Zpětné vzplanutí plamene při svařování plynem a jak se s ním vypořádat

Pracovníci autoservisů, montéři a další specialisté na svařování často používají při svařování zemní plyn a různé směsi plynů. O tom, jaké druhy plynů existují, jejich vlastnosti a vlastnosti, se dozvíte z našeho článku. Poskytneme také doporučení pro výběr a použití jednoho nebo druhého ochranného plynu pro různé metody svařování a v závislosti na svařovaném materiálu.

Proč jsou při svařování a řezání potřebné ochranné plyny?

Ochranný plyn je důležitou součástí, která zajišťuje produktivitu a slušnou kvalitu svařovacího procesu. Název ochranného plynu mluví sám za sebe; je zapotřebí k ochraně vytvrzeného roztaveného svarového švu před oxidací, jakož i před vlhkostí a nečistotami ve vzduchu, které mohou snížit odolnost švu vůči korozním procesům, což vede ke vzniku póry a oslabují pevnost švu, což ovlivňuje geometrii svarových spojů. Ochranný plyn navíc ochlazuje svařovací pistoli.

Jaké druhy plynů se používají pro svařování a řezání: jejich vlastnosti a aplikační vlastnosti

Jako ochranné plyny používané pro svařování se používají inertní a aktivní plyny a také jejich směsi.

1. Inertní plyny pro svařování. Inertní plyny jsou plyny, které nejsou schopné chemických reakcí a jsou prakticky nerozpustné v kovech. Atomy takových plynů jsou vybaveny vnějšími elektronovými obaly naplněnými elektrony, což vysvětluje jejich chemickou inertnost. Patří sem argon, helium a jejich směsi.

Argon (Ar) je inertní plyn, který nevstupuje do chemických reakcí s roztaveným kovem a jinými plyny v zóně hoření oblouku. Mezi výhody tohoto inertního plynu patří skutečnost, že je o 38 % těžší než vzduch, vytlačuje jej ze svařovací zóny a spolehlivě izoluje svarovou lázeň od kontaktu s atmosférou. Nejčastěji se Ar používá jako ochranný plyn v procesu svařování argonovým obloukem TIG a MIG/MAG. Příklady kovů svařovaných pomocí argonu a aplikační vlastnosti jsou uvedeny níže v tabulce 1.

Argon je žádaný jako ochranný plyn:

• ve stavebnictví a strojírenství (při svařování dílů z vysoce legované oceli; rychlé řezání kovů včetně silných plechů žáruvzdorných kovů);
• v těžebním průmyslu a hutnictví (tavení kovů; odstraňování plynových vměstků z tekuté oceli).

Helium (He) stejně jako Ar je chemicky inertní, ale liší se od něj tím, že je mnohem lehčí než vzduch, díky čemuž je ochrana svarové lázně složitější proces, který vyžaduje velké množství ochranného plynu. Helium se používá jako inertní ochranný plyn při svařování nerezových ocelí, neželezných kovů a slitin, aktivních a chemicky čistých materiálů. Poskytuje zvýšenou penetraci, a proto se někdy používá k roztavení silných plechů nebo k získání speciálně tvarovaného svaru. Ale vzhledem ke zvýšené spotřebě a vysoké ceně helia ve srovnání s argonem je rozsah jeho použití značně omezený.

Helium (He) se používá jako ochranný plyn:

• při svařování nerezových ocelí, neželezných kovů a slitin, chemicky čistých a aktivních materiálů.

1.1. Směsi inertních plynů obvykle zahrnují argon a helium. Tyto směsi mají vyšší hustotu než helium a poskytují spolehlivější ochranu kovu svarové lázně před vzduchem.

Pokud je potřeba svařovat chemicky aktivní kovy, často se používá inertní směs obsahující 60-65 obj. % He, 40-35 obj. % Ar. Směsi inertních plynů jsou znatelně dražší než čistý argon, ale poskytují intenzivnější uvolňování tepla z elektrického oblouku v místě svařování. To je významné pro poloautomatické svařování kovů vyznačujících se vysokou tepelnou vodivostí.

2. Aktivní plyny pro svařování. Jsou to plyny, které chrání svařování před přístupem vzduchu a zároveň vstupují do chemických reakcí se svařovaným kovem nebo se v něm fyzikálně rozpouštějí.

Oxid uhličitý (CO2) (oxid uhličitý) je bezbarvý, nejedovatý plyn, rozpustný ve vodě a těžší než vzduch. Oxid uhličitý pro svařování by neměl obsahovat minerální oleje, glycerin, sirovodík, kyselinu chlorovodíkovou, sírovou a dusičnou, alkohol, ethery, amoniak, organické kyseliny a vodu. Vzhledem k vzácnosti svařování kysličník uhličitý 1. stupně, kysličník uhličitý pro svařování 2. stupně a potravinářský kysličník uhličitý se používají ke svařování. Ale zvýšený obsah vodní páry v takovém oxidu uhličitém během svařování vede ke vzniku pórů ve švech a ke snížení plastických vlastností svarového spoje.

V procesu svařování lze také použít pevný oxid uhličitý, který odpovídá GOST 12162-66 dvou jakostí – potravinářské a technické. Při svařování nízkouhlíkových a nízkolegovaných konstrukčních ocelí se používá také plynná směs oxidu uhličitého a kyslíku (CO2 + + O2). Použijte směs, která obsahuje 30 obj. kyslíku. Směs CO2 + O2 má na tekutý kov intenzivnější oxidační účinek na rozdíl od čistého oxidu uhličitého.

Oxid uhličitý se používá jako ochranný prostředek:

• ve stavebnictví a strojírenství (elektrické svařování; jemné ostření, lisování strojních součástí za studena)

Kyslík (O) je součástí plynných směsí CO2 + O2 a Ar + O2. Je to bezbarvý plyn bez zápachu, který podporuje hoření. V případě ochlazení na teplotu -183 stupňů. Celsia se kyslík změní na pohyblivou modrou kapalinu a při teplotě -219 stupňů. Celsia zamrzne. Kyslík zaručuje velmi široký profil svaru, který se vyznačuje mělkým průvarem, a také poskytuje vysoký tepelný příkon na kovový povrch. Směsi kyslíku a argonu se vyznačují speciálním profilem průvaru, připomínajícím „hlavičku hřebíku“.

Kyslík jako ochranný plyn je někdy nezbytný:

• ve stavebnictví a strojírenství (kyslíko-acetylenové řezání a svařování kovů, navařování a stříkání kovů, plazmové řezání kovů)

Vodík (H) je bezbarvý, bez zápachu a je hořlavým plynem. Vodík není vhodný pro martenzitické nebo feritické oceli kvůli praskání, ale může být použit v koncentracích 30 až 40 % pro plazmové řezání nerezové oceli ke zvýšení výkonu a snížení strusky.

• Vodík našel uplatnění v atomovém vodíkovém svařování.

Dusík (N) je bezbarvý plyn bez zápachu, který nehoří a nepodporuje hoření. V souladu s GOST 9293-59 se dusík dodává ve čtyřech stupních: elektrické vakuum, plynný plynný 1. stupeň, plynný 2. stupeň a kapalný. Obsah dusíku v těchto odrůdách musí být v uvedeném pořadí nejméně 99,5 % obj.; 99,9; 99 a 96. Hlavní nečistotou v každém z nich je kyslík.

Jako ochranný plyn se nejčastěji používá dusík:

• při svařování mědi.

2.1. Směsi inertních a aktivních plynů se díky svým technologickým výhodám stále častěji používají v procesu svařování ocelí různých tříd tavnou elektrodou. Patří sem:

• vysoká stabilita oblouku, příznivý charakter přenosu kovu elektrody obloukem,
• stupeň chemického působení na kovový povrch svarové lázně je nižší ve srovnání s aktivními plyny.

Přídavek malého množství kyslíku nebo jiného oxidačního plynu k argonu výrazně zvyšuje stabilitu hoření oblouku a zlepšuje kvalitu tvorby svarových spojů. Kyslík v atmosféře oblouku zajišťuje přenos jemných kapek kovu elektrody.

Výběr plynu pro konkrétní typ svařovaného kovu

Jaký plyn se používá při svařování konkrétního kovu, je jednou z nejčastějších otázek začátečníků ve svařování na tematických fórech. Příklady použití různých ochranných plynů a směsí plynů pro svařování různých kovů jsou uvedeny v tabulce.

Kov ke svaření	Ochranný plyn používaný při svařování	Vlastnosti svařovacího procesu
Uhlíková ocel	75 % Ar+25 % CO2	Vysoká rychlost procesu svařování bez propálení kovu do tloušťky 3 mm, minimální deformace a tvorba rozstřiku
	CO2	Hluboký průvar, vysoká rychlost svařování
nerez	90 % He+7,5 % Ar+2,5 % CO2	Žádná oxidace svařovaného kovu a žádné propálení, malá tepelně ovlivněná zóna,
Nízkolegovaná ocel	60-70 % He+25-35 % Ar+4,5 % CO2	Vysoká rázová houževnatost, minimální reaktivita,
	75 % Ar+25 % CO2	Dostatečná pevnost, malý rozstřik podél obrysu svarového spoje, vysoká stabilita oblouku.
Hliník a jeho slitiny	Ar	Stabilní oblouk a vynikající přenos elektrodového materiálu při procesu svařování silných dílů. až 25 mm
	35 % Ar+65 % He	Větší tepelný příkon ve srovnání se svařováním čistým argonem, zlepšené tavné vlastnosti, používané při svařování tlustého kovu. 25-76 mm
	25 % Ar+75 % He	Maximální tepelný příkon, nízká pórovitost, používá se při svařování kovu nad 76 mm
Slitiny hořčíku	Ar	Bezvadná kvalita švů (čistota)
nerez	Ar-1%O	Vylepšená stabilita oblouku, dobré natavení svarové housenky, tekutější řiditelná svarová lázeň, minimální propalování při svařování těžkých nerezových ocelí
	Ar + 2 % O	Stabilní oblouk, rychlost tavení a svařování než 1% kyslíku, používá se pro svařování tenkých nerezových ocelí
Uhlíková ocel	Ar + 1-5 % O	Vylepšená stabilita oblouku, vynikající fúze obrysu svarové housenky, více tekutá kontrola svarové lázně, minimální propalování, vyšší rychlost svařování ve srovnání s čistě argonovým svařováním
	Ar +3-10%	Krásný svarový šev, svařování pouze s umístěním elektrody, minimální tvorba rozstřiku
Nízkolegované oceli	Ar + 2 % O	Nízké riziko propálení, pevnost svaru
Titan	Ar	Dobrá stabilita oblouku
Měď, nikl a jejich slitiny	Ar	Vyznačuje se dobrým tavením, sníženou tekutostí kovu a používá se pro svařování tlustých kovů. až 3 mm
	Ar+80-75% He	Vyznačuje se zvýšeným přívodem tepla
Měď, duplexní ocel
	N	Požadováno pro ochranu kořene švu. Snižuje tvorbu oxidových filmů na kořeni svaru

Správným určením typu ochranného plynu zajistíte účinnost a kvalitu svařování, zaručíte vynikající svarový spoj a hloubku průvaru, zvýšíte spolehlivost vytvořeného švu a kvalitu dílu. Výběr vhodného ochranného plynu a jeho kvalita výrazně ovlivňuje spotřebu svařovacích materiálů, práci svářeče a nápravu vad a konečné zpracování svarového spoje.

Pokud máte nějaké dotazy k tématu, doporučujeme najít nejaktuálnější informace na našich webových stránkách, případně se přímo obrátit na konzultanty Tiberis.

Navigace v informačních sekcích

• Články a referenční materiály
• Průvodce pro začátečníky ručním obloukovým svařováním
• Odpovědi odborníků na dotazy klientů k vybavení

Obsah

• Jak se projevuje zpětný ráz?
• Příčiny zpětného rázu při svařování a řezání plynem
• Jaké jsou následky zpětného rázu?
• Jak řezat, abyste se vyhnuli riziku zpětného rázu

Stejně jako u každé práce, která zahrnuje použití hořlavých plynů, může řezání zahrnovat potenciálně nebezpečné situace, jako je zpětný ráz. Chcete-li snížit rizika jeho výskytu a nepříjemných následků, musíte vědět, co tento jev způsobuje a jak mu předcházet.

Jak se projevuje zpětný ráz?

Vůle při řezání kovu plynem nastává, když se spalovací zóna plynu nebo směsi plynů z nějakého důvodu posunula uvnitř řezačky a hadice. V tomto případě je rychlost spalování vyšší než rychlost odtoku. Výsledkem je, že hořící směs prudce spěchá v opačném směru podél kanálu hořáku do pouzdra a při absenci pojistného ventilu do válce.

Proces zpětného rázu doprovází nejen silné hlasité rány nebo „výstřely“ frézy. Kromě toho charakteristické projevy po bavlně:

• hoří slabý plamen a může dojít k několika prasknutí;
• spalování se zastaví, z náustku se objeví kouř;
• plamen zhasne, ale není žádný kouř.

Zpětný požár je plný nepříjemných následků, takže po třesku musíte okamžitě zavřít ventil na válci, abyste uhasili vnitřní plamen a odstranili hrozbu.

Příčiny zpětného rázu při svařování a řezání plynem

Zpětný požár není vzácná situace. Existuje několik důvodů, proč hoří řezací hořák. Když je budeme znát, bude snazší zabránit nebezpečnému vznícení hořlavého plynu v kanálech.

Řezačka může vystřelit, pokud:

• tlak plynu a kyslíku je nesprávně nastaven;
• injektor a přívod kyslíku jsou nesprávně nastaveny;
• uvnitř frézy jsou uhlíkové usazeniny, a to i v důsledku nesprávného zapálení;
• těsnost hadicového spojení je porušena;
• tryska hořáku se přehřála;
• náustek byl velmi blízko obrobku, což zvyšovalo protitlak plynu;
• tlak kyslíku se z nějakého důvodu výrazně snížil;
• fréza je nekvalitní, sestavená z neoriginálních dílů – např. vstřikovač je z jednoho modelu a tryska z jiného.

Navíc při práci se znečištěným kovem často dochází k zpětnému šlehnutí plamene při řezání plynem. Jakýkoli vodní kámen nebo kapka, která se dostane do trysky, způsobí prasknutí a plamen začne hořet za směšovací komorou.

Jaké jsou následky zpětného rázu?

Při zpětném nárazu může dojít k prasknutí hadice s výbuchem a požárem, poškození řezačky nebo hořáku a zničení lahve s hořlavým plynem, pokud k ní detonační vlna a plamen dorazí podél svařovací hadice.

Kromě vadného zařízení může utrpět i plynová řezačka, pokud ji zasáhnou odletující úlomky. Pravděpodobnost je vysoká – rychlost úlomků je dostatečná k tomu, aby způsobila těžká zranění. Poloměr poškození je velký.

Jak řezat, abyste se vyhnuli riziku zpětného rázu

Abyste zabránili vystřelení frézy, poškození zařízení a hadice, zničení válce a zranění, musíte dodržovat jednoduché tipy.

• zvolte frézy se zvýšenou odolností proti zpětnému rázu;
• nainstalujte protipožární ventil, který zabrání zpětnému toku plynu a zpětnému vzplanutí;
• pravidelně čistěte výstup z náustku a opláchněte frézu, abyste odstranili saze;
• Před prací zkontrolujte těsnost hadicových spojů a všech rozebíratelných spojů;
• upravit vstřikovač směšovací komory;
• začněte pracovat s malým přísunem kyslíku a teprve při dostatečném odsávání otevřete plyn;
• přesuňte frézu nebo hořák pod úhlem k dílu v dostatečné vzdálenosti od něj;
• sledovat kyslík v láhvi pomocí tlakoměru;
• Po dokončení řezání nejprve vypněte plyn a poté kyslík.

Pokud z nějakého důvodu nebylo možné zabránit zpětnému rázu, musíte co nejrychleji vypnout plynový ventil a poté kyslíkový ventil. Pokud se řezačka nebo hořák přehřívají, ochlaďte je v čisté vodě. Totéž musí být provedeno, když je vršek acetylenové lahve velmi horký. Po ochlazení vyčistěte řezací nástroj/hořák a zkontrolujte těsnost.