Как варить пропаном

Как варить пропаном

Широко распространённая сварка пропаном представляет собой соединение металлических заготовок в сварочной ванне, образуемой при их нагревании высокотемпературной струёй горючей смеси из двух газов.

В качестве её компонентов обычно используются ацетилен и кислород, причём последний выполняет функцию катализатора, ускоряющего окислительный процесс и формирующего сварочную струю.

В отдельных случаях в качестве второй составляющей кислородно-горючей смеси выбирается пропан, от которого и произошло название данного метода.

Принцип действия и виды

Независимо от размеров автогена и вида разогревающей газовой смеси резка происходит за счет сгорания метала в струе чистого кислорода, нагнетаемого через сопло головки в рабочую зону.

Основное и принципиальное условие газовой резки — температура горения должна быть меньше температуры плавления. Иначе металл, не успев начать гореть, будет плавиться и стекать. Этому условию соответствуют низкоуглеродистые стали, а цветные металлы и чугун — нет.

Большинство легированных сталей также не поддаются газовой резке — есть ограничения по максимально допустимым дозам легирующих элементов, углерода и примесей, при превышении которых процесс горения металла в кислороде становится нестабильным или вообще прерывается.

Сам процесс резки можно разложить на две фазы:

1. Разогрев ограниченной зоны детали до температуры, при которой металл начинает гореть. А для того, чтобы получить факел разогревающего пламени, часть технического кислорода в определенной пропорции смешивают с горючим газом.
2. Сгорание (окисление) разогретого металла в струе кислорода и удаление продуктов горения из зоны реза.

Если рассматривать классификацию только ручных резаков, то принципиальное значение имеют следующие признаки:

• вид горючего, мощность и способ получения смеси газов для разогревающего пламени;
• классификация по виду горючего газа: ацетилен, пропан-бутан, метан, универсальный, МАФ.

Керосинорезы и бензорезы хоть и имеют то же назначение относятся к жидкотопливным резакам.

• По мощности: малая (резка металла толщиной от 3 до 100 мм) — маркировка Р1, средняя (до 200 мм) — Р2, высокая (до 300 мм) — Р3. Есть образцы с повышенной толщиной резки — до 500 мм.
• По способу получения горючего газа: инжекторные и безинжекторные.

И если первый признак влияет лишь на температуру разогревающего пламени, а мощность — на предельную толщину металла, то третий признак определяется конструкцией резака.

Конструкция

1. Инжекторный или двухтрубный, газовый резак — это наиболее распространенный тип конструкции. Технический кислород в резаке разделяется на два потока.

Часть потока по верхней трубке движется в головку наконечника и с высокой скоростью выходит через центральное сопло внутреннего мундштука. Эта часть конструкции отвечает за режущую фазу процесса. Регулировочный вентиль или рычажный клапан вынесен за пределы корпуса.

Другая часть поступает в инжектор. Принцип работы которого заключается в том, что инжектируемый газ (кислород), выходя в камеру смешения под высоким давлением и с высокой скоростью, создает там зону разрежения и через периферийные отверстия втягивает горючий (эжектируемый) газ. Благодаря смешению, происходит выравнивание скоростей, и на выходе камеры образуется поток смеси газов со скоростью ниже, чем у инжектируемого кислорода, но выше, чем у эжектируемого горючего газа.

Далее смесь газов движется по нижней трубке в головку наконечника, выходит через сопла между внутренним и внешним мундштуком, и формирует факел разогревающего пламени. Каждый канал имеет свой вентиль на корпусе, которым регулируют подачу кислорода и горючего газа в инжектор.

2. Безинжекторный, или трехтрубный резак имеет более сложную конструкцию — оба кислородных потока и газ поступают к головке по отдельным трубкам.

Смешение подогревающей смеси происходит внутри головки. Но именно отсутствие камеры смешения обеспечивает более высокий уровень безопасности, не создает условий для «обратного удара» (распространению горящих газов в каналах резака и трубах в обратном направлении).

Помимо более сложной конструкции и высокой цены, недостатком трехтрубного газового резака считается то, что для его стабильной работы необходимо более высокое давление горючего газа (здесь нет эффекта эжекции и увеличения скорости потока).

Размеры и вес

Размеры ручного инжекторного газового резака оговорены стандартом ГОСТ 5191-79 и зависят от его мощности:

• у Р1 — до 500 мм;
• у Р2 и Р3 они лежат в пределах 580 мм. Но выпускают и «удлиненные» модели для работы в особых условиях.

Есть ограничения по весу для каждой категории мощности: 1.0 и 1.3 кг соответственно для Р1 и Р2/Р3.

Этот же ГОСТ определяет, что тип Р3 — это резак кислородно-пропановый, а Р1 и Р2 могут работать на любом виде горючего газа.

Есть отдельная категория ручного инжекторного инструмента для кислородной резки — вставные резаки, которые имеют маркировку РВ.

По ГОСТу их определяют как наконечники для резки к сварочной горелке. Отличие конструкции в том, что разделение кислорода и смешение горючей смеси происходит в наконечнике, а он имеет гораздо меньшие размеры и вес, чем резак. Так вес РВ1 имеет верхнюю границу в 0.6 кг, а РВ2 и РВ3 — 0.7 кг.

Но вряд ли можно назвать такой газовый резак по металлу компактным — в рабочем положении в сборе с корпусом от горелки его размеры и вес будут не меньше, чем у специализированного инструмента. Преимущество лишь в том, что можно купить горелку в комплекте с наконечниками разных типов (сварки и резки), а весь комплект будет помещаться в небольшом кейсе. Или приобрести к уже имеющейся горелке вставной резак.

Но и тут есть один нюанс. Пропан стоит намного дешевле ацетилена. Поэтому стоимость эксплуатации ацетиленового резака будет существенно выше, чем кислородно-пропанового. А для сварки металла лучше ацетиленовая горелка, у которой температура пламени выше на 300-400 чем у кислородно-пропановой (у чисто пропановой горелки температура меньше 2000C).

Компактность же всего «поста» для ручной газовой резки может быть обеспечена лишь за счет емкости баллонов с газами.

Портативные газовые резаки

В последнее время можно увидеть предложения по продаже портативных газовых резаков, которые представляют собой насадку к небольшому цанговому баллону с газом.

Но хоть их позиционируют как резаки, по сути это горелки. Температура факела большинства из них не превышает 1300C. Хотя есть «профессиональные» цанговые портативные резаки с температурой факела 2000—2500C (например, Kovea KT-2610 при работе с газовой смесью MAPP US), а это уже близко к температуре разогревающего пламени кислородно-пропанового резака — 2700—2800C.

Но в любом случае для создания условий «горения» стали нет главного режущего компонента — струи кислорода, благодаря которому и происходит окисление металла.

Портативными резаками можно резать легкоплавкие металлы и сплавы: олово, алюминий, латунь, бронзу, медь. Но и для них речь идет не о резке, а о плавке. Поэтому их чаще используют, чтобы запаять или сварить небольшие детали из цветных металлов (например, при ремонте кондиционеров и холодильников), а резать можно ручным электрическим инструментом.

На что обратить внимание при выборе газового резака

Если «идти» от шлангов к головке важно следующее:

• ниппели из латуни служат дольше, чем алюминиевые;
• материал рукоятки должен быть алюминиевым, пластиковые накладки менее долговечны и могут «поплыть»;
• вентили должны вращаться с небольшим усилием;
• рекомендованный диаметр рукоятки вентиля режущего кислорода — не менее 40 мм;
• рычажные модели более удобны в эксплуатации и позволяют экономить газ;
• шпиндели вентилей: из нержавейки — самые надежные (до 15000 циклов), из латуни — быстро выходят из строя (около 500 циклов), комбинированные — имеют «средние» показатели;
• материал корпуса и трубок — нержавейка, латунь, медь;
• у ацетиленовых резаков детали, соприкасающиеся с горючим газом до камеры смешения, не должны быть изготовлены из меди или сплавов с ее содержанием выше 65%;
• разборная конструкция позволяет ремонтировать резак, проводить чистку инжекторного узла, трубок наконечника;
• наружный мундштук только из меди;
• внутренний мундштук ацетиленового резака — медь, кислородно-пропанового — может быть сделан из латуни;
• к выбранной модели у продавца должны быть в ассортименте запасные части и расходные детали.

Как пользоваться кислородно-пропановым резаком

• работа с резаком должна проходить в маске сварщика (или специальных очках);
• рекомендованы одежда и рабочие перчатки с огнеупорными (негорючими) свойствами;
• пламя автогена должно смотреть в сторону по отношению к подводящим шлангам, а шланги не должны мешать работе резчика;
• баллоны с газом располагают не ближе пяти метров к месту работы;
• резку металла проводят либо на открытом воздухе, либо в хорошо проветриваемом помещении.

После длительного перерыва или при первом запуске нового инжекторного резака надо убедиться, что каналы «чистые» и кислород в инжекторе создает необходимый уровень разрежения для подсоса горючего газа.

Вначале при закрытых вентилях на резаке и на баллонах с резака снимают шланг с пропаном. Затем на баллоне с кислородом устанавливают рабочее давление и открывают на резаке вентиль подогревающего кислорода и газа. Проверку работоспособности инжектора проверяют приложив палец к ниппелю горючего газа — должно ощущаться всасывание воздуха в отверстие ниппеля.

После этого кислород закрывают и подключают к резаку шланг с пропаном.

Последовательность операций при работе с резаком:

• выставляют на баллоне с кислородом рабочее давление;
• выставляют на баллоне с пропаном рабочее давление (приблизительно в 10 раз меньше, чем давление кислорода для двухтрубного резака или в 5 раз — для трехтрубного);
• приоткрывают вентиль подогревающего кислорода и газа, зажигают горючий газ и вентилями формируют необходимый для работы факел разогревающего пламени;
• резак готов к работе и резка металла проходит при открытом вентиле режущего кислорода.

Гасят резак в следующей последовательности:

• закрывают вентиль режущего кислорода;
• перекрывают вентили разогревающего пламени — первым горючий газ, затем кислород;
• перекрывают вентили на баллонах;
• сбрасывают газ из шлангов, поочередно открывая и закрывая на резаке оба вентиля разогревающей смеси.

Конструкция

Наиболее распространенный тип устройства, применяемый при обработке стальных структур, это двухтрубный инжекторный резак. Горючая смесь разделяется на несколько потоков, что позволяет отрегулировать мощность пламени при соответствии с работами. Регулировочный механизм находится на внешней части корпуса, существуют приборы рычажного типа.

Поток движется по трубке к наконечнику через головку, высвобождение происходит при высокой скорости через центральное сопло. Мундштук отвечает за главную функциональность резака, режущую часть процесса. Часть газа переводится к инжектору, который выходя под высоким давлением, создает разряжение, тем самым подключается горючая смесь. Процессом смешивания определено выравнивание скорости потока, которым производится действие.

Формирование смеси осуществляется головкой наконечника, в которую попадает по нижней трубке. Факел образуется между наружном, внутренним мундштуком, следствием образования горючей смеси. Двухканальная система оснащена регулировочными вентилями, позволяющими производить настройку подачи как кислорода, так и вспомогательного газа к инжектору.

Конструкция газового резака

Конструкция без инжекторного типа более сложна, так как для двух потоков кислорода и отдельно для газа имеется трубки. Смесь горючего состава происходит непосредственно внутри головки, данная конструкция считается более безопасными действиями. Для выполнения действий потребуется более высокое давление подачи как кислорода, так и горючих газов.

Размеры резаков закреплены стандартами ГОСТа, для производства с мелкими деталями применяются модели Р1 с общей длинной не более 50 см. Более мощные конструкции выпускаются длиннее по форме, существуют специфичные удлиненные конструкции, предназначенные для выполнения задач при трудном доступе к месту резки.

4 Поджигание резака и нагревание металла

Перед зажиганием резака требуется:

• убедиться в герметичности всех соединений (клапанов, манометров, шлангов, другой арматуры) – любая протечка газа может моментально вызвать пожар;
• проверить еще раз место работы на предмет отсутствия легковоспламеняющихся материалов, посторонних людей (особенно детей), животных;
• убедиться в готовности к работе;
• надеть защитные очки и перчатки.

Затем открывают на резаке клапан ацетилена, позволяя выйти кислороду, который находится в камере-смесителе. На это достаточно нескольких секунд. Потом закручивают вентиль, пока не станет слышно, что ацетилен еле выходит. Перед резаком располагают специальную зажигалку для него как показано на видео, чтобы ее внутренняя часть касалась мундштука. Затем надавливают на рычаг зажигалки. Когда производимые искры подожгут ацетилен, перед мундштуком должно образоваться маленькое пламя желтого цвета.

Подкручивая клапан подачи газа, увеличивают длину пламени примерно до 25 см. Факел должен начинаться у самого мундштука резака. Пламя будет отрываться от него или прыгать, когда ацетилена подается чересчур много.

Медленно открывают передний кислородный вентиль. При этом пламя должно поменять цвет с желтого на голубой – в этот момент будет обеспечена подача такого количества кислорода, которого достаточно для полного сжигания ацетилена. Подачу кислорода следует увеличивать, пока внутренний язычок голубого пламени не уменьшится и сожмется в направлении мундштука.

Кислородный клапан открывают еще больше – увеличивают размер факела, пока у внутреннего пламени длина не станет едва больше толщины разрезаемой стали (для листовой холоднокатаной толщиной 9,5 мм достаточно превышения длины пламени на 1,3 мм). Когда слышно «сопение» или кажется, что голубое пламя перистое и неустойчивое, то это означает слишком большую подачу кислорода. Ее снижают, пока все пламя не стабилизируется, а внутреннее – не примет форму четкого конуса.

Внутреннее пламя самым кончиком подносят к поверхности обрабатываемой стали. Ее греют до образования в месте соприкосновения лужицы расплавленного светящегося металла. Кончик пламени надо держать неподвижно на расстоянии примерно 10 мм от поверхности стали как показано на видео, чтобы все тепло концентрировалось на одном участке.

3 Особенности настройки и использования газовой горелки

Перед началом эксплуатации резака рекомендуется изучить видео-инструкцию по его применению (если таковая имеется), четко уяснить для себя устройство агрегата, а затем выполнить проверку правильности подключения и фиксации всех составляющих режущего оборудования. Шланг, по которому подается горючий газ, подключается к штуцеру с левой резьбой, а для подсоединения шланга с кислородом предназначен праворезьбовой штуцер.

Автоген для резки металла располагает специальными сальниковыми уплотнителями, которые выполнены из резины. Перед использованием резака желательно обработать их обычным глицерином либо специальным смазочным составом. Также перед началом применения аппарата нужно выполнять подтяжку всех имеющихся в его конструкции соединений резьбового типа и проверить их на герметичность. Это позволит исключить опасность утечки газа при эксплуатации резака.

Розжиг автогена осуществляется по четкой схеме. Сначала открывают на несколько оборотов вентиль подогрева струи кислорода, после чего формируют необходимую степень разрежения газа в каналах устройства. Теперь можно открывать газовый вентиль и производить зажигание горючей композиции. После всех этих операций выполняется регулировка (при помощи все тех же вентилей) пламени для резки материала. Наглядно вся процедура розжига резака показана на видео.

Сам процесс резки происходит следующим образом:

• подогревающим пламенем выполняется нагрев металлической заготовки (операция длится до тех пор, пока металл не обретет соломенный оттенок);
• открывается кислородный вентиль и осуществляется процедура разрезания изделия;
• нагрев мундштука (он неизбежен при резке) регулируется посредством снижения интенсивности пламени, используемого для подогрева металла, а вот чрезмерный нагрев наконечника нивелируют путем подачи на него холодной воды.

Пламя горелки гасится по такой схеме: сначала закручивают газовый вентиль, а после этого – кислородный. Резку металлических и стальных заготовок автогеном желательно выполнять на открытом воздухе. Если операция производится в помещении, требуется позаботиться о том, чтобы оно хорошо проветривалось. Резку нельзя выполнять тогда, когда дистанция между баллонами с газом и агрегатом составляет менее пяти метров.

Обработка металла резаком должна осуществляться в маске сварщика и специальных очках. Кроме того, рекомендуется надевать одежду с высокими огнеупорными характеристиками. Специалисты советуют гасить пламя и закручивать вентили, когда делается перерыв в работе (даже если такой перерыв по времени является совсем незначительным).

И последний совет для тех, кто использует ручной резак для работы с металлом. Всегда следите за тем, чтобы пламя автогена «смотрело» в сторону, которая является обратной по отношению к источнику горючей смеси. При этом шланги для подачи газа и кислорода желательно размещать сбоку так, чтобы они не мешали человеку производить резку.