ПРИЛОЖЕНИЕ 7. Характеристика взрывоопасных и вредных газов, наиболее часто встречающихся в резервуарах и подземных сооружениях.
В подземных сооружениях наиболее часто обнаруживаются такие взрывоопасные и вредные газы: метан, пропан, бутан, пропилен, бутилен, окись (оксид) углерода, углекислый газ, сероводород и аммиак.
Метан CH 4 (болотный газ) — бесцветный горючий газ без запаха, легче воздуха. Проникает в подземные сооружения из почвы. Образуется при медленном разложении без доступа воздуха растительных веществ: при гниении клетчатки под водой (в болотах, стоячих водах, прудах) или разложении растительных остатков в залежах каменного угля. Метан является составной частью промышленного газа и при неисправном газопроводе может проникать в подземные сооружения. Не ядовит, но его присутствие уменьшает количество кислорода в воздушной среде подземных сооружений, что приводит к нарушению нормального дыхания при работах в этих сооружениях. При содержании метана в воздухе 5-15% по объему образуется взрывоопасная смесь.
Пропан C 3 H 8 , бутан C 4 H 10 , пропилен C 3 H 6 и бутилен C 4 H 8 — бесцветные горючие газы, тяжелее воздуха, без запаха, трудно смешиваются с воздухом. Вдыхание пропана и бутана в небольших количествах не вызывает отравления; пропилен и бутилен оказывают наркотическое воздействие.
Сжиженные газы с воздухом могут образовывать взрывоопасные смеси при следующем их содержании, % по объему:
Пропан………………… 2,3 — 9,5
Бутан…………………. 1,6 — 8,5
Пропилен………………. 2,2 — 9,7
Бутилен……………….. 1,7 — 9,0
Средство защиты — шланговые противогазы ПШ-1, ПШ-2.
Окись углерода СО — бесцветный газ, без запаха, горючий и взрывоопасный, немного легче воздуха. Окись углерода чрезвычайно ядовита. Физиологическое воздействие окиси углерода на человека зависит от ее концентрации в воздухе и длительности вдыхания.
Вдыхание воздуха, содержащего окись углерода выше предельно допустимой концентрации, может привести к отравлению и даже к смерти. При содержании в воздухе 12,5-75% по объему окиси углерода образуется взрывоопасная смесь.
Средство защиты — фильтрующий противогаз марки СО.
Углекислый газ CO 2 [двуокись (диоксид) углерода] — бесцветный газ, без запаха, с кисловатым вкусом, тяжелее воздуха. Проникает в подземные сооружения из почвы. Образуется в результате разложения органических веществ. Образуется также в резервуарах (баках, бункерах и др.) при наличии в них сульфоугля или угля вследствие его медленного окисления.
Попадая в подземное сооружение, углекислый газ вытесняет воздух, заполняя со дна пространство подземного сооружения. Углекислый газ не ядовит, но обладает наркотическим действием и способен раздражать слизистые оболочки. При высоких концентрациях вызывает удушье вследствие уменьшения содержания кислорода в воздухе.
Средство защиты — шланговые противогазы ПШ-1, ПШ-2.
Сероводород H 2 S — бесцветный горючий газ, имеет запах тухлых яиц, несколько тяжелее воздуха. Ядовит, действует на нервную систему, раздражает дыхательные пути и слизистую оболочку глаз.
При содержании в воздухе сероводорода 4,3 — 45,5% по объему образуется взрывоопасная смесь.
Средство защиты — фильтрующие противогазы марок В, КД.
Аммиак NH 3 — бесцветный горючий газ с резким характерным запахом, легче воздуха, ядовит, раздражает слизистую оболочку глаз и дыхательные пути, вызывает удушье. При содержании в воздухе аммиака 15-28% по объему образуется взрывоопасная смесь.
Средство защиты — фильтрующий противогаз марки КД.
Водород H 2 — бесцветный горючий газ без вкуса и запаха, значительно легче воздуха. Водород — физиологически инертный газ, но при высоких концентрациях вызывает удушье вследствие уменьшения содержания кислорода. При соприкосновении кислотосодержащих реагентов с металлическими стенками емкостей, не имеющих антикоррозийного покрытия, образуется водород. При содержании в воздухе водорода 4-75% по объему образуется взрывоопасная смесь.
Кислород O 2 — бесцветный газ, без запаха и вкуса, тяжелее воздуха. Токсическими свойствами не обладает, но при длительном вдыхании чистого кислорода (при атмосферном давлении) наступает смерть вследствие развития плеврального отека легких.
Кислород не горюч, но является основным газом, поддерживающим горение веществ. Высокоактивен, соединяется с большинством элементов. С горючими газами кислород образует взрывоопасные смеси.
Основными горючими газами, применяемыми при резке, являются ацетилен, природный газ, пропан-бутан, пары жидких горючих (керосина), которые, сгорая в кислороде, дают достаточную для резки температуру. В судостроении наиболее широко применяется кислородно-ацетиленовая резка. Рассмотрим основные свойства кислорода и ацетилена.
Кислород - химический элемент, при нормальных условиях представляющий собой бесцветный газ без запаха и вкуса. Сжатый кислород при соприкосновении с маслом и жирами мгновенно их окисляет с выделением большого количества тепла, что может привести к быстрому воспламенению масла или к взрыву. Особенно активно соединяются с кислородом металлы, поэтому он и применяется при резке.
Рис. 7.1. Кислородный баллон. 1 - днище; 2 - цилиндрический корпус; 3 - горловина; 4 - кольцо; 5 - предохранительный колпак; 6 - вентиль; 7 - опорный башмак.
Кислород поступает к месту потребления по трубопроводу или в баллонах. Баллон (рис. 7.1) представляет собой цилиндрический корпус, имеющий внизу выпуклое днище, а сверху - сферическую часть с горловиной. Горловина имеет коническое отверстие с резьбой, в которое ввертывается вентиль. Для устойчивости баллона на нижнюю часть его корпуса насажен опорный башмак. Максимальное давление кислорода в баллоне равно 14,7 МПа, Расходовать кислород из баллона можно до давления 0,29 МПа. Кислородные баллоны окрашивают в голубой цвет. Поперек баллона черной краской делают надпись «Кислород». Верхнюю сферическую часть баллона не окрашивают, а выбивают на ней паспортные данные баллона. Наполненный кислородом баллон имеет массу около 70 кг.
Ацетилен - химическое соединение углерода с водородом. Химически чистый ацетилен является бесцветным газом со слабым эфирным запахом. Технический ацетилен, применяемый для газовой резки, из-за примесей (сероводорода, аммиака и др.) имеет резкий неприятный запах. С кислородом и воздухом ацетилен образует взрывоопасные смеси, которые взрываются от огня или искры.
Ацетилен получают при взаимодействии карбида кальция с водой в специальных аппаратах, называемых ацетиленовыми генераторами.
К газорезательным постам ацетилен подается по трубопроводам или в баллонах.
При давлении более 0,19 МПа газообразный ацетилен в больших объемах становится взрывоопасным. Помещенный же в очень узкие (капиллярные) каналы, он не взрывается даже при давлении 2,45 МПа. Поэтому ацетиленовые баллоны заполняют специальной высокопористой массой (древесным активированным углем, пемзой, инфузорной землей).
Ацетилен растворяется в некоторых жидкостях, особенно в ацетоне. Учитывая это свойство, баллоны на 30-40 % по объему заполняют ацетоном. При открытом вентиле баллона ацетилен выделяется из ацетона в виде газа, а ацетон остается в баллоне.
Баллоны накачивают ацетиленом до давления 1,47- 1,86 МПа. Расходовать ацетилен из баллонов можно до давления в баллоне 0,1 МПа. При меньшем давлении происходит значительный унос паров ацетона с ацетиленом.
Ацетиленовые баллоны отличаются от кислородных по устройству вентиля и окраске. Их окрашивают в белый цвет и надписывают красной краской «Ацетилен». Масса наполненного ацетиленом баллона около 80 кг.
Пропан-бутановая смесь получается при добыче и переработке природных нефтяных газов, а также при переработке нефти. Пропан-бутан в сжиженном состоянии хранится в баллонах.
Целесообразность применения пропан-бутана в качестве заменителя ацетилена обусловливается главным образом дороговизной и дефицитностью ацетилена, однако при резке на пропан-бутане возрастает расход кислорода от 40 до 70 % в зависимости от толщины разрезаемого материала, а скорость резки снижается от 15 до 30%. Применение пропан-бутана, как и других заменителей ацетилена, допускается только по специальному разрешению администрации и по согласованию с санитарной и пожарной инспекциями.
Природный газ состоит в основном из метана (до 99 %) с небольшими примесями других газов. При нормальных температуре и давлении метан представляет собой газ без запаха и цвета, поэтому для обнаружения его утечки добавляют одорант, придающий ему резкий запах. Целесообразность использования природного газа для кислородной резки обусловлена возможностью бесперебойного централизованного снабжения им предприятий по газопроводу без существенных затрат на транспортировку; значительным снижением стоимости газорезательных работ по сравнению с ацетилено-кислородной резкой; незначительным снижением скорости резки (5-25%) по сравнению с ацетилено-кислородной резкой; возможностью использования аппаратуры (резаков), применяемой для ацетилено-кислородной резки, с незначительной переделкой отдельных деталей.
Керосин для резки используется в виде паров. Поэтому резаки имеют специальные испарители, подогреваемые вспомогательным пламенем, или форсунки. Целесообразность применения керосиново-кислородной резки обусловлена возможностью замены керосином ацетилена; сокращением расхода кислорода от 5 до 10 % при его пониженном давлении; сокращением стоимости резки стали до 10 %. Резка с применением керосина разрешается только в цеховых условиях и на открытых площадках, так как она особенно пожароопасна.
Кислород
Кислород - это газ без вкуса, запаха и цвета, не горючий, но активно поддерживает горение, немного тяжелее воздуха. При нормальном атмосферном давлении (760 мм ртутного столба) при температуре 0° С масса 1 м куб. кислорода равна 1.43 кг, а при нормальном атмосферном давлении и температуре 20° С, масса 1 м куб. кислорода равна 1.33 кг, масса 1 м куб воздуха равна 1.29 кг.
В промышленности кислород получают из атмосферного воздуха методом глубокого охлаждения и ректификации.
Технический кислород для газопламенных работ получают в специальных установках из атмосферного воздуха в жидком состоянии. Жидкий кислород - это легко подвижная, голубоватая жидкость. Температура кипения (начало испарения) жидкого кислорода минус 183° С.
При нормальных условиях и температуре минус 183° С. легко испаряется, превращаясь в газообразное состояние. При повышении температуры интенсивность испарении увеличивается. Из 1 литра жидкого кислорода, образуется около 860 литров газообразного.
Кислород обладает большой химической активностью. Реакция соединения его с маслами, жирами, угольной пылью, ворсинками ткани и т.д., приводит их к мгновенному окислению, самовоспламенению и взрыву при обычных температурах.
Кислород в смеси с горючими газами и парами горючих жидкостей образует в широких пределах взрывчатые смеси.
«Кислород газообразный технический» согласно ГОСТ 5583- 78 выпускается для сварки и резки трех сортов: 1-й - чистотой не менее 99,7%, 2-й - не менее 99,5%, 3-й - не менее 99,2% по объёму. Чем меньше в кислороде газовых примесей, тем выше скорость реза, чище кромки и меньше расход кислорода. На предприятие поставляется в газообразном состоянии, в стальных кислородных баллонах «голубого» цвета ёмкостью 40 дм. куб. и давлением 150 кгс/см2. Сжатый кислород хранят и транспортируют в баллонах по ГОСТ 949-73.
Пропан - технический, бесцветный газ с резким запахом, состоящий из пропана С3Н8 или из пропана и пропилена С3Н6, суммарное содержание которых должно быть не менее 93%. Получают пропан при переработке нефтепродуктов. Пропанобутановая смесь – это смесь газов главным образом технического пропана и бутана. Эти газы относятся к группе тяжёлых углеводородов. Сырьём для их получения являются природные нефтяные газы, отходящие газы нефтеперерабатывающих заводов. Эти газы в чистом виде или в виде смесей при нормальной температуре и на большом повышении давления могут быть переведены из газообразного состояния в жидкое состояние.Хранится и транспортируется пропанобутановая смесь в жидком состоянии, а используется в газообразном.
Газообразная пропанобутановая смесь - это горючий газ без вкуса, запаха и цвета, тяжелее воздуха в 2 раза, поэтому при утечке газа он не рассеивается в атмосфере, а опускается вниз и заполняет углубления пола или местности.
Газообразная пропанобутановая смесь при атмосферном давлении не обладает токсичным (отравляющим) воздействием на организм человека, так как мало растворяется в крови. Но, попадая в воздух, смешивается с ним, вытесняет и уменьшает содержание кислорода в воздухе. Человек, находящийся, а такой атмосфере испытывает кислородное голодание, а при значительных концентрациях газа в воздухе может погибнуть от удушья.
Предельно допустимая концентрация пропан-бутана в воздухе рабочей зоны должна быть не более 300 мг/м 3 (в пересчёте на углерод).При попадании жидкого пропан-бутана на кожные покровы тела, нормальная температура которого 36,6 град. С, происходит быстрое его испарение и интенсивный отбор тепла с поверхности тела, затем наступает обморожение.
По ГОСТ 20448-80 промышленность выпускает пропанобутановую смесь 3 марок:
- пропан технический, с содержанием пропана более 93%, бутана - менее 3 процентов;
- бутан технический, с содержанием бутана менее 93%, пропана не более 4 процентов;
- пропанобутановая смесь, 2-х типов: зимняя и летняя.
На предприятия для газопламенной обработки металлов поставляется пропанобутановая смесь в стальных баллонах зимняя и летняя.
Зимняя пропанобутановая смесь содержит 15% пропана, 25% бутана и прочих компонентов.
Летняя пропанобутановая смесь содержит 60% бутана, 40% пропана и прочих компонентов.
Для сжигания I куб. м газообразной пропано-бутановой смеси требуется 25-27 куб. м воздуха или 3,58 - 3,63 кг кислорода.
Температура воспламенения с воздухом:
- пропана - 510 град. С;
- бутана - 540 град. С
Температура воспламенения пропанобутановой смеси:
- с воздухом 490-510 град. С;
- с кислородом - 465-480 град. С.
Температура пламени пропанобутановой смеси с кислородом зависит от её состава и равна 2200-2680 град. С. При окислительном пламени (избыток кислорода) температура повышается.
Теплотворная способность пропанобутановой смеси равна 93000 Дж/м куб. (22000 ккал/м куб.).
Скорость горения пропанобутановой смеси:
- при обычном горении 0,8 – 1,5 м/сек.;
- при дистанционном (со взрывом) 1,5 - 3,5 км/сек.
Пределы взрывоопасности пропан-бутана при нормальном давлении составляют:
- в смеси с воздухом:
- нижний – 1,5%;
- верхний – 9,5%.нижний – 2%;
- в смеси с кислородом:
- верхний – 46%.
Пропанобутановые смеси в жидком виде разрушают резину, поэтому необходимо тщательно следить за резиновыми изделиями, применяемыми в газопламенной аппаратуре, и в случае необходимости производить их своевременную замену.
Наибольшая опасность разрушения резины существует зимой, вследствие большей вероятности попадания жидкой фазы пропанобутановой смеси в рукава.
Ацетилен - это горючий газ, без цвета, вкуса, с резким специфическим чесночным запахом, он легче воздуха. Его плотность по отношению к воздуху 0,9.
При нормальном атмосферном давлении (760 мм ртутного столба) и температуре плюс 20 град. С 1 м куб. имеет массу 1,09 кг, воздух 1,20 кг.
При нормальном атмосферном давлении и температуре от - 82,4 градуса до - 84 градусов С ацетилен переходит из газообразного в жидкое состояние, а при температуре минус 85 град. С затвердевает.
Ацетилен - единственный широко применяемый в промышленности газ, горение и взрыв которого возможны в отсутствии кислорода или других окислителей.
При газопламенной обработке металлов ацетилен используют либо в газообразном состоянии, получая его в передвижных или стационарных ацетиленовых генераторах, либо растворённым в ацетиленовых баллонах. Растворенный ацетилен по ГОСТ 5457-75 представляет собой раствор газообразного ацетилена в ацетоне, распределённый в пористом наполнителе под давлением до 1,9 МПА (19 кгс/см 2 ). В качестве пористых наполнителей используются насыпные – берёзовый активированный уголь (БАЦ) и литые пористые массы.
Основным сырьём для получения ацетилена является карбид кальция. Это твёрдое вещество тёмно-серого или коричневатого цвета. Ацетилен получается в результате разложения (гидролиза) кусков, карбида кальция водой. Выход ацетилена на 1 кг карбида кальция составляет 250 дм куб. Для разложения 1 кг карбида кальция требуется от 5 до 20 дм куб. воды. Карбид кальция транспортируется в герметически закрытых барабанах. Масса карбида в одном барабане от 50 до 130 кг.
При нормальном атмосферном давлении ацетилен с воздухом и кислородом образуют взрывоопасные смеси. Пределы взрывоопасности ацетилена с воздухом:
- нижний – 2,2%;
- верхний – 81%.
Пределы взрывоопасности ацетилена с кислородом:
- нижний – 2,3%;
- верхний – 93%.
Наиболее взрывоопасные концентрации ацетилена с воздухом и кислородом составляют:
- нижний – 7%;
- верхний – 13%.
Не вступают в химическое взаимодействие с металлами и практически не растворяются в металлах
Аргон (Ar) - бесцветный, без запаха, негорючий, неядовитый газ, почти в 1,5 раза тяжелее воздуха. В металлах нерастворим как в жидком, так и в твердом состояниях. Выпускается ( -79) двух сортов: высшего и первого.
В газе высшего сорта содержится 99,993 % аргона, не более 0,006 % азота и не более 0,0007 % кислорода. Рекомендуется для сварки ответственных металлоконструкций из активных и редких металлов и сплавов, цветных металлов.
В газе первого сорта содержится 99,98 % аргона, до 0,01 % азота и не более 0,002 % кислорода. Рекомендуется для сварки стали и чистого алюминия.
Гелий (Не) - бесцветный газ, без запаха, неядовитый, значительно легче воздуха и аргона. Выпускается ( -75) двух сортов: высокой чистоты (до 99,985 %) и технический (99,8%).
Используется реже, чем аргон, из-за его дефицитности и высокой стоимости. Однако при одном и том же значении тока дуга в гелии выделяет в 1,5 - 2 раза больше энергии, чем в аргоне. Это способствует более глубокому проплавлению металла и значительному увеличению скорости сварки.
Гелий применяют при сварке химически чистых и активных материалов, а также сплавов на основе алюминия и магния.
Азот (N 2) - газ без цвета, запаха п вкуса, неядовитый. Используется только для сварки меди и ее сплавов, по отношению к которым азот является инертным газом. Выпускается ( -74) четырех сортов: высшего - 99,9% азота; 1-го - 99,5%; 2-го - 99,0%; 3-го - 97,0%.
Активные
Защищают зону сварки от воздуха, но сами растворяются в жидком металле либо вступают с ним в химическое взаимодействие
Кислород (О 2) - газ без цвета, запаха и вкуса. Негорючий, но активно поддерживающий горение. Технический газообразный кислород (ГОСТ5583-78) выпускается трех сортов: 1-й сорт - 99,7% кислорода; 2-й - 99,5%; 3-й - 99,2%. Применяется только как добавка к инертным и активным газам.
Углекислый газ (СО 2) - бесцветный, со слабым запахом, с резко выраженными окислительными свойствами, хорошо растворяется в воде. Тяжелее воздуха в 1,5 раза, может скапливаться в плохо проветриваемых помещениях, в колодцах, приямках. Выпускается ( -85) трех сортов: высший-99,8% СО 2 , 1-й-99,5% и 2-й-98,8%. Двуокись углерода 2-го сорта применять не рекомендуется. Для снижения влажности СО 2 рекомендуется установить баллон вентилем вниз и через 1-2 ч открыть вентиль на 8-10 с для удаления воды. Перед сваркой из нормально установленного баллона выпускают небольшое количество газа, чтобы удалить попавший внутрь воздух.
В углекислом газе сваривают чугун, низко- и среднеуглеродистые, низколегированные конструкционные коррозионностойкие стали.
Газовые смеси
Служат для улучшения процесса сварки и качества сварного шва
Смесь аргона и гелия. Оптимальный состав: 50% + 50% или 40% аргона и 60% гелия. Пригоден для сварки алюминиевых и титановых сплавов.
Смесь аргона и кислорода при содержании кислорода 1-5% стабилизирует процесс сварки, увеличивает жидко текучесть сварочной ванны, перенос электродного металла становится мелкокапельным. Смесь рекомендуется для сварки углеродистых и нержавеющих сталей.
Смесь аргона и углекислого газа. Рациональное соотношение - 75-80% аргона и 20-25% углекислого газа. При этом обеспечиваются минимальное разбрызгивание, качественное формирование шва, увеличение производительности, хорошие свойства сварного соединения. Используется при сварке низкоуглеродистых и низколегированных конструкционных сталей.
Смесь углекислого газа и кислорода. Оптимальный состав: 60-80% углекислого газа и 20-40% кислорода. Повышает окислительные свойства защитной среды и температуру жидкого металла. При этой смеси используют электродные проволоки с повышенным содержанием раскислителей, например Св-08Г2СЦ. Шов формируется несколько лучше, чем при сварке в чистом углекислом газе. Смесь применяют для сварки углеродистых, легированных и некоторых высоколегированных конструкционных сталей.
Смесь аргона, углекислого газа и кислорода - трехкомпонентная смесь обеспечивает высокую стабильность процесса и позволяет избежать пористости швов. Оптимальный состав: 75% аргона, 20% углекислого газа и 5% кислорода. Применяется при сварке углеродистых, нержавеющих и высоколегированных конструкционных сталей.
Загрузка...
