книги из ГПНТБ / Хаимов О.С. Газопламенная обработка металлов сжиженными и природными газами
.pdfИспользование Сжиженных газов связано с малыми давлениями, так как упругость паров их относительно невелика — при 20° она равна 3 атм.
Сжижение пропан-бутана осуществляется при обыч ной температуре без применения излишне высокого дав ления. Относительно легкая сжижаемость и возмож
ность перевозки этого газа в жидком виде делают его весьма транспортабельным. В связи с дешевым способом транспортировки сжиженных газов — в специальных железнодорожных цистернах, в настоящее время они за возятся в Узбекистан в большом количестве для повсеме стного внедрения их в народном хозяйстве.
Стоимость 1 кг пропан-бутана — 10 коп. Сжиженные газы не токсичны: окись углерода не является их компо нентом. По своему качеству они могут широко приме ни іься для сварки легких металлов и чугуна и для всех видов газопламенной обработки металлов — резки, пай ки, поверхностной закалки, металлизации, чистки и других видов обработки.
Для применения пропан-бутана в качестве горючего для газопламенной обработки металлов не требуется сложных и дорогостоящих установок; практически он применим в любом месте производства работ. Сжижен ные газы недефицитны и доступны; при организации своевременной доставки их на рабочее место в достаточ ном количестве практически можно полностью ликвиди ровать простои рабочих из-за отсутствия горючего, как это часто бывает при использовании карбида кальция.
Отрицательное свойство сжиженных газов — сравни тельно низкий нижний предел взрываемости, то есть та наименьшая концентрация газа в воздухе, при которой может произойти взрыв. Для пропана он равен 2,3%.
Природный газ (метан). Природный газ добывают из недр земли. По газопроводам газ транспортируется в
11
города и населенные пункты й затем на промышленные предприятия. Природные газы, добываемые в Ферган ской долине и Бухарской области, имеют низкую тепло творную способность — 8000—8500 ккал/м3, температуру
пламени — 2000°, предел |
взрываемости |
с воздухом |
5,2—13,8%. |
практика, строгое |
соблюдение |
Однако, как показала |
правил использования газов вполне обеспечивает безо пасность применения как сжиженных, так и природных газов для газопламенной обработки металлов.
Богатейшие запасы природного газа в недрах Узбе кистана и широкий размах работ по газификации горо дов, населенных пунктов и промышленных предприятий делают этот газ общедоступным в любом количестве для повсеместного внедрения его в народном хозяйстве.
Природные газы по своим качествам могут быть при менены для сварки тонколистовой стали, легких метал
лов и чугуна и других видов газопламенной |
обработки |
||||
металлов — резки, |
пайки, |
металлизации, |
закалки и |
||
очистки. |
газы |
так же, как |
и пропан-бутан, при |
||
Природные |
|||||
использовании |
в качестве |
горючего для газопламенной |
|||
обработки металлов |
не требуют |
сложного |
и дорогого |
||
оборудования. Единовременное капиталовложение при организации постов газопламенной обработки металлов с применением природного газа особенно низко, если на промышленных предприятиях уже имеются газовые сети. При получении природного газа по газопроводам практически не бывает перебоя в подаче его к рабочему месту. Для сжижения природного газа и доставки его потребителям в специальных баллонах требуются мощ ные компрессорные станции. В настоящее время в Узбе кистане жидкие природные газы не производятся.
ИНИЦИАТОРЫ ПРИМЕНЕНИЯ ЗАМЕНИТЕЛЕЙ АЦЕТИЛЕНА
В республике пионерами внедрения сжиженного газа для газопламенной обработки металлов взамен дефи цитного карбида кальция является целая плеяда нова торов производства.
Так, на Ташкентском экскаваторном заводе новато ры-газорезчики П. П. Зотов и Н. А. Макаров первыми освоили газовую резку стали любых толщин с примене
нием пропан-бутана. |
газорезчик |
На опытном заводе ЦНИИХПрома |
|
В. Ф. Рябуха проявил большую активность |
в широком |
внедрении пропан-бутановой смеси для разделительной резки стали.
На Кокандском механическом заводе «Большевик» Узбекского совнархоза новатор производства С. П. Ива нов первым освоил резку металла с применением сжи женного газа на автомате AGIII-2. С- П. Иванов на сво ем автомате добился такой чистоты реза, что вырезан ные им детали без механической обработки идут в дело.
На этом заводе в настоящее время действуют 9 установок для разделительной резки металлов с при менением пропан-бутана.
Широко стали применять сжиженный газ и строи тельно-монтажные организации Министерства строитель ства УзССР.
Инициаторами внедрения пропан-бутана взамен кар бида на монтажных работах в 1959 году выступили ин женер УНР-557 спецтреста № 93 Е. М. Каменецкий и газорезчик Ю. Кащеев. В этом управлении сейчас дей ствует свыше 40 установок для резки металла пропанбутановой смесью.
1238 |
13 |
Благодаря инициативе и движению новаторов произ водства, фронт применения сжиженного и природного газов для газопламенной обработки металлов в респуб лике расширяется с каждым годом. Если в 1959 году промышленные предприятия и строительно-монтажные организации республики для газопламенной обработки металлов израсходовали не более 40 тсжиженного газа,
в1960 году — 370 т, то на 1961 год газоснабжающие ор ганизации имеют заявку на 600 тпропан-бутана.
Предварительные заявки показывают, что в 1962 году расход газа для этих целей составит около 1500 т.
Подсчетами установлено, что потребность республики
вкарбиде кальция для целей резки и частичной сварки металлов на 1962 год составляет около 3500 т, а по Министерству строительства УзССР — около 800 т.
Повсеместное внедрение заменителей карбида каль
ция только для целей резки и частичной сварки метал лов позволит республике сэкономить в 1962 году около 385 тыс. руб. и высвободить для народною хозяйства 3500 тдефицитного карбида.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
Рассмотренные характеристики сжиженных и при родных газов показывают, что они могут быть вполне использованы для многих видов газопламенной обра ботки металлов — сварки тонколистовой стали, легких металлов и чугуна, резки металлов, пайки черных и цветных металлов, закалки, металлизации и очистки ме таллических поверхностей.
Влияние рода горючего для подогревательного пла мени при газопламенной обработке металлов выража ется главным образом в том, что в случаях применения горючих с пониженной температурой пламени увеличи вается время подогрева до начала основного процесса и
14
незначительно уменьшается скорость последнего. Ско рость же нагрева металла зависит от эффективной мощ ности пламени, то есть количества тепла, вводимого в
нагреваемый участок в единицу времени. При сжигании газов с пониженной температурой пламени увеличива ется расход их. Таким образом, пониженная калорий ность и температура пламени газов — заменителей аце тилена могут быть компенсированы увеличением коли чества горючего, подаваемого через резак или горелку.
Отношение расхода горючего заменителя ѵ3 к рас ходу ацетилена ѵа , при котором получается эквивалент ная мощность пламени, называется коэффициентом за мены ацетилена другими газами1^, откуда:
Для природных газов этот коэффициент составляет примерно 1,7.
Однако ввиду низкой стоимости эквивалентного ко личества газов-заменителей некоторое увеличение рас хода их по сравнению с ацетиленом не повышает стои мость работ по газопламенной обработке металлов.
Расход сжиженных газов, ввиду высокой калорий ности их (2100 ккал/м3) по отношению к ацетилену, составляет около 0,7.
При использовании сетевого газа из общезаводской сети стоимость эквивалентного объема газа составляет около 20% от стоимости ацетилена, полученного на мес те работы генератора. Сжиженный газ обходится в 1.5— 2 раза дороже сетевого.
Ниже приводятся сравнительные данные стоимости 1 м3 и 1000 ккал ацетилена, сжиженного и природного газов без издержек на их получение и использование и без накладных расходов (табл. 2).
Таблица 2
Сравнительные данные стоимости 1 м 3 и 1000 ккал газов
Газ
Низшая тепло творная способ ность в кк а л /м й |
Расход карбида кальция на 1 .иЗ ацетилена в кг |
Стоимость 1 кг карбида кальция в коп. |
Стоимость 1 Л/З газа без прочих расходов в коп. |
Стоимость 1000 к к а л газа в коп. |
А ц ет и л ен .......................................... |
13 000 |
4,5 |
7 31,5 |
2,4 |
Сжиженный газ |
21 000 |
|
20 |
0,95 |
(пропан-бугаи).................................. |
— |
|||
Природный газ |
8500 |
|
1,0 |
0,12 |
( м е т а н ).............................................. |
|
Из табл. 2 видно, что стоимость 1000 ккал ацетилена в 20 раз выше стоимости 1000 ккал природного газа и примерно в 2,5 раза выше стоимости такого же количе ства калорий сжиженного газа.
В табл. 3 приведены примерные сравнительные дан ные, характеризующие влияние рода горючего на про цесс кислородной резки.
Опыты показали, ' что при эквивалентном расходе горючих газов переход вместо ацетилена на газы-заме нители практически не меняет скорость газопламенной обработки металлов при хорошем качестве работ.
При применении сжиженных и природных газов для газопламенной обработки металлов производительность труда рабочих увеличивается примерно на 20%.
Известно, что при применении ацетилена, получаемо го от переносных газогенераторов, рабочий, занятый на газопламенной обработке металлов, затрачивает много времени на доставку и заправку генератора водой, до-
16
|
|
|
|
|
|
Таблица 3 |
|
Влияние рода горючего на процесс резни |
|||||
|
|
Время подо- |
Время резки |
Стоимость |
|
|
Наименование |
резки |
Ч истоту |
||||
горючего |
ла резки в % |
1 пог. м в % |
1 |
пог. м |
реза |
|
|
|
|
в |
% |
|
|
|
|
|
|
|
||
Ацетилен . . . . |
100 |
100 |
|
100 |
наименее |
|
|
|
|
|
|
|
удовлетво |
Сжиженный |
газ |
|
|
|
|
рительная |
140—150 |
110-115 |
|
90—95 |
удовлетво |
||
(пропан-бутан) . |
|
|||||
Природный |
газ |
170—180 |
115—120 |
|
8 0 -8 5 |
рительная |
(метан)................. |
|
хорошая |
||||
ставку и зарядку генератора карбидом и его регули ровку.
Единые нормы и расценки 1960 года, введенные в
действие с 1 января 1961 года, предусматривают при обслуживании генератора самим газорезчиком нормы времени и расценки умножать на коэффициент 1,2.
При получении ацетилена от стационарных газоге нераторных установок для обслуживания их заняты
специальные рабочие.
При применении газов-заменителей необходимость умножать нормы времени и расценки на 1,2 и содержа ние стационарных газо-генераторных установок отпада ет. Ввиду доступности и недифицитности горючих сжи женных и природных газов простои рабочих из-за отсут ствия горючего исключаются.
Таким образом, применение сжиженных и природ ных газов вместо ацетилена при большинстве видов га зопламенной обработки металлов позволяет повысить производительность труда примерно на 20%, ликвидиро-
2 -1 2 3 8 ! гос. пувлиннАя
н а у ч н *т ех н '<іч е с м а
1_Л И Ѣ Л И О Т Е п а СССР
вать простои рабочих из-за перебоев в получении и доставке горючего (карбида кальция), удешевить стои мость работ по газопламенной обработке металлов и улучшить качество обработки последних.
Опубликованные данные ЦБТИ Пермского СНХ по казывают, что применение сжиженного газа для целей резки и частичной сварки металлов дало тресту «Уралсантехмонтаж» экономию 28 612 руб. за год,.
Стоимость 1 кг карбида кальция — 7 коп. Из 4,5 кг карбида получается 1 м5 ацетилена стоимостью 31,5 коп. (без прочих затрат).
Стоимость 1 кг сжиженного газа — 10 коп. Из 2 кг жидкой фазы этого газа получается 1 м3 паровой фазы газа стоимостью 20 коп. Если принять оба газа равно ценными по эффекту резания металла, то разница стои мости 1 м3 газов составляет 31,5 коп.— 20 коп.= = 11,5 коп.
Трест в год расходовал для целей резки и частичной
сварки металлов 260 |
т карбида |
кальция, |
получая при |
||
этом 57 780 м3 ацетилена. |
стоимости |
1 м3 газов |
|||
Экономия |
только |
от разницы |
|||
составляет |
(260 000 |
: 4,5)11,5 = 664 470 коп. = 6644 |
руб. |
||
70 коп. При этом высвобождается 260 т карбида |
каль |
||||
ция. |
|
|
|
|
|
Как было указано выше, при применении сжиженно го и природного газов отпадает необходимость в обслу живании газосварочной аппаратуры и высвобождается в среднем 20% рабочего времени газосварщика, что со ставляет ежедневно более 1 часа.
Для целей резки и частичной сварки металлов в трес те «Уралсантехмонтаж» работают 120 газосварщиков.
В целом по тресту высвободилось:
1X300X120 = 36 000 чел.-часов, или 5200 чел.-дней.
18
Если газосварщик в тресте имеет средний разряд, т. е. четвертый, и его дневная ставка 3 руб. 32 коп., годовая экономия по зарплате составляет:
5200X3 руб. 32 коп. = 17264 руб.
Применение сжиженного газа дало возможность тресту высвободить или отказаться от приобретения 120 ацетиленовых генераторов.
При средней стоимости одного генератора с редукто ром 62 руб. 80 коп. общая стоимость высвобожденных генераторов составляет:
62 руб. 80 коп. X 120 = 7536 руб.
Газовый баллон в Пермском экономическом районе стоит 12 руб. 70 коп., газовый редуктор —10 руб. 90 коп., всего —23 руб. 60 коп.
При сроке пользования газосварочной аппаратурой в течение двух лет экономия от высвобождения этого обо
рудования |
с учетом |
приобретения баллонов |
с газовым |
редуктором |
составляет: |
|
|
(62 руб. 80 к о п .-2 _3руб._ 60 коп^ ш = ^ |
^ |
||
Общая |
экономия |
составляет: |
|
6644 руб. |
70 К О П .+ |
17 264 руб.+ 4704 руб. = 28 612 руб. |
|
|
|
70 коп. |
|
Следует подчеркнуть, что при замене ацетилена при родным газом общая экономия за год любого предприя тия увеличивается на сумму стоимости баллонов, так как в этом случае баллоны не требуются.
Подсчеты, произведенные работниками Ташкентско го экскаваторного завода, показывают, что применение сжиженного газа вместо ацетилена только для целей
19
разделительной резки металлов даст годовую экономию 4800 руб., а при переходе на природный газ завод полу
чит экономию 6800 руб. в год.
Применение сжиженного газа для автоматической вырезки деталей по копиру на аппарате АСШ-2 на Кокандском механическом заводе «Большевик» дало воз можность отказаться от механической обработки этих деталей, которая производилась при вырезке их с при менением ацетилена, не говоря об экономии средств за счет разницы стоимости 1 м3 ацетилена и сжижен ного газа.
Фронт применения сжиженного и природного газов для целей газопламенной обработки металлов с каж дым днем расширяется.
СХЕМЫ ПОСТОВ ГАЗОПЛАМЕННОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ СЖИЖЕННЫМИ И ПРИРОДНЫМИ ГАЗАМИ
Посты газокислородной обработки металлов могут быть переносными и стационарными. Переносные посты обычно питаются сжиженными или жидкими газами от одиночных баллонов, а стационарные — от газовой сети группы баллонов, дворовых групповых емкостей или газопровода природного газа.
Переносный пост. Переносный пост газокислородной обработки металлов (рис. I) состоит из газового балло на, кислородного баллона, тазового редуктора, кисло родного редуктора, обратного клапана на газовом шлан ге, шланга от баллона с горючим газом, кислородного шланга и резака (горелки). Шланги соединяются с обо рудованием поста на ниппелях и закрепляются специ альными зажимами-хомутами. Питание переносного по ста от баллона, ввиду незначительного количества отби раемого газа, может осуществляться без испарителя при
20