Giáo trình Hàn khí (Nghề: Hàn) - Trường Cao đẳng Hàng hải II

Chia sẻ: Cố Tiêu Tiêu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:85

Thêm vào BST

Báo xấu

12
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Hàn khí (Nghề: Hàn) gồm những nội dung chính sau: vận hành sử dụng thiết bị hàn khí; hàn mối hàn giáp mối; hàn gấp mép tấm mỏng; hàn góc; hàn vảy thiếc; hàn vảy đồng bằng ngọn lửa hàn khí;... 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 (Nghề: Hàn) - Trường Cao đẳng Hàng hải II

CỤC HÀNG HẢI VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG HÀNG HẢI II GIÁO TRÌNH HÀN KHÍ NGHỀ HÀN (Ban hành theo quyết định số 397/QĐ-CĐHHII, ngày 4 tháng 8 năm 2021 của Hiệu trưởng Trường Cao Đẳng Hàng Hải II) (Lưu hành nội bộ) TP.HCM, năm 2021
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. 1
LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây, trước sự phát triển ngày càng cao của khoa học và kỹ thuật. Nước ta đang trên đường công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước. Trong sự phát triển chung của các nghành kinh tế, ngành công nghiệp Cơ khí đang phát triển một cách mạnh mẽ, góp phần rất lớn vào sự phát triển của Việt Nam. Để đáp ứng cho sự phát triển đó, là việc cung cấp đầy đủ đội ngũ công nhân lành nghề. Việc đào tạo đội ngũ công nhân kỹ thuật Hàn lành nghề với kiến thức và tay nghề vững vàng, nhằm nắm bắt được các công nghệ hàn tiên tiến hiện nay của thế giới đang trở nên cấp bách. Chương trình đào tạo nghề hàn hiện nay, phần chuyên môn nghề được kết cấu theo các mô đun đào tạo nghề riêng biệt. Việc trang bị kiến thức chuyên môn và tay nghề với giáo trình cũ phần nào chưa đáp ứng được đầy đủ các công nghệ hàn tiên tiến hiện nay. Chính vì vậy, Tổng Cục Dạy Nghề đã ban hành chương trình khung đào tạo nghề Hàn theo kết cấu mô đun. Với mục tiêu “Chất lượng đào tạo là mục tiêu hàng đầu”. Nhằm đáp ứng với yêu cầu của thực tế sản xuất. Dưới sự chỉ đạo của BGH Trường Cao Đẳng Nghề Kỷ Thuật Công Nghệ TP.HCM Khoa Cơ Khí Chế Tạo tiến hành biên soạn giáo trình “HÀN KHÍ” dùng làm tài liệu giảng dạy và học tập cho hệ Cao Đẳng và Trung Cấp nghề Hàn. Nội dung giáo trình biên soạn được tham khảo từ các tài liệu liên quan đã xuất bản và phát hành trong nước và nước ngoài. Trong quá trình biên soạn, chúng tôi đã nhận đượcnhiều ý kiến đóng góp và hiệu chỉnh của các đồng nghiệp.Mặc dù đã có nhiều cố gắng,nhưng cũng không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp xây dựng của bạn đọc, đặc biệt là các đồng nghiệp để cuốn giáo trình này ngày càng hoàn thiện hơn. Chúng tôi xin chân thành cám ơn! 2
MỤC LỤC TT Nội dung Trang 1 Tuyên bố bản quyền 1 2 Giới thiệu mô đun 2 3 Mục lục 3 3 Bài 1: VẬN HÀNH SỬ DỤNG THIẾT BỊ HÀN KHÍ 4 4 Bài 2: HÀN MỐI HÀN GIÁP MỐI 18 5 Bài 3:HÀN GẤP MÉP TẤM MỎNG 29 6 Bài 3:HÀN GÓC 35 7 Bài 5: HÀN VẢY THIẾC 47 8 Bài 6: HÀN VẢY ĐỒNG BẰNG NGỌN LỬA HÀN KHÍ 53 9 TÀI LIỆU THAMM KHẢO 58 3
Bài 1: VẬN HÀNH SỬ DỤNG THIẾT BỊ HÀN KHÍ Mã bài :MD-17-01  Giới thiệu: Trong hàn khí nguyên, nhiên liệu dùng trong hàn kim loại bằng ngọn lửa khí bao gồm: đất đèn, ôxy, axêtylen, hyđrô, mêtan, prôpan, êtylen, butan, hơi xăng dầu v.v... Trong thực tế ứng dụng nhiều nhất là axêtylen vì ngọn lửa của nó có nhiệt độ cao hơn cả (nhiệt độ ở trung tâm ngọn lửa có thể tới 32000C) và có vùng hoàn nguyên tốt.  Mục tiêu của bài: Sau khi học xong bài học này người học có khả năng: - Trình bày đầy đủ cấu tạo và nguyên lý làm việc của bình sinh khí Axêtylen, mỏ hàn khí, van giảm áp, ống dẫn khí. - Lắp mỏ hàn, ống dẫn khí, van giảm áp chai ôxy, bình sinh khí Axêtylen, bình chứa ga đảm bảo độ kín, thực hiện các thao tác lắp ráp trên thiết bị hàn khí chính xác theo yêu cầu kỹ thuật. - Điều chế khí Axêtylen từ đất đèn, bằng bình sinh khí áp suất thấp, đúng định lượng không vượt quá mức cho phép, đảm bảo an toàn. - Điều chỉnh áp suất khí Axêtylen, khí ô -xy phù hợp với chiều dày và tính chất của vật liệu hàn. - Thực hiện đầy đủ các bước kiểm tra độ kín, độ an toàn của thiết bị hàn khí trước khi tiến hành hàn. - Thực hiện tốt công tác an toàn, phòng chống cháy nổ và vệ sinh phân xưởng 1. Dụng cụ thiết bị hàn khí: 1.1. Dụng cụ hàn khí:: Kính hàn: Kính hàn là dụng cụ dùng bảo vệ mắt tránh được các tác động không có lợi của ngọn lửa hàn, đồng thời tránh được các giọt kim loại lỏng bắn ra trong quá trình hàn. Vì vậy đây là dụng cụ không thể thiếu đối với người thợ hàn. Trong hàn khí tay phải người thợ cầm mở hàn tay trái cầm que hàn bù do vậy để thuận tiện cho thao tác của người thợ dùng loại kính hàn đội đầu. 4
Búa nguội, bàn chải sắt: Búa nguội là dụng cụ luôn đi theo người thợ trong quá trình hàn để uốn nắn vật hàn trước, trong và sau khi hàn xong. Bàn chải sắt là dụng cụ dùng để đánh sạch bề mặt cạnh hàn trước khi hàn và làm sạch bề mặt mối hàn sau khi hàn. Các dụng cụ khác: Ngoài các dụng cụ nói trên, thợ hàn cần trang bị thêm một số dụng cụ khác như: thước cuộn, thước lá, com pa, thước đo góc, búa nguội, búa tạ, kìm rèn, cờ lê mỏ lết v.v... Mặt khác thợ hàn cần có các trang bị bảo hộ cần thiết như: găng tay, giầy da v.v... 1.2. Thiết bị hàn khí:: a) Đặc điểm nguyên nhiên liệu dùng trong hàn kim loại bằng ngọn lửa khí : Nguyên, nhiên liệu dùng trong hàn kim loại bằng ngọn lửa khí bao gồm: đất đèn, ôxy, axêtylen, hyđrô, mêtan, prôpan, êtylen, butan, hơi xăng dầu v.v... Trong thực tế ứng dụng nhiều nhất là axêtylen vì ngọn lửa của nó có nhiệt độ cao hơn cả (nhiệt độ ở trung tâm ngọn lửa có thể tới 32000C) và có vùng hoàn nguyên tốt. Vì vậy ta chỉ nghiên cứu đặc điểm của đất đèn, ôxy, axêtylen. * 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 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. * 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. 5
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. - 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 > 80 0C 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. * 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 6
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 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. b) Máy sinh khí axêtylen * 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 * Phân loại máy sinh khí axêtylen + Phân loại theo năng suất của máy sinh khí: - Loại I có năng suất < 3m3/h, mỗi lần cho dưới 10kg đất đèn. 7
- 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. + 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 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. + 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. c) Máy sinh khí SK- 1,5 1. Cấu tạo: Máy hàn hơi SK- 1,5 có cấu tạo tương tự máy hàn hơi WAC - 2, là loại bình 8
nhúng đất đèn trong nước có công suất 2000l/ h kiểu nén khí cao áp, áp suất khí axêtylen bình thường là 0,5at và cao nhất là 1,5at. Lượng đất đèn nạp mỗi lần là 3kg, cỡ hạt đất đèn thích hợp nhất là 50 x 80mm. Máy gồm các bộ phận chính như hình vẽ. 2. Nguyên lý làm việc: Mở nắp 1, mở van 2 còn các van vòi khác đều đóng lại. Đặt tay nâng ở vị trí nằm ngang, lấy giỏ đất 3 ra khỏi bình. Mở vòi 4, mở nắp 5 của bình dập lửa, đổ nước vào đầu 5, khi thấy nước chảy ra qua vòi 4 thì đóng nắp 5 và vòi 4 lại. Mở nút 6, đổ nước vào đầu 1 tới miệng thì đậy nút 6 lại. Mở nút 7, mở nắp 8, đổ nước vào miệng 8, khi mức nước trên dâng lên khoảng 100mm thì cho giỏ đựng khoảng 3kg đất đèn vào bình rồi đậy nắp 1 và nút 7 lại. Ấn tay nâng xuống giá đỡ đến lúc thấy khí axêtylen xì ra qua van 2 thì đóng van 2 lại đồng thời mở nút 10 ra cho đến khi thấy khí axêtylen xì ra qua nút 10 thì đóng nút 10 lại. Mở van 11 cho khí axêtylen đi sang bình dập lửa, qua van giảm áp khí axêtylen 12. Mở van 13 cho khí axêtylen ra dây, tới mỏ hàn hoặc mỏ cắt và tiến hành hàn hoặc cắt bình thường. Khi thấy kim áp kế tụt xuống số 0 thì ngừng hàn hoặc cắt, đóng van 13 lại, chờ khoảng 5 phút sau lại mở nút 6, mở van 2, mở nắp 1 để nạp thêm đất đèn rồi đậy nắp 1, đóng van 2, đóng nút 6, ấn tay nâng giá đỡ, mở van 13 và chuẩn bị tiếp tục hàn hoặc cắt khi kim đồng hồ chỉ tới mức 0,4 - 0,5at. Sau mỗi ca làm việc, xả đáy, rửa giỏ đựng đất, xả nước, rửa phía trong bình. Nửa tháng rửa clapê một lần đồng thời súc rửa kỹ bên trong bình. Hàng tháng phải súc rửa bình dập lửa. Hàng quý tiến hành bảo dưỡng các chi tiết, hàng năm tiến hành kiểm tra tu sửa toàn bộ máy. d) Thiết bị kiểm tra và an toàn * Áp kế: Áp kế là dụng cụ dùng để đo áp suất làm việc của máy sinh khí. Trên mặt áp kế phải có một vạch đỏ rõ ràng ở ngay con số chỉ áp suất làm việc bình thường của máy. Áp kế phải được lắp ở ngay phía trên thùng chứa khí. Đối với các máy sinh khí loại áp suất trung bình mà thùng chứa khí được cấu tạo thành một bộ phận riêng thì phải lắp áp kế cả ở trên thùng chứa khí và buồng sinh khí. * Nắp an toàn: Nắp an toàn là dụng cụ dùng để khống chế áp suất làm việc của máy sinh khí. Tất cả các loại máy sinh khí kiểu kín đều phải có ít nhất một nắp an toàn kiểu quả tạ hay lò so. Phải thiết kế đường kính và độ nâng cao của nắp 9
an toàn thế nào để xả được khí thừa khi năng suất máy cao nhất, đảm bảo áp suất làm việc của máy không vượt quá 1,5at trong mọi trường hợp. Nhiều khi người ta lắp màng bảo hiểm thay cho nắp an toàn. Màng bảo hiểm sẽ bị xé vỡ khi khí axêtylen bị nổ phân huỷ hay khi áp suất trong bình tăng lên quá cao. Khi áp suất tăng lên 2,5 - 3,5at thì màng bảo hiểm sẽ hỏng. Màng bảo hiểm thường được chế tạo bằng lá nhôm, lá thiếc mỏng hoặc hợp kim đồng - nhôm dày từ 0,1- 0,15mm. Nắp an toàn hoặc màng bảo hiểm phải đặt trên thùng chứa khí. Ngoài ra màng bảo hiểm còn được lắp trên các thiết bị ngăn lửa tạt lại. * Thiết bị ngăn lửa tạt lại: + Tác dụng của thiết bị ngăn lửa tạt lại: Thiết bị ngăn lửa tạt lại là thiết bị chống nổ chủ yếu do ngọn lửa cháy tạt trở lại gây ra mà nguyên nhân là do ngọn lửa hoặc khí cháy đi ngược từ mỏ hàn hoặc mỏ cắt vào máy sinh khí sinh ra. Tất cả các loại máy sinh khí axêtylen đều bắt buộc phải có thiết bị ngăn lửa tạt lại. Hiện nay, ta thường dùng loại mỏ hàn hoặc mỏ cắt kiểu hút; nghĩa là áp suất khí ôxy cao hơn áp suất khí axêtylen rất nhiều (áp suất khí ôxy từ 3 - 14at, áp suất khí axêtylen từ 0,01 - 1,5at). Trong trường hợp mỏ hàn hoặc mỏ cắt bị tắc hoặc nổ thì khí ôxy và ngọn lửa sẽ đi ngược trở lại. Hiện tượng đó xảy ra khi tốc độ cháy của hỗn hợp 02 + C2H2 lớn hơn tốc độ cung cấp khí. Tốc độ cung cấp khí giảm khi tăng đường kính lỗ mỏ hàn, giảm áp lực và tiêu hao khí, ống dẫn bị tắc v.v... Tốc độ cháy càng tăng khi tăng lượng ôxy, nhiệt độ khí cao, môi trường hàn khô ráo và nhiệt độ cao v.v... Thiết bị ngăn lửa tạt lại có nhiệm vụ dập tắt ngọn lửa không cho chạy vào máy sinh khí. Yêu cầu chủ yếu của nó là: - Ngăn cản ngọn lửa cháy tạt trở lại và xả hỗn hợp khí cháy ra ngoài. - Có độ bền ở áp suất cao. - Khả năng cản thuỷ lực của dòng khí nhỏ. - Tiêu hao nước ít khi dòng khí đi qua. - Dễ kiểm tra, dễ rửa, dễ sửa chữa. Thiết bị ngăn lửa tạt lại có hai loại: loại khô và loại dùng chất lỏng. * Thiết bị ngăn lửa tạt lại dùng chất lỏng (kiểu kín): 10 Thiết bị ngăn lửa kiểu kín
Cấu tạo: gồm vỏ 1, nút kiểm tra mực nước 8, ống dẫn axêtylen 2, van một chiều 3, lỗ thoát ở vách ngăn 4, ống 5, ống nối 6 với vòi cao su, màng bảo hiểm 7. Nguyên lý làm việc: khi có ngọn lửa cháy tạt trở lại, áp suất trong vỏ bình 1 tăng lên, nắp van một chiều đậy kín không cho C2H2 tiếp tục ra mỏ hàn hoặc mỏ cắt, đồng thời màng 7 bị phá vỡ và hỗn hợp khí cháy thoát ra ngoài. e) Van giảm áp * Tác dụng của van giảm áp: Van giảm áp có tác dụng làm giảm áp suất của các chất khí đến áp suất làm việc cần thiết 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 150at xuống khoảng 1 - 15at. Van giảm áp cho khí axêtylen có thể điều chỉnh áp suất các máy sinh khí từ 0,1 - 1,5at cho phù hợp với công việc hàn hoặc cắt kim loại. Van giảm áp có hai loại: 4 10 - Van giảm áp một buồng tác dụng thuận: là loại 11 van giảm áp mà chiều mở van 3 cùng chiều với chiều của dòng H×nh 6.7 S¬ ®å cÊu t¹o van khí đi vào buồng van. gi¶m ¸p mét buång t¸c 1 2 dông nghÞch - Van giảm áp một 5 1. Buång ¸p lùc cao 2. N¾p van buồng tác dụng nghịch: là loại 3. N¾p an toµn 4. ¸p kÕ 5. Buång ¸p lùc thÊp 6. Lß so van giảm áp mà chiều mở van chÝnh 7. VÝt ®iÒu chØnh ngược chiều với chiều của 9 8 8. Mµng van 9. CÇn liªn ®éng 10. ¸p kÕ 11. Lß so phô dòng khí đi vào buồng van. 6 7 Trong thực tế, loại van giảm áp một buồng tác dụng nghịch được dùng nhiều cho nên ta chỉ nghiên cứu về loại van này. * Cấu tạo: Gồm buồng áp lực cao (1); nắp van (2); nắp an toàn (3); áp kế đo áp suất làm việc (10); buồng áp lực thấp (5); lò so chính (6); vít điều chỉnh (7); màng van (8); cần liên động (9); áp kế đo áp suất của bình chứa (4); lò so phụ (11). * Nguyên lý làm việc: Khí nén từ chai ôxy hoặc từ máy sinh khí đi vào buồng áp lực cao (1) sau đó đi qua khe hở giữa nắp van (2) và gờ van để vào buồng áp lực thấp (5). Vì dung tích của buồng (1) nhỏ hơn buồng (5) nên khí đi từ buồng (1) 11
sang buồng (5) sẽ được giãn nở làm áp suất giảm xuống đến áp suất làm việc rồi được dẫn ra mỏ hàn hoặc mỏ cắt. Muốn cho áp suất khí trong buồng (5) cao hay thấp ta điều chỉnh khe hở giữa nắp van (2) và gờ van. Nắp (2) càng nâng cao thì áp suất trong buồng áp lực thấp càng cao và lưu lượng khí đi qua van giảm áp càng nhiều. Để nâng nắp van (2) lên cao, ta vặn vít điều chỉnh (7): khi vặn vào (theo chiều kim đồng hồ) thì lò so chính (6) đẩy màng (8), cần liên động (9) và đẩy nắp (2) lên. Khi vặn ra (ngược chiều kim đồng hồ) thì nắp (2) hạ xuống làm áp suất trong buồng (5) giảm xuống. Quá trình tự động điều chỉnh áp suất trong van giảm áp như sau: nếu lượng khí do mỏ hàn hoặc mỏ cắt tiêu thụ ít đi, khí sẽ dồn lại trong buồng (5) làm cho áp suất trong buồng này tăng lên đủ sức ép mạnh vào màng (8) và lò so chính (6). Khi lò so chính (6) bị nén thì nó sẽ kéo cần liên động (9) xuống phía dưới, đóng dần nắp van lại cho đến khi áp suất trong buồng áp lực thấp bằng trị số lúc đầu thì thôi. Nếu mỏ hàn hoặc mỏ cắt tiêu thụ nhiều khí thì quá trình diễn ra ngược lại: áp suất trong buồng (5) giảm đi, lò so chính (6) giãn ra đẩy màng (8) cong lên ép vào lò so phụ (11) làm cho nắp van (2) nâng cao, do đó áp suất khí trong buồng (5) tăng dần đến mức quy định. Van giảm áp còn có nắp an toàn (3), nếu áp suất trong buồng van (5) quá lớn thì van an toàn sẽ làm việc để đảm bảo an toàn cho van giảm áp. f) Mỏ hàn * 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. * Mỏ hàn được phân loại theo nhiều cách: - 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. 12
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. * Cấu tạo: Mỏ hàn kiểu hút gồm các bộ phận chính sau: đầu mỏ hàn (1), bạc (2), ống dẫn (3), buồng hỗn hợp (4), đai ốc (5), miệng phun (6), mỏ hút (7), van ôxy (8), tay cầm (9), ống dẫn ôxy(10), ống dẫn axêtylen (11), van axêtylen (12). 9 10 8 4 5 6 7 3 2 11 12 1 H×nh 6.8 Má hµn kiÓu hót 1. §Çu má hµn 2. B¹c 3. èng dÉn 4. Buång hçn hîp 5. §ai èc 6. MiÖng phun 7. Má hót 8. Van «xy 9. Tay cÇm 10. èng dÉn «xy 11. èng dÉn axªtylen 12. Van axªtylen * Nguyên lý làm việc: Ôxy dưới áp suất 1 - 4 at theo ống (12) vào miệng phun (6) và đi ra khỏi miệng (6) với tốc độ lớn tạo nên khu vực chân không. Axêtylen theo ống (11) chạy quanh buồng (9) bị khoảng chân không hút vào buồng (4) và ở đó trộn lẫn với ôxy. Hỗn hợp khí này theo ống (3) ra khỏi đầu mỏ hàn (1) nối với mỏ hàn bằng bạc (2) và cháy tạo thành ngọn lửa. Thường mỏ hàn được chế tạo thành một bộ gồm có một cán và một số đầu hàn đánh số thứ tự từ nhỏ đến lớn. Các đầu hàn có thể thay đổi tuỳ theo yêu cầu công tác. Ví dụ: bộ mỏ C (Liên Xô cũ) dùng để hàn kim loại đen và kim loại màu với chiều dày 0,5 - 30mm, gồm 7 đầu hàn theo thứ tự N0 1 - 7 để hàn các vật hàn có chiều dày khác nhau trong phạm vi trên. Bộ mỏ MC (Liên Xô cũ) dùng để hàn kim loại đen và kim loại màu với chiều dày 0,5 - 7mm, gồm 4 đầu hàn theo thứ tự N0 1- 4. Theo nguyên lý cấu tạo kiểu hút ta cần chú ý khi hàn phải mở ôxy trước, mở axêtylen sau vì mở axêtylen trước do nó có áp lực thấp không ra được. Khi ngừng hàn ta phải đóng axêtylen trước, ôxy sau. Trong quá trình hàn do sự bắn toé của kim loại lỏng và xỉ, lỗ đầu mỏ hàn có thể bị nhỏ hoặc 13
méo làm cho ngọn lửa trở nên không bình thường, lúc đó ta có thể tắt và dùng que bằng đồng đỏ để thông (chú ý không dùng que bằng thép để thông vì rất dễ làm hỏng miệng lỗ đầu mỏ hàn). Khi mỏ hàn bị nóng quá làm cho ngọn lửa bị gián đoạn hoặc nổ thì cũng có thể tắt ngọn lửa và nhúng vào nước để làm nguội. Khi thay đầu mỏ hàn cần chú ý vặn chặt để tránh rò khí. Loại mỏ hàn này dùng khi áp suất khí ôxy từ 1 - 4at còn áp suất khí axêtylen lớn hơn 0,01at. g) Chai khí * Chai khí 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 “O 2” 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. * Chai khí 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 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. 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). h) Ống dẫn khí: 14
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. * 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. * 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. 2. Lắp ráp thiết bị hàn khí: a) Lắp van giảm áp: Van giảm áp có tác dụng điều tiết lưu lượng khí Ôxy hoặc Axêtylen từ áp xuất cao (áp xuất trong chai) xuống áp xuất hàn và giữ cho áp xuất đó luôn ổn định trong suốt quá trình hàn. Do đó khi lắp van giảm áp vào các chai chứa khí cần có các yêu cầu sau: - Van giảm áp của loại khí nào dung cho loại khí đó không được lắp lẫn. - Van lắp vào chai khí phải tuyệt đối kín không được hở. - Tuyệt đối không sử dụng van có sự cố như kim áp kế liệt vvv… Từ các yêu cầu trên khi lắp van giảm áp vào chai khí tuân theo quy trình sau: 15
- Dùng giẻ làm sạch dầu mỡ, bụi bẩn ở khớp nối giữa van và chai khí. - Mở van đầu chai chứa khí cho khí thoát ra ngoài để đẩy bụi, bản ra và nhanh chóng đóng lại. - Hạ màng van xuống thông qua vít điều chỉnh số 7. - Lắp van giảm áp vào chai chứa khí nhờ hệ thống đai ốc. - Mở van đầu chai chứa khí cho khí vào buồng áp xuất cao sau đó đong van đầu chai khi lại để khoảng 10 giây nều kim đồng hồ áp kế của buồng áp xuất cao tụt thì tại khớp nối đang bị hở hoặc dùng nước xà phòng bôi lên nếu có bọt xà phòng đùn ra tại vị trí nào thì tại đó đang bị hở. Nếu khớp nối bị hở thì phải tiến hành kiểm tra và lắp chặt sau đó làm lại như trên nếu khớp nối vẫn còn hở thì phải tháo ra dùng gioăng đệm cho đến khi đảm bảo kín thì ngừng. Nếu hở ở đồng hồ hoặc chai chứa khí thì ngừng và thay đồng hồ hoặc chai chứa khí khác. b) Lắp ống dẫn khí: Ống dẫn khi thường dùng là loại ống mền có 2 màu khác biệt thường màu đỏ và màu xanh. Trong đó màu xanh dẫn Ôxy còn màu đỏ dẫn khí cháy cho nên khi lắp ống dẫn khí một đầu dây màu xanh lắp vào chai ôxy đầu còn lại lắp vào ống phía trên của mỏ hàn. Ống màu đỏ một đầu lắp vào chai Axêtylen hoặc đầu ra của bình sinh khí đầu còn lại lắp vào ống phía dưới của mỏ hàn. Tại các vị trí nối dùng cô nhê xiết chặt đảm bảo khí không bị hở. Ống dẫn khí khi lắp chú ý không để ống bị xoắn nếu ống bị xoắn khi sẽ không ra đều hoặc bị tắc. 3. Điều chỉnh áp xuất khí hàn: Để điều chỉnh áp lực của các chất khí trước hết ta phải thao tác như sau: a) Điều chỉnh áp lực khí trên van giảm áp: - Hạ màng van xuống thông qua vít điều chỉnh số 7. - Mở van đầu chai chứa khí đồng hồ áp xuất cao hiển thị trị số đo áp lực khí trong chai. - Điều chỉnh vít điều chỉnh số 7 quá trình điều chỉnh mắt phải quan sát đồng hồ áp xuất thấp cho tới khi kim đồng hồ chỉ vào trị số khí cần dùng. Đông hồ này đo áp xuất khí ra ngoài mỏ hàn. Đối khí Ôxy áp xuất khoảng 4 at. Đối khí Axêtylen áp xuất khoảng 0,4 ÷ 0,5 at. b) Điều chỉnh khí ngoài mỏ hàn: 16
Khi điều chỉnh khí ngoài mỏ hàn người thợ phải tuân thủ (( Ôxy đi trước về sau)) tức là: - Khi mở: mở Ôxy trước khí cháy sau. - Khi đóng: Khí cháy trước Ôxy sau. 4. Kiểm tra an toàn trước khi hàn: Trước khi lấy ngọ lửa để tiến hành hàn người thợ phải kiểm tra: - Kiểm tra khí có bị hở không. - Kiểm tra khí có ra mỏ hàn không. - Kiểm tra khí ra có đều không. - Kiểm tra áp lực khí có đủ không. Nếu tất cả đã đảm bảo thì người thợ có thể tiến hành lấy ngọn lửa để hàn. Nếu chưa đảm bảo thì phải tiến hành sửa chữa trước khi hàn. 5. An toàn phòng chống cháy nổ: Kỹ thuật an toàn trong nghề hàn hơi chủ yếu là những thiết bị, dụng cụ, nguyên nhiên liệu phục vụ cho quá trình hàn như: máy sinh khí axêtylen, chai ôxy, đất đèn, van giảm áp v.v… Đối với thợ hàn hơi không những phải biết sử dụng thành thạo những thiết bị, dụng cụ; các nguyên, nhiên liệu trên trong quá trình làm việc mà còn phải biết nguyên nhân gây nên và biện pháp đề phòng các sự cố của chúng để đảm bảo an toàn cho người và các thiết bị, dụng cụ, nguyên nhiên liệu nói trên. a) Kỹ thuật an toàn đối với máy sinh khí axêtylen: + Khi bắt đâù khởi động máy sinh khí, phải xả hết không khí chứa sẵn trong máy ra ngoài cho đến khi ngửi thấy mùi axêtylen mới thôi để đảm bảo máy không bị nổ vì hỗn hợp khí axêtylen và không khí. + Không được vận hành máy sinh khí vượt quá năng suất định mức của máy vì dễ làm cho máy quá nóng có thể dẫn đến sự cố nguy hiểm. Trong bất cứ trường hợp nào cũng không được vận hành máy sinh khí vượt quá áp suất quy định trong thuyết minh của máy. + Trong quá trình vận hành, phải bảo đảm những yêu cầu sau đây đối với bình ngăn lửa tạt lại: - Nước trong bình lúc nào cũng phải ngang với nút kiểm tra (nghĩa là nếu mở nút thì nước có thể chảy nhỏ giọt ra được). - Mỗi khi ngừng hàn hoặc cắt phải đóng chặt van trên ống dẫn từ máy sinh khí đến bình ngăn lửa tạt lại. 17
- Mỗi ca làm việc phải kiểm tra nước trong bình 2 lần. - Mỗi tháng phải tháo bình ra rửa sạch một lần. - Mỗi khi có ngọn lửa cháy tạt trở lại, phải kiểm tra mức nước trong bình và màng bảo hiểm. Nếu cần thiết thì phải thay màng bảo hiểm khác. + Mỗi tuần một lần phải kiểm tra những phần nối của máy sinh khí và các phụ tùng như: ren ốc, vòng đệm v.v… bằng cách bôi nước xà phòng; nếu thấy xì hơi thì phải tìm cách bịt kín ngay. + Không được đổ bã đất đèn ngay ở chỗ đặt máy sinh khí mà phải đổ vào những hố thải bã riêng cách xa chỗ làm việc. + Cấm dùng lửa, hút thuốc hoặc bật diêm ở nơi có đặt máy sinh khí và hố thải bã đất đèn. Máy sinh khí và hố thải bã đất đèn phải bố trí cách xa nơi có ngọn lửa trần ít nhất 10m hoặc phải có tường ngăn. + Thợ hàn phải ngừng vận hành máy sinh khí axêtylen trong các trường hợp sau: - Nắp an toàn và bình ngăn lửa tạt lại không tốt. - Những phần chính của máy có những đường nứt, phồng, chảy nước hoặc vỏ bình bị gỉ mòn quá mức. - Áp kế làm việc không tốt. - Các nắp cửa không kín hoặc không có đủ các chi tiết bắt chặt. + Mỗi khi máy ngừng làm việc lâu, phải xả hết khí ra ngoài đồng thời xả hết bã đất đèn ra, cạo rửa sạch các ngăn chứa đất đèn rồi phơi khô. b) Kỹ thuật an toàn đối với đất đèn: + Kho chứa đất đèn phải để ở nơi khô ráo, thoáng gió, tránh mưa hắt và phải có đủ các phương tiện phòng, chữa cháy. + Khi vận chuyển đất đèn, phải thật nhẹ nhàng, tránh va chạm. + Khi mở thùng đất đèn, phải luôn luôn chú ý rằng trong thùng có thể có hỗn hợp khí axêtylen và không khí có thể nổ, cho nên cấm dùng những dụng cụ bằng thép và những vật khác có thể phát ra tia lửa trong khi va chạm để mở nắp thùng. Sau khi mở thùng để lấy đất đèn ra, phải dùng nắp có đệm cao su đậy kín như cũ. c) Kỹ thuật an toàn đối với chai ôxy: + Chai chứa đầy ôxy phải để cách xa ngọn lửa trần ít nhất 5m. + Trước khi lắp van giảm áp, phải mở van khoá từ từ để thổi hết bụi bẩn nằm trên đường dẫn khí; khi mở van khoá phải nhẹ nhàng để tránh nổ 18
chai ôxy do mở van quá nhanh. Sau khi lắp van giảm áp, cần phải mở van khoá thật từ từ để không làm hỏng màng van giảm áp. + Không để chai ôxy ở nơi chứa dầu mỡ, các chất dễ cháy. + Khi vận chuyển các chai chứa đầy ôxy phải thật nhẹ nhàng, tránh va chạm mạnh. d) Kỹ thuật an toàn đối với van giảm áp: + Van giảm áp của loại khí nào chỉ được dùng riêng cho loại khí ấy, không được dùng lẫn lộn. + Trước khi lắp van giảm áp, phải kiểm tra xem ống nhánh trên van khoá của chai ôxy có dầu mỡ hoặc bụi bẩn không. + Khi ngừng hàn hoặc cắt trong một thời gian ngắn, phải đóng kín van khoá trên nguồn cung cấp khí. Nếu ngừng làm việc lâu (từ một giờ trở lên) thì trước khi đóng van khoá phải nới lỏng vít điều chỉnh trên van giảm áp cho đến khi kim áp kế ở đồng hồ áp lực thấp chỉ số 0 mới thôi. + Hàng tháng phải dùng nước xà phòng bôi trên các phần nối của van để kiểm tra xem van có hở không. Câu hỏi ôn tập Câu 1 Thiết bị hàn khí gồm: A) Các loại chai chứa khí hàn. B) Bộ giảm áp các loại khí hàn. C) Mỏ hàn, dây dẫn khí. D) Các loại chai chứa khí hàn, Bộ giảm áp các loại khí, Mỏ hàn, dây dẫn khí. Đáp án D Câu 2 Chai nào là chai chứa khí cháy để hàn : A) Chai chứa khí Acêtylen. B) Chai chứa khí Oxy. C) Chai chứa khí Ni tơ. D) Chai chứa khí Argon. Đáp án A Chai Oxy có dung tích 40 lít và nén 150at thì chứa bao Câu 3 nhiêu M3 khí Oxy: A) 4 M3. B) 5 M3. C) 6 M3. D) 7 M3. 19