-menggas aanbevolen; bij het lassen van staal met een laag koolstofgehalte of laag gelegeerd staal moet een bepaalde hoeveelheid O2 naar CO2 gas of het toevoegen van een bepaalde hoeveelheid CO2 of O2 aan Ar-gas kan aanzienlijke effecten hebben.
Daarnaast kan het gebruik van gemengde gassen voor bescherming ook de penetratiediepte vergroten en defecten zoals gebrek aan samensmelting, scheuren en porositeit elimineren. Tabel 35 toont het toepassingsgebied van menggassen voor verschillende materialen tijdens het lassen.
Tabel 35 Toepasselijk bereik van menggassen voor het lassen van verschillende materialen
| Gesoldeerd materiaal | Beschermend gas | Mengverhouding /% | Chemisch bezit | Lasmethode | Belangrijkste kenmerken |
| Aluminium en aluminiumlegeringen | Ar +He | He10 (MIG) He10~90 (TIG-lassen) | traagheid | TIG MIG | De warmteoverdrachtscoëfficiënt van He is hoog. Bij dezelfde booglengte is de boogspanning hoger dan die van Ar. De boogtemperatuur is hoog, de warmte-inbreng in het basismetaal is groot en de smeltsnelheid is relatief snel. Het is geschikt voor het lassen van dikke aluminiumplaten, wat de smeltdiepte kan vergroten, porositeit kan verminderen en de productie-efficiëntie kan verbeteren. Als het aandeel He dat wordt toegevoegd echter te groot is, zal er meer spatten. |
| Titaan, zirkonium en hun legeringen | Ar+He | 75/25 | traagheid | TIG MIG | Het kan de warmte-inbreng verhogen. Het is geschikt voor jet arc, pulse arc en kortsluitbooglassen, wat de smeltdiepte en het bevochtigen van het lasmetaal kan verbeteren. |
| Koper en koperlegeringen | Ar+He | 50/50 of 30/70 | traagheid | TIG MIG | Het kan de bevochtiging van het lasmetaal verbeteren en laskwaliteit. De toegevoerde warmte is hoger dan bij pure Ar. |
| Ar+N2 | 80/20 | Smeltelektrode Gasbeschermd lassen | De toegevoerde warmte is hoger dan bij pure Ar, maar er is wat spatten en rook en de vorming is minder goed. | ||
| Roestvrij staal en staal met hoge sterkte | Ar+O2 | O21~2 | Oxidatieve eigenschappen | Smeltelektrode Gasbeschermd lassen.(MAG) | Het kan de druppel verfijnen en de kritische stroom van straalovergang verminderen, de viscositeit en oppervlaktespanning van vloeibaar metaal verminderen, waardoor defecten zoals porositeit en undercut worden voorkomen. Wanneer lassen van roestvrij staalde volumefractie van O2 2% niet overschrijden, anders zal het oppervlak van de las ernstig oxideren, wat de kwaliteit van de lasverbinding zal verminderen. Het wordt gebruikt voor jet arc en pulse arc lassen. |
| Ar+N2 | N21～4 | traagheid | TIG | Het kan de boogstijfheid verhogen en de lasvorming verbeteren. | |
| Ar+O2+CO2 | O22 CO25 | Oxidatieve eigenschappen | MAG | Het wordt gebruikt voor jet arc, pulse arc en kortsluitbooglassen. | |
| Ar+CO2 | CO22.5 | Oxidatieve eigenschappen | MAG | Het wordt gebruikt voor booglassen met kortsluiting. Wanneer lassen van roestvrij staalde maximale volumefractie van CO2 toegevoegd moet minder zijn dan 5%, anders zal de koolstofpenetratie ernstig zijn. | |
| Ar+O2 | O21～5 of 20 | Oxidatieve eigenschappen | MAG | Het heeft een hogere productiesnelheid en een betere weerstand tegen poreusheid. Het wordt gebruikt voor jet arc en lastoepassingen waarvoor lasnaden van hoge kwaliteit nodig zijn. | |
| Koolstofstaal en laaggelegeerd staal | Ar+CO2 | 70（80）/30（20） | Oxidatieve eigenschappen | MAG | Het heeft een goede penetratie en kan worden gebruikt voor kortsluit- en straalovergangsbogen. |
| Ar+O2+CO2 | 80/15/5 | Oxidatieve eigenschappen | MAG | Het heeft een goede penetratie en kan gebruikt worden voor jet-, puls- en kortsluitbooglassen. | |
| Legering op basis van nikkel | Ar+He | Hij 20~25 | traagheid | TIG MIG | De warmte-input is hoger dan bij pure Ar. |
| Ar+H2 | H2 <6 | Herleidbaarheid | Niet smeltende elektrode | Het kan CO-poreusheid in de las onderdrukken en elimineren, de boogtemperatuur verhogen en de warmte-inbreng verhogen. |
De laatste jaren wordt ook een grof Ar-menggas gepromoot en toegepast. De samenstelling is Ar = 96%, O2 ≤ 4%, H2O ≤ 0,0057%, N2 ≤ 0,1%. Het grove Ar-menggas kan niet alleen de lasvorming verbeteren, spat verminderen en de lasefficiëntie verbeteren, maar bij gebruik voor het lassen van laaggelegeerd hogesterktestaal met een treksterkte van 500-800 MPa zijn de mechanische eigenschappen van het lasmetaal gelijkwaardig aan die van hoogzuivere Ar. Het grove Ar-menggas is goedkoop en heeft goede economische voordelen.
Als oprichter van MachineMFG heb ik meer dan tien jaar van mijn carrière gewijd aan de metaalbewerkingsindustrie. Door mijn uitgebreide ervaring ben ik een expert geworden op het gebied van plaatbewerking, verspaning, werktuigbouwkunde en gereedschapsmachines voor metalen. Ik denk, lees en schrijf voortdurend over deze onderwerpen en streef er voortdurend naar om voorop te blijven lopen in mijn vakgebied. Laat mijn kennis en expertise een aanwinst zijn voor uw bedrijf.
NL 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
PT 
PT_BR 
RU 
KO