Современное строительство трудно представить без использования технических газов. Крупные жилкомплексы, торговые и бизнес-центры не обходятся без использования металлоконструкций, которые в большинстве случаев собираются непосредственно на строительной площадке. Чтобы обеспечить требуемую точность, для обработки металлов используется газовая резка и сварка.
Газовая сварка
До начала эры использования ацетилена в газовой сварке применялось водородно-кислородное пламя. Но появление ацетилена существенно расширило возможности этого технологического процесса: горючий газ, образующийся при смешении ацетилена и кислорода, позволяет добиться более устойчивого и нейтрального пламени, предоставляя возможность расплавлять чугун, сталь, цветные металлы.
Обладая высокими прочностными и качественными характеристиками, газовая сварка не требует какой-либо специальной полготовки свариваемых поверхностей и может использоваться в самых труднодоступных местах. Не меньшее распространение в строительстве получила и газовая пайка, позволяющая соединять поверхности из разных металлов.
В качестве горючих газов, сжигаемых в кислороде для получения пламени заданной температуры, используют ацетилен, водород, пары керосина/бензина, природный/нефтяной газ, но поскольку ацетилен обеспечивает более высокую температуру, ацетиленокислородная сварка получила в настоящее время наибольшее распространение.
Основная сфера использования газовой сварки – изготовление металлоконструкций из тонколистовой стали, сварка алюминия, чугуна, латуни, меди, исправление дефектов литья готовых металлических изделий, используемых в строительстве.
Сварка углеродистых сталей
Используется проволока из малоуглеродистых сортов стали с получением шва с крупнозернистой структурой и прочностью, сравнимой с таковым для основного металла.
Сварка легированных сталей
Свойство легированных сталей – более низкая теплопроводность, нежели у низкоуглеродистой стали, в связи с чем при газовой сварке они могут коробиться. Хорошо поддаются сварке низколегированные стали, хромоникелевые и жаропрочные нержавеющие стали (при использовании проволоки с добавлением молибдена, хрома, никеля).
Сварка чугуна
Газовая сварка чугуна используется при наличии дефектов изделия (раковин, трещин), а также для исправления дефектов заводской отливки. При этом используется науглероживающее или нормальное пламя (окислительное приводит к локальному выгоранию кремния и появлении на шве зерен чугуна белого цвета).
Сварка меди
Поскольку медь отличается более высокой теплопроводностью, чем сталь, её сварка требует большего нагрева, причем в расплавленном состоянии этот металл характеризуется повышенной текучестью, что затрудняет процесс сварки. С этой проблемой борются посредством прямой состыковки свариваемых деталей и использования проволоки из меди без примесей.
Сварка латуни
Этот металл очень плохо поддается дуговой сварке, но и при использовании ацетиленокислородной смеси при температурах 900°С начинается интенсивный процесс испарения цинка, из-за чего шов получается пористым. Уменьшить испарения можно посредством увеличения доли кислорода в пламени до 30-40%.
Газовая резка
Механизм действия газовой резки основан на свойстве металлов под воздействием высокой температуры и кислорода сгорать. Образующиеся продукты горения удаляются струей газа. Сначала резаком металл в начале реза нагревается до температуры воспламенения, после чего подается режущий кислород, что приводит к образованию окислов металла, а сам резак перемещается последовательно по линии реза.
Возможность кислородной резки осуществляется при выполнении следующих условий:
- температура плавления оксидов металла должна не превышать температуру плавления самого металла;
- теплопроводность металла должна быть невысокой;
- при сгорании металла в кислородной среде должно выделяться тепло в количестве, достаточном для поддержания непрерывной кислородной резки;
- шлаки, образующиеся при резке, должны быть жидкими и легко выдуваться струей газа.
Виды резки кислородом
Характеристики материала, форма детали и конфигурация и место разреза – факторы, влияющие на выбор разновидности газовой резки, которые подразделяются на следующие группы:
- разделительная резка (скоростная, нормальная, кислородно-флюсовая);
- поверхностная обработка (обточка, строжка канавок, строжка поверхности);
- сверление (обычной газовой струей, кислородным копьем);
- специальные виды резки (электрокислородная, резка в водной среде).
Разделительная резка
Сегодня наибольшее распространение в строительстве получила разделительная кислородная резка. Её технология настолько проста, что позволяет использовать этот способ резки практически повсеместно.
Скоростная резка
Увеличить скорость разделительной резки с использованием кислорода и пропана можно, применив резак специальной формы, который направляет струю под углом к разрезаемой плоскости, а не перпендикулярно.
Кислородно-флюсовая резка
Резка кислородом чугуна или легирующих сталей затрудняется тем, что при достижении температуры плавления начинают образовываться окислы с еще более высокой температурой плавления (из-за наличия хрома и других легирующих примесей). Вследствие этого шлак очень быстро густеет, препятствуя резке слоя металла, расположенного ниже. Добавление в струю режущего кислорода порошкообразного флюса решает эту проблему, уменьшая температуру плавления окислов.
Поверхностная обработка
Использование газокислородной струи для создания канавок позволяет убрать дефекты в сварных швах, отливках, поковках и накладывать обычный сварной шов. При этом способе использования кислородной резки угол расположения мундштука резака по отношению к обрабатываемой поверхности составляет 35°, что и приводит к образованию желобка (канавки) разной ширины и глубины.
Применение азота в строительстве
Жидкий азот в сфере промышленного строительства используется для охлаждения бетона или грунта.
Замораживание грунта применяют в местах, где он отличается невысокой устойчивостью. Таким способом строители укрепляют грунт при проведении земляных работ. Замораживание грунта азотом позволяет добиться твердости, сравнимой с бетоном, при этом окружающей среде не наносится ни малейшего вреда. Для заморозки больших объемов требуется около недели (использование увеличивает этот срок до месяца), полная разморозка происходит вдвое медленнее.
Охлаждение бетона с использованием азота используется при реализации крупных строительных проектов (возведение эстакад, мостов, больших монолитных конструкций). Данный метод также отличается высокой скоростью, но при этом необходимо следить, чтобы остывание бетона происходило равномерно по всей глубине, в противном случае возможно образование трещин, что в большинстве случаев недопустимо.
