Giáo trình Hàn cắt khí (Nghề: Chế tạo thiết bị cơ khí - Trình độ: Cao đẳng) - CĐ Kỹ thuật Công nghệ Quy Nhơn

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:83

Thêm vào BST

Báo xấu

12
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình "Hàn cắt khí (Nghề: Chế tạo thiết bị cơ khí - Trình độ: Cao đẳng)" biên soạn với mục tiêu giúp người học nêu được công dụng và cách sử dụng thiết bị, dụng cụ hàn cắt khí; trình bày được kỹ thuật hàn, cắt thép tấm, thép định hình với chiều dày khác nhau; chọn được chế độ hàn, cắt chính xác. Mời các bạn cùng tham khảo giáo trình.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Hàn cắt khí (Nghề: Chế tạo thiết bị cơ khí - Trình độ: Cao đẳng) - CĐ Kỹ thuật Công nghệ Quy Nhơn

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BÌNH ĐỊNH TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ QUY NHƠN GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN 15: HÀN CẮT KHÍ NGHỀ: CHẾ TẠO THIẾT BỊ CƠ KHÍ TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số: 99/QĐ-CĐKTCNQN ngày 14 tháng 3 năm 2018 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghệ Quy Nhơn Bình Định, năm 2018
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
LỜI GIỚI THIỆU Trong những năm qua, dạy nghề đã có những bước tiến vượt bậc cả về số lượng và chất lượng, nhằm thực hiện nhiệm vụ đào tạo nguồn nhân lực kỹ thuật trực tiếp đáp ứng nhu cầu xã hội. Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ trên thế giới, lĩnh vực cơ khí chế tạo ở Việt Nam nói chung và khu vực Miền trung – Tây nguyên nói riêng đã có những bước phát triển đáng kể. Chương trình khung quốc gia nghề chế tạo thiết bị cơ khí đã được xây dựng trên cơ sở phân tích nghề, phần kỹ thuật nghề được kết cấu theo các môđun. Để tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình thực hiện dạy và học, việc biên soạn giáo trình kỹ thuật nghề theo theo các môđun đào tạo nghề là cấp thiết hiện nay. Mô đun 15: Hàn cắt khí là mô đun đào tạo nghề được biên soạn theo hình thức tích hợp lý thuyết và thực hành. Trong quá trình thực hiện, nhóm biên soạn đã tham khảo nhiều tài liệu công nghệ hàn trong và ngoài nước, kết hợp với kinh nghiệm trong thực tế sản xuất. Trong quá trình biên soạn giáo trình, đã tham khảo ý kiến từ các Doanh nghệp trong nước, giáo trình của các trường Đại học, Cao đẳng, Học viện... Nhóm biên soạn đã có nhiều nỗ lực để giáo trình đạt được nội dung tốt nhất, sẽ không tránh được khiếm khuyết; mong nhận được ý kiến đóng góp để giáo trình ngày càng hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn! …………., ngày……tháng……năm……… Tham gia biên soạn 1.Chủ biên: Mạc Thanh Lâm 2.Hỗ trợ chuyên môn: bộ môn Hàn và CTTB 3
CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: Hàn cắt khí Mã số môđun: MĐ15 Thời gian thực hiện môđun: 90 giờ; (Lý thuyết: 30; Thực hành: 58 ; Kiểm tra: 2) I. Vị trí, tính chất của mô đun: - Vị trí: Mô đun Hàn cắt khí cơ bản là môđun nghề bổ trợ trong danh mục các môn học, mô đun đào tạo nghề Chế tạo thiết bị cơ khí, mô đun được thực hiện sau mô đun Kỹ thuật khai triển hình gò - Tính chất: Mô đun Hàn cắt khí mang tính tích hợp và độc lập. II. Mục tiêu mô đun: - Kiến thức: + Nêu được công dụng và cách sử dụng thiết bị, dụng cụ hàn cắt khí. + Trình bày được kỹ thuật hàn, cắt thép tấm, thép định hình với chiều dày khác nhau. + Chọn được chế độ hàn, cắt chính xác. - Kỹ năng: + Điều chỉnh được ngọn lửa hàn, cắt thích hợp. + Sử dụng thành thạo, đúng kỹ thuật thiết bị, dụng cụ hàn, cắt khí. + Hàn và cắt thép tấm, thép định hình đảm bảo yêu cầu kỹ thuật. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Cẩn thận, kiên trì, chủ động, sáng tạo. Thực hiện tốt công tác an toàn và vệ sinh công nghiệp. III. Nội dung mô đun: 1. Nội dung tổng quát và phân phối thời gian: Số Thời gian (giờ) Tên các bài T K trong mô đun TS LT TH T T 1 Bài 1: Mở đầu 6 6 1.1. Lý thuyết liên quan: 1.1.1.Khái niệm chung. 1.1.2.Các loại khí hàn, cắt kim loại. 1.1.3. Dụng cụ-Thiết bị hàn, cắt khí, 1.1.4. An toàn, phòng chống cháy nổ. 2 Bài 2:Hàn giáp mối không vát cạnh vị trí hàn 15 6 8 1 bằng 1G 2.1. lý thuyết liên quan: 2.1.1 chế độ hàn khí 2.1.2. Kỹ thuật hàn giáp mối không vát cạnh vị trí hàn bằng (1G). 2.1.3 Kiểm tra đánh giá chất lượng mối hàn. 2.1.4. Các dạng sai hỏng 2.1.5. An toàn và phòng chống cháy nổ 2.2. Trình tự thực hiện 2.3. Bài tập và sản phẩm ứng dụng 4
Số Thời gian (giờ) Tên các bài T K trong mô đun TS LT TH T T 3 Bài 3: Hàn góc chữ T không vát cạnh vị trí 12 6 6 hàn ngang (2F). 3.1.Lý thuyết liên quan. 3.1.1 Các loại mối hàn 3.1.2 Các biện pháp công nghệ trong khi hàn 3.1.3 Các biện pháp công nghệ sau khi hàn 3.1.4 Kỹ thuật hàn 2F 3.1.5 Các sai hỏng thường gặp, nguyên nhân và biện pháp khắc phục 3.1.6 An toàn lao động và vệ sinh công nghiệp 3.2. Trình tự thực hiện. 3.3. Bài tập và sản phẩm ứng dụng 4 Bài 4: Hàn ống xoay ở vị trí (1GR). 9 3 6 4.1.Lý thuyết liên quan. 4.1.1 Lý thuyết về hàn ông xoay 1GR 4.1.2 Chế độ hàn 4.1.3 An toàn lao động và vệ sinh công nghiệp 4.2. Các bước thực hiện hàn ống xoay ở vị trí 1GR 4.3. Bài tập và sản phẩm ứng dụng 5 Bài 5: Cắt thép tấm bằng ôxy và khí gas. 21 3 17 1 5.1. Lý thuyết liên quan 5.1.1 Mỏ cắt khí cầm tay 5.1.2 Điều kiện cắt được của kim loại bằng ngọn lửa ôxy - khí cháy 5.1.3 Gá phôi, định vị phôi 5.1.4 Kỹ thuật cắt khí 5.1.5 Các sai hỏng thường gặp 5.1.6 Những quy định an toàn và các biện pháp phòng chống cháy nổ khi cắt khí. 5.2. trình tự thực hiện 5.3. Bài tập và sản phẩm ứng dụng 6 Bài 6: Cắt thép hình bằng ô xy và khí gas. 12 3 9 6.1. Lý thuyết liên quan: 6.1.1 Chọn áp lực khí cho chế độ cắt 6.1.2 Kỹ thuật cắt thép hình 6.1.3 An toàn lao động và các biện pháp phòng chống cháy nổ. 6.2. Trình tự thực hiện 6.3. . Bài tập và sản phẩm ứng dụng 5
Số Thời gian (giờ) Tên các bài T K trong mô đun TS LT TH T T 7 Bài 7: Cắt thép tấm bằng máy cắt tự động ( xe 15 3 12 rùa). 7.1. Lý thuyết liên quan 7.1.1 Máy cắt khí bán tự động 7.1.2 Gá lắp phôi chuẩn bị cắt 7.1.3 Chọn chế độ cắt 7.1.4 Kỹ thuật cắt phôi bằng máy cắt khí bán tự động. 7.1.5 Nguyên nhân các dạng sai hỏng 7.2. Trình tự thực hiện 7.3. . Bài tập và sản phẩm ứng dụng Cộng: 90 30 58 2 6
MUC LỤC LỜI GIỚI THIỆU 3 MUC LỤC 7 1.1. Lý thuyết liên quan:......................................................................................10 1.1.1. Khái niệm chung...................................................................................... 10 1.1.1.1 Thực chất 10 1.1.1.2 Đặc điểm 10 1.1.1.3 Phạm vi ứng dụng 11 1.1.2 Các loại khí hàn, cắt kim loại.................................................................. 11 1.1.2.1 Khí ôxy 11 1.1.2.2 Khí axêtylen 11 1.1.2.3 Đất đèn 13 1.1.2.4 Thuốc hàn 14 1.1.3 Dụng cụ-Thiết bị hàn, cắt khí..................................................................14 1.1.3.1 Chai khí 14 1.1.3.2 Mỏ hàn 16 1.1.3.4 Ngọn lửa hàn 21 1.1.4 An toàn, phòng chống cháy nổ và vệ sinh cháy nổ................................. 22 1.1.4.1 Bảo hộ lao động khi hàn khí. 22 1.1.4.2 Kỹ thuật an toàn đối với bình sinh khí: 23 1.1.4.3 Kỹ thuật an toàn đối với van giảm áp: 23 1.1.4.4 Kỹ thuật an toàn đối với bình chứa ôxy: 23 1.2 Câu hỏi ôn tập............................................................................................ 24 BÀI 2: HÀN GIÁP MỐI KHÔNG VÁT CẠNH VỊ TRÍ HÀN BẰNG 1G........25 2.1 Lý thuyết liên quan:................................................................................... 25 2.1.1 Chế độ hàn khí giáp mối: 25 2.1.2 Kỹ thuật hàn giáp mối............................................................................. 26 2.1.2.1 Chọn áp lực khí hàn. 26 2.1.2.2 Chỉnh lửa và chọn ngọn lửa hàn. 27 2.1.2.3 Nung, tạo bể hàn ở điểm bắt đầu đường hàn 27 7
2.1.2.4 Góc nghiêng mỏ hàn: 27 2.1.2.5 Chuyển động mỏ hàn: 28 2.1.3 . Kiểm tra đánh giá chất lượng mối hàn..................................................... 29 2.1.4 Các sai hỏng thường gặp, nguyên nhân và biện pháp khắc phục...............29 2.1.5 An toàn, phòng chống cháy nổ và vệ sinh công nghiệp..........................30 2.2 Trình tự thực hiện:..................................................................................... 30 2.3 Bài tập và sản phẩm thực hành.................................................................. 32 BÀI 3. HÀN GÓC CHỮ T KHÔNG VÁT CẠNH VỊ TRÍ HÀN 2F................. 33 3.1 Lý thuyết liên quan:................................................................................... 33 3.1.1 Các loại mối hàn: 33 3.1.2 Các biện pháp công nghệ trong khi hàn. 34 3.1.3 Các biện pháp công nghệ sau khi hàn. 35 3.1.4 Kỹ thuật hàn 2F:......................................................................................36 3.1.4.1 Tư thế hàn. 36 3.1.4.2 Tiến hành hàn. 36 3.1.5 Các sai hỏng thường gặp, nguyên nhân và biện pháp khắc phục 37 3.1.6 An toàn lao động và vệ sinh công nghiệp............................................... 38 3.2 Trình tự thực hiện:..................................................................................... 38 3.3 Bài tập và sản phẩm thực hành:................................................................. 39 BÀI 4: HÀN ỐNG XOAY Ở VỊ TRÍ 1GR......................................................... 40 4.1 Lý thuyết liên quan:................................................................................... 40 4.1.1 Lý thuyết về hàn ông xoay 1GR.................................................................40 4.1.2 Chế độ hàn...............................................................................................40 4.1.2.1 Công suất ngọn lửa hàn 40 4.1.2.2 Đường kính dây hàn phụ 41 4.1.2.3 Góc nghiêng mỏ hàn 41 4.1.2.4 Chuyển động mỏ hàn và que hàn: 42 4.1.3 An toàn lao động và vệ sinh công nghiệp............................................... 42 4.2 Các bước thực hiện hàn ống xoay ở vị trí 1GR:........................................ 43 Bước 1: chuẩn bị. 43 Bước 2: Hàn đính 43 Bước 3: Tiến hành hàn 43 Bước 4: Làm sạch và kiểm tra. 45 8
4.3 Bài tập và sản phẩm thực hành.................................................................. 46 BÀI 5: CẮT THÉP TẤM BẰNG Ô XY VÀ KHÍ GAS..................................... 47 5.1 Lý thuyết liên quan:................................................................................... 47 5.1.1 Mỏ cắt khí cầm tay:.................................................................................47 5.1.1.1 Cấu tạo mỏ cắt khí cầm tay: 47 5.1.1.4.Yêu cầu của mỏ cắt: 48 5.1.2 Điều kiện cắt được của kim loại bằng ngọn lửa ôxy - khí cháy:.............49 5.1.3 Gá phôi, định vị phôi...............................................................................49 5.1.3.1 Xác định kích thước, cộng lượng dư vạch dấu phôi 49 5.1.3.2 Gá, định vị phôi 50 5.1.3.3 Chọn áp lực khí cho chế độ cắt: 51 5.1.4 Kỹ thuật cắt khí....................................................................................... 52 5.1.4.1 Bắt đầu cắt 52 5.1.4.2 Tiến trình cắt 54 5.1.4.3 Kết thúc quá trình cắt. 54 5.1.5 Sai hỏng thường gặp, nguyên nhân và cách khắc phục.............................54 5.1.6 Những quy định an toàn và các biện pháp phòng chống cháy nổ khi cắt khí. 55 5.1.6.1 Quy định an toàn khi cắt bằng ngọn lửa Ô xy - khí cháy: 55 5.1.6.2 Các biện pháp chống cháy nổ khi cắt kim loại bằng mỏ cắt cầm tay 56 5.2 Trình tự thực hiện:......................................................................................... 57 5.3 Bài tập và sản phẩm thực hành......................................................................58 BÀI 6: CẮT THÉP HÌNH BẰNG Ô XY VÀ KHÍ GAS.................................... 59 6.1 Lý thuyết liên quan:................................................................................... 59 6.1.1 Chọn áp lực khí cho chế độ cắt: 59 6.1.2 Kỹ thuật cắt thép hình............................................................................. 60 6.1.3 An toàn lao động và các biện pháp phòng chống cháy nổ...................... 63 6.1.3.1 Tuân thủ các quy định 63 6.1.3.2 An toàn lao động và vệ sinh công nghiệp. 64 6.2 Trình tự thực hiện:..................................................................................... 64 6.3. Bài tập và sản phẩm thực hành.....................................................................65 BÀI 7: CẮT THÉP TẤM BẰNG MÁY CẮT BÁN TỰ ĐỘNG.......................66 7.1 Lý thuyết liên quan:................................................................................... 66 7.1.1 Máy cắt khí bán tự động: 66 9
7.1.2 Gá lắp phôi chuẩn bị cắt:............................................................................ 67 7.1.2.1 Xác định kích thước, cộng lượng dư phôi 67 7.1.2.2 Thứ tự công việc gá lắp: 67 7.1.3 Chọn chế độ cắt:......................................................................................69 7.1.3.1 Điều chỉnh áp suất lưu lượng khí cắt: 69 7.1.3.2 Kiểm tra an toàn lao động 69 7.1.3.3 Lấy và điều chỉnh ngọn lửa 69 7.1.3.4 Chế độ cắt 70 7.1.4 Kỹ thuật cắt phôi bằng máy cắt khí bán tự động.....................................70 7.1.4.1 Bắt đầu cắt 70 7.1.4.2 Tiến trình cắt 71 7.1.4.3 Tắt ngọn lửa, kết thúc quá trình cắt. 72 7.1.5 Nguyên nhân các dạng sai hỏng thường gặp:..........................................72 7.1.6 An toàn lao động và vệ sinh phân xưởng................................................73 7.2. Các bước thực hiện:......................................................................................73 7.3. Bài tập và sản phẩm thực hành.....................................................................74 TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................75 10
MỞ ĐẦU Mã bài: MĐ 15 – 01 Giới thiệu: Hàn khí là phương pháp hàn dùng khí cháy và ôxy nên cần phải đảm bảo an toàn hơn các phương pháp hàn khác, đồng thời yêu cầu kết hợp tốt hai tay . Do đó để thực hiện hoàn thành sản phẩm người hàn phải biết thực hiện các biện pháp an toàn và thực hiện đúng quy trình để đảm bảo nguyên tác an toàn cho người và thiết bị. Mục tiêu: - Nêu được các loại khí dùng trong hàn, cắt bằng ngọn lửa khí. - Nêu được công dụng và cách sử dụng thiết bị hàn, cắt khí. - Phân biệt được ngọn lửa hàn. - Trình bày được kỹ thuật hàn, cắt khí. - Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động và tích cực sáng tạo trong học tập. 1.1. Lý thuyết liên quan: 1.1.1. Khái niệm chung 1.1.1.1 Thực chất Hàn khí là quá trình nung nóng vật hàn và que hàn đến trạng thái hàn (nóng chảy) bằng ngọn lửa của khí cháy C2H2 với O2 (Khoảng 3200oC) có vùng hoàn nguyên tốt . Hình 0-1 Hàn khí 1.1.1.2 Đặc điểm Năng suất và chất lượng mối hàn khí thấp hơn so vơi hàn hồ quang tay. Thiết bị hàn đơn giản, rẻ tiền. Ngọn lửa hàn có tác dụng bảo vệ cho vùng hàn khỏi những ảnh hưởng xấu của môi trường xung quanh, góp phần nâng cao chất lượng mối hàn. Tuy nhiên vùng ảnh hưởng nhiệt xung quanh mối hàn tương đối lớn. 10
1.1.1.3 Phạm vi ứng dụng Hàn khí ngày càng thu hẹp và hạn chế, tuy nhiên nó được dùng hàn một số thép mỏng thông thường, hàn kim loại màu, sửa chữa các chi tiết đúc bằng gang, hàn các đường ống mỏng có đường kính trung bình, hàn vảy thau, vảy bạc. Cắt kim lọai, tẩy hớt bề mặt.v.v... 1.1.2 Các loại khí hàn, cắt kim loại 1.1.2.1 Khí ôxy Ôxy là một chất khí không màu, không mùi, không vị, không độc. Nó không tự cháy nhưng nó duy trì sự cháy và sự hô hấp. Trong tự nhiên, ôxy chiếm khoảng 21%, nitơ chiếm khoảng 69% còn lại là các loại khí khác nhưng trong hàn và cắt kim loại người ta không dùng ôxy trong tự nhiên mà dùng ôxy kỹ thuật là loại ôxy có độ tinh khiết rất cao. Trong công nghệp, khí ôxy được sản xuất từ không khí qua ba bước: nén, làm nguội, dãn nở để biến không khí thành thể lỏng. Sau khi hoá lỏng không khí, người ta lợi dụng điểm sôi khác nhau của các loại khí để chưng cất lấy loại khí cần thiết. Ví dụ: khí ôxy sôi ở nhiệt độ –1830C còn nitơ sôi ở –1960C. Ôxy thu được như vậy có độ tinh khiết tới 98- 99,5% và được nén vào trong các chai bằng thép có dung tích khoảng 40lít tới áp suất khoảng 160at. 1.1.2.2 Khí axêtylen Axêtylen là một chất khí không màu, có mùi khó ngửi. Nếu hít phải nhiều hơi axêtylen sẽ bị váng đầu, buồn nôn và có thể trúng độc. Axêtylen nhẹ hơn không khí và rất dễ hoà tan trong các chất lỏng, nhất là trong axêtôn. Ngọn lửa của axêtylen khi cháy trong ôxy có thể đạt tới nhiệt độ 30500C - 32000C. Trong công nghiệp, axêtylen được sản xuất từ đất đèn bằng cách cho đất đèn phân huỷ trong nước theo phương trình phản ứng: CaC2 + 2H2O = C2H2↑+ Ca(OH)2↓ + Q Khí axêtylen sản xuất như vậy thường lẫn nhiều tạp chất có hại như sunfua hyđrô (SH2), amôniác, phốt phua hyđrô (PH3), chúng làm cho khí axêtylen có mùi đặc biệt và làm giảm chất lượng mối hàn. Ngoài ra trong khí axêtylen còn có hơi nước, không khí và các tạp chất như bột vôi, bột than v.v... Hàm lượng PH3 trong khí axêtylen phải không chế < 0,06% vì nếu loại khí này có nhiều trong axêtylen thì khi ở nhiệt độ cao có thể tự bốc cháy. Axêtylen có thể cháy nổ trong các trường hợp sau đây: - Khi nhiệt độ khoảng 450- 5000C và áp suất > 1,5at. - Khi axêtylen hỗn hợp với khí ôxy ở nhiệt độ > 3000C và áp suất khí quyển có thể nổ khi tỷ lệ có khoảng 2,3 - 93% khí axêtylen và nổ mạnh nhất khi tỷ lệ hỗn hợp có khoảng 30% khí axêtylen. 11
- Khi axêtylen hỗn hợp với không khí theo tỷ lệ 2,3 - 81% khí axêtylen (cùng điều kiện áp suất và nhiệt độ trên) có thể gây nổ và nổ mạnh nhất khi tỷ lệ hỗn hợp có 7 - 13% khí axêtylen. - Khi axêtylen tiếp xúc lâu ngày với đồng đỏ hoặc bạc dễ tạo ra các axêtylua đồng và axêtylua bạc là những chất rất dễ nổ khi bị va chạm hay nhiệt độ tăng cao. - Khi nhiệt độ của nước và bã đất đèn trong buồng phản ứng > 800C hoặc nhiệt độ của axêtylen > 900C cũng có thể gây nổ. Như vậy khi sử dụng axêtylen cần phải chú ý đề phòng những khả năng dễ cháy nổ của nó để đảm bảo an toàn. 1.1.2.2.1 Cấu tạo chung của máy sinh khí axêtylen Máy sinh khí axêtylen (còn gọi là bình sinh khí) là thiết bị trong đó dùng nước phân huỷ đất đèn để lấy khí axêtylen. Hiện nay có rất nhiều loại máy sinh khí axêtylen, mỗi loại lại chia ra nhiều kiểu khác nhau nhưng bất kể loại máy sinh khí nào, không kể kiểu, năng suất, áp suất làm việc đều phải có đầy đủ các bộ phận chính sau đây mà các bộ phận này có thể bố trí thành một kết cấu chung hay lắp riêng rồi nối với nhau bằng các ống dẫn: - Buồng sinh khí (một hay nhiều cái) - Thùng chứa khí - Thiết bị kiểm tra và an toàn (như áp kế, nắp an toàn v.v...) - Bình ngăn lửa tạt lại 1.1.2.2.2 Phân loại máy sinh khí axêtylen a) Phân loại theo năng suất của máy sinh khí: - Loại I có năng suất < 3m3/h, mỗi lần cho dưới 10kg đất đèn. - Loại II có năng suất 3 - 50m3/h, mỗi lần cho dưới 200kg đất đèn. - Loại III có năng suất > 50m3/h, mỗi lần cho trên 200kg đất đèn. Loại I chủ yếu là kiểu di động và được dùng chủ yếu trong tu sửa và lắp ráp. Loại II và III được đặt cố định trong các trạm để sản xuất khí axêtylen đóng vào các chai; cung cấp khí cho các phân xưởng hàn, cắt hơi hay dùng trong các ngành công nghiệp khác. b) Phân loại theo áp suất làm việc của máy: - Loại có áp suất thấp: dưới 0,1at. - Loại có áp suất trung bình: từ 0,1 - 1,5at. - Loại có áp suất cao: trên 1,5at. Loại máy sinh khí có áp suất thấp thường được đặt cố định trong các trạm. Loại có áp suất trung bình, nhất là loại có áp suất 0,7-1,5at thường được chế tạo 12
gọn nhẹ để dùng trong hàn và cắt di động. Riêng loại có áp suất cao chỉ dùng trong trường hợp đặc biệt để sản xuất axêtylen theo yêu cầu của công nghiệp. c) Phân loại theo lượng nước cần thiết để phân huỷ đất đèn: - Máy sinh khí loại khô: trong loại máy này người ta cũng phải dùng nước để phân huỷ đất đèn nhưng lượng nước cần dùng để bốc hơi và hút nhiệt của phản ứng tương đối ít nên vôi tôi khô ráo, có thể bán ra thị trường. Một kilôgam đất đèn của máy sinh khí kiểu khô chỉ cần 1lít nước, khí axêtylen thu được không sạch và nóng vì vậy hiện nay loại máy sinh khí kiểu khô chỉ đang ở giai đoạn nghiên cứu, chưa được phổ biến rộng rãi. - Máy sinh khí loại ướt: loại máy này được sử dụng nhiều nhất. Theo tính toán cứ 1kg đất đèn chỉ cần 0,5lít nước là đủ để phân huỷ hết và toả ra khoảng 400kilôcalo, nhiệt lượng này đủ để làm sôi được 4lít nước. Muốn tránh nước sôi gây nổ, trong thực tế phải cung cấp một lượng nước nhiều hơn số lượng tính toán. Đối với máy sinh khí loại thả đất đèn vào nước hoặc ngâm đất đèn trong nước thì muốn giữ cho nhiệt độ của nước trong buồng phản ứng không vượt quá 60oC thì phải cần tới 10 - 20lít nước cho 1kg đất đèn. 1.1.2.3 Đất đèn Đất đèn là hợp chất hoá học của các bon và canxi. Đất đèn là một chất ở thể rắn có màu xám sẫm hoặc màu hạt dẻ. Đất đèn rất dễ hút nước, hơi nước trong không khí và bị phân huỷ, giải phóng axêtylen. Trong công nghiệp đất đèn được sản xuất như sau: Nung đá vôi trong lò điện, ta được vôi sống: CaCO3 = CaO + CO2↑ Nấu chảy vôi sống trong lò điện với than cốc sẽ được đất đèn: CaO + 3C = CaC2 + CO↑ Đất đèn nấu chảy trong lò điện được dẫn vào khuôn sẽ đông dần lại, sau đó đem nghiền vỡ rồi phân loại cỡ hạt theo các kích thước: 2 x 9; 8 x 15; 15 x 25; 25 x 50; 50 x 80mm. Vì đất đèn dễ hấp thụ hơi ẩm trong không khí tạo thành khí axêtylen, khí axêtylen lại có thể kết hợp với không khí thành một hỗn hợp nổ nguy hiểm cho nên phải chứa đất đèn trong các thùng kín. Theo tiêu chuẩn hiện nay của Việt Nam thì đất đèn sau khi phân loại cỡ hạt sẽ được đóng vào các thùng kín có trọng lượng 50 - 100kg. Dùng nước phân huỷ đất đèn, được axêtylen. Phản ứng xảy ra rất nhanh và toả ra nhiệt lượng lớn. Cứ 1kg đất đèn phân huỷ hết cho 220 - 230lít khí axêtylen. Sản lượng axêtylen phụ thuộc vào phẩm chất và cỡ hạt đất đèn: đất đèn có độ tinh khiết càng cao, cỡ hạt càng lớn thì lượng khí sinh ra càng nhiều. Tốc độ phân huỷ đất đèn cũng phụ thuộc vào phẩm chất và cỡ hạt đất đèn, phẩm 13
chất và nhiệt độ của nước: đất đèn càng tinh khiết, cỡ hạt càng nhỏ, nước càng nguyên chất, nhiệt độ nước càng cao thì sự phân huỷ càng nhanh. Khí axêtylen sau khi sản xuất ra ở các trạm sinh khí sẽ được dẫn đến nơi tiêu thụ bằng các ống dẫn hoặc chứa vào các chai bằng thép có dung tích khoảng 40lít, bên trong bình đổ đầy chất xốp và dùng axêtôn làm dung môi hoà tan. Áp suất tối đa trong chai là 16at. 1.1.2.4 Thuốc hàn Thuốc hàn là những chất dùng để khử ôxy cho kim loại, tạo ra các hợp chất dễ chảy, dễ tách khỏi vũng hàn và tạo màng xỉ để che phủ mối hàn. Thuốc hàn chủ yếu dùng khi hàn một số thép hợp kim, gang và kim loại màu. Yêu cầu đối với thuốc hàn: - Nhiệt độ chảy phải thấp hơn nhiệt độ chảy của kim loại vật hàn. - Thuốc hàn phải nhẹ và có tính chảy loãng tốt, không gây ăn mòn kim loại. - Không sinh khí độc, dễ làm sạch mối hàn Khi hàn gang thường dùng hỗn hợp K2O và Na2O; Khi hàn đồng đỏ, đồng thau thường dùng borăc (Na2B4O7), axit boric (H3BO3); Khi hàn nhôm thường dùng muối florua. 1.1.3 Dụng cụ-Thiết bị hàn, cắt khí 1.1.3.1 Chai khí 1.1.3.1.1 Chai ôxy Chai ôxy có hình trụ bằng thép, phía dưới đáy lồi có chân đế bằng thép để khi đặt không bị đổ. Cổ chai có bắt chặt một van nhỏ. Để bảo vệ đầu van, người ta dùng một chụp bằng thép. Dung tích của chai là 40lít, đường kính ngoài là 219mm, chiều dày của vỏ chai là 8mm, chiều cao là 1390mm, trọng lượng chai không có ôxy là 70kg. Khi chế tạo xong người ta thử áp suất của chai tới 225at. Phía bên ngoài của vỏ chai sơn màu xanh và có ghi dòng chữ “O2” hoặc “ Ôxy”. Chai ôxy được nạp tới áp suất tối đa là 150 – 160at. Nếu áp suất trong chai là 150at thì tương đương với 40 x 150 = 6000 (lít) khí ôxy. 1.1.3.1.2 Chai khí axêtylen và các loại khí khác ⮚ Chai axêtylen Chai axêtylen ngoài vỏ sơn màu trắng và có ghi chữ “C2H2” hoặc “ Axêtylen”. Chai axêtylen chỉ nạp tới áp suất làm việc là 15at còn áp suất thử là 30at. Khi áp suất của axêtylen 1,5 – 2at có thể bị nổ nhưng ở trong những rãnh rất hẹp ít có khả năng nổ và có thể đạt tới áp suất 20at mới có khả năng nổ. Vì vậy muốn bảo quản an toàn chai axêtylen dưới áp suất của nó, người ta cho chất 14
xốp có nhiều rãnh nhỏ hoặc các lỗ hổng như bọt đá, đất xốp, than hoạt tính vào trong chai. Muốn tăng lượng khí axêtylen, trong chai còn cho thêm chất xốp tẩm axêtôn. Một phần của axêtôn hỗn hợp với 23 phần axêtylen lúc nhiệt độ bình thường trong nhà. Ở trong chai, axêtôn hoá hợp với axêtylen dưới áp suất 15at. Khi mở nắp van của chai, axêtylen bay ra khỏi axêtôn dưới dạng khí qua van giảm áp, qua ống dẫn cao su và ra mỏ hàn hoặc mỏ cắt. Muốn tính thể tích axêtylen trong chai, lấy dung tích của chai nhân với áp suất khí trong chai và nhân với hệ số 9,2. Ví dụ: chai có dung tích 40lít, áp suất 15at thì thể tích khí axêtylen là 40 x 15 x 9,2 = 5520 (lít). ⮚ Sự nạp khí axetylen Thể xốp: - Dạng bọt biển hấp thụ chất hòa tan (trợ dung) - Ngăn ngừa sự phân hũy acetylen ở áp suất >1,5 at Bảng 0-1 Chai thép chứa acetylen hoà tan Chất độn độ xốp Chất độn độ xốp cao bình thường Dung tích 20 40 20 40 50 chai (lít) Lượng 3,0 6,3 4,0 8,0 10,0 acetylen (kg) Lượng ≅3000 ≅6000 ≅400 ≅800 ≅1000 acetylen (lít) 0 0 0 Aùp suất 18 18 18 19 19 0 chai ở 15 C (bar) Lượng 6 13 8 16 20 aceton (lít) Lượng khí hút ra (lít/giờ) Hoạt động cấp thời 1000 Hoạt động kéo dài 500 đến 700 15
Hình 0-2 Chai khí axetylen Chú ý: - Chai axetylen chứa chất độn độ xốp bình thường không được phép để nằm làm cạn (trống) (tránh thất thoát aceton, bộ giảm áp bị bẩn). - Trong khi lấy khí ra thì chai phải đặt đứng hoặc khoá đầu chai phải cao hơn chân chai khoảng 40 cm. - Chai axetylen chứa chất độn độ xốp cao có thể để nằm làm cạn. ⮚ Các chai khí khác: - Chai argon được quy định sơn đen phần dưới, sơn trắng phần trên. Ở phần trên có chữ “ Argon sạch”. - Chai chứa Hêli được sơn màu nâu và in chữ trắng “Heli”. - Chai chứa khí CO2 được sơn màu đen và có chữ “CO2” màu vàng. 1.1.3.2 Mỏ hàn 1.1.3.2.1 Yêu cầu đối với mỏ hàn: - Mỏ hàn cần phải an toàn khi sử dụng và ổn định thành phần của ngọn lửa. - Phải nhẹ nhàng và thuận tiện khi sử dụng. - Dễ điều chỉnh thành phần và công suất ngọn lửa khi hàn. 1.1.3.2.2 Mỏ hàn được phân loại theo nhiều cách: 16
- Theo nguyên lý truyền dẫn khí cháy trong buồng hỗn hợp có: mỏ hút và mỏ đẳng áp. - Theo kích thước và khối lượng có: loại bình thường và loại nhẹ. - Theo số ngọn lửa có: loại một ngọn lửa và loại nhiều ngọn lửa. - Theo loại khí dùng có: axêtylen, hyđrô, benzen, v.v... - Theo phương pháp sử dụng có: bằng tay và bằng máy. Trong công nghiệp thường dùng cách phân loại theo nguyên lý truyền dẫn khí cháy trong buồng hỗn hợp và hay dùng loại mỏ hàn kiểu hút vì vậy ta chỉ nghiên cứu cấu tạo và nguyên lý làm việc của loại mỏ hàn này 1.1.3.2.3 Cấu tạo mỏ hàn khí: Hình 0-3. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo mỏ hàn khí a/ Mỏ hàn kiểu hút, b/ Mỏ hàn đẳng áp. 1. Dây dẫn khí C2H2, 2. Dây dẫn khí ôxy, 3. Van điều chỉnh C2H2, 4. Van điều chỉnh ôxy, 5. Buồng hút, 6. Đầu mỏ hàn Mỏ hàn kiểu tự hút (H.1.2a) sử dụng khi hàn với áp suất khí C2H2 thấp và trung bình. Khí C2H2 (áp suất 0,01÷1,2at) được dẫn vào qua ống (1), còn khí ôxy (áp suất 1÷4at) được dẫn vào qua ống (2). Khi dòng ôxy phun ra đầu miệng phun (5) với tốc độ lớn tạo nên một vùng chân không hút khí C2H2 theo ra mỏ hàn. Hỗn hợp tiếp tục được hòa trộn trong buồng (5), sau đó theo ống dẫn (6) ra miệng mỏ hàn và được đốt cháy tạo thành ngọn lửa hàn. Điều chỉnh lượng khí ôxy và C2H2 nhờ các van (3) và (4). Nhược điểm của mỏ hàn tự hút là thành phần hỗn hợp khí cháy không ổn định. Mỏ hàn đẳng áp dùng khi hàn với áp lực khí C2H2 trung bình. Khí ôxy và C2H2 được phun vaò buồng trộn với áp suất bằng nhau (0,5÷1at) hòa trộn trong ống dẫn của mỏ hàn, đi ra miệng mỏ hàn để đốt cháy tạo thành ngọn lửa. 1.1.3.2.4 Ống dẫn khí 17
Trong hàn và cắt kim loại bằng ngọn lửa khí cháy thường dùng hai loại ống dẫn khí: ống dẫn bằng kim loại và ống dẫn bằng cao su (ống mềm). Ống dẫn bằng kim loại được lắp cố định trong các phân xưởng hoặc lắp giữa máy sinh khí axêtylen với các phụ tùng. Ống cao su được nối từ bình ôxy hoặc máy sinh khí đến mỏ hàn hoặc mỏ cắt để công nhân dễ thao tác. d) a) Ống dẫn bằng kim loại: Ống dẫn khí ôxy có áp suất từ 16at trở xuống được chế tạo bằng ống thép không hàn, nhãn hiệu 10 hoặc 20 (ký hiệu thép của Liên xô cũ). Ống dẫn khí áp lực cao được chế tạo bằng đồng đỏ hoặc đồng thau. Ống dẫn khí axêtylen chỉ được dùng loại ống thép không hàn nhãn hiệu 10 hoặc 20. Để giảm sự cố nổ, khi áp suất làm việc từ 0,1 đến 1,5at phải hạn chế đường kính trong của ống không vượt quá 50mm. e) b) Ống dẫn bằng cao su: Mỏ hàn, mỏ cắt và các thiết bị khác muốn nối liền với bình ôxy, máy sinh khí, hoặc các ống dẫn khí đều phải dùng ống cao su. Ống cao su phải rất mềm để không ảnh hưởng đến thao tác của công nhân. Đường kính trong của ống cao su phải căn cứ vào lượng khí tiêu thụ mà chọn. Để có sức bền ở áp suất làm việc, ống cao su có một hoặc nhiều lớp bọc bằng vải bông hoặc đay. Đối với khí axêtylen, ống cao su được tính toán để làm việc ở áp suất đến 3at, còn đối với khí ôxy thì tính toán để làm việc ở áp suất đến 10at. Chiều dày lớp trong của ống cao su không được mỏng hơn 2mm, lớp ngoài không mỏng hơn 1mm. Đường kính trong của ống cao su theo quy định là: 5,5; 9,5; 13; 16; và 19mm. Loại ống có đường kính trong 9,5mm và đường kính ngoài 15,5 - 22 mm được sử dụng nhiều hơn cả. Hình 0-4 1.1.3.3 Van giảm áp a) Tác dụng: Van giảm áp lắp ngay sau nguồn khí và có tác dụng: - Làm giảm áp suất của các chất khí đến mức quy định. - Giữ cho áp suất đó không thay đổi trong suốt quá trình làm việc. - Điều chỉnh áp suất khí ra. 18
- Van giảm áp cho khí O2 có thể điều chỉnh áp suất khí O2 từ 150at xuống khoảng 1 ÷ 15at. - Van giảm áp cho khí C2H2 có thể điều chỉnh áp suất khí C2H2 15at xuống khoảng 0,05 ÷ 1,5at. *Van giảm áp đơn cấp: Có nhiều loại van giảm áp khác nhau nhưng nguyên lý chung của các bộ phận chính thì giống nhau. b) Cấu tạo: Hình 0-5. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý vận hành của van giảm áp loại đơn cấp. 1. Buồng áp lực cao; 2.Nắp van; 3. Nắp an toàn; 4. Áp kế ; 5. Buồng áp lực thấp; 6. Lò xo; 7. Vít điều chỉnh; 8. Màng; 9. Cần; 10. Áp kế 11. Lò xo. c) Nguyên lý hoạt động Van giảm áp có tác dụng làm giảm áp suất của các chất khí đến áp suất quy định, và giữ cho áp suất đó không thay đổi trong suốt quá trình làm việc. Van giảm áp cho khí ôxy có thể điều chỉnh áp suất khí ôxy từ 150-at xuống khoảng 1 19