ГЛАВА 1

СВАРОЧНОЕ ПЛАМЯ

1.1. Основные свойства сварочного пламені

Реакция горения обычно протекает при соединен] ш твердых, жидких или газообразных веществ с кислородом. Длт процессов газопламенной обработки наибольшее значение им( ет процесс горения различных горючих газов и паров жидких гррючих ве­ществ в кислороде или воздухе.

Горение любой газовой смеси начинается с воспламенения ее при определенной температуре, зависящей от условие, при кото­рых протекает этот процесс. После того как горение нач щось, даль­нейший нагрев газа внешним источником теплоты становится излишним, поскольку тепловой энергии газа достаточно для под­держания горения новых порций горючей смеси.

Необходимое условие горения газа в кислороде состоит в том, что содержание горючего газа в смеси холиться в определенных пределах, называемых преф пл вменения. В зависимости от скорости рас простране

упл различают три вида горения: спокойное (і’пл не 15м/с); взрывчатое (vnJI достигает нескольких сотен ь кунду); детонационное (л,,,, свыше 1 км/с).

Скорость распространения пламени зависит от cocijs смеси, давления, под которым она находится, характ; ма пространства, где происходит горение, термомехан г ловий на его границе (например, при горении сме основным параметром, определяющим эти условия, диаметр), степени чистоты горючего газа и кислорода нием содержания в них примесей скорость распростр; мени уменьшается).

Применяемые в процессах газопламенной обработке газы и пары жидких горючих веществ представляют с преимущественно углеводородов с другими газами. В используется только водород. Все горючие газы, содеЬ. леводороды (метан, пропан, бутан, нефтяной, пироли: г гие газы), образуют пламя со светящимся ядром, анал

смеси Ро= 1), принято называть нормальным. Однако следует учи­тывать, что с кислородом, поступающим из горелки, взаимодей­ствует относительно небольшое количество водорода, превраща­ясь в водяной пар. Кроме того, в кислороде содержатся примеси, поэтому нормальное пламя образуется при поступлении несколь­ко большего количества кислорода, а именно при соотношении газов в смеси р0= 1,1… 1,2.

Для окислительного пламени, например, при соотношении газов в смеси рс = 1,5 начальная стадия горения в средней (рабо­чей) зоне пламени может быть выражена реакцией

С2Н2 + 1,502= 2СО + Н2 + 0,5О2,

свидетельствующей о том, что эта зона утрачивает свои восстано­вительные свойства и становится окислительной.

Для науглероживающего пламени, в частности, при соотно­шении газов в смеси рц = 0,5 реакция, характеризующая сгорание горючего газа в средней зоне пламени, записывается в виде

С2Н2 + 0,5О2= СО + С + Н2.

В данном случае в этой зоне появляется значительное количе­ство свободного углерода.

Для углеводородов СсНу при отсутствии кислорода протекает реакция разложения

CfHj, = хС + (у/2)Н2 + Ор,

где Qv — удельная теплота реакции.

Таким образом, яркое свечение ядра пламени любого газооб­разного углеводорода обусловлено наличием на периферии ядра раскаленных частиц углерода.

При избытке ацетилена количество свободного углерода возрас­тает, ядро пламени увеличивается, и зона яркого свечения, насы­щенная раскаленными частицами углерода, расширяется. При даль­нейшем повышении содержания ацетилена в смеси средняя зона пламени полностью исчезает, и пламя становится сильнокоптящим.