книги из ГПНТБ / Могилевский, Г. М. Применение сжиженных газов для ремонта сельскохозяйственной техники материал технической информации

¡ Г®о. публмчиаз_

'кау чнв-тах ні.д т

(g) Издательство «Кайнар», 1973.

ж асширение работ по ремонту сельскохозяйственных машин требует значительного увеличения объемов элек­ тро- и газосварки, но для их выполнения специальных установок не было.

В ордена Ленина зерносовхозе «Пермский» Уральской области разработана конструкция передвижной комбини­ рованной установки для электро- и газосварки. В уста­ новке ацетилен, как источник тепла, и сложный процесс его получения заменены природным сжиженным газом.

ГАЗОПЛАМЕННАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Работоспособность и производительность машиннотракторного парка колхозов и совхозов во многом зави­ сит от организации и технического уровня его ремонта.

При производстве ремонтных работ в стационарных мастерских колхозов, совхозов и ремонтных предприятий «Сельхозтехника», 'а также в полевых условиях широкое применение за последние годы получила газопламенная обработка металлов (резка, сварка, пайка, наплавка, правка, формовка, гнутье и др.), при которой в качестве горючего газа используется ацетилен (С2Н2).

3

Для получения одного кубометра ацетилена необхо­ димо разложить до 6 кг карбида кальция. Главным до­ стоинством ацетилена по сравнению с другими газами является то, что он обеспечивает высокую температуру пламени (3100—3200°С).

Производство карбида кальция громоздко и дорого. Он дефицитен, используется в основном на нужды боль­ шой химии.

В связи с этим представляет интерес возможный за­ менитель ацетилена при газопламенной обработке метал­ ла —сжиженный (іпроиан-бутановый) газ, удобный для транспортировки и выполнения работ вне закрытых по­ мещений.

Резку, сварку и другие виды газопламенной обработ­ ки металла с использованием сжиженного газа, как по­ казали опыты, можно производить при любых темпера­ турных условиях, тогда как во время пользования ацети­ лена при низких температурах (зимой) водяные затворы газогенераторов замерзают и работа прекращается. При использовании сжиженного газа ацетиленовые генерато­ ры не требуются.

Но использование сжиженного газа связано с рядом затруднений. Дело в том, что пропан создает сравнитель­ но небольшую скорость распространения пламени, фа­ кел пламени этого газа значительно больше факела аце­ тилено-кислородного пламени, пламя пропана менее кон­ центрировано, чем пламя ацетилена. Максимальная тем­ пература пламени сжиженного газа с кислородом 2600— 2/50° С, то есть ниже максимальной температуры ацети­ лено-кислородного пламени. В факеле сжиженного газа ие наблюдается явно выраженного максимума темпера­ туры, расположенного вблизи от ядра пламени, как это имеет место у ацетилено-кислородного пламени. Однако

теперь известны и методы повышения тепловой эффектив-

4

ности пламени сжиженного газа: увеличение в смеси га­ зов количества кислорода, разделение потока газов пла­ мени на несколько струй меньшего диаметра, предвари­ тельный подогрев горючего газа, кислорода или их сме­ си и др. Новые методы и приемы повышения тепловой эффективности пламени сжиженных газов создают до­ полнительные возможности для их применения.

При резке металла несколько пониженная температу­ ра подогревающего пламени является положительным

фактором, поскольку при этом не происходит оплавления кромок реза, образуется меньше шлака, место реза по­

лучается белее чистым. Поверхность реза почти не на­ углероживается, что очень важно при ремонте деталей машин. Хорошие результаты дает резка тонких листов,

коробления при этом почти не происходит. Становится возможным уменьшать ширину реза и тем самым эконо­ мить металл. Удлиняется срок службы резаков и умень­ шаются расходы на их эксплуатацию.

Положительный эффект дает применение сжиженного газа при сварке тонкостенных деталей сельхозмашин и пайке цветных металлов.

Обслуживание газобаллонного поста при работе на сжиженном газе в сравнении с работой на ацетиленовых генераторах более просто, гигиенично и, что очень важ­ но, — менее опасно. Существенно и то, что при пользова­ нии сжиженным тазом отпадают работы по зарядке и пе­ резарядке генераторов, отогреванию затворов и шлангов в зимнее время.

При использовании сжиженных газов для газопла­ менной обработки металлов может быть применена аце­ тилено-кислородная аппаратура с незначительными пере­ делками. В настоящее время разработано и выпускается промышленностью оборудование для различных видов газопламенной обработки металлов.

5

Внедрение сжиженных газов для обработки металлов в условиях Казахстана облегчается тем, что сжиженные газы здесь уже получили широкое применение не только для бытовых, но и для технических целей.

Сконструированная нами комбинированная установка для электродуговой и пропано-кислородной обработки металлов рассчитана на применение ее в процессе ремон­ та сельхозмашин. Она позволяет сочетать электродуго­ вую с пропано-кислородной обработкой металлов, повы­ шать качество ремонтных работ при сварке деталей из тонколистовой стали у комбайнов, тракторов и других сельхозмашин; значительно уменьшается пожарная опас­ ность за счет устранения интенсивного искрения, харак­ терного для электросварки.

Установка позволяет транспортировать одной автома­ шиной одновременно электросварочный аппарат и при­ цеп, на котором смонтирован газовый пост.

Описываемую установку обслуживает один человек. Он одновременно является водителем автомашины и газоэлектросварщиком.

Подробное описание установки в части, относящейся к газопламенной обработке металлов, и некоторые тех­ нико-экономические показатели ее работы приводятся ниже.

ОСОБЕННОСТИ ГОРЮЧИХ ГАЗОВ

Сжиженные газы представляют собой смесь углеводо­ родов, состоящую в основном из пропана и бутана.

Пропан (СзН8), бутан (С4Ню) и их смеси получают из попутных нефтяных газов, выходящих из нефтяных скважин вместе с нефтью, или при переработке нефти на нефтеперерабатывающих заводах.

Пропан, бутан или их смеси транспортируются обыч­ но в специальных железнодорожных цистернах, которыми

6

они доставляются в жидком виде на газораздаточные станции. Здесь сжиженные газы разливают в баллоны или автоцистерны, рассчитанные на рабочее давление до 16 атм.

. Пропан и бутан в нормальных условиях (т. е. при температуре 20° С и давлении 760 мм рт. ст.) находятся в газообразном состояний. Однако имея низкую темпе­ ратуру кипения'(пропан —44,5° С, бутан —0,5°С), они переходят из газообразного состояния в жидкое при сравнительно небольшом понижении температуры или повышении давления. Сжижением этих газов достигает­ ся резкое уменьшение их объема (в 200—300 раз). Это свойство обеспечивает большие удобства при хранении и транспортировке этих газов. Пропан «ли бутан посту­ пает в горелки в газообразном состоянии, что создает благоприятные условия для его горения.

Необходимо учитывать, что пропан и бутан в жид­ ком состоянии обладают большим коэффициентом объ­ емного расширения. Так, например, коэффициент объем­ ного расширения сжиженного бутана при нормальной температуре в 11 раз больше, чем воды, а сжиженного пропана — в 16 раз. Если из замкнутого сосуда произво­ дить отбор паров сжиженного газа, то давление в нем будет снижаться, а сжиженный газ испаряться. Давле­ ние в баллоне, заполненном сжиженным газом, зависит от температуры: с повышением температуры давление увеличивается, а при понижении температуры — умень­ шается.

Исходя из этого, можно сделать вывод, что в холод­ ное время года целесообразно использовать газ, обла­ дающий большей упругостью паров, а в летнее время — меньшей.

Под упругостью насыщенных паров понимают давле­ ние, при котором жидкость находится в равновесии с па­

1

ром этой жидкости при данной температуре. Упругость паров является важнейшей характеристикой сжиженных газов, определяющей рабочее давление в стационарных и транспортных емкостях и баллонах, содержащих сжи­

женный газ (давление в емкости будет равно упругости паров сжиженного газа при данной температуре). С по­

вышением температуры, как отмечалось, упругость паров возрастает.

Вусловиях эксплуатации необходимо учитывать, что

влетнее время температура наружного воздуха доходит

до 35—40°С. Такой же температурой и даже более высо­ кой при неблагоприятных условиях хранения может обла­

дать и сжиженный газ. Если он будет состоять только из пропановой фракции, то при этой температуре давление

в баллоне или цистерне достигает 14 ата. Если же при­ менять смесь, содержащую, положим, 50% бутана и 50 %■ пропана, то в этом случае упругость паров сжиженных газов будет значительно снижена и составит только 8—9 ата.

Зимой, при минусовых температурах, содержание про­ пановых фракций в смеси , должно быть увеличено; на­ ружные газобаллонные установки следует заполнять только технической пропановой фракцией. При темпера­ туре — 15° С упругость паров пропана снижается до 2,95 ата. Это существенное обстоятельство следует иметь в виду при организации системы транспорта, хранения и использования сжиженного газа для газопламенной об­ работки металлов в полевых условиях.

В сжиженном состоянии пропан и бутан обладают высоким коэффициентом теплового расширения, поэтому для предохранения от возможного разрыва емкости в сосудах предусматривается паровая ¡подушка (емкости наполняются не более чем на 85% их объема) .

8

Сжиженный газ обладает высокой теплотворной спо­

Важную роль при сжигании пропан-бутановых смесей играет правильная подача в горелки необходимого ко­ личества кислорода и воздуха. Зная теплоту сгорания га­ за, можно примерно подсчитать расход воздуха для го­ рения. На каждые 1000 ккал теплоты сгорания газа не­ обходимо примерно 1,13 нм3 воздуха. Так, на 1 нм3 газо­ образного пропана требуется 21795КХХГ 1,13=24,6 нм3 воз­

духа.

На практике количество воздуха, подводимого для горения, должно несколько превышать теоретически не­ обходимое количество. Коэффициент избытка воздуха в обычных топочных горелках находится в пределах от 1,05 до 1,15, т. е. практически воздуха подается на 5— 15% больше, чем нужно по теоретическим расчетам. В за­ висимости от количества первичного воздуха, подаваемо­ го в горелку, изменяется внешний вид пламени. Если воз­ духа подается недостаточно, пламя будет желтого цвета,

9