Giáo trình Hàn khí - ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Nam Định

Chia sẻ: Mucnang222 Mucnang222 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:122

Thêm vào BST

Báo xấu

38
lượt xem 10
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Hàn khí bao gồm những kiến thức cơ bản về nguyên lý, thiết bị, phương pháp công nghệ, kỹ thuật hàn khí và nhiều bài học thực hành cơ bản bổ ích và hiệu quả cho học viên. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Hàn khí - ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Nam Định

LỜI NÓI ĐẦU Trong sự nghiệp công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước các ngành công nghiệp có nhiều chuyển biến, đổi mới và phát triển. Ngành Hàn là một ngành không thể thiếu trong sự phát triển của nền kinh tế quốc dân. Do vậy các yêu cầu về kiến thức khoa học trong công nghệ hàn cần được quan tâm và đáp ứng kịp thời. Chúng ta cần cung cấp khoa học công nghệ cho đội ngũ công nhân trẻ, những người mong muốn được học tập và nghiên cứu nhằm nâng cao trình độ tay nghề và trình độ chuyên môn. Xuất phát nhu cầu thực tế sản xuất và nhu cầu học tập trong nhà trường, chúng tôi biên soạn cuốn giáo trình “Hàn khí". Giáo trình bao gồm những kiến thức cơ bản về nguyên lý, thiết bị, phương pháp công nghệ , kỹ thuật hàn khí và nhiều bài học thực hành cơ bản bổ ích và hiệu quả cho học viên. Trong quá trình biên soạn, chúng tôi đã tham khảo các tài liệu mới xuất bản trong nước, ngoài nước, các ý kiến đóng góp của đồng nghiệp và các chuyên gia. nên nội dung của giáo trình đã phần nào đáp ứng được tính cấp thiết hiện tại. Tuy nhiên trong quá trình biên soạn cũng khó tránh khỏi những sai sót. Rất mong sự góp ý của bạn đọc để giáo trình được hoàn thiện hơn Các tác giả chân thành cảm ơn sự nhiệt tình giúp đỡ của các đồng nghiệp, các chuyên gia trong quá trình biên soạn giáo trình này. Nam Định, ngày 20/11/2011 Các tác giả 1
MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................................ 1 MỤC LỤC................................................................................................................... 2 BÀI 1. VẬN HÀNH – SỬ DỤNG THIẾT BỊ HÀN KHÍ ........................................ 6 A. Mục tiêu ............................................................................................................... 6 B. Nội dung .............................................................................................................. 6 I. Thực chất của quá trình hàn khí ............................................................................ 6 II. Đặc điểm và công dụng của hàn khí .................................................................... 6 2.1. Đặc điểm ........................................................................................................ 6 2.2. Ưu nhược điểm và phạm vi dụng của hàn khí ............................................... 7 III. Các loại khí hàn, dụng cụ và thiết bị hàn khí ..................................................... 8 3.1. Khí hàn ........................................................................................................... 8 3.2. Thiết bị và dụng cụ dùng trong hàn khí ....................................................... 10 IV. Một số máy sinh khí Axetylen thông dụng ...................................................... 12 4.1. Máy sinh khí Axetylen AHB-1,25 ............................................................... 12 4.2. Máy sinh khí axêtylen ACB ......................................................................... 15 4.2. Máy sinh khí axêtylen kiểu ANHA-2 .......................................................... 17 V. Bình an toàn ....................................................................................................... 19 5.1 Khái niệm và các yêu cầu cơ bản .................................................................. 19 5.2 Phân loại bình an toàn ................................................................................... 20 5.3 Thiết bị chống cháy ngược ............................................................................ 24 5.4 Bình đựng khí nén ......................................................................................... 26 5.5 Van giảm áp .................................................................................................. 30 5.6 Mỏ hàndùng trong hàn khí ............................................................................ 31 5.7 Dây dẫn khí ................................................................................................... 35 5.7 Thuốc hàn ...................................................................................................... 35 5.9 Que hàn phụ .................................................................................................. 37 VI. Các loại ngọn lửa hàn ....................................................................................... 38 6.1 Khái niệm ...................................................................................................... 38 6.2 Phân loại ........................................................................................................ 39 6.3 Lượng khí tiêu hao tương ứng với mỏ hàn và chiều dày vật hàn ................. 41 VII. Các quy tắc an toàn trong hàn khí ................................................................... 42 7.1 An toàn đối với chai chứa khí ....................................................................... 42 7.2 An toàn trong quá trình hàn khí .................................................................... 43 VIII. Bài tập thực hành: Lắp đặt và vận hành bộ thiết bị hàn khí .......................... 43 2
8.1. Trình tự lắp van giảm áp vào bình khí .........................................................44 8.2. Trình tự lắp ống dẫn khí ...............................................................................46 8.3. Trình tự tháo thiết bị hàn khí. .......................................................................48 IX. Bài tập thực hành: Lấy và điều chỉnh ngọn lửa hàn .........................................49 9.1. Công việc chuẩn bị. ......................................................................................49 9.2. Mồi lửa. ........................................................................................................49 9.3. Điều chỉnh ngọn lửa trung tính.....................................................................50 9.4. Tắt ngọn lửa. .................................................................................................50 9.5. Các nguyên nhân của ngọn lửa không bình thường. ....................................50 9.6. Thông bép hàn. .............................................................................................51 9.7. Thay đá lửa. ..................................................................................................51 BÀI 2. HÀN GIÁP MỐI ..........................................................................................52 A. Mục tiêu .............................................................................................................52 B. Nội dung bài học ................................................................................................52 I. Phạm vi ứng dụng các các phương pháp hàn khí ................................................52 1.1 Phạm vi ứng dụng của hàn khí ......................................................................52 1.2 Các phương pháp hàn khí ..............................................................................54 II Công nghệ hàn ....................................................................................................56 2.1 Công nghệ hàn thép cacbon thấp...................................................................56 2.2 Công nghệ hàn thép hợp kim ........................................................................58 2.3 Hàn gang........................................................................................................60 2.4 Công nghệ hàn đồng và hợp kimđồng...........................................................62 2.5 Công nghệ hàn nhôm và hợp kim nhôm .......................................................66 2.6 Công nghệ hàn các hợp kim khác .................................................................69 2.8 Kỹ thuật hàn giáp mối ...................................................................................72 2.9 Kỹ thuật điền đầy mối hàn ............................................................................73 2.10 Kỹ thuật hàn ở các vị trí khác nhau trong không gian ................................74 2.11 Kỹ thuật hàn ống và hàn sửa chữa ..............................................................75 III. Bài tập thực hành 1 – Hàn giáp mối không có khe hở .....................................76 3.1. Đọc bản vẽ ....................................................................................................76 3.2. Công tác chuẩn bị: ........................................................................................76 3.3. Tính chế độ hàn ............................................................................................77 3.4 Lấy lửa và chọn ngọn lửa ..............................................................................78 3.5 Gá phôi hàn ...................................................................................................78 3
3.6 Thực hiện hàn ................................................................................................ 78 3.7 Kỹ thuật hàn .................................................................................................. 79 3.8 Làm sạch kiểm tra chất lượng mối hàn ......................................................... 86 3.9 Các khuyết tật thường gặp của mối hàn khi hàn mối hàn giáp mối .............. 86 IV Bài tập thực hành 2 – Hàn giáp mối có khe hở ................................................. 88 4.1 Đọc bản vẽ..................................................................................................... 88 4.2 Công tác chuẩn bị: ......................................................................................... 88 4.3Tính chế độ hàn .............................................................................................. 89 4.4. Lấy lửa và chọn ngọn lửa ............................................................................. 90 4.5. Gá phôi hàn .................................................................................................. 90 4.6. Thực hiện hàn ............................................................................................... 90 4.7. Làm sạch kiểm tra chất lượng mối hàn ........................................................ 98 4.8. Các khuyết tật thường gặp của mối hàn khi hàn mối hàn giáp mối ............. 98 BÀI 3. HÀN GẤP MÉP TẤM MỎNG ................................................................. 100 A. Mục tiêu ........................................................................................................... 100 B. Nội dung bài học .............................................................................................. 100 I. Đặc điểm và kỹ thuật hàn .................................................................................. 100 1.1 Đặc điểm ..................................................................................................... 100 1.2 Kỹ thuật hàn ................................................................................................ 100 II. Bài tập thực hành: Hàn giáp mối gấp mép....................................................... 101 2.1 Chuẩn bị ...................................................................................................... 101 2.2 Hàn đính ...................................................................................................... 103 2.3 Tiến hành hàn .............................................................................................. 103 2.4. Làm sạch kiểm tra chất lượng mối hàn ...................................................... 106 2.5 Các khuyết tật thường gặp của mối hàn khi hàn mối hàn gấp mép ............ 106 BÀI 4. HÀN GÓC .................................................................................................. 107 A. Mục tiêu ........................................................................................................... 107 B. Nội dung bài học .............................................................................................. 107 I. Đặc điểm và kỹ thuậthàn góc ............................................................................ 107 1.1 Đặc điểm ..................................................................................................... 107 1.2 Thông số mối ghép và mối hàn góc trong hàn khí ...................................... 108 1.3 Kích thước mối hàn hơi............................................................................... 109 II. Bài tập thực hành ............................................................................................. 109 2.1 Hàn góc ngoài ............................................................................................. 109 2.2 Hàn góc trong ở vị trí hàn ngang ................................................................ 111 4
2.3 Hàn góc trong ở vị trí hàn đứng ..................................................................112 BÀI 5. HÀN ĐẮP MẶT TRỤ TRÒN ...................................................................115 A. Mục tiêu ...........................................................................................................115 B. Nội dung bài học ..............................................................................................115 I. Khái niệm và đặc điểm của hàn đắp ..................................................................115 1.1 Khái niện chung...........................................................................................115 1.2 Đặc điểm......................................................................................................115 II. Công nghệ hàn đắp ...........................................................................................116 2.1 Hàn đắp kim loại màu .................................................................................116 2.2 Hàn đắp hợp kim cứng ................................................................................117 III Hàn đắp mặt trụ tròn ........................................................................................119 3.1 Chuẩn bị chi tiết hàn đắp .............................................................................119 3.2 Kỹ thuật hàn đắp trục tròn ...........................................................................120 3.4 Các khuyết tật thường gặp khi hàn đắp .......................................................122 5
BÀI 1. VẬN HÀNH – SỬ DỤNG THIẾT BỊ HÀN KHÍ A. Mục tiêu Sau khi học xong bài này người học có khả năng: - Trình bày đặc điểm công dụng của hàn khí - Trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của bình sinh khí Axêtylen, mỏ hàn khí, van giảm áp, ống dẫn khí. - Trình bày đặc điểm và phạm vi ứng dụng của các ngọn lửa hàn - Trình bày các quy tắc an toàn trong hàn khí - Lắp đặt và vận hành bộ thiết bị hàn khí - Điều chỉnh ngọn lửa hàn B. Nội dung I. Thực chất của quá trình hàn khí Hàn khí là phương pháp hàn nóng chảy. Quá trình hàn được thực hiện bằng cách dùng nhiệt của các phản ứng cháy giữa khí cháy với ôxy(ví dụ khí axetylen cháy với ôxy) để làm nóng chảy mép chi tiết hàn và que hàn phụ.Kim loại nóng chảy tự kết tinh và hình thành mối hàn. Hàn khí thường áp dụng để hàn các loại thép có chiều dày nhỏ hơn 5 mm, các kim loại mầu, các kim loại yêu cầu nung nóng ít và nguội chậm như thép công cụ, các kim loại có yêu cầu nung nóng sơ bộ như gang và một số thép đặc biệt. Bên cạnh đó còn dùng để hàn vẩy hợp kim cứng, hàn đắp ...v v. Hàn khí dùng trong sửa chữa rất tiện lợi. II. Đặc điểm và công dụng của hàn khí 2.1. Đặc điểm Quá trình hàn khí bao gồm; đốt nóng mép của chi tiết tại chỗ nối đến trạmg thái nóng chảy bằng ngọn lửa của mỏ hàn. Đồng thời cùng một lúc đốt nóng chảy kim loại phụ (dây hàn) để lấp đầy khe hở giữa hai chi tiết. Trong nhiều trường hợp có thể không dùng kim loại phụ mà chỉ đốt nóng kim loại mép hàn của vật hàn, nhờ lượng dư ghép nối trong chuẩn bị vật hàn mà một phần kim loại nóng chảy của mép hàn lấp đầy khe hở giữa hai chi tiết hình thành mối hàn. 6
2.2. Ưu nhược điểm và phạm vi dụng của hàn khí 2.2.1.Ưu điểm - Phương pháp hàn đơn giản không đòi hỏi thiết bị và dụng cụ phức tạp. - Không đòi hỏi nguồn năng lượng điện. - Sự thay đổi công suất nhiệt của ngọn lửa và vị trí tương đối của ngọn lửa với vũng hàn, người thợ có thể điều chỉnh trong một giới hạn rộng nhằm điều chỉnh tốc độ đốt nóng và làm nguội của kim loại vật hàn một cách dễ dàng. - Khi hàn những kim loại như gang, đồng, đồng vàng dễ thực hiện hơn so với hàn hồ quang. 2.2.2.Nhược điểm - Tốc độ đốt nóng kim loại nhỏ và vùng ảnh hưởng nhiệt lớn hơn so với hàn hồ quang nên biến dạng của vật hàn lớn hơn hàn hồ quang. Khi chọn và điều chỉnh đúng được công xuất ngọn lửa và thành phần của ngọn lửa, chọn đúng mã hiệu dây hàn và trình độ tay nghề của người thợ cao sẽ đảm bảo nhận được một mối hàn khí có chất lượng tốt. - Do sự đốt nóng chậm và sự tập trung nhiệt không cao trong hàn khí nên hiệu suất của quá trình hàn thấp. Đặc biệt giảm nhiều khi chiều dày của vật hàn tăng lên. Ví dụ khi hàn thép có chiều dày 1mm tốc độ hàn khoảng 10m/giờ, khi hàn vật hàn có chiều dày 10mm thì tốc độ hàn chỉ khoảng 2m/giờ. Vì thế khi chiều dày lớn hơn 6mm ít dùng hàn khí để hàn. - Giá thành của các khí cháy (axêtylen) và ôxy trong hàn khí đắt hơn giá thành của năng luợng điện dùng trong hàn hồ quang. Do vây hàn khí đắt hơn hàn hồ quang điện. 2.2.3.Công dụng của hàn khí - Hàn khí được ứng dụng khi chế tạo và sửa chữa các sản phẩm từ các tấm mỏng (hàn các ống, thùng chứa dung tích không lớn và các vết nứt,...vv). - Hàn sửa chữa các sản phẩm đúc từ gang, đồng đỏ. - Hàn lắp ghép các ống dẫn có kích thước nhỏ và trung bình (
- Hàn gang đảm bảo có độ bền cao bằng các dây đồng vàng, đồng đỏ ..vv III. Các loại khí hàn, dụng cụ và thiết bị hàn khí 3.1. Khí hàn - Khí hàn thường dùng gồm ôxy kỹ thuật và các loại khí cháy (C2H2, CH4, C3H8, C6H6v.v...) hoặc H2. - Trong hàn khí thường dùng là C2H2 vì nhiệt độ ngọn lửa cao (32000C) và có vùng hoàn nguyên tốt. - Khi hàn thép có chiều dày dưới 3÷4 mm, hàn gang, đồng thau, hợp kim nhẹ, hàn vảy ta có thể dùng khí khác có nhiệt độ cháy thấp hơn (2000÷22000C) như H2, khí than mêtan, prôpan, butan, xăng, dầu hoả.... 3.1.1. Ôxy kỹ thuật Ôxy dùng để hàn khí là ôxy kỹ thuật chứa từ 98,5÷99,5% ôxy và khoảng 0,5÷1,5% tạp chất (N2, Ar). Trong công nhiệp, để sản xuất ôxy dùng phương pháp điện phân nước hoặc làm lạnh và chưng cất phân đoạn không khí. Ôxy hàn chủ yếu dùng phương pháp làm lạnh không khí. Như chúng ta đã biết, trong thành phần không khí chứa khoảng 78,03 % N2, 0,93 % Ar và 20,93 % O2, nhiệt độ hoá lỏng của chúng tương ứng là: (-195,80C), (-185,70C) và (-182,060C). Bằng phương pháp làm lạnh không khí xuống nhiệt độ dưới -182,060C nhưng trên nhiệt độ hóa lỏng của N2 và Ar, sau đó cho N2 và Ar bay hơi ta thu được ôxy lỏng. Ôxy kỹ thuật có thể bảo quản ở thể lỏng hoặc khí. Ở thể lỏng, ôxy được chứa bằng các bình thép và giữ ở nhiệt độ thấp, khi hàn cho ôxy lỏng bay hơi, cứ 1 lít ôxy thể lỏng bay hơi cho 860 lít thể khí ở điều kiện tiêu chuẩn. Bảo quản ở thể lỏng, tuy đòi hỏi dung tích bình chứa bé, nhưng tốn kém trong khâu bảo quản lạnh. Trong các phân xưởng cơ khí, chủ yếu dùng ôxy thể khí, để giảm thể tích bình chứa, thông thường ôxy được nén ở áp suất cao và chứa bằng bình thép có dung tích 40 lít, áp suất 150 at. 3.1.2. Khí Axêtylen Axêtylen là hợp chất của cácbon và hyđrô có công thức hóa học là C2H2, khối lượng riêng ở điều kiện tiêu chuẩn 1,09 kg/m3. Axêtylen được sản xuất từ đất đèn 8
CaC2. Khi nấu chảy hỗn hợp đá vôi, than đá hoặc than cốc trong lò điện (nhiệt độ từ 1900÷23000C) ta thu được đất đèn kỹ thuật: CaO + 3C → CaC2 + CO ↑ Đất đèn kỹ thuật chứa khoảng 65÷80% CaC2, khoảng 10÷25% CaO và khoảng 6% các tạp chất như (CO2, SiO2). Khi cho đất dèn tác dụng với nước ta thu được Axêtylen theo phản ứng: CaC2 + 2H2O = C2H2 + Ca(OH)2 + 30.400 Cal/mol 1. Tính chất của khí Axêtylen - C2H2 thuộc nhóm CnH2n-2. Nhiệt độ từ (-82,4÷83,60C) ở thể lỏng, dưới (- 850C) ở thể rắn khi va chạm rất dễ nổ. - Nhiệt độ tự bốc cháy khoảng 4200C (ở áp suất 1 at). - Dễ phát nổ khi áp suất > 1,5 at và nhiệt độ trên 5000C hoặc hỗn hợp với khí khác, ví dụ: Hỗn hợp với không khí (chứa từ 2,282% C2H2), hỗn hợp với Ôxy (chứa từ 2,3÷93% C2H2) có khả năng phát nổ ở nhiệt độ thường và áp suất 1 at. Hỗn hợp chứa 45% C2H2 + 55% CH4 và hỗn hợp chứa 18% C2H2 + 82% H2 có khả năng phát nổ ở nhiệt độ thường và áp suất trên 18 at. - Ở nhiệt độ và áp suất thấp dễ trùng hợp tạo thành các hợp chất khác như benzel (C6H6), stirôn (C8H8) ... 2. Sự hòa tan của axêtylen Axêtylen có khả năng hoà tan trong nhiều chất lỏng với độ hoà tan lớn, đặc biệt là trong axêtôn, ví dụ: - Hoà tan trong nước : 1,15 lít C2H2/ lít. - Hoà tan trong Benzel : 4 lít C2H2/ lít. - Hoà tan trong dầu hoả: 5,7 lít C2H2/ lít. - Hoà tan trong axêtôn (CH3COCH3): 23 lít C2H2/lít. Sự hoà tan trong axêtôn được sử dụng nhiều trong công nghiệp: dùng các chất bọt xốp (than gỗ, sợi amiăng, điatômit) thấm ướt axêtôn để vào bình chứa, sau đó nén axêtylen vào bình để giảm khả năng nổ của axêtylen ở áp suất cao. 3. Các tạp chất trong axêtylen - Không khí: làm tăng khả năng gây nổ, nên chỉ cho phép chứa 0,5÷1,5%. 9
- Hơi nước: làm giảm nhiệt độ của ngọn lửa hàn. - Hơi axêtôn (CH3COCH3): ảnh hưởng xấu đến quá trình hàn, nên chỉ cho phép chứa (4550)g/m3 C2H2. - PH3: là chất có hại vì tăng khả năng tự nổ của hỗn hợp, cho phép chứa 0,09%. - H2S: làm hại đến chất lượng mối hàn, nên chỉ cho phép chứa (0,08÷1,5)%. 3.2. Thiết bị và dụng cụ dùng trong hàn khí 3.2.1. Bình sinh khí axetilen Bình sinh khí axetilen là máy dùng để lấy khí axetilen (C2H2) bằng cách phân hủy cacbua canxi với nước. Theo tiêu chuẩn OCT5190-78 các bình sinh khí axetilen dùng để hàn và cắt kim loại được phân loại theo các dấu hiệu sau: - Theo năng suất của bình: thường có các loại 1,25; 3; 5; 10; 20; 40; 80; 160; 320; 640m3 C2H2/h. - Theo cách sử dụng: + Loại lưu động trên các công trường: có các loại bình năng suất từ 1,25 đến 3 m3C2H2/h + Loại cố định trong các nhà máy, xí nghiệp: có các loại bình năng suất từ 5 đến 640 m3C2H2/h - Theo áp lực công tác chia làm 3 loại + Bình áp lực thấp: Đến 0,1kG/ cm2 = 1Mpa; + Bình áp lực trung bình 0,10,7 kG/cm2;v à bình từ 0,7 1,5 kG/cm2; + Bình áp lực cao từ 1,5 kG /cm2 trở lên. - Theo cách tác động tương hỗ giữa cacbua canxi và nước: + Bình sinh khí hệ thống KB (cho cac bua vào nước) trong đó người ta phân hòa cácbua canxi bằng cách cho một lượng nhất định vào khoang phản ứng đã để sẵn cacbua canxi; + Bình sinh khí hệ thống BB (chuyển nước) trong đó cácbua canxi được phân hóa bằng cách cho nó tiếp xúc với nước tùy theo sự thay đổi mức nước trong khoang phản ứng và nước được di chuyển tùy theo lượng khí tạo thành 10
Các bình sinh khi axetylen, không phân biệt hệ thống nào, đều có những bộ phận cơ bản sau đây: bộ phận tạo khí, bộ phận thu khí, bình an toàn, bộ phận điều chỉnh tư động lượng axetylen hình thành tùy theo yêu cầu Bảng 1. 1 Đặc tính kỹ thuật các máy sinh khí axêtylen Lượng Kích Khối các bua Hệ thống Áp suất làm thước hạt lượng Nhãn hiệu Năng suất can xi cho của máy việc các bua tịnh của máy sinh khí m3/h vào máy sinh khí (bar) can xi máy mỗi lần (mm) (kg) (kg) ΓHB-1,25 KB và BB 1,25 0,25÷0,8 4 2×80 42 AHB-1,25-73 KB và BB 1,25 0,015÷0,025 4 2×80 42 ACM-1,25-3 BB 1,25 0,1÷0,7 2,2 2×80 18 ACM-1-66 BB 1,25 0,1÷0,7 2 2×80 37 ACB-1,25 BB 1,25 0,1÷0,7 2 2×80 19 ΓBP-1,25M KB và BB 1,25 0,8÷1,5 4 2×80 50 AMB-1,25 BB 0,01÷0.07 0,1÷0,7 3,5 2×80 21 Trên thân bình sinh khí gắn một bảng ghi các số liệu sau: Nhãn hiệu, số hiệu của máy và năm sản suất máy; năng suất (m3/h); áp suất làm việc (MPa); lượng cacbua nạp mỗi lần (kg); giới hạn làm việc của bình. Các bình sinh khí axetilen hệ KB có hệ số sử dụng cacbua canxi cao, bảo đảm điều kiện tốt nhất về phân hủy cacbua, làm lạnh và tẩy rửa khi đốt. Nhược điểm của bình sinh khí hệ KB là tiêu hao nhiều nước, làm cho kích thước máy phải tăng lên và có một lớn số chất thải. Hệ thống này được dùng cho các bình sinh khí cố định có năng suất lớn. Bình sinh khí axetilen hệ KB có kết cấu đơn giản hơn, đòi hỏi ít nước, có thể làm việc với chất cacbua có độ hạt khác nhau. Tốt nhất là dùng hệ thống này cho các bình lưu động có năng suất axetilen dưới 10m3/h. Nhược điểm của bình sinh khí thuộc hệ này là có khả năng làm nóng axetilen ở vùng phản ứng và phân hóa cacbua canxi không hoàn toàn. Bình sinh khí axetilen hệ BB rất tin cậy trong sử dụng và thuận tiện trong sử dụng cũng như trong vận chuyển. Hệ này được dùng trong các bình lưu động có áp 11
suất thấp và trung bình với năng suất không lớn hơn 10m3/h. Nhược điểm của các bình sinh khí hệ này là có khả năng làm nóng chất khí khi ngừng lấy khí. 4. Những yêu cầu cơ bản đối với bình sinh khí axetilen: - Nhiệt độ môi trường xung quanh cho phép bình sinh khí axetilen cố định làm việc từ +5oC đến 35oC, bình lưu động từ - 25oC đến +40oC - Năng suất của bình sinh khí phải phù hợp với lượng tiêu thụ khí Axêtilen. - Độ phân hóa cacbua canxi trong bình cần phải được điều chỉnh tự động tùy theo lượng khí tiêu hao. - Trong bình sinh khí không được dùng các chi tiết và các van làm bằng hợp kim chứa quá 70% đồng và cũng không được có các vật tiệu có khả năng tạo ra tia lửa khi làm việc. - Hệ số sử dụng cacbua canxi không nhỏ hơn 0,85. - Bình sinh khí phải được dự tính để làm việc với chất cacbua canxi có độ hạt nhất định. - Bình sinh khí cần phải kín và bộ phận thu khí có dung tích đủ lớn để khi ngừng lấy khí thì axêtilen không tỏa ra ngoài - Trong bình sinh khí phải dự kiến việc lùa cho khí axêtilen chiếm đầy kín hêt dung tích của bình để loại trừ mọi dư lượng không khí. - Kết cấu bình phải đảm bảo khả năng làm lạnh thật tốt vùng phản ứng sao cho nhiệt độ nước và vôi tôi rồi trong vùng phản ứng không vượt quá 800C và axêtilen không vượt quá 1150C. - Kích thước và khối lượng của bình lưu động cần phải nhỏ nhất. IV. Một số máy sinh khí Axetylen thông dụng 4.1. Máy sinh khí Axetylen AHB-1,25 Đây là loại máy sinh khí di động áp suất thấp, lầm việc theo hệ thống BB kết hợp với hệ thống BK. Máy này thuộc loại có một khoang sinh khí, dùng cho một vị trí, hoạt động gián đoạn. 4.1.1 Cấu tạo Máy gồm thân (1) bên trong có gắn khoang sinh khí (2), khoang này có chứa một khay đựng cacbua (3). Thân được chia làm hai phần bởi một vách ngăn nằm ngang (25), phần thân dưới là phần thu khí, phần thân trên có phía trên để hở là nơi 12
chứa nước. Hai phần đó liên hệ với nhau bởi ống nối thông (8) chạy gần xuống tận đáy của bường thu khí. Giữa buồng thu khí và bình an toàn bằng nước có đặt bình sấy cacbua (22) nối liền với các bộ phận đó bởi các ống cao su (23) và (21). Hình 1. 1 Máy sinh khí axêtylen AHB-1,25 4.1.2 Hoạt động Nước được đổ đầy vào phần trên không có nắp của thân máy sinh khí đến mức nước (24). Khi mở van (27) nước theo ống dẫn khí (28) qua lỗ (26) chảy vào khoang sinh khí. Khoang sinh khí được đậy kín bởi nắp (5) nhờ tay quay (6)và bu lông đặc biệt (7). Do tác dụng giữa cacbua canxi và nước axêtylen tỏa ra sẽ đi theo ống dẫn khó (28) vào buồng chứa khí và đẩy nước ở trong đó lên phần trên của máy qua ống lưu thông (8). 13
Nước chảy vào khoang sinh khí cho đến khi mức nước trong buồng chứa khí thấp hơn mức nước của van (27) thì nước không thể chảy khỏi buồng chứa khí nữa. Khi đó axêtylen tỏa ra thêm và áp suất axêtylen trong buồng chứa khí và khoang sinh khí tăng lên, nước sẽ từ khoang sinh khí đi theo ống (12) mà vào buồng (13). Vì nước ở khoang sinh khí chảy bớt đi nên khí tỏa ra chậm lại. Khi rút khí ở buồng chứa khí ra thì áp suất axêtylen trong buồng chứa và trong khoang sinh khí giảm xuống, nước lúc trước lên buồng (13) bây giờ trở lại khoang sinh khí và việc tạo khí lại bắt đầu. Khi áp suất khí trong máy hạ thấp xuống 2,3÷2,7 Kpa, nước trong buồng chứa khí dâng cao hơn van (27) và lại chảy đầy khoang sinh khí. Khi áp suất khí tăng quá 2,7 Kpa, nước ngừng chảy vào khoang sinh khí, tức là khi đó mức nước trong buồng chứa khí lại hạ xuống dưới mức của van (27). Khí được lấy ra, sẽ đi từ buồng chứa khí vào bình sấy cacbua (22) chứa đầy cacbua, rồi qua bình an toàn chứa nước (14), qua ống nối (15) mà tới mỏ hàn hoặc mỏ cắt. Bình sấy cacbua (22) là một bình hình trụ có đầu vào và đầu ra. Bên trong thân bình có đặt lưới trên đó xếp cacbua canxi. Bình an toàn chứa nước (14) dùng để bảo vệ máy sinh khí không bị làn sóng nổ xâm nhập khi có hiện tượng ngọn lửa cháy ngược. Ở nhiệt độ thấp, người ta bố trí bình an toàn chứa nước ở trong ống nối (8) để nó không bị đông lạnh. Ở nhiệt độ cao, người ta bố trí bình an toàn ở bên ngoài máy, axêtylen đi vào bình an toàn chứa nước theo ống cao su (20). Để chỗ nối nắp dưới với thân bình an toàn được kín người ta dùng miếng đệm bằng cao su (10). Đầu dưới của ống có 6 lỗ, qua đó axêtylen đi vào thân bình an toàn. Phía trên các ống của lỗ có đặt một đĩa (9) dùng để phân tán khí. Axêtylen đi qua nước lúc đó đã dâng lên đến mức cao của van kiểm tra (11) sẽ đẩy một phần nước vào khoảng trống giữa ống an toàn và ống dẫn khí. Chất khí đi ra khỏi bình an toàn qua đầu nối (15). Khi có hiện tượng lửa tạt lại, hỗn hợp nố sẽ đẩy nước vào ống an toàn và ống dẫn khí, cho đến khi lỗ hở dưới của ống an toàn không ra khỏi nước. Hỗn hợp sẽ đi ra ngoài không khí qua ống an toàn, mang theo cả nước nữa. Khi đi qua lỗ của ống, một phần nước sẽ lưu lại trong vành ống (17) và chảy ngược lại vào trong bình an toàn. Ống dẫn khí được đống chặt bởi nắp (16) Trước khi khởi động máy sinh khí, cần phải đặc biệt chú ý quan sát không được để có bùn trong khoang sinh khí (2) và các ống (21), (23). Khi chuẩn bị cho máy hoạt 14
động, phải cho khoảng 1kg cacbua canxi vào bình sấy (22), đóng nắp có miện đậy cao su ở dưới; đổ nước vào máy sinh khí đến mức 24, khi đó phải mở van (19) của bình an toàn nối với ống an toàn bằng đai ốc (18), đóng van (27); đổ nước vào bình an toàn (14) qua phần trên để hở của vành ống (17) cho đến mức của van kiểm tra (11), sau đó đóng van (19). Khi kết thúc công việc cần phải xả vôi tôi trong buồng sinh khí ra, rồi lấy giỏ đất đèn ra ngoài. Như vậy lượng vôi tôi sẽ được gạt hết ra ngoài. Trong trường hợp buồng sinh khí vẫn còn vôi tôi thì dùng nước rửa sạch. Giỏ đất đèn khi lấy ra ngoài được rửa sạch và lại cho vào trong buồng sinh khí rồi đậy nắp lại. Để bình nơi khô ráo và tránh mọi sự va chạm mạnh. 4.2. Máy sinh khí axêtylen ACB Đây là một loại máy lưu động áp suất trung bình, làm việc theo hệ thống BB. Hình 1. 2 Máy sinh khí ax eetylen ACB Máy là một hình trụ thẳng đứng, ghép thành bởi thân buồng rửa (1) và thân buồng tạo khí (2). Ở phần trên của buồng tạo khí hàn một chỏm cầu (7) có cổ để qua đó cho khay (6) vào thân máy, khay (6) được kẹp chặt với nắp (12). Nắp được đóng kín bởi vít (14) và tay quay (13). Thân buồng tạo khí và thân buồng rửa được thông với nhau bởi ống (22) đến mức van kiểm tra (29).Bùn thoát khỏi buồng tạo khí qua nút (31), còn thoát khỏi buồng rửa qua nút (30). 15
Trong ống đứng (4) có đặt tầm lưới 3 có các lỗ để phân hủy các hạt nhỏ cacbua canxi. Khay đựng chế tạo bằng các thanh thép được treo dưới nắp rồi được hạ xuống sàng và đậy kín bằng vít (14) và tay quay (13). Axêtylen hình thành sẽ theo ống (22) đi xuống buồng rửa, đi qua lớp nước, nguội bớt đi và được rửa sạch. Axêtylen từ buồng rửa đi qua bầu (27), van an toàn (24), theo ống (28) đi xuống bình an toàn (32) rồi đi tới mỏ hàn. Van an toàn được đặt trong vành đai (35), vành này gắn với các móc (36). Van được kẹp chặt bởi mieemgs đệm (25) và vít hãm (37). Áp kế (11) được gắn chặt trên ụ (8) của thân máy bằng đai ốc hãm (9) và vòng đệm (10). Để tránh áp suất của máy sinh khí tăng vọt cao hơn áp suất cho phép, người ta dùng màng (18) đặt trong ụ (20) ở giữa các miếng đệm (19). Dùng đai ốc hãm (15) ép qua vòng (17) để tạo thành lực đẩy kín. Mảnh lưới (16) giữ cho màng không bị hỏng. Để bảo vệ máy sinh khí không bị tiếp xúc với làn sóng nổ khi có lử tạt lại, người ta dùng bình an toàn áp suất trung bình (32) lắp chặt với máy bằng vòng đai (33). Để chuẩn bị cho máy sinh khí làm việc, phải mở nắp ra và lấy khay ra khỏi máy. Đặt tấm lưới (3) vào ống đứng của máy và chụp mũ (21) vào ống (22). Kẹp chặt van an toàn (24) vào máy. Đóng chặt nút van (38). Đổ nước vào bình an toàn cho đến mức nút kiểm tra (34) và đổ nước vào trong máy cho đến mức nút kiểm tra (29), các nút đã được vặn ra từ trước. Đổ nước vào bình an toàn qua lỗ rót, và đổ vào máy qua cổ máy. Sau khi nước thừa đã chảy ra hết, phải đóng các nút kiểm tra (29) và (34). Dùng ống (28) nối van an toàn với bình an toàn bằng đai ốc (26) và miếng đệm kín (25). Đổ không quá 3kg cacbua canxi có độ hạt 25x80mm vào khay đã rửa sạch bùn và lau khô. Lắp chặt khay cacbua xuống dưới nắp (12) và hạ nắp xuống sàng, đậy kín nắp bằng tay quay và vít. Từ từ mở nút van (24) và kéo thanh (23) của van lên để tránh trước không cho màng bị dính. Sau khi xả các ống trong khoảng một phút thì có thể tiến hành công việc hàn hoặc cắt. Sau khi phân hủy hoàn toàn cacbua canxi đặt trong khay phải tiến hành nạp lại. Sau mỗi lần nạp lại và sau mối lần có ngọn lửa tạt lại phải kiểm tra lại mức chất lỏng trong bình an toàn. Nếu cần thiết, phải đổ nước vào bình đến mức van kiểm tra. Trong trường hợp màng của máy bị rách phải lấy khay cacbua canxi ra, thay màng và tiến hành nạp lại máy. 16
Khi di chuyển máy, dùng các tay nắm (5) và giữ cho máy ở vị trí thẳng đứng, tránh va đập, lắc lư và phải đóng nút các van lại. 4.2. Máy sinh khí axêtylen kiểu ANHA-2 1 Cấu tạo Hình 1. 3 Bình sinh khí áp suất trung bình kiểu ANHA-2 1. Chân đế bình 2. Cửa xả nước + bã đất đèn 3. Buồng chứa nước + bã đất 4. Nước trong buồng chứa 5. Buồng điều tiết 6. Giỏ đựng đất 7. Lưới (ngăn cục đất đèn có kích thước nhỏ rơi xuống bình chứa nước và bã đất) 8. Nước trong buồng chứa khí Axêtylen 9. Van kiểm tra mực nước của buồng chứa khí 10. Vấu mức nước ban đầu của buồng phản ứng 11. Buồng chứa khí 12. Buồng phản ứng sinh khí 17
13. Van một chiều chỉ cho khí đi theo một chiều từ buồng phản ứng sang buồng chứa khí 14. Nắp chính của bình 15. Van an toàn: Tự động xả khi áp lực trong bình vượt quá giới hạn thiết kế 16. Van xả khí 17. Nắp cửa đổ nước vào buồng chứa khí 18. Van xả khí 19. Nắp cửa đổ nước vào buồng chứa khí 20. Đồng hồ đo 21. Nắp cửa đổ nước vào bình ngăn ngọn lửa tạt lại 22. Bình ngăn lửa tạt lại 23. Van đóng mở khí ra mỏ hàn 24. Ống dẫn khí ra mỏ hàn 25. Van kiểm tra mực nước trong bình ngăn ngọn lửa tạt lại 26. Van điều chỉnh mức nước trong buồng phản ứng theo mức thiết kế 27. Cần nâng hạ 13. Ống dẫn khí Axêtylen từ buồng phản ứng lội qua nước 2 Hoạt động Đóng nắp xả vôi tôi số 2 lại, mở nắp số 15 đổ nước vào bình, đồng thời mở van kiểm tra mực nước số 26 ra. Khi đổ nước mà nước tràn qua van 26 thì ta ngừng không đổ nữa. Đóng van 26 lại và tiếp tục đổ nước vào bình sao cho mức nước ở trong buồng sinh khí tới vấu số 10 (là điểm cao nhất của cần nâng hạ số 28, nâng được giỏ đất đèn tới đó. Vì vậy ta chỉ đổ nước tới điểm đó thì phản ứng giữa đất đèn và nước không xảy ra khi ta không cần có phản ứng). Sau đó cho đất đèn vào giỏ số 6, để cần nâng hạ số 28 ở vị trí cao nhất và thả giỏ đất vào buồng sinh khí rồi đóng chặt nắp số 15 lại. Tiếp tục mở cửa đổ nước số 18 ra rồi đổ nước vào buồng lọc khí sao cho khi ta mở van 9 mà nước tràn ra ngoài thì thôi không đổ nữa, đóng van 9 lại và đậy chặt cửa đổ nước số 18. Sau khi công việc đã chuẩn bị xong ta hạ cần số 28 xuống cho giỏ đất đèn ngập trong nước. Tại đây phản ứng sinh khí xảy ra. Vôi tôi khi sinh ra lắng xuống đáy bình và khí C2H2 thì đi qua ống lồng số 13 lội qua nước trong buồng chứa khí, đi qua bình ngăn ngọn lửa tạt lại và đi qua van số 25 ra ngoài. 18
Nếu khí C2H2 sinh ra trong ra buồng sinh khí quá lớn so với nhu cầu tiêu thụ ở bên ngoài thì áp suất khí ở đây sẽ tăng lên và nén lên mặt thoáng của nước trong buồng sinh khí làm cho nước trong buồng sinh khí tràn xuống buồng điều tiết. Lúc này lượng đất đèn ngập trong nước sẽ giảm đi, phản ứng xảy ra chậm, lượng khí sinh ra sẽ ít hơn. Nếu nhu cầu tiêu thụ khí C2H2 ở phía ngoài tăng lên áp suất trong bình giảm đi, lúc đó nước ở buồng điều tiết lại tràn vào buồng sinh khí làm cho mực nước ở buồng sinh tăng lên, lượng đất đèn lại ngập ở trong nước nhiều hơn, phản ứng sinh khí lại xảy ra mạnh và khí C2H2 được sinh ra nhiều nếu nhu cầu tiêu thụ ở phía ngoài giảm mà phản ứng sinh khí ở trong bình vãn xảy ra mạnh làm cho áp suất trong bình tăng tới một giới hạn nhất định nào đó (>1,5 kg/cm2) thì van an toàn số 15 bật mở van xả khí C2H2 ra ngoài. Như vậy bình sinh khí trong quá trình làm việc luôn luôn được an toàn. Sau khi kết thúc công việc, trước khi mở các nắp để rửa bình thì cần phải mở van xả số16 để xả hết lượng khí thừa trong bình rồi sau đó mở nắp số 1 lấy giỏ đất ra rửa sạch, đồng thời mở nắp xả số 8 xả sạch vôi tôi, dùng nước rửa sạch bình rồi cho giỏ đất đèn vào bình sinh khí đóng tất cả các nắp đậy lại. Để bình nơi khô ráo và tránh tất cả sự va chạm mạnh. V. Bình an toàn 5.1 Khái niệm và các yêu cầu cơ bản 5.1.1 Khái niệm Bình an toàn là một thiết bị bảo vệ cho máy sinh khí axêtylen và các ống dẫn khí không bị làn sóng nổ khi có ngọn lửa tạt từ mỏ hàn và mỏ cắt truyền tới. Lửa tạt lại là sự cháy hỗn hợp nhiên liệu trong ống mỏ hàn hoặc mỏ cắt và ngọn lửa cháy lan theo dòng hỗn hợp nhiên liệu. Lửa tạt được đặc trưng bởi tiếng nổ mạnh và ngọn lửa lụi điở đầu mỏ hàn, mỏ cắt. Hỗn hợp khí bốc cháy sẽ tiến theo hệ thống của mỏ hàn hoặc mỏ cắt tới ống dẫn chính và nếu không có bình an toàn thì tiến vào trong máy sinh khí axêtylen, do đó có thể dẫn tới làm nổ máy, gây ra sự phá hủy và tổn thương nghiêm trọng. Hỗn hợp axêtylen oxy cháy với một tốc độ nhất định. Hỗn hợp các chất đốt được thổi ra lỗ ở mỏ hàn hay mỏ cắt cũng với một tốc độ nhất định, tốc độ này bao giờ cũng lớn hơn tốc độ cháy. Nếu tốc độ thổi hỗn hợp khí đốt nhỏ hơn tốc độ cháy của chúng thì ngọn lửa sẽ lọi vào lỗ thổi của đầu hàn và đốt cháy hỗn hợp trong các ống 19
dẫn mỏ hàn hoặc mỏ cắt, gây một tiếng nổ và sinh ra ngọn lửa tạt lại. Ngọn lửa tạt lại có thể xuất hiện do ống dẫn của đầu mỏ hàn quá nóng hoặc quá bẩn. 5.1.2 Các yêu cầu cơ bản đối với bình an toàn - Bảo đảm cản trở dòng khí ít nhất - Ngăn ngọn lửa axêtylen - ôxy truyền đi bằng cách thải hỗn hợp nổ ra ngoài không khí - Bảo đảm chất khí đi qua bình an toàn sẽ làm hao hụt ít nước nhất - Bảo đảm độ bền chắc cần thiết để chịu được thí nghiệm áp suất bằng thủy lực 6 MPa - Không cho phép ôxi và không khí có thể truyền lan qua bình an toàn từ phía tiêu thụ tới. - Mỗi bình an toàn cần có thiết bị kiểm tra mức nước ở bên trong mỗi bình - Tất cả các phần của bình cần phải thuận tiện cho việc làm sạch, rửa và sửa chữa Trên thân mỗi bình an toàn phải ghi các số liệu thuyết minh. Các bình an toàn ướt đều được sơn màu trắng. 5.2 Phân loại bình an toàn Các bình an toàn chia ra loại ướt và loại khô. Trong bình an toàn ướt người ta thường cho nước vào còn loại khô thì cho một khối xốp gốm – kim loại. Bình an toàn được đặt giữa bình sinh khí axêtylen hoặc giữa ống dẫn axêtylen và mỏ hàn hoặc mỏ cắt. Nếu thực hiện hàn hoặc cắt bằng các bình axêtylen thì không cần bình an toàn vì rằng axêtylen được xả từ bình chứa tới mỏ hàn hoặc mỏ hàn hoặc mỏ cắt với áp suất lớn, trong bình đã bố trí van giảm áp cũng như trong bình đã chứa đầy khối xốp nên bảo đảm chắc chắn cho bình không bị lửa quặt. - Theo khả năng vận chuyển, có loại: 0,8; 1,25; 2,0; 3,2 (m3/h) - Theo áp suất giới hạn, có loại áp suất thấp trong đó áp suất giới hạn axêtylen không vượt quá 0,01MPa, loại áp suất trung bình không vượt quá 0,07 MPa và áp suất cao không vượt quá 0,15 MPa. 20