Gaaskeevitus (0)

1. GAASKEEVITUS JA GAASLÕIKAMINE
Gaaskeevitus on keemilisel reaktsioonil põhinevate sulakeevitusprotsesside üldnimetus, kus energiaallikana kasuatakse hapniku ja põlevgaasi segu põlemise soojus . Rahvusvaheliselt nimetatakse neid keevitusprotsesse hapnik-põlevgaasikeevituseks, kus liidetavate detailide servad sulatatakse kokku
kõrgtemperatuuril gaasileegiga, kasutades vajadusel lisametalli.
Enamlevinud on hapnik-atsetüleenkeevitus, kus põlevgaasina kasutatakse atsetüleeni ( C2H2 ). Põlevgaasina võib veel kasutada vesiniku, loodusliku gaasi, propaani või butaani .
1.1. Gaaskeevituse ja gaaslõikamise ajalugu.
Esimesed gaaskeevituse ja lõikamise katsed olid juba 20 sajandi algusel.
Gaaskeevituse ja lõikamise gaaside segude põlemise abil protsesside uurimisele alguse, andis Prantsuse teadlane Henri Louis Le Chatelier. 1895 aastal ta teatas Prantsuse Teaduste Akadeemiale, et ta sai suure temperatuuri leek (üle 3000o C), põletamisel atsetüleeni ja hapniku.
Esimese hapnik-atsetüleeni põletit konstrueerisid Prantsuse insenerid Edmond Fouche ja Charles Picard, kes said oma patendi Saksamaal 1903. aastal. Nende poolt konstrueeritud põletite ehitamine fundamentaalselt ei ole muutunud tänase päevani.
Tööstusettevõtted hakkasid kasutama hapniku-atsetüleeni keevitamist alates 1906, kui sai ehitada üsna usaldusväärne atsetüleeni generaatorid .
Aastal 1904 Prantsusmaal, oli avastanud võimaluse kasutada hapniku-atsetüleeni põletid metallide lõikamiseks ja 1908 – 1909 aastal Prantsusmaal ja Saksamaal olid läbi viidud esimesed edukad katsed veealuse lõikamise hapniku abil. Järgmised 5-9 aastat olid saanud mitmeid patente selles valdkonnas ning arenenud keevituspõletite tööstusdisainilahendused veealuse lõikamise jaoks.
1.2.Gaaskeevituse gaasid.
Gaaskevituse gaaside hulka kuuluvad atsetüleen, propaan , looduslik gaas , vesinik , samuti bensiini- ja petrooleumiaurud.
1.2.1 Atsetüleen (C2H2).
Atsetüleen (C2H2) on põhiline metallide gaaskeevitamisel ja -lõikamisel kasutatav gaas. C2H2 on süsiniku ja vesiniku keemiline ühend. Normaaltemperatuuril ja rõhul on tehniline atsetüleen on värvitu, terava küüslaugulõhnaga gaas. Atseetüleen on plahvatusohtlik 0,15...0,2 Mpa rõhu all ning plahvatab sädemest või leegist, samuti kiirel kuumutamisel temperatuurini mis ületab 200C.
Gaaskeevitamiseks tarnitakse üldjuhul atsetüleen baloonides 15-baarise rõhu all (1,5 Mpa). Atsetüleeni plahvatusohtlikkuse vähendamiseks lahustatakse seda atsetoonis.
Baloonides olevate gaaside rõhu alandamiseks ja gaasikoguse täpseks ja stabiilseks reguleerimiseks kasutatakse baloonide ventiilide külge kinnitatud gaasireduktoreid.
1.2.2 Propaan (C3H8).
Propaan (C3H8) on läbipaisev terava lõhnaga gaas. Normaaltemperatuuril on propaan gaasilises olekus, madalatel temperatuuril või kõrge rõhu all läheb üle vedelasse olekusse. Propaani ja hapniku leegi temperatuur on suhteliselt madal ega ületa 2600C. See pärast kasutatakse seda ainult terase keevitamiseks, mille paksus ei ületa 3mm.
1.2.3 Looduslik gaas.
Looduslik gaas sisaldab põhiliselt metaani (80%...98%) ja vähesel määral butaani, propaani jt gaase . Looduslik gaas on peaaegu lõhnatu. Gaasileegi temperatuur on 2100C...2200C. Looduslikku gaasi kasutatakse põhiliselt termolõikamisel.
1.2.4 Vesinik.
Vesinik (H2) on normaaltingimusel värvitu ja lõhnatu põlevgaas. Vesinik võib moodustada õhuhapnikuga plahvatusohtlikke segusid. Seetõttu tuleb keevitustöödel täita rangelt ohutusnõudeid. Vesiniku ja hapniku põlemistemperatuur on 2100C...2300C.
1.2.5 Hapnik
Gaaskeevitusel ja -lõikamisel kasutatav kõrge temperatuur saadakse põlevgaasi hapnikus põlemisel. Hapnik on normaaltingimustel läbipaistev ilma lõhnata gaas, kuid toetab aktiivselt põlemist. Hapniku ja põlevgaaside ühenemisreaktsioonil eraldub suur hulk soojust. Kui rõhu all olev gaasiline hapnik puutub kokku orgaaniliste ainetega, siis võib toimuda isesüttumine. Seepärast kogu hapniku tarbimisel kasutatav aparatuur ja baloonid tuleb puhastada rasvast ja õlist.
1.3. Gaaskeevitusleek.
Gaaskeevitu leek moodustub põlevgaasi ja hapniku põlemisel. Leek kuumutab ja sulatab keevitustsoonis põhi- ning lisametalli. Põlevgaasid annavad keevitusleegi, millel on kolm selgelt eristavad tsooni: tuum, töötsoon ja loit .
Tuuma mõõtmed sõltuvad põlevsegu koostidest; gaasi kulust ja väljavoolukiirusest.
Töötsoon paikneb tuumest kaugemal ning erineb märgatavalt tuumast leegi tumedama värvuse tõttu. Töötsooni kõrgeim temperatuur on 3140C ja see asub 3-6 mm kaugusel tuuma otsast.
Loit järgneb leegi keskosale. Loidu temperatuur on tunduvalt madalam 1200C...2520C.
1.3.1.Keevitusleegi liigid.
Keevitusleek võib olla raguleeritud teravaks või pehmeks .
1.3.1.1.Terav leek.
Terav leek saadakse, kui vastava suurusega keevitusotsikule reguleeritakse maksimaalne leegi väljavoolukiirus. Selle leegi abil on võimalik metalli keevisvannist välja puhuda.
1.3.1.2. Pehme leek.
Pehme leek moodustub juhul; kui keevitusutsikust eralduva gaasi kiirus on välja rguleeritud kõige madalamaks.
Olenevalt hapniku ja atsetüleeni mahtude suhtes saadakse kolm peamist keevitusleegi liiki:

• normaalne: põletisse suunatakse ühe mahu kohta 1,1...1,3 osa atsetüleeni
  
• oksüdeeriv: põletisse antava hapniku maht on atsetüleeni mahust 1,3 korda suurem
  
• taandav leek: põletisse suuntava atsetüleeni ühe mahuühiku kohta on vähem kui 0,95 mahuühikut hapniku.
  

Vastavalt keevitavva materiali margile reguleeritakse keevitusleeki järgmiselt:
KEEVITAV METALL
TAANDAV LEEK
NORMAALNE LEEK
OKSÜDEERIV LEEK
Teras
Malm
0
Vask
Messing
Alumiinium
0
„+“ - keevitub hästi; 0 – on võimalik; „-“ - keevitub halvasti
Tabel 1. Keevitusleegi valik
1.4. Keevituspõleti.
Keevitamisel, pealesulatamisel ja jootmisel on gaaskeevitaja põhiline töövahend gaaspõleti. Gaaspõleti on seade, mille ülesandeks on põlevate gaaside kokku segamine hapnikuga ja gaasileegi saamine. Iga gaasipõleti võmaldab reguleerida keevitusleegi võimsust, koostist ja kuju.
Gaaskeevituspõleteid liigitakse järgmiselt:

• põlevgaasi ja hapniku etteandmise järgi segukambrise: injektoriga ja injektorita põletid ehk samarõhupõletid,
  
• põlevgaasi liigi järgi: atsetüleeni asendavate gaaside, vedelkütuse- ja vesinikupõletid,
  
• otstarbe järgi: universaalsed ning spetsiaalsed
  
• leekide arvu järgi
  
• leegi võimsuse järgi: väikese võimsusega (C2H2 kulu 25...4000 dm3/h) , keskmise (400...2800 m3/h) ja suure (2800...7000 m3/h) võimsusega põletid,
  
• kasutus viisi järgi.
  

1.5.Gaasikeevituse sooritustehnika
1.5.1 Injektoripõleti leegi operatsioonide järjekord.
Injektoripõleti leegi süütamine operatsioonide järjekord:

Aeglaselt avada balooni ventiilid .

Avada hapniku ja atsetüleeni ventiilid reduktoritel ning seada töörõhk.

Avada hapniku ventiil põletil, seejärel avada põlevgaasi ventiil. Enne kui süütada segu, oodata 5 sek selleks, et gaasi-õhu segu jõuaks põletist väljuda.

Süüdata gaaside põlevsegu.

Reguleerida leek põleti ventiilide abil normaalseks.
Injektoripõleti leegi kustutamise operatsioonide järjekord:

Põletil sulgeda aeglaselt põlevgaasi ventiil.

Põletil sulgeda hapniku ventiil.

Sulgeda balooni ventiilid.

Avada põleti ventiilid,tühjendades keevituspõleti, reduktorid ja voolikud gaasist.

Vabastada reduktori reguleerimiskruvi .
1.5.2 Injektorita põleti leegi süütamise operatsioonide järjekord.
Injektorita põleti leegi süütamise operatsioonide järjekord:

Aeglaselt avada balooni ventiilid.

Avada hapniku ja atsetüleeni ventiilid reduktoritel ning seada töörõhk.

Avada põletil põlevgaasi ventiil.

Süüdata gaasileek.

Gaasileek reguleerida põleti hapniku ventiiliga.
1.5.3 Vasaksuunaline ja paremsuunaline keevitus .
Gaaskeevitusel kasutatakse parem- ja vasakkeevitust (rightward and leftward welding ).
1.5.3.1 Paremsuunaline keevitus.
Paremsuunalisel keevitusel (rightward welding) liigub põleti vasakult paremale, gaasileek suunatud kuumenenud õmblusmetallile, keevitustraadi antakse põleti järle. Põleti suudmikuga võngutatakse ristisihis või mööda spiraali . Kuna leek on suunatud juba keevitatud õmblusele, on keevitusvann hästi kaitstud õhuhapniku ja -lämmastiku eest ning õmblusmetall jahtub kristalliseerumisel aeglasemalt.
Paremsuunalise keevitamise tootlikus on 20%...25% suurem, kuid gaasi kulu on 20%...25% väiksem võrreldes vasaksuunalisega.
Paremsuunalist keevitusvõttet on otstarbekas kasutada paksude detailide keevitamisel või suure soojusjuhtivusega metallide puhul.
1.5.3.2 Vasaksuunaline keevitus.
Vasaksuunalist gaaskeevitamist (leftward welding) kasutatakse 2...3 mm paksusega terase ja kergesti sulavate metallide keevitamiseks.
Vasaksuunalisel keevitusel liigub keevituspõleti paremalt vasakule ja keevitusleek on suunatud keevimata õmbluse servale. Keevituse lisametalli antakse keevitusleegi ette.
Et servad soojeneksid ühtlaselt ning keevisvanni metall seguneks paremini, liigutatakse keevitusotsikut ja traati siksaki kujuliselt.
KEEVITUSE VIIS
EELISED
PUUDUSED
Vasaksuunaline
Sile või väikeste pinnakonarustega õmblus
Suur energiakulu keevitamisel
Väiksem kuumutamine
Keevitusvann liigub põleti ees
Soodne kasutada alla 3mm paksuste materjalide keevitamusel
Läbikeevitus halvasti kontrollitav
Gaasileegi väiksem õmbluse kaitse
Paremsuunaline
Piisav soojusjuhtivus
Õmblus on väga suurte pinnakonnarustega
Hea läbikeevitatavus
Raskesti rakendatav , kui toode paksus on alla 3 mm
Madal jahtuvuse kiirus
Parem keevitusõmbluse kaitse
Tabel 2 Keevitus viiside eelised ja puudused.
KOKKUVÕTE
Gaaskeevitus on suhteliselt lihtne protsess, mis ei nõua keerukaid seadmeid ega elektrienergiaallikat. Gaaskeevituse puudusteks võrreldes kaarkeevitusega on väiksem keevituskiirus ja suurem kuumutuspiirkond ehk termomõju tsoon. Kasutatakse peamiselt väikese ning keskmise läbimõõduga torude montaažil, õhukeseseinalisest torudest liidete ja sõlmede keevitamisel.
Gaaskeevituse abil võib kokku keevitada peagu kõiki metallide ja nende sulameid , mis on kaasajal tööstuse kasutusel.
8