Активные защитные газы
В качестве активного защитного газа при дуговой сварке применяют углекислый газ. К активным газам могут быть отнесены также кислород, азот и водород, используемые в некоторых сварочных процессах как составная часть защитного газа.
Углекислый газ, или двуокись углерода, может находиться в газообразном, сжиженном и твердом (в виде сухого льда) состояниях.
Жидкая двуокись углерода превращается в газ при подводе к ней теплоты. В нормальных условиях (20 «С и 0,1 МПа) при испарении 1 кг жидкой углекислоты образуется 509 л газа. При чрезмерно быстром отборе газа, понижении давления в баллоне и недостаточном подводе теплоты углекислота превращается в сухой лед.
Двуокись углерода термически устойчива, диссоциирует на окись углерода и кислород только при температуре выше 2000 °С.
Поскольку для получения швов высокого качества необходим углекислый газ высокой чистоты, для сварки используют двуокись углерода высшего и первого сортов по ГОСТ 8050—85, которая не должна содержать сероводород, кислоты и органические соединения.
Кислород [О] — химический элемент VI группы периодической системы Д.И.Менделеева, атомный номер 8, атомная масса 15,9994. При нормальных условиях газ без цвета, запаха и вкуса. Химически наиболее активный (после фтора) неметалл. С большинством других элементов (водородом, металлами, серой, фосфором и т.д.) взаимодействует непосредственно (окисление) и, как правило, с выделением энергии.
Газообразный кислород трех сортов по ГОСТ 6583—78 получают из атмосферного воздуха. Кислород нетоксичен, негорюч и невзрывоопасен, однако, являясь сильным окислителем, резко увеличивает способность других материалов к горению.
В сварочном производстве кислород широко применяют для газовой сварки и резки, а также при дуговой сварке как составную часть защитной газовой смеси. При достаточно высоком содержании элементов-раскислителей в переплавляемом дугой металле кислород может вводиться в зону сварки для уменьшения вредного действия водорода, улучшения переноса электродного металла и формирования металла шва. Как поверхностно-активный элемент кислород уменьшает поверхностное натяжение жидкого металла, тем самым способствуя образованию на конце электрода более мелких капель и их более равномерному, направленному (струйному) переносу в сварочную ванну.
Азот [N] — химический элемент V группы периодической системы Д. И. Менделеева, атомный номер 7, атомная масса 14,0067, бесцветный газ, не имеющий запаха и вкуса. В воздухе свободный азот (в виде молекул N2) составляет 78,09 %.
Азот применяют при сварке меди и ее сплавов, по отношению к которым он является инертным газом. По отношению к большинству других металлов азот является активным газом, часто вредным, и его концентрацию в зоне плавления стремятся ограничить.
Водород [Н] — химический элемент, первый по порядковому номеру в периодической системе Д. И. Менделеева. Атомная масса 1,00792. При обычных условиях водород — газ без цвета, запаха и вкуса, в 14,4 раза легче воздуха. В соответствии с ГОСТ 3022—80 водород выпускают трех марок — А, Б и В. Для сварочных и металлургических целей в основном используют водород марок А и Б.
Водород применяют только в специальных областях сварки, например для атомно-водородной сварки. Ввиду возможности образования взрывоопасной смеси между водородом и воздухом при работе с ним следует строго соблюдать требования техники безопасности.