Газосварочное оборудование работающие на воде электролизеры ЛИГА

Газовой сварке уже почти сто лет. Несмотря на появление множества новых способов сварки, многие работы и сейчас удобнее выполнять газовой горелкой. В качестве горючего газа для сварки повсеместно используют ацетилен. Объем применения прочих горючих газов ничтожно мал.

В 70-80 гг. исследования, проведенные специалистами Института электросварки им. Е.О.Патона, Киевского политехнического института и ряда других организаций в СССР и за рубежом, показали, что вместо ацетилена можно использовать водород. При этом производительность и качество сварки углеродистых сталей и многих других сплавов могут быть такими же, как при работе с ацетиленом.

Давно известно, что тепловые характеристики водородно-кислородного пламени позволяют сваривать, резать, паять, плавить и термически обрабатывать большинство металлов, кварц, любое стекло и керамику. По температуре оно такое же, как ацетилено-кислородное, а увеличение расхода водородно-кислородной смеси в 1,7-2,0 раза по сравнению с ацетилено-кислородной позволяет обеспечить такую же скорость локального нагрева металла до температуры плавления. Но ацетилено-кислородное пламя является восстановительным по отношению к жидкому железу, а водородно-кислородное — окислительным.

Это долгое время мешало сваривать сталь водородно-кислородным пламенем: сварочная ванна покрывалась сплошным слоем шлака, а шов получался хрупким и пористым. Но выяснилось, что если добавлять к водородно-кислородной смеси пары органических веществ, связывающих кислород, то можно получать безупречные по качеству швы. В Киевском политехническом институте доказали, что достаточно добавить пары бензина в количестве всего 2,2% объема, — и пламя становится химически нейтральным. Вместо бензина можно добавлять различные углеводороды с температурами кипения от 30°С до 80°С. (Бензины, гексан, гептан — предельные углеводороды; бензол, толуол — непредельные углеводороды). Расход добавки мизерный, так как она является не теплоносителем, а раскислителем, связывающим лишний кислород.

Для выполнения такого объема сварки стали, на который расходуют баллон ацетилена, требуется всего около 100 г бензина.
Таким образом, технологические ограничения на применение водородно-кислородной смеси при сварке были сняты, однако объем применения водорода для сварки все еще остается ничтожным. Причина: до последнего времени не было пригодного для сварки источника водорода. Баллоны тут не годятся: их потребуется в 3-5 раз больше, чем при работе на ацетилене и кислороде. Это явно нерентабельно. Но там, где есть электроэнергия, источником водорода и кислорода может быть обычная вода. При электролизе воды получаются сразу и горючий газ (водород), и окислитель (кислород), к тому же в оптимальном соотношении. Значит, если сделать электролизер, который можно доставлять к месту сварки, то можно подавать газы из него прямо в горелку и обходиться без баллонов.
Эту очевидную идею пытались реализовать с 30-х гг., но безрезультатно.
Основным препятствием оказалось соотношение веса электролизера и количества вырабатываемого газа. Газосварочное оборудование обычно должно быть передвижным. Но долгие годы количества газа от передвижных электролизеров хватало только для ювелирных работ либо для пайки зубных протезов. В 80-90 гг. наряду с 300-килограммовыми стационарными электролизерами, применяемыми для сварки стали толщиной 5-6 мм, появились передвижные электролизеры, позволяющие сваривать лист толщиной 1-2 мм. Однако для строительства и общепромышленного применения этого явно недостаточно.
ЗАО "Лига" преодолело "весовой барьер", совершив скачок в соотношении веса и производительности по сравнению с электролизерами других фирм. В 1993 г. предприятие первым в мире сделало передвижной электролизер, пригодный по производительности, времени непрерывной работы без дозаправки и другим характеристикам для общепромышленного применения, а также в строительстве.

К настоящему времени создан параметрический ряд электролизно-водных сварочных аппаратов, охватывающий почти все задачи газопламенной обработки материалов. В состав каждого аппарата входят собственно электролизер, шланги длиной до 6 метров, горелка. Аппарат Лига-41 по желанию может комплектоваться резаком.

Названные аппараты позволяют выполнять практически все виды газопламенной обработки материалов за исключением резки стали толще 30 мм. Они применимы повсеместно, в частности, при сварке труб в зданиях, ремонте автомашин, строительной, сельскохозяйственной и бытовой техники, при газопламенной пайке и наплавке, при ювелирных работах, в стоматологии, термической обработке, отжиге стекла.

Это первые передвижные и переносные электролизные аппараты для общепромышленного применения и строительства за все время существования газовой сварки. До них реальной альтернативы баллонам при газовой сварке в промышленности и строительстве не было (а кроме них нет и сейчас).

Технологические возможности каждого из аппаратов определяются его производительностью по газу. Для сварки листовой стали нужно не менее 270-300 л/ч водородно-кислородной смеси на 1 мм толщины. Больше можно: квалифицированный сварщик сумеет сварить тонкий металл мощным пламенем и не прожечь его. Меньше нельзя: не хватит тепла, и не будет ни производительности, ни качества.

Аппарат Лига-12 малогабаритный, переносной, питается от бытовой сети 220 В. При незначительной потребляемой мощности 1,8 кВт позволяет сваривать и резать сталь и цветные металлы толщиной до 2 мм. Температура чистого пламени легко регулируется от 600оС до 2600оС. Данный аппарат хорошо себя зарекомендовал у ювелиров, стоматологов и ремонтников холодильного оборудования. Технологические возможности аппарата Лига-12 — рекордные при малом весе (12 кг.) и незначительной потребляемой мощности (1,8 кВт). Он вырабатывает за 1 час работы около 330 л газовой смеси, расходуя при этом 150 мл дистиллированной воды.

Аппарат Лига-31 позволяет резать и сваривать сталь и цветные металлы толщиной стенки до 3 мм. Он нашел себе применение на станциях технического обслуживания автомобилей, где применение баллонов с взрывоопасными газами (пропан, кислород) чревато серьезными последствиями. Аппарат очень удобен при наплавке и пайке цветных и черных металлов. Температура чистого пламени в нем также легко регулируется от 600°С до 2600°С. Очень простой контроль производительности делают сварочный аппарат легко приспосабливаемым для выполнения самых различных задач в труднодоступных местах (ремонт радиаторов, блоков двигателей, ступиц, при кузовных работах). Встроенная система контроля подает сигнал в случаях достижения давления и уровня электролита своих предельных значений и автоматически отключает аппарат от электрической сети, обеспечивая этим двойную пожаровзрывобезопасность.

Аппарат Лига-41 разработан по предложению сотрудников аварийных служб. Он предназначен для выполнения ремонтных работ в тех местах, где отсутствует трехфазная сеть 380 В. Аппарат позволяет сваривать трубы с толщиной стенки до 5 мм, производить заварку дефектов чугунного и цветного литья. Также его можно применять для ручной и машинной резки металлов толщиной до 30 мм. В этом случае подогревающее пламя резака питается от аппарата, а режущий кислород подают из баллонов. При такой технологии резки поверхность реза гораздо чище, чем при резке ацетиленом или пропаном, металл не науглевоживается и не закаливается, отсутствует грат, воздух не загрязняется окислами азота. Данная технология позволяет технически решать проблему безопасного выполнения кислородной резки в колодцах и тоннелях, в метрополитене, где использование ацетилена и пропана запрещено.

Аппарат Лига-41А по своим характеристикам аналогичен аппарату Лига-41. Различие состоит в том, что он может работать в интервалах температуры от –15оС до +40оС, что позволяет его применять в строительных и ремонтно-восстановительных работах при отрицательной температуре воздуха.

Все аппараты позволяют выполнять и мелкие работы, в том числе и микрофакелом диаметром менее 1 мм. Других изготовителей с такой производительностью по газу и технологическими возможностями, пожаровзрывобезопасности в странах СНГ нет. Есть, однако, зарубежные аналоги, но их вес превышает 250-300 кг.

К настоящему времени уже накоплен определенный опыт производственного использования электролизно-водных сварочных аппаратов. Переход на работу с этими аппаратами не вызывал затруднений у профессиональных газосварщиков. Переучивать их не требовалось, — достаточно было краткого инструктажа. Качество сварных соединений трубопроводов, выполненных с применением аппаратов, удовлетворяет требованиям СНиП 3.05.01-84 и СНиП 3.05.05-85. Паять различными припоями цветные металлы удобнее и быстрее. Аппараты оказались очень эффективными при выполнении пайки и сварки в труднодоступных местах. Для стекла и оксидной керамики водородно-кислородное пламя — вообще идеальный источник нагрева, так как окислительный характер пламени в этом случае представляет преимущество, а не препятствие, как при сварке стали.

Преимущества при работе с аппаратами Лига по сравнению с работой с ацетиленом и пропаном при газопламенной обработке материалов следующие.
Во-первых, аппараты пожаровзрывобезопасны и при хранении, и при работе. Время от включения холодного, неработающего аппарата до выхода на рабочий режим составляет всего лишь 1-5 мин. в зависимости от окружающей температуры и требуемого расхода газа. При работе аппарата газ не накапливается, так как никаких ресиверов и тому подобных узлов в нем нет.
Во-вторых, производительность аппарата автоматически поддерживается равной расходу газа на горелку. Поэтому масса взрывающегося вещества (водородно-кислородной смеси) в работающем аппарате мала, и если газ в аппарате взорвать каким-либо способом, то энергия взрыва будет небольшой. Прочность аппарата обеспечивает его безопасность и исправность даже при нарушениях норм эксплуатации.
В-третьих, сварка становится экологически чистой. При работе на ацетилене воздух рабочей зоны загрязняется окислами азота. Они токсичны, и для снижения их концентрации ниже предельно допустимой нужна очень большая кратность воздухообмена. Поэтому при работе с ацетиленом в помещениях норматив содержания окислов азота, как правило, не выполняется. Это явно сказывается на самочувствии сварщиков. При работе с аппаратами Лига нет ни жидких, ни твердых отходов. Единственный продукт горения — водяной пар: окислы азота в рабочей зоне даже не обнаруживаются обычными методами анализа.
В-четвертых, работа сварщика не зависит от поставок баллонного газа или карбида кальция.
В-пятых, сварка резко удешевляется. На тот объем сварочных работ, на который в иных случаях расходуют баллон ацетилена и баллон кислорода, описываемым аппаратам нужно около 6,5 кВтч электроэнергии, 0,8 л дистиллированной воды и 100 г бензина. Заправка баллонов стоит раз в 10 дороже, чем электроэнергия и все остальное, что необходимо для работы аппаратов.
В-шестых, эксплуатировать аппараты гораздо легче, чем обычные передвижные генераторы ацетилена: дозаправляют их реже, а трудоемкость дозаправки в несколько раз меньше трудоемкости перезарядки генератора.
Наконец, в-седьмых, при машинной кислородной резке питание подогревающего пламени от аппаратов позволяет улучшить качество резки, снизить расходы на нее и предотвратить загрязнение воздуха окислами азота.

Применение баллонов и ацетиленовых генераторов оправдано только для сварки в полевых условиях, когда нет электроэнергии. В остальных случаях на смену баллонам должны прийти аппараты, работающие на воде. Необходимые технические предпосылки для этого созданы, и, по-видимому, в ближайшие годы электролизно-водные сварочные аппараты найдут широкое массовое применение.

Андрей САУЛИЧ