в каком состоянии находится кислород в баллоне для сварки
Кислород – рождающий кислоты
Содержание
Кислород при нормальных условиях (температуре и давлении) представляет собой прозрачный газ без запаха, вкуса и цвета. Не относится к горючим газам, но способен активно поддерживать горение.
По химической активности среди неметаллов он занимает второе место после фтора.
Все элементы, кроме благородных металлов (платина, золото, серебро, родий, палладий и др.) и инертных газов (гелий, аргон, ксенон, криптон и неон), вступают в реакцию окисления и образовывают оксиды. Процесс окисления элементов, как правило, носит экзотермический (с выделением теплоты) характер. Также необходимо учитывать тот факт, что при повышении температуры, давления или использовании катализаторов – скорость реакции окисления резко возрастает.
История открытия кислорода
Открытие кислорода приписывают Джозефу Пристли (Joseph Priestley). У него была лаборатория, оборудованная приборами для собирания газов. Он испытывал его физиологическое действие на себе и на мышах. Пристли установил, что после вдыхания газа некоторое время ощущается приятная легкость. Мыши в герметически закрытой банке с воздухом задыхаются быстрей, чем в банке с O2. Поскольку Пристли был приверженцем флогистонной теории он так и не узнал, что оказалось у него в руках. Он только описал этот газ, даже не догадываясь, что он описал. А вот лавры открытия кислорода принадлежат Антуан Лоран Лавуазье (Antoine Laurent de Lavoisier), который и дал ему имя.
Лавуазье, поставил свой знаменитый опыт, продолжавшийся 12 дней. Он нагревал ртуть в реторте. При кипении образовывалась ее красная окись. Когда реторту охладили, оказалось, что воздуха в ней убыло почти на 1/6 его объема, а остаток ртути весил меньше, чем перед нагревом. Но когда разложили окись ртути сильным прокаливанием, все вернулось: и недостача ртути, и «исчезнувший» кислород.
Впоследствии Лавуазье установил, что этот газ входит в состав азотной, серной, фосфорной кислот. Он ошибочно полагал, что O2 обязательно входит в состав кислот, и поэтому назвал его «оксигениум», что значит «рождающий кислоты». Теперь хорошо известны кислоты, лишенные «оксигениума» (например: соляная, сероводородная, синильная и др.).
Способы получения кислорода
В основном кислород получают тремя способами:
Из атмосферного воздуха его получают методом глубокого охлаждения, как побочный продукт при получении азота.
Также O2 добывают путем пропускания электрического тока через воду (электролиз воды) с попутным получением водорода.
Химические способ получения малопроизводителен, а, следовательно, и неэкономичен, он не нашел широкого применения и используются в лабораторной практике.
Наверно многие помнят химический опыт, когда в колбе нагревают марганцовку (перманганат калия KMnO4), а потом выделяющийся в процессе нагрева газ собирают в другую колбу?
Применение кислорода
Помимо того, что все живые существам в природе, за исключением немногих микроорганизмов, при дыхании потребляют кислород, он широко применяется во многих отраслях промышленности: металлургической, химической, машиностроении, авиации, ракетостроении и даже в медицине.
В химической промышленности его применяет:
В металлургии его используют:
В медицинских целях больным, у которых нарушена нормальная деятельность органов дыхания или кровообращения, искусственно увеличивают содержание O2 в воздухе или дают дышать непродолжительное время чистым O2. Медицинский кислород, выпускаемый ГОСТ 5583, особенно тщательно очищают от всех примесей.
Применение кислорода в сварке
Сам по себе O2 является негорючим газом, но из-за свойства активно поддерживать горение и увеличения интенсивности (интенсификации) горения газов и жидкого топлива его используют в ракетных энергетических установках и во всех процессах газопламенной обработки. В таких процессах газопламенной обработки, как газовая сварка, поверхностная закалка высокая температура пламени достигается путем сжигания горючих газов в O2, а при газовой резке благодаря ему происходит окисление и сгорание разрезаемого металла.
При полуавтоматической сварке (MIG/MAG) кислород O2 используют как компонент защитных газовых смесей с аргоном (Ar) или углекислым газом (CO2).
Кислород добавляют в аргон при полуавтоматической сварке легированных сталей для обеспечения устойчивости горения дуги и струйного переноса расплавленного металла в сварочную ванну. Дело в том, что как поверхностно активный элемент он уменьшает поверхностное натяжение жидкого металла, способствуя образованию на конце электрода более мелких капель.
При сварке низколегированных и низкоуглеродистых сталей полуавтоматом O2 добавляют в углекислый газ для обеспечения глубокого проплавления и хорошего формирования сварного шва, а также для уменьшения разбрызгивания.
Чаще всего кислород используют в газообразном виде, а в виде жидкости используют только при его хранении и транспортировке от завода-изготовителя до потребителей.
Вредность и опасность кислорода
За внешней безобидностью скрывается очень опасный газ, но об этом на нашем сайте опубликована статья про маслоопасность и взрывоопасность кислорода и мы не будем здесь дублировать информацию.
Хранение и транспортировка кислорода
Кислород газообразный технический и медицинский выпускают по ГОСТ 5583.
Хранят и транспортируют его в стальных баллонах ГОСТ 949 под давлением 15 МПа. Кислородные баллоны окрашены в синий цвет с надписью черными буквами «КИСЛОРОД».
Жидкий кислород выпускается по ГОСТ 6331. O2 находится в жидком состоянии только при получении, хранении и транспортировке. Для газовой сварки или газовой резки его необходимо снова превратить в газообразное состояние.
Характеристики кислорода
Характеристики O2 представлены в таблицах ниже:
Коэффициент перевода объема и массы O2 при Т=15°С и Р=0,1 МПа
| Масса, кг | Объем | |
|---|---|---|
| Газ, м 3 | Жидкость, л | |
| 1,337 | 1 | 1,172 |
| 1,141 | 0,853 | 1 |
| 1 | 0,748 | 0,876 |
Коэффициенты перевода объема и массы O2 при Т=0°С и Р=0,1 МПа
| Масса, кг | Объем | |
|---|---|---|
| Газ, м 3 | Жидкость, л | |
| 1,429 | 1 | 1,252 |
| 1,141 | 0,799 | 1 |
| 1 | 0,700 | 0,876 |
Кислород в баллоне
| Наименование | Объем баллона, л | Масса газа в баллоне, кг | Объем газа (м 3 ) при Т=15°С, Р=0,1 МПа |
|---|---|---|---|
| O2 | 40 | 8,42 | 6,3 |
Благодаря этой таблице теперь можно легко дать ответы на вопросы, которые очень часто задают сварщики:
Кислород в баллонах
Использование кислорода в сфере газовой сварки происходит практически повсеместно. Кислород в баллонах используется вместе с другими горючими газами, чтобы повысить температуру горения, тогда как они обеспечивают защиту от влияния на сварочную ванну негативных факторов. Это негорючий газ, масса которого выше, чем у воздуха. Кислород не обладает запахом, но очень хорошо поддерживает горение, благодаря чему и получил столь широкое распространение.
Кислород в баллонах для сварки
Использование его совместно с инертными газами обусловлено тем, что, несмотря на высокую химическую активность, с ними он не способен образовывать оксиды. Стойкими к его окислению проявляют еще благородные металлы, но они не применяются в данной сфере.
Область применения 
Кислород в баллонах для сварки находит применение во многих областях промышленности. Практически все места, где используется полуавтомат или газовая сварка, требуют применение кислорода. С его помощью осуществляется газопламенная обработка металла, как до начала сварки, так и после нее.
Если рассматривать применение газа для резки, то он становится неотъемлемым, так как именно он дает высокую температуру струи, которая прожигает металлические изделия. минимально допустимая чистота кислорода для использования кислорода в сфере сварки составляет 99,2%. Лучше, если этот показатель будет выше, если речь идет об ответственных работах. В домашнем применении встречаются бюджетные варианты и 92% кислорода.
Преимущества использования
Кислород в баллонах применяется почти постоянно во время сваривания металлов газами. Такая востребованность объясняется следующим рядом преимуществ:
Виды баллонов для кислорода
Баллоны для хранения и транспортировки данного газа производятся из углеродистой или высоколегированной стали. Толщина стенок у них составляет около 8 мм. Изделие обладает цилиндрической формы и закруглено с одной стороны. На горловине располагается кольцо, на которое устанавливается защитный колпак. Колпак служит для защиты редуктора от повреждения. С нижней стороны баллона располагается башмак для установки его в вертикальное положение.
На вентиль ставится специальный уплотнитель. Все используемые изделия должны пройти специальную проверку на техническую пригодность, которая проводится раз в несколько лет.
Конструкция и маркировка баллонов с кислородом
Заправка баллонов с кислородом разрешается только в проверенные емкости. Если на изделии заметны следы ржавчины и имеются вмятины, но корпус сохранен в целости, то их можно использовать, но при пониженном давлении.
Основные различия изделий состоят в объеме, так как выпускаются баллоны от 1 до 40 литров.
Виды баллонов с кислородом
Здесь приведены некоторые важные параметры распространенных видов:
Наиболее часто кислород в баллонах встречается в емкостях на 40 литров:
Кислородный баллон
Кислород – необходимый элемент, особенно когда дело касается газосварки. Но он взрывоопасен при соприкосновении с огнем, поэтому хранят его в специальном баллоне, окрашенного в голубой цвет, поперек которого наносится надпись черной краской «КИСЛОРОД». Баллон кислородный изготавливается из толстого листового металла толщиною 6-8 мм, как цельнотянутая емкость, в которой нет соединительных стыков.
По своей конструкции баллон для кислорода напоминает вытянутую цилиндрическую форму, как показано на фото ниже, с выпуклым дном и с верхней сферической горловиной. На последнюю накручивается вентиль, запираемый специальным кольцом, поверх которого установлен предохранительный колпак. Через вентиль закачивается кислород, из него же производится подача газа для необходимых сварочных операций. Для устойчивой вертикальной установки на днище надевается (впрессовывается) четырехугольный металлический башмак.
Характеристики кислородного баллона для сварки
Основная характеристика – это давление закачиваемого кислорода, которое баллон может выдержать. Максимальная величина для 40-литровых баллонов – 150 кг/см². Для 50-литровых – 200 кг/см².
Так как объем емкости 40 литров, то под своим давлением в него помещается 6000 литров (150 х 40). Переведя на кубические метры, получаем 6 м³. Для 50 литров и давлении 200 кг/см² объем составит 10000 литров или 10 м³ газа.
Что касается размеров, то диаметр 40 и 50 литровых баллонов одинаковый – 219 мм. А вот высота у них разная, к тому же она отличается даже внутри одной модели в зависимости от используемой для изготовления стали.
К примеру, если кислородный баллон изготавливается из стали СТ 45Д, его объем составляет 50 литров, а максимальное давление 200 кг/см², то высота такого изделия будет равная 1755 мм. Если при тех же характеристиках емкость будет изготавливаться из стали марки 30 ХГСА, то высота будет – 1660 мм. То же самое касается и 40-литровых баллонов, соответственно: 1370 и 1350 мм. Поэтому и вес самой пустой емкости будет разным.
К весу кислородного баллона необходимо добавить и вес комплектующих изделий.
Если учитывать вес закаченного газа, то полная масса увеличивается на 8-12 кг в зависимости от объема и давления. Чем больше давление, тем больше вес. В среднем 40-литровый кислородный баллон с газом будет весить 67 кг, 50-литровый – 105 кг.
И основные требования – это изготовление из стали с пределом прочности 65 кг/мм², и внутренняя поверхность резервуара должна быть гладкой, без дефектов и изъянов.
Кстати, говоря о давлении кислородного баллона, необходимо обозначить, что в зависимости от толщины стенки, к примеру, в 40 л емкость можно закачивать газ давлением до 200 кг/см². То же самое касается и 50 литровых, в которые максимально можно закачать до 150 кг/см². Разные производители, согласно ГОСТ, могут использовать металл толщиною от 6 до 8 мм.
Комплектация
Основным дополнительным элементом емкости для кислорода является вентиль. Изготавливают его из латуни. Поверх вентиля обязательно устанавливается защитный колпак, он может быть алюминиевым или пластмассовым. Обычно колпак идет, как неотъемлемая часть. Но теряются они часто, так что защитное приспособление может быть изготовлено из любого материала своими руками. Здесь важна надежность и герметичность. В сам баллон вентиль вкручивается посредству конической резьбы
Второй по значимости элемент – это башмак. Именно на него ложится вся весовая нагрузка. Изготавливается он из стальной ленты, которую формируют по сечению в квадрат. ГОСТом точно не определенно, как он должен закрепляться на баллоне, поэтому некоторые производители приваривают его, другие впрессовывают.
Техника безопасности
Устройство кислородного баллона очень простое, но надежное. Главное – точно соблюдать параметры закачиваемого внутрь газа, чтобы не произошел разрыв емкости. При эксплуатации и хранении нужно соблюдать некоторые очень жесткие требования.
Заправка кислородом – это сложный процесс, потому что в сварочные баллоны закачивается именно газ. А до распределительной станции он доходит в жидком состоянии. Такой кислород намного безопаснее, чем газообразный, но он быстро и в больших количествах испаряется, что невыгодно в финансовом плане. Но производители идут на такие потери, потому что безопасность превыше всего. Тем более, жидкий кислород транспортируется в больших количествах (авто- и железнодорожные цистерны). Если такой объем загорится и взорвется, то потери будут в несколько раз больше.
Закачка газа в баллоны производится насосным и безнасосным способом. При этом заполнение происходит не переохлажденным кислородом. При любых действиях с баллоном очень важно соблюдать аккуратность и требования техники безопасности. Самое уязвимое место – это вентиль, чаще всего именно он выходит из строя, потому что подвергается многократному открытию и закрытию.
Ремонту он не поддается, можно только поменять на новый. Делать это своими руками запрещено, такую операцию позволяют проводить только в заводских условиях. Здесь важно соблюсти правила установки, в основе которых лежит запрессовка, то есть вкручивание под определенным давлением. Затем сам баллон с вентилем проверяют испытательным давлением. Кстати, тестирование является гидравлическим. Внутрь баллона закачивается вода под давлением 225 или 300 кг/см², которая находится там в течение 5 минут. После чего давление снижают до рабочего – 150 или 200 кг/см².
Необходимо отметить, что по этой же технологии производится проверка самих баллонов на предмет обнаружения протечек. Если ничего не обнаружено: все стыки и стенки не стали мокрыми, значит, испытание прошло успешно, и само устройство может эксплуатироваться дальше.
Давление в кислородном баллоне: характеристики резервуара
Отправим материал на почту
Параметры баллона
Кислород при окислении выделяет в атмосферу много тепла. Избыток энергии может спровоцировать возгорание или детонирование (взрыв). Баллоны – безопасный сосуд, который облегчает перемещение при использовании вещества. При выборе емкости обращают внимание на 3 параметра.
Строение
Конструкции для перевозки кислорода делают бесшовным методом из высоколегированных или углеродистых марок стали. Толщина стен у резервуаров – 6-8 мм. Баллоны выполняют в форме цилиндра с закруглением с одной из сторон. У емкости выпуклое днище. В нижней части есть башмак из металлической ленты, который помогает удерживать изделие в вертикальном положении.
В области горловины располагают кольцо для монтажа колпака безопасности. Устройство устанавливают поверх вентиля. Элемент используют для защиты от попадания внутрь взрывоопасных компонентов, еще ограждает редуктор от механических повреждений.
Важной дополнительной деталью кислородного баллона является вентиль. Устройство создают из латуни. Сплав меди и цинка по химическим показателям намного превосходит другие металлы. У вещества высокая устойчивость к окислению и коррозийным процессам, что необходимо при работе с газом.
Латунный штампованный вентиль – запорная деталь, благодаря которой элемент подсоединяют к кислородному баллону. В нижней части корпуса расположен хвостовик с резьбой для горловины, сбоку – штуцер для трубки. Между емкостью и элементом вкручивают клапан и муфту с седлом, между компонентами устанавливают уплотнитель из меди.
При вращении вентиля по часовой стрелке механизм закрывает отверстие для газа. При обратном движении клапан поднимается, открывает скважину и кислород начинает выходить. Надежность оборудованию обеспечивает механическое строение конструкции.
Баллоны по ГОСТу надо окрашивать в голубой оттенок. Черной краской поперек резервуара пишут название газа. На верхней овальной части поверхности выбивают клеймо производителя и информацию о емкости:
Чтобы данные были хорошо видны, верх оставляют неокрашенным. Вес стандартного баллона варьируется от 67 до 105 кг. Масса дополнительных деталей – до 10 кг. Высота у сорокалитровых моделей – 1,37-1,46 м, пятидесятилитровых – 1,68-1,76 м.
Давление
Характеристика давление важна при заправке кислородных баллонов. Профессионалы используют специальную формулу, позволяющую точно определить параметр. В вычислениях учитывают вместительность конкретной модели в кубических дециметрах.
Виды кислорода
Выбор разновидности зависит от задач, которое должно вещество выполнять. Для сварки и резки металла используют недорогое техническое сырье. Состав кислорода обязательно соответствует нормам ГОСТа 5583-48.
Летучий компонент производят методом ректификации низкотемпературной из воздуха. Газ в компрессоре вначале сжимают, потом резко охлаждают до комнатной температуры. В итоге получают концентрированный жидкий кислород. Вещество можно выделять при электролизе воды.
Дополнительно газ делят на 2 сорта, которые отличаются долей разных примесей. В составе технического вида могут содержаться незначительные включения соединений и едва уловимый запах. Характеристики не влияют на работу, поэтому вещество не очищают.
Медицинский вид – концентрированный вариант, в котором нет примесей и посторонних ароматов. Газ поставляют только в новых баллонах, а состав должен полностью соответствовать нормам ГОСТа 5583-48. У сырья очень сложный, дорогостоящий и трудоемкий процесс производства, что отражается на стоимости.
Медицинский сжиженный кислород относят к лечебным средствам, поэтому у производителя должна быть лицензия. Сырье проходит несколько этапов проверки, позволяющие выявить брак на любой стадии. Отличить вид от технического можно по надписи на баллоне и по сопроводительной документации.
Сфера использования
Сжатый кислород – популярный газ, область применения которого зависит от вида сырья. Медицинское вещество используют во время реанимации пациентов. Элемент оказывает благоприятное воздействие на сердце и легкие, поэтому часто назначают лечебные процедуры при проблемах со здоровьем. Компонент берут для насыщения коктейлей при кислородном голодании.
Технический газ быстро нагревается и долго поддерживает высокие температуры. Полученная сплошная струя прожигает металл любой плотности, что позволяет разрезать или спаивать детали. Характеристика полезна как в строительстве, так и в бытовом использовании. В металлургии вещество усиливает КПД печей, чем улучшает качество готовой продукции.
Правила использования
Кислород – опасный газ, который может взорваться при контакте с огнем, маслом. Герметичный баллон ограждает сырье от соприкосновения с неблагоприятными условиями, но неприятность может возникнуть при падении или нагревании солнечными лучами. Существуют рекомендации, позволяющие обезопасить людей при эксплуатации летучего вещества.
Сварка
Кислород запрещено совмещать с асфальтом и углем, древесиной и бумагой. Пропитанные концентрированной сжатой жидкостью материалы способны детонировать. После работ с веществом нужно проветривать одежду в течение получаса.
Горючие и воспламеняющиеся компоненты располагают минимум в 5-10 м от емкости с газом. По технике безопасности резервуар размещают в вертикальном положении. Перед подключением баллоны обезжиривают тряпкой. Конструкцию подсоединяют крепко и устойчиво, иначе конструкция рухнет.
Если вентиль замерз, то запрещено отогревать огнем. Лучше подержать резервуар в теплом помещении или использовать горячую воду. Колпак легче отсоединить ключом, но некоторые модели откручиваются вручную. При движениях стараются не делать резких рывков, иначе возможно воспламенение.
При осмотре поверхности запорной детали обращают внимание на вмятины, царапины. Запрещена эксплуатация оборудования с поврежденной емкостью или с просроченным сроком годности. Ингредиенты при случайном попадании могут обжечь слизистую глаз и обморозить кожу. Работы с веществом проводят в защитных рукавицах и маске.
Заправка
Надежность и безопасность эксплуатации резервуара зависит от правильности заправки. На станцию вещество поступает в жидком виде, а в баллоны попадает в форме газа. Процедуру осуществляют через вентиль, к которому подсоединяют герметично трубу. Один конец подключают к базе, второй – к емкости.
Соединительные детали прикручивают плотно, но не пережимают. Обязательно следят за герметичностью соединения. Кран аккуратно открывают до характерного шипения. Прекращение шума – признак наполненности емкости.
Закачку для объемных резервуаров осуществляют при помощи насоса, небольшие сосуды можно без дополнительного оборудования. Давление в полном кислородном баллоне редуктором, иначе конструкцию может разорвать. По завершении процедуры вентиль завинчивают, откручивают трубу.
Как хранят и перемещают
Хранение резервуаров с газом прописано в ГОСТе 26460. В помещении должно быть электричество, отопление и вытяжная вентиляция. Рядом с веществом запрещено располагать другие газы, горючие ингредиенты и нагревательные приборы. Здание находится в удалении от производственных построек. Резервуары держат в металлических ящиках с отверстиями, далеко от направленного солнца.
Для перемещения баллонов с кислородом используют специальную технику (носилки, тележки). Емкости запрещено носить на руках (плечах). При перевозке на дальние расстояния нужен автомобиль с грузовым отсеком. Резервуары укладывают горизонтально в ячейки, для уплотнения и защиты от соударений применяют войлок. Если мероприятия проходят в жару, то конструкцию прячут под брезентом.
Опустошенную емкость мелом помечают словом «Пустой», закрывают колпак и заглушку. Кислород из баллонов нельзя полностью расходовать, поэтому оставляют немного вещества под давлением 0,5 кг/см2. Остатки нужны для лабораторного анализа состава газа на заправочной станции. Если информация совпадает с данными от прошлой процедуры, то не надо промывать оборудование.
Заключение
Кислород – важное вещество, которое используют в медицине, строительстве и разных отраслях промышленности. Огне- и взрывоопасные характеристики газа помогает нейтрализовать хранение в баллонах. Правильная эксплуатация и обслуживание оборудования защитит от возможных проблем.