Газовый баллон для сварки: на сколько хватит аргона и CO2, хранение, заправка и освидетельствование

Сколько газа в баллоне

Объём газа считают по давлению и вместимости. В ГОСТ 10157-2016 есть пример расчёта, по которому баллон аргона вместимостью 40 дм3 при давлении 150 кгс/см2 и температуре 20 °C содержит 0,155 × 40 = 6,20 м3, а при 200 кгс/см2 — 0,206 × 40 = 8,24 м3 (ГОСТ 10157-2016). Практики отмечают, что заправляют баллоны не всегда до 150: чаще встречается 130–140 кгс/см2, и тогда в баллоне около 5,3–5,8 м3, объём примерно пропорционален давлению.

С углекислотой иначе: при комнатной температуре давление выше 6 МПа превращает её в жидкость, поэтому в 40-литровом баллоне находится жидкость, а газ над ней. Количество определяет масса, а не давление. ГОСТ 8050-85 устанавливает коэффициент заполнения: 0,72 кг/дм3 для баллонов на 200 кгс/см2 и 0,60 кг/дм3 для баллонов на 150 кгс/см2 (ГОСТ 8050-85). Для 40 л и 150 кгс/см2 это 24 кг, в обиходе называют 25 кг. Плотность газообразного CO2 при 20 °C и 101,3 кПа по тому же стандарту 1,839 кг/м3, то есть 1 кг даёт около 0,54 м3, а при 0 °C около 0,5 м3. Отсюда 24–25 кг соответствуют 12–13,5 м3. Практики, считающие расход по своим баллонам, называют 12 м3, и для запаса стоит брать именно эту цифру.

Данные по смеси взяты из опыта практиков: в одном из обсуждений называют 5,2 м3 при заправке 130 кгс/см2, то есть вдвое меньше, чем у углекислоты.

На сколько часов хватит

Время потока в часах равно объёму газа в литрах, делённому на расход в литрах в минуту и на 60. Для полуавтомата в защитных газах чаще всего настраивают 8–12 л/мин: расход зависит от диаметра сопла, тока, положения шва и сквозняка. Для расчёта углекислоты берём 12,5 м3, для аргона 6,2 м3.

Цифры показывают время, пока газ идёт через горелку. Дуга горит только часть этого времени: газ подаётся при нажатой кнопке и ещё несколько секунд после неё, а сварщик делает паузы. Поэтому по календарю баллон хватает дольше. На практике расходуют больше расчётного: при сквозняке, изношенном сопле и негерметичных соединениях газ уходит впустую. Остаток газа в баллоне полностью использовать нельзя: по ФНП остаточное давление должно быть не менее 0,05 МПа, если иное не указано в технических условиях на газ.

Расход аргона на TIG задают по режиму и соплу, как это делают при сварке алюминия. Признаки нехватки газа на полуавтомате, то есть поры, пятна и брызги, разобраны в статье про пористость и брызги.

Ротаметр и манометр: что они показывают

Редуктор с двумя манометрами показывает давление: на входе в редуктор давление в баллоне, на выходе давление в камере низкого давления. Расход газа они не показывают: он зависит от сопротивления шланга, горелки и сопла, и одно и то же давление на выходе даёт разный расход при разном сопле. Расход измеряет ротаметр, стеклянная трубка с поплавком, шкала которого градуирована в литрах в минуту, поэтому по показаниям ротаметра и выставляют 8–12 л/мин. Шкала рассчитана на конкретный газ, и при смене газа показания уточняют по инструкции. Практики, которые варят от одного манометра, чаще всего перерасходуют газ или остаются без защиты.

Остаток газа: аргон по манометру, CO2 по весу

В аргоновом баллоне газ сжат, поэтому давление падает по мере расхода: остаток примерно пропорционален показаниям манометра. Если манометр показывает 75 кгс/см2 при 150 исходных, осталась половина, около 3 м3.

В углекислотном баллоне давление определяется температурой жидкости. Пока жидкость не кончилась, манометр показывает около 6 МПа при комнатной температуре и почти не меняется, а падает лишь в самом конце, когда остался газ без жидкости. Поэтому остаток считают взвешиванием. Масса порожнего баллона выбита на нём, и при освидетельствовании её проверяют и записывают в журнал. Для оценки: разность текущей массы и массы тары в килограммах, умноженная на 0,5, даёт объём газа в кубометрах. Взвешивание на бытовых весах с запасом по грузоподъёмности занимает минуту и избавляет от остановки работы посреди шва.

Редуктор и подогреватель CO2

Газ из баллона выпускают только через редуктор, предназначенный для своего газа и окрашенный в соответствующий цвет; на входе стоит манометр, на выходе обычно ещё один (ФНП 536, п. 580). Для CO2 берут углекислотный редуктор, а не кислородный или ацетиленовый: каждый редуктор рассчитан на свой газ.

При расширении CO2 охлаждается, и на редукторе появляется иней, а при сильном потоке или на морозе канал может замёрзнуть. От этого помогает электрический подогреватель, который держит редуктор тёплым. В статьях о подогревателях называют мощность порядка 50–200 Вт и температуру поддержания 30–40 °C, чего достаточно, чтобы предотвратить замерзание. При малых расходах 8–12 л/мин в тёплом помещении многие обходятся без подогрева, на длительных сменах и при холоде он нужен.

Хранение и установка

Правила ФНП 536 для баллонов на месте работы:

• баллон устанавливают вертикально и надёжно закрепляют от падения (п. 578);
• расстояние до радиаторов отопления и печей не менее 1 м, до источников тепла с открытым огнём не менее 5 м (п. 576);
• баллоны нельзя ставить в проходах и на путях перемещения грузов и транспорта (п. 575);
• на рабочем месте при индивидуальной установке допускается не более двух баллонов каждого газа, рабочий и резервный (п. 574);
• при хранении и перевозке на баллонах должны быть навёрнуты колпаки (п. 602).

ГОСТ 8050-85 допускает работу с жидкой углекислотой при температуре окружающего воздуха не выше +60 °C, поэтому солнце, батарея и печь исключены: от нагрева жидкая CO2 расширяется, давление растёт. Общие требования к мастерской даны в статье про оборудование мастерской.

Заправка

Наполнять баллоны вправе только организации с наполнительными станциями: у них оборудование для конкретного газа, журнал наполнения и аттестованный персонал (ФНП 536, п. 583–585). Не допускается наполнять и использовать баллон, у которого истёк срок освидетельствования или срок службы, поврежден корпус, неисправны вентили, нет окраски или надписей, нет избыточного давления или нет клейм (п. 587). На практике баллоны чаще меняют на заправленные, но если баллон свой, следят за датой на клейме.

Освидетельствование и клеймо

Освидетельствование баллона включает осмотр наружной и внутренней поверхностей, проверку массы и вместимости и гидравлическое испытание (п. 556). При положительном результате организация выбивает на баллоне своё клеймо круглой формы диаметром 12 мм, дату проведённого и дату следующего освидетельствования в одной строке с клеймом (п. 557). Поэтому срок смотрят по клейму на плечике баллона.

Периодичность определяет изготовитель в инструкции по эксплуатации. Если указаний нет, действует приложение 10 к ФНП: для баллонов, находящихся в эксплуатации, для газов, вызывающих разрушение материала со скоростью не более 0,1 мм/год, осмотр и гидравлическое испытание проводят раз в 5 лет, а при скорости выше 0,1 мм/год раз в 2 года. Практики называют те же «раз в 5 лет» и рассказывают, что за просроченный баллон на обмене просят доплату. Периодичность, указанную изготовителем конкретного баллона, перепроверяйте по паспорту.

Цвета баллонов

Окраска и надписи нормируются техническим регламентом ТР ТС 032/2013, на который ссылается ФНП 536 (п. 545), и для сварочных газов выглядят так.

Серый с зелёной полосой означает аргон чистый, чёрный с синей полосой — технический аргон; для сварки нужен аргон по ГОСТ 10157, а жидкую CO2 высшего и первого сортов по ГОСТ 8050 применяют преимущественно для сварки (ТР ТС 032/2013, приложение 3). Баллон без окраски и надписи заправлять нельзя.