в каком состоянии находится аргон в баллоне
В каком состоянии находится аргон в баллоне
Аргон жидкий (общие сведения)
Аргон жидкий (общие сведения)
Свойства жидкого аргона.
Как и находящийся в газообразной фазе, в жидком виде аргон нетоксичен, не имеет запаха и представляет собой бесцветную жидкую субстанцию. Пузырьки испаряющегося аргона делают ее мутноватой, беловатой и потому не очень прозрачной.
Обладая очень низкой температурой кипения, жидкий аргон может быть опасен для людей, которые с ним работают. При соприкосновении с таким веществом можно обморозить открытые участки кожи и слизистые оболочки глаз. Поэтому, работая с этим сжиженным газом, нужно очень строго соблюдать правила безопасности и обязательно быть в защитных очках.
Получение аргона.
Аргон является составной частью воздуха, поэтому и получают его, выделяя из этой смеси газов. В промышленности воздух разделяют сжижением. Делается это посредством применения низких температур, высокого и низкого давления.
При глубоком охлаждении газы, составляющие воздух становятся жидкостями. Поскольку температура сжижения у каждого газа своя, становится возможным их разделение в жидкой фазе. Сочетание высокого и низкого давления позволяет сделать процесс дистилляции более быстрым и качественным. В результате из воздухоразделительного аппарата выходят разные фракции газов, содержащих относительно небольшие количества примесей. Для аргона этими примесями в основном могут быть азот и кислород.
Область применения аргона.
Поскольку он применяется в основном в виде газа, перед работой жидкий аргон нужно «отогреть», то есть опять превратить в газ. А в газообразном виде аргон очень востребован в очень непохожих разнонаправленных отраслях промышленности.
Кроме известных всем, сияющих красивыми цветами «рекламных огней» — неоновых и аргоновых ламп, его применяют еще и в электронике. И в процессе сварки, при металлообработке, в металлургии работает аргон. А еще в строительстве, химической промышленности, машиностроении, и, конечно же, в научных исследованиях.
Инертность аргона в химических реакциях позволяет использовать его там, где требуется защитная атмосфера, изолирующая от кислорода воздуха, оказывающего окисляющее воздействие. Такая защитная среда просто необходима при рафинировании металлов в металлургии. Еще она нужна при резке или плавке активных металлов, алюминия, магниевых и алюминиевых сплавов, при работе с нержавеющими хромоникелевыми жаропрочными сплавами.
Для повышения теплоизоляции, аргон служит наполнителем стеклопакетов ставших очень популярными в последние годы герметичных пластиковых окон. В химической промышленности аргон – это именно тот специальный упаковочный газ, который призван, как написано на этикетках, обеспечить сохранность продуктов и их ценных пищевых качеств.
Любопытные сведения об аргоне.
Название этого газа с греческого языка переводится как «недеятельный», то есть инертный. В обычных условиях он не вступает в химические реакции практически ни с чем. Поэтому после использования он возвращается обратно в воздух, в атмосферу Земли, фактически не изменяя ее.
Температура, при которой плавится аргон, будучи в твердом состоянии лишь на несколько градусов превышает температуру, при которой он стабильно остается в жидком виде. В случае, когда жидкая фракция аргона подольше остается в сжиженном азоте можно получить белую пористую кристаллическую массу – твердый аргон. Это возможно потому, что температура жидкого азота на несколько градусов ниже, чем температура плавления аргона.
Исследования ученых – биологов выявили удивительный факт, что аргон способствует росту растений. Как ни странно, даже находясь в атмосфере относительно чистого аргона семена кукурузы, ржи, огурцов и риса дали ростки. Моркови, луку и салату для прорастания подошла смесь, в которой аргон был разбавлен кислородом всего лишь на два процента.
Аргон, постоянно присутствующий в окружающем воздухе, при повышении концентрации до 69-70 процентов оказывает на животных и людей своеобразное действие. Смесь из 11% азота, 69 % аргона и 20% кислорода под давлением в четыре атмосферы вызывает довольно сильно проявляющееся явление наркоза. Как только подача аргона прекращается, эффект наркоза моментально исчезает.
Вот поэтому настолько важна осторожность при работе со сжиженным аргоном. Он не ядовит. Но, сочетание давления, способствующего быстрому растворению аргона в нервных тканях и большой его концентрации, которые присутствуют при перевозке и хранении этого газа в жидком виде, создают потенциально опасную ситуацию.
Способы доставки аргона к потребителю.
Аргон поставляют потребителю двумя способами: в виде газа или жидкости. В обоих случаях его перевозят автомобильным и железнодорожным транспортом в специальных баллонах и цистернах, выдерживающих высокое давление.
Сжижение аргона необходимо в основном для транспортировки больших объемов этого газа к месту дальнейшего использования. Как известно, в газообразном виде вещество занимает намного больший объем, чем в жидком состоянии. Это значит, что цистерны и баллоны с жидким аргоном содержат намного больше этого вещества, чем подобные по объему емкости с аргоном – газом.
Само по себе сжижение газа и сохранение его в жидком состоянии в течение длительного времени представляет собой достаточно дорогостоящий процесс. Для этого требуется достижение очень низких температур. Для сжижения аргона зачастую используют другой сжиженный газ, производство, которого несколько дешевле, чем производство аргона – азот. Но, и получение жидкого азота недешево. Поэтому, если аргона для чего-либо требуется относительно немного, то нет необходимости его сжижать.
В этом случае аргон в газообразном виде перевозится и хранится в стальных баллонах, находящихся под давлением. Согласно государственным требованиям маркировки такие баллоны окрашивают в серый или черный цвет.
Если же аргон нужен потребителю в больших объемах, намного экономичнее и целесообразнее перевозить его в виде жидкости. Для этого используются специальные цистерны или сосуды Дьюара, представляющие собой специальные криогенные емкости, сохраняющие низкую температуру.
«DP Air Gas» основной поставщик аргона в Украине доставляет его потребителям в газообразном и сжиженном виде.
Аргоновый баллон: объем и заправка с разным давлением
Для транспортировки и хранения промышленных газов используют специальные баллоны, изготовленные из металла или композитного материала. Аргоновые баллоны не являются исключением – они предназначены для заправки газообразным или жидким элементом № 18 периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева.
Область применения
В первую очередь необходимо разобраться с техническими характеристиками вещества. Аргон – это химический элемент, обладающий следующими характеристиками:
Его синтезируют промышленным способом, на специальных станциях, путем ректификации атмосферного воздуха при низкой температуре. Этим способом также отделяют кислород и азот. Аргон считается побочным продуктом производства. Технологический цикл синтеза аммиака также сопровождается незначительным выделением данного вещества.
Основная сфера применения – аргонодуговая сварка (TIG), где инертный газ защищает сварочную ванную от воздействия кислорода, содержащегося в воздухе. Кроме того, баллон для аргона, равно как и его содержимое, служит одним из компонентов смесей, которые применяют при плазменной резке или сварке в полуавтоматическом режиме.
Данные работы не ограничивают область применения газа. Его используют в следующих отраслях промышленности:
[stextbox производства аргона гораздо выше, чем у азота или углекислоты. Потому его используют только в наиболее ответственных работах, к которым предъявляют высокие требования при оценке качества. При соединении металла подача газа идет через редуктор для аргоновой сварки.[/stextbox]
Устройство
Конструктивные особенности сосудов для газа призваны удерживать содержимое под давлением при хранении и транспортировке. Баллон представляет собой сварную емкость цилиндрической формы, с толщиной стенки не менее 2 мм. Он состоит из следующих частей:
В горловине нарезают конусную резьбу, в которую ввинчивается газовый вентиль. Форма резьбового соединения обеспечивает высокую надежность соединения. Следует отметить, что для каждого вида газа существуют отдельные вентили, ввиду отличия предельно допустимых показателей давления в сосудах. Непосредственно к вентилю присоединяют редуктор для аргонодуговой сварки или прочих работ, в зависимости от вида деятельности.
Для равномерного распределения внутреннего давления верхняя и нижняя части баллона имеют выпуклую форму.
Производство аргоновых баллонов, равно как и прочих сосудов, работающих под давлением, подчиняется требованиям ГОСТа 949-73.
Поставщики предлагают потребителям аргоновые баллоны следующего объема:
Наиболее употребительными являются аргоновые баллоны на 10 л. Они отличаются незначительным весом и размерами пустой емкости, а также хорошей вместимостью. Более габаритные модели в основном используются крупными предприятиями. Примечательно, что при различной вместимости сосуда, наружный диаметр и высота остаются неизменными.
Критерии выбора
В первую очередь все зависит от характера работ, который влияет на интенсивность расхода аргона. Следует обратить внимание на удаленность местоположения от ближайшего центра заправки – в некоторых случаях имеет смысл купить более вместительный баллон, чтобы избежать частых поездок с длинным плечом.
[stextbox цель покупки – работа сварочным аппаратом, рекомендуем дополнительно обзавестись редуктором для аргонодуговой сварки с расходомером. Он позволит узнать, сколько литров расходуется при работе и рассчитать, на какой период времени должно хватить текущего объема.[/stextbox]
Технические характеристики
Аргоновый баллон емкостью 10 литров обладает следующими техническими характеристиками:
Расшифровка маркировки
Паспортная табличка содержит полную информацию о баллоне. Расшифровка данных на фото ниже. Обратите внимание, что на старых емкостях таблица может быть скрыта несколькими слоями краски.
Особенности окраски
[stextbox читайте на нашем сайте стаю об углекислотных баллонах[/stextbox]
Каждому типу газа соответствует собственный цвет. Это касается не только непосредственно емкости, но и полосы, а также наименования элемента, содержащегося внутри баллона. Например, аргоновый резервуар следует окрашивать в серый цвет, а надпись и полоса должна быть зеленой. А коричневая окраска, белый шрифт и черная полоса говорит о том, что внутри содержится гелий. Полная расшифровка применяемой гаммы на рисунке ниже.
[stextbox требования к окрашиванию емкостей с промышленным газом отличаются от стандартов, принятых в странах СНГ, включая Россию.[/stextbox]
Требования безопасности
В атмосферном воздухе содержится практически 21 % кислорода. В промышленности часто используется смесь аргона и кислорода. Низкое содержание последнего элемента может привести к трагическим результатам – от кислородного голодания до удушья.
Согласно требованиям охраны труда, запрещена эксплуатация резервуаров в помещениях с повреждениями системы вентиляции. Это связано с тем, что молекулярная масса данного газа выше воздуха, потому он скапливается в нижних частях помещений. Рабочее место должно быть оснащено газоанализаторами. Нужно выбирать модели с определением содержания кислорода.
Заправку баллонов аргоном должны специалисты прошедшие курсы подготовки по эксплуатации сосудов, работающих под давлением.
Аргон в жидком агрегатном состоянии способен нанести вред окружающим. Обморожение незащищенных участков кожи и поражение глаз – далеко не весь перечень потенциальных опасностей.
Все баллоны должны проходить периодическую поверку в метрологических центрах, которые имеют разрешение на проведение соответствующего освидетельствования. Эксплуатация емкости после окончания срока проверки запрещена.
Неисправности и ремонт
Нарушения условий хранения, внешние механические воздействия и другие факторы способны нарушить целостность резервуара. Некоторые неисправности поддаются ремонту, например:
К критическим повреждениям относят:
Не зависимо от типа неисправности, окончательное решение о целесообразности ремонта должен принимать лишь специалист соответствующей квалификации. Как правило, при заправочных пунктах функционируют мастерские по ремонту и поверке сосудов под давлением.
Не рекомендуем выполнять восстановительные работы самостоятельно – домашний ремонт может привести к очень неприятным последствиям.
Заключение
Аргоновые баллоны – это не только необходимый компонент при сварочных работах в среде защитного газа, но также источник повышенной опасности. Перед работой рекомендуем тщательно изучить инструкцию по эксплуатации данных сосудов.
[stextbox Ткалич Дмитрий Ростиславович. Опыт работы – 15 лет: «На заводе пользуемся аргонодуговой сваркой только для соединения тонколистовых элементов. В основном это касается котлов охлаждения. Результат выше всяких похвал. Отдельно хочется сказать о безопасности – пока не столкнешься самостоятельно – будет относиться беспечно. У нас после доставки в реанимацию коллеги все отлично понимают, что угроза, которую несет инертный газ – не пустой звук».[/stextbox]
Аргон – самый ленивый газ
Содержание
На данный момент известны изотопы аргона с массовыми числами от 29 до 54, но в в земной атмосфере он представлен тремя стабильными изотопами:
История открытия aргона
Аргон был открыт Джоном Уильямом Стреттом (John Strutt) и Сэром Уильямом Рамзаем (Sir William Ramsay) при исследовании азота, полученного из воздуха химическим путем. Несовпадение плотности этого газа при различных способах получения натолкнуло этих ученых на идею о присутствии в воздухе какого-то тяжелого инертного газа, который и был выделен ими в 1894 г. и назван argon, что с греческого переводится как «ленивый», «медлительный», «неактивный».
Способы получения аргона
Аргон получают как побочный продукт, при производстве кислорода и азота из воздуха методом низкотемпературной ректификации (см. получение аргона)
Применение аргона
Наиболее часто аргон применяют:
Применение аргона в сварке
Аргон применяют в качестве защитной среды при сварке активных и редких металлов (титана, циркония и ниобия) и сплавов на их основе, алюминиевых и магниевых сплавов, а также хромоникелевых коррозионностойких жаропрочных сплавов, легированных сталей различных марок.
Аргон, являясь более тяжелым, чем воздух, своей струей лучше защищает металл при сварке в нижнем положении. Растекаясь по поверхности свариваемого изделия, он защищает достаточно длительно довольно широкую и протяженную зону как расплавленного, так и нагретого при сварке металла.
Применение аргона позволяет повысить температуру сварочной дуги, что улучшает проплавление сварного шва, увеличивая производительность сварки в целом. При этом проплавление приобретает «кинжальную» форму, что дает возможность выполнять однопроходную сварку в щелевую разделку металла больших толщин. При сварке в среде аргона (как и иных инертных газов) минимизируется выгорание активных легирующих элементов, что позволяет использовать более дешевые сварочные проволоки.
При TIG сварке аргон служит защитой не только для сварочной ванны от вредного воздействия воздуха, а также инертной защитой конца электрода.
Для дуговой сварки в целом аргон применяется гораздо чаще, чем гелий, однако при сварке листового алюминия толщиной менее 6 мм аргон рекомендуют смешивать с гелием, чтобы обеспечить нужную теплопроводность. В некоторых случаях аргонно-гелиевые смеси используют для зажигания дуги, после чего сварка происходит в присутствии гелия. Этот метод применяется для сварки толстолистового алюминия вольфрамовым электродом при постоянном токе.
Вредность и опасность аргона
Аргон не оказывает опасного воздействия на окружающую среду, но относится к асфиксантам (удушающий газ). Поскольку газообразный аргон тяжелее воздуха он может накапливаться в слабо проветриваемых помещениях у пола. При этом снижается содержание кислорода в воздухе, что вызывает кислородную недостаточность и удушье. Поэтому можно сделать вывод, что в больших количествах аргон вреден для организма человека.
Жидкий аргон – низкокипящая жидкость, которая может вызвать обморожение кожи и поражение слизистой оболочки глаз человека.
Хранение и транспортировка аргона
Газообразный и жидкий аргон поставляется по ГОСТ 10157. Хранят и транспортируют газообразный аргон в баллонах по ГОСТ 949 под давлением 15МПа.
Стальные баллоны должны соответствовать ГОСТ 949. Баллон окрашивается в серый цвет с зеленой полосой и зеленой надписью «АРГОН ЧИСТЫЙ».
Возможна транспортировка аргона в жидком виде в специальных цистернах или сосудах Дьюара с последующей его газификацией.
Характеристики аргона
Характеристики Ar представлены в таблицах ниже:
Газ аргон: технические характеристики и применение
Инертные газы практически не вступают в реакцию с другими веществами, поэтому их нельзя использовать, например, для отопления жилища или производства химических соединений. Несмотря на свой «асоциальный характер» такие элементы получили очень большое распространение в промышленности, благодаря наличию очень интересных физических свойств. Газ аргон относится именно к таким элементам.
Об основных качествах аргона, а также о сферах его применения будет подробно рассказано в этой статье.
Аргон: технические характеристики
Аргон представляет собой бесцветный газ, который не оказывает никакого действия на органы вкуса и обоняния. Этот одноатомный элемент является одним из самых распространённых инертных газообразных веществ на земле.
Аргон был открыт в конце XIX века британским учёным Джоном Стреттом. Исследователь проводил опыты по выделению азота из воздуха. В результате экспериментов было выяснено, что азот полученный таким образом имеет немного большую плотность, чем в случае, когда для получения этого газа использовались органические вещества. Учёный предположил, что азот из атмосферы содержит примесь неизвестного на тот момент газообразного вещества. Впоследствии, эти догадки были подтверждены, и аргон был получен в чистом виде и тщательно исследован.
Учёных, которые пытались произвести различные опыты с аргоном, ошеломил тот факт, что этот газ не вступал в реакцию с другими химическими элементами. Таким образом удалось впервые получить благородный газ с подобными характеристиками.
Несмотря на отсутствие соединений аргон, как и другие вещества, обладает физическими свойствами. К наиболее важным характеристикам газа относятся:
Аргон практически не растворяется в воде, а также абсолютно безопасен в плане пожарной активности. Этот газ не ядовит, поэтому при работе с ним не требуется использовать каких-либо средств защиты.
Где применяется аргон
Аргон получил большое распространение в промышленности. Инертные свойства этого газа особенно востребованы в различных производственных процессах, где необходимо вытеснить один из самых активных элементов – кислород. Использование аргона очень дёшево, в сравнении с другими инертными летучими веществами, поэтому газ незаменим в том случае, когда требуется защитная среда при сваривании металлов, а также вытеснение влаги и кислорода в ёмкостях, где хранятся пищевые продукты.
Наполнение колб ламп накаливания инертным газом, позволяет значительно увеличить ресурс работы осветительного прибора. Кроме повышенного срока использования такие элементы обладают большей яркостью. Используется инертный газ и при производстве люминесцентных ламп. Применение аргона позволяет облегчить запуск разряда электрической дуги, а также значительно увеличить ресурс электродов.
При изготовлении стеклопакетов, инертным газом заполняются полости между стёклами, что позволяет значительно улучшить теплоизоляционные свойства. Учитывая тот факт, что аргон является абсолютно прозрачным, использование его никак не ограниченно даже при изготовлении многослойных конструкций.
Инертный газ аргон используется также в установках плазменной резки металлов. Преимущество использования этого газа заключается в том, что для возникновения дуги не требуется слишком высокого напряжения, поэтому такие установки могут иметь очень простую конструкцию. При генерации плазмы с использованием аргона образуется минимальное количество вредных газообразных веществ во время выполнения резки, поэтому этот метод идеально подходит для ручных приборов.
Благодаря возможности образовывать плазму при относительно невысоком напряжении, этот благородный газ используется в медицине для проведения аргоновой коагуляции. Такой метод успешно используется для удаления новообразований, а также для остановки кровотечений.
Аргон применяется и в химической промышленности. Благодаря отсутствию взаимодействия с другими элементами этот газ используется для получения сверхчистых веществ, а также для их анализа. В металлургической промышленности благородный газ позволяет обрабатывать такие металлы, как: титан, тантал, ниобий, бериллий, цирконий и др. Кроме этого, газ используется для перемешивания расплавленных веществ и снижения окисления хрома при производстве хромированной стали.
Способы получения аргона
Аргон является третьим по распространённости газом в земной атмосфере, поэтому наиболее логичным способом является добывание его из воздуха. Для этой цели используются специальные низкотемпературные ректификационные аппараты.
Процесс отделения инертного вещества осуществляется в такой последовательности:
Температура кипения аргона в ректификационной установке составляет минус 185,3˚С. При этом, кислород кипит при температуре на 3 градуса выше, а азот – на 13˚С ниже этого показателя. По причине небольшого отличия в переходе из одного агрегатного состояния в другое, на первом этапе отделения аргона смесь содержит большое количество жидкого кислорода. На заключительной стадии получения аргона производится отделение благородного газа из кислородно-аргоновой смеси. Процесс доочистки, как правило, осуществляется с помощью электролитического водорода. В результате реакции в контактном аппарате с кислородом образуется водяной пар, который затем утилизируется через влагоотделитель.
Аргон может быть получен не только из атмосферного воздуха. При некоторых производственных процессах этот газ может являться сопутствующим продуктом. Например, при производстве аммиака, аргон является примесью азота и является совершенно ненужным элементом, поэтому полученный таким образом газ имеет очень низкую себестоимость, в сравнении с криогенным аргоном.
Правила хранения и транспортировки
Хранение и перевозка газа осуществляется в специальных металлических баллонах. Несмотря на то, что аргон является инертным газом, к ёмкостям всё равно предъявляются определённые технические требования, нарушение которых приведёт к невозможности использовать сосуд в дальнейшем. Кроме этого, утечка благородного газа в закрытом помещении может вызвать тошноту и потерю сознания у людей, ведь этот газ тяжелее воздуха и способен вытеснить необходимый для дыхания кислород.
Баллоны, используемые для хранения и транспортировки аргона, представляют собой цилиндрические ёмкости, которые могут быть разделены на следующие категории:
Стандартное давление в аргоновом баллоне составляет 150 атм, но в ёмкостях объёмом 40 литров разрешается хранить газ давлением до 200 атм. На ёмкости для хранения аргона наносится информация о дате изготовления и аттестации, а также такие параметры, как вес и объём.
Аргоновые баллоны имеют в верхней части горловины вентиль, с помощью которого можно надёжно перекрыть подачу газа, а также колпак, который защищает запорное устройство от механических повреждений.
Все баллоны, вне зависимости от объёма, окрашиваются в серый цвет и маркируются надписью «Аргон» зелёного цвета.
Транспортировка аргона должна осуществляться по правилам. Автомобили должны маркироваться специальным знаком, которые указывает на перевозку нетоксичных и невзрывоопасных веществ. Все документы оформляются в строгом соответствии с правилами ДОПОГ.
Кроме этого, при перевозке аргона необходимо:
При перевозке аргона в количестве до 18 баллонов (объём 40 л) груз не является опасным, поэтому специальное разрешение не требуется. Тем не менее, даже при перемещении небольших партий следует придерживаться вышеописанных правил транспортировки ёмкостей с этим газом.