Реферат на тему сварочное производство и роль химии углеводородов в ней

Обновлено: 02.07.2024

Кислородная сварка

Характерные свойства горючих газов

Газокислородная сварка это такой вид сварки при котором используются ряд таких элементов как углеводород и прочие смеси на его основе. По характеру горения то есть температуры газокислорода принято применять Ацетилен (ненасыщенный углеводород C2H2 выдерживает температуру до 2621 °C). Но смотря на экономико-технологические свойства то есть показатели то для газокислородной сварки в место горючего газа достаточно в широкой степени используют газо - заменители ацетилена.Газо - заменители также являются менее взрывоопасными по сравнению с природным газом, и достаточно дешёвым для потребления. Газ-заменители обычно разделяют на такие виды, как охлаждённый газ (сжатый), различные газовые смеси, газосодержащие растворы, обычные газы.

Данная таблица поможет отличать многие из видов газа:

Ацетилен есть непредельный углеводородный состав относящийся у группе СnH2n-2.
Один из главных способов добычи ацетилена в промышленности это образования его из карбида кальция во время разложения данного вещества водным раствором. Кроме того существует естественная добыча ацетилена в нефти или газовых месторождениях, для этого используют термоокислительный процесс пиролиза углеводородной смеси .

Сжиженные газы

Углеводород в также его смеси различного рода относятся к сжиженным газам, данный вид газа добывается при температуре t=20 C и при давещей на него селе в P=760 мм.ртутного столба в состоянии газообразования, а если сравнительно не на много увеличить давление а также понижении температуры агрегатное состояние изменяется то есть газ переходит в жидкое состояние.Такие смеси как технический пропан и бутан относятся к виду сжиженного газа, также нужно добавить что метилацетилен и пропадиен также относятся к смесям данного вида.

Сжимаемые газы

К этим видам газа относятся такие газы которые при обычных условиях не меняют свой состав и агрегатное состояние не зависимо от температуры и давления. Это такие газы как коксовый, перолизные, природный и сланцевые газы , метан, окись углерода, водород.

Разрезка металла происходит не при любых условиях, а при определённом:
Одним из важнейших условий является теплота она должна быть достаточной для обеспечения температурной среды реакции около 1 тысячи - 1 тысячи 500 градусов по цельсию.

§4 Сварочное производство, виды сварки, роль сварки в машиностроении и ремонтном производстве

Сварка — это технологический процесс получения неразъёмного соединения посредством установления межатомных и межмолекулярных связей между свариваемыми частями изделия при их нагреве (местном или общем), и/или пластическом деформировании.

Сварка применяется для соединения металлов и их сплавов, термопластов во всех областях производства и в медицине.

При сварке используются различные источники энергии: электрическая дуга, газовое пламя, лазерное излучение, электронный луч, трение, ультразвук. Развитие технологий позволяет в настоящее время осуществлять сварку не только в условиях промышленных предприятиях, но в полевых и монтажных условиях (в степи, в поле, в открытом море и т. п.), под водой и даже в космосе. Процесс сварки сопряжен с опасностью возгораний; поражений электрическим током; отравлений вредными газами; поражением глаз и других частей тела тепловым, ультрафиолетовым, инфракрасным излучением и брызгами расплавленного металла.

По физическим признакам, в зависимости от формы используемой энергии, предусматриваются три класса сварки:

1. термическая сварка металлов

2. термомеханическая сварка металлов

3. механическая сварка металлов

Термомеханический класс объединяет все виды сварки, при которых используются давление и тепловая энергия (контактная сварка, диффузионная сварка)

Механический класс включает виды сварки, осуществляемые механической энергией (холодная сварка, сварка трением, ультразвуковая сварка, сварка взрывом).

Виды сварки классифицируются по следующим техническим признакам:

по способу защиты металла в зоне сварки (в воздухе, в вакууме, под флюсом, в пене, в защитном газе, с комбинированной защитой);

по непрерывности процесса (непрерывная, прерывистая);

3.по степени механизации (ручная, механизированная, автоматизированная, автоматическая);

4.по типу защитного газа (в активных газах, в инертных газах);

5.по характеру защиты металла в зоне сварки (со струйной защитой, в контролируемой атмосфере).

Дуговая сварка металла это сварка плавлением, при которой нагрев свариваемых кромок осуществляется теплотой электрической дуги. Наибольшее применение получили четыре вида дуговой сварки.

Ручная дуговая сварка металла может производиться двумя способами:

Ручная дуговая сварка металла неплавящимся электродом предусматривает следующее: свариваемые кромки изделия приводят в соприкосновение. Между неплавящимся (угольным, графитовым) электродом и изделием возбуждают дугу. Кромки изделия и вводимый в зону дуги присадочный материал нагреваются до плавления, образуется ванночка расплавленного металла. После затвердевания металл в ванночке образует сварной шов. Этот способ используется при сварке цветных металлов и их сплавов, а также при наплавке твердых сплавов.

При сварке металла плавящимся электродом используется электрод, этот способ является основным при ручной сварке. Электрическая дуга возбуждается аналогично первому способу, расплавляет электрод и кромки изделия. Получается общая ванна расплавленного металла, которая, охлаждаясь, образует шов.

Автоматическая и полуавтоматическая сварка металла под флюсом выполняется путем механизации основных движений, выполняемых сварщиком при ручной сварке металла - подачи электрода в зону дуги и перемещения его вдоль свариваемых кромок изделия. При полуавтоматической сварке механизирована подача электрода в зону дуги, а перемещение электрода вдоль свариваемых кромок производит сварщик вручную. При автоматической сварке металла механизированы все операции, необходимые для этого процесса. Жидкий металл в ванночке защищают от воздействия кислорода и азота воздуха расплавленным шлаком, образованным от плавления флюса, подаваемого в зону дуги. Такая сварка металла обеспечивает высокую производительность и хорошее качество сварного шва.

Дуговая сварка металла в защитном газе выполняется неплавящимся (вольфрамовым) или плавящимся электродом. В первом случае сварной шов формируется за счет металла расплавленных кромок изделия. При необходимости в зону дуги подается присадочный материал. Во втором случае подаваемая в зону дуги электродная проволока расплавляется и участвует в образовании шва. Защиту расплавленного шва от окисления и азотирования осуществляют струей защитного газа, оттесняющего атмосферный воздух из зоны дуги.

Электрошлаковая сварка металла осуществляется путем плавления металла свариваемых кромок изделия, расположенных вертикально или под углом 45о, и электрода теплотой, выделяемой током при прохождении через расплавленный шлак. Кроме того, шлак защищает расплавленный металл от воздействия воздуха. Снизу к свариваемым изделиям приваривается вручную поддон. По обе стороны зазора между изделиями прижимаются формирующие шов медные ползуны с водяным охлаждением. Затем на поддон насыпается специальный флюс, над которым располагаются одна или две электродные проволоки. Дуга возбуждается под флюсом между электродами и поддоном. В зону горения дуги электродная проволока подаётся специальным механизмом. За счёт тепла дуги электродная проволока и флюс расплавляются, в результате образуется ванна расплавленного металла и над ней шлаковая ванна. В дальнейшем необходимое тепло образуется за счёт прохождения тока через расплавленный шлак, обладающий высоким сопротивлением (согласно закону Ленца-Джоуля). По мере накопления в ванне жидкого металла и шлака медные ползуны вместе с механизмом подачи электродной проволоки и флюса перемещаются автоматически снизу вверх со скоростью подъёма жидкого металла.

Особые виды сварки металла.

В промышленности и строительстве все более широкое распространение получают тугоплавкие и химически активные металлы и сплавы. Они применяются в особо ответственных узлах. Для получения высококачественных швов в этих случаях используют источники с высокой концентрацией теплоты и осуществляют сварку в среде с очень низким содержанием кислорода, азота и водорода. Наиболее часто применяются электронно-лучевая и плазменная сварки.

Электронно-лучевая сварка металла осуществляется путем использования кинетической энергии концентрированного потока электронов, движущихся с большой скоростью в вакууме. Устройство для электронно-лучевой сварки похоже на устройство кинескопа (катод, ускоряющий электрод, магнитная линза, напряжение 30-100 кВ).

Плазменная сварка металла основана на использовании струи ионизированного газа - плазмы, содержащего электрически заряженные частицы и способного проводить ток. Энергия дуговой плазменной струи зависит от сварочного тока, напряжения, расхода газа и др. факторов. Источники питания дуги должны иметь рабочее напряжение более 120 В. Плазмообразующий газ служит также защитой расплавленного металла от окружающего воздуха.

Химическая переработка углеводородного сырья

Федеральное агентство по образованию

Саратовский государственный социально-экономический университет

Кафедра экономики природопользования и АПК

по дисциплине: Основы нефтегазового дела

по теме: Химическая переработка углеводородного сырья

В данной курсовой работе предстоит по возможности наиболее подробно рассмотреть тему ˝ Химическая переработка углеводородного сырья ˝.

Актуальность данной темы заключается в том, что химическая переработка углеводородного сырья осуществляется на предприятиях нефтехимического и газохимического комплекса, которые принадлежат к числу базовых отраслей российской индустрии. Они обеспечивают многие отрасли промышленности и сельского хозяйства сырьем, способствуют ускоренному развитию отраслей, определяющих научно-технический прогресс, формированию социально ориентированной структуры производства и потребления. Стабильное функционирование нефтехимического комплекса имеет принципиальное значение для развития всех сегментов отечественной экономики. Отрасль располагает значительным экспортным потенциалом и играет существенную роль в российской внешней торговле, что очень важно для устойчивого развития страны.

Актуально выявление тенденций мировой и российской нефтехимии в связи с расширением спроса на внутреннем рынке и проблемами сбыта продукции глубокой нефтехимической переработки на внешних. Отставание отечественного производства и невысокое качество выпускаемых продуктов заставляет обращать внимание на положение в отрасли. Особенно на фоне агрессивной протекционистской политики отдельных государств (США, ЕС, Китая, Индии) относительно российской нефтехимической продукции (минеральных удобрений, синтетических каучуков, капролактама, спиртов и др.), интенсивного наращивания экспорта в странах с дешевым углеводородным сырьем (особенно Ближневосточного региона).

Объектом исследования в представленной работе является нефте- и газохимический комплекс России. А предмет, методы получения исходного сырья, основные нефтехимические процессы, получаемые конечные продукты, современное состояние, структура и положение дел в отрасли.

Цель данной работы, исходя из предмета и объекта, состоит в анализе химических процессов, технологий, структуры химической переработки углеводородного сырья, состояния отрасли.

При исследовании ставились следующие задачи:

1.Изучить химизм превращений углеводородов нефти и природного газа в полезные продукты и сырьевые материалы.

2.Описать основные технологические процессы, применяемые на производствах, общей чертой которых является глубокая химическая переработка углеводородного сырья (фракций нефти, природного и попутного газа).

.Рассмотреть на примерах основные продукты, выпускаемые данной отраслью их применение в быту и общественном хозяйстве.

.Дать оценку современного состояния отрасли, выделить ее основные проблемы.

.Указать возможные пути выхода из сложившейся ситуации.

Глава 1. Химическая переработка углеводородного сырья

.1 Роль углеводородов, как химического сырья

Искать новые процессы переработки нефти заставляла не только необходимость улучшения качества бензина. Конечно, нефть - источник энергии, но она также и кладезь химического сырья для получения органических соединений. И если превращением нефти в бензин, керосин, мазут занималась нефтеперерабатывающая промышленность то выделение из нефтяных продуктов самых разных веществ стало главной задачей огромной отрасли химической науки и технологии - нефтехимии.

Долгое время органические соединения производили, перерабатывая животные и растительные материалы. Ароматические органические вещества получали из угля; уксусную кислоту, бутадиен, бензол вырабатывали из ацетилена, сам ацетилен - из карбида кальция, а карбид кальция - из природного карбоната кальция. Однако источников сырья было совсем немного, а сами методы не отличались простотой и эффективностью. Между тем для производства красителей, растворителей, лекарств, резины, мыла требовалось всё больше сырья, и дать его могла только нефть.

Любопытна история возникновения первых нефтехимических производств. Необходимо было найти применение побочным продуктам термического крекинга - пропилену и этилену, которые попросту выбрасывались в атмосферу или сжигались. Вот из такого пропилена американская компания Стэндарт Ойл в 1920 г. стала производить изопропиловый спирт СН3СН(ОН)СН3 , используемый как органический растворитель. Он и оказался первым нефтехимическим продуктом.

А первое производство основанное на этилене, появилось в 1923 г. Тогда другая американская компания Юнион Карбайд, начала выпускать такие растворители как этиленгликоль НОСН2СН2ОН и дихлорэтан СН2CIСН2CI, а несколько лет спустя - этиленхлоргидрин НОСН2СН2СI и из него оксид этилена СН2(О)СН2, исходный продукт в синтезе полиэтиленоксида (-ОСН2 СН2-).

Углеводороды, служащие сырьем для нефтехимической промышленности, принадлежат к алифатическому, циклоалифатическому и ароматическому рядам. Алифатические углеводороды включают насыщенные или парафиновые углеводороды, олефины, диолефины и ацетилен. Из циклоалифатических уг�

Доклад: Характеристика углеводородов

ДИЕНОВЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ (АЛКАДИЕНЫ)

Диеновые углеводороды или алкадиены – это непредельные углеводороды, содержащие две двойные углерод — углеродные связи. Общая формула алкадиенов Cn h3n-2 . В зависимости от взаимного расположения двойных связей диены подразделяются на три типа:

1) углеводороды с кумулированными двойными связями, т.е. примыкающими к одному атому углерода. Например, пропадиен или аллен Ch3 =C=Ch3 ;

2) углеводороды с изолированными двойными связями, т.е разделенными двумя и более простыми связями. Например, пентадиен -1,4 Ch3 =CH–Ch3 –CH=Ch3 ;

3) углеводороды с сопряженными двойными связями, т.е. разделенными одной простой связью. Например, бутадиен -1,3 или дивинил Ch3 =CH–CH=Ch3, 2-метилбутадиен -1,3 или изопрен

1) дегидрированием алканов, содержащихся в природном газе и газах нефтепереработки, при пропускании их над нагретым катализатором

Ch4 –Ch3 –Ch3 –Ch4 ––~600°С;Cr2O3,Al2O3 ® Ch3 =CH–CH=Ch3 + 2h3

2) дегидрированием и дегидратацией этилового спирта при пропускании паров спирта над нагретыми катализаторами (метод акад. С.В.Лебедева)

2Ch4 Ch3 OH ––~450°С;ZnO,Al2O3 ® Ch3 =CH–CH=Ch3 + 2h3 O + h3

Атомы углерода в молекуле бутадиена-1,3 находятся в sp2 — гибридном состоянии, что означает расположение этих атомов в одной плоскости и наличие у каждого из них одной p- орбитали, занятой одним электроном и расположенной перпендикулярно к упомянутой плоскости.

a)	b)
Схематическое изображение строения молекул дидивинила (а) и вид модели сверху (b). Перекрывание электронных облаков между С1 –С2 и С3 –С4 больше, чем между С2 –С3 .

p- Орбитали всех атомов углерода перекрываются друг с другом, т.е. не только между первым и вторым, третьим и четвертым атомами, но и также между вторым и третьим. Отсюда видно, что связь между вторым и третьим атомами углерода не является простой s- связью, а обладает некоторой плотностью p- электронов, т.е. слабым характером двойной связи. Это означает, что s- электроны не принадлежат строго определенным парам атомов углерода. В молекуле отсутствуют в классическом понимании одинарные и двойные связи, а наблюдается делокализация p- электронов, т.е. равномерное распределение p- электронной плотности по всей молекуле с образованием единого p- электронного облака. Взаимодействие двух или нескольких соседних p- связей с образованием единого p- электронного облака, в результате чего происходит передача взаимовлияния атомов в этой системе, называется эффектом сопряжения . Таким образом, молекула бутадиена -1,3 характеризуется системой сопряженных двойных связей. Такая особенность в строении диеновых углеводородов делает их способными присоединять различные реагенты не только к соседним углеродным атомам (1,2- присоединение), но и к двум концам сопряженной системы (1,4- присоединение) с образованием двойной связи между вторым и третьим углеродными атомами. Отметим, что очень часто продукт 1,4- присоединения является основным. Рассмотрим реакции галогенирования и гидрогалогенирования сопряженных диенов.

Полимеризация диеновых соединений

В упрощенном виде реакцию полимеризации бутадиена -1,3 по схеме 1,4 присоединения можно представить следующим образом:

В полимеризации участвуют обе двойные связи диена. В процессе реакции они разрываются, пары электронов, образующие s- связи разобщаются, после чего каждый неспаренный электрон участвует в образовании новых связей: электроны второго и третьего углеродных атомов в результате обобщения дают двойную связь, а электроны крайних в цепи углеродных атомов при обобщении с электронами соответствующих атомов другой молекулы мономера связывают мономеры в полимерную цепочку.

Элементная ячейка полибутадиена представляется следующим образом :

Как видно, образующийся полимер характеризуется транс — конфигурацией элементной ячейки полимера. Однако наиболее ценные в практическом отношении продукты получаются при стереорегулярной (иными словами, пространственно упорядоченной) полимеризации диеновых углеводородов по схеме 1,4- присоединения с образованием цис — конфигурации полимерной цепи. Например, цис- полибутадиен

Натуральный и синтетический каучуки

Натуральный каучук получают из млечного сока (латекса) каучуконосного дерева гевеи, растущего в тропических лесах Бразилии.

При нагревании без доступа воздуха каучук распадается с образованием диенового углеводорода – 2- метилбутадиена-1,3 или изопрена. Каучук – это стереорегулярный полимер, в котором молекулы изопрена соединены друг с другом по схеме 1,4- присоединения с цис — конфигурацией полимерной цепи :

Молекулярная масса натурального каучука колеблется в пределах от 7. 104 до 2,5. 106 .

транс — Полимер изопрена также встречается в природе в виде гуттаперчи.

Натуральный каучук обладает уникальным комплексом свойств: высокой текучестью, устойчивостью к износу, клейкостью, водо- и газонепроницаемостью. Для придания каучуку необходимых физико-механических свойств: прочности, эластичности, стойкости к действию растворителей и агрессивных химических сред – каучук подвергают вулканизации нагреванием до 130-140°С с серой. В упрощенном виде процесс вулканизации каучука можно представить следующим образом :

В 1932 году С.В.Лебедев разработал способ синтеза синтетического каучука на основе бутадиена, получаемого из спирта. И лишь в пятидесятые годы отечественные ученые осуществили каталитическую стереополимеризацию диеновых углеводородов и получили стереорегулярный каучук, близкий по свойствам к натуральному каучуку. В настоящее время в промышленности выпускают каучук,

в котором содержание звеньев изопрена, соединенных в положении 1,4, достигает 99%, тогда как в натуральном каучуке они составляют 98%. Кроме того, в промышленности получают синтетические каучуки на основе других мономеров – например, изобутилена, хлоропрена, и натуральный каучук утратил свое монопольное положение.

Сварочное производство включает большую группу технологических процессов соединения, разъединения (резки), наплавки, пайки, напыления, спекания, локальной обработки материалов и т. д. Эти процессы идут с применением на месте обработки термической, термомеханической или электрической энергии. Наиболее широко применяются термические процессы с использованием энергии химических реакций (сгорания горючих газов в кислороде), электрической энергии (электродуговые, электрошлаковые, плазменные, электронно-лучевые процессы и др.), а также энергия звука и света (процессы ультразвуковой, лазерной сварки, резки, прошивки отверстий, термообработки и пр.). При термомеханической сварке используется теплота и работа механического сжатия (газопрессовая, индукционная, контактная, диффузионная сварка и др.).

Санитарно-гигиенические условия труда при сварке определяются главным образом особенностью технологических процессов, выполняемых с использованием различных источников энергии, поэтому кратко рассмотрим наиболее распространенные из них.

Термический класс сварочных процессов. Электродуговая сварка. Самым универсальным и распространенным источником теплоты, используемым для сварки плавлением, является электрическая дуга. Сварка ведется плавящимися или неплавящимися электродами. Для изоляции дуги и расплавленного металла от воздуха применяют газовую, газошлаковую или шлаковую защиту. В качестве газовой защиты используют инертные газы (аргон, гелий) или углекислый газ.

Широко применяется сварка металлическим электродом с нанесенным на него покрытием. Покрытие содержит вещества, необходимые для устойчивого горения дуги, создания газовой и шлаковой защиты металла от воздуха и для физико-металлургической обработки жидкого металла с целью улучшения его качества (ферросплавы). В состав покрытлй входят ферросплавы (ферромарганец, ферросицилий, ферротитан) и некоторые другие компоненты.

Сварку под флюсом ведут с помощью автоматов и полуавтоматов. Эта разновидность дуговой сварки характерна тем, что дуга горит в газовом пузыре, надежно защищаемом от воздуха слоем расплавленного флюса-шлака и твердого флюса. Слой флюса также защищает окружающее пространство от вредного излучения дуги.

Электронно-лучевая сварка. Сущность электроннолучевой сварки заключается в использовании для нагрева и плавления металла кинетической энергии электронов, ускоренных электрическим полем с высокой разностью потенциалов. Устройство, с помощью которого получают узкий сфокусированный электронный луч с большой плотностью энергии, называют электронной пушкой. Электронно-лучевая сварка обычно ведется в вакууме 10-2 – 10-3 Па.

Сварка световым лучом. В последнее время в промышленности все более широко применяется энергия светового луча, получаемого с помощью оптических квантовых генераторов (ОКГ) или лазеров. Излучение ОКГ характеризуется рядом уникальных свойств: высокой монохроматичностью, значительной степенью когерентности, большой мощностью и высокой направленностью. В сварочном производстве наиболее перспективны газовые лазеры, имеющие достаточно высокие мощности и КПД. Они успешно применяются для сварки и резки металлов. Высокая плотность тепловой мощности (выше 108 – 109 Вт/м2) при современной лазерной технике позволяет не только плавить, но и испарять все известные материалы.

Плазменная обработка материалов. При плазменной сварке, резке или напылении материалов источником теплоты служит плазменная струя, которая представляет собой поток ионизированных частиц, обладающих большой энергией. Для получения плазменной струи применяют специальные устройства, называемые плазменными горелками или плазмотронами. В плазмотронах используют дуговой разряд значительной протяженности, горящий в сравнительно узком водоохлаждаемом канале. В зависимости от состава среды температура плазмы газового разряда в дуге, стабилизированной водяным вихрем, составляет 20000 – 30000 °С.

2. Термомеханический класс сварочных процессов. Соединение металлов с помощью высокотемпературного нагрева и пластической деформации металла было первым видом сварки, который создал человек. Таким видом была кузнечная или горновая сварка. В дальнейшем развитие сварки давлением шло по пути совершенствования источников нагрева, методов пластической деформации, способов очистки и защиты соединяемых поверхностей.

Электрическая контактная сварка. Ее разновидностью является точечная сварка. При точечной сварке соединяемые детали зажимают между электродами машины и через них пропускают ток большой силы, обеспечивая разогрев и плавление металла. После затвердевания металла под давлением образуется сварная точка, прочно связывающая обе детали.

Сварка токами высокой частоты. Способ сварки основан на высокочастотном нагреве до сварочных температур поверхностей, подлежащих соединению, и сжатии этих поверхностей. Для сварки токами высокой частоты применяют 2 способа передачи энергии: контактный и индукционный. При контактном способе к нагреваемым элементам подводится ток высокой частоты (обычно радиочастоты более 60 кГц). Индукционный нагрев осуществляют с помощью специального устройства, называемого индуктором.

Диффузионная сварка в вакууме. Этот способ сварки осуществляется за счет взаимной диффузии атомов контактирующих частей при относительно длительном действии повышенной температуры и незначительной пластической деформации. Для защиты металла, как правило, сварку ведут в вакууме. Для нагрева соединяемых деталей используют различные источники энергии, но наиболее широко применяют индукционный нагрев токами высокой частоты.

3. Механический класс сварочный процессов. Сварочные процессы, относящиеся к этому классу, выполняют без предварительного подогрева соединяемых деталей. Наиболее распространенным видом этого класса является холодная сварка. Она ведется при значительной пластической деформации за счет высокого давления соединяемых металлов, в результате чего между ними устанавливается межатомная связь.

Без предварительного подогрева ведется также ультразвуковая сварка. Соединение при ультразвуковой сварке происходит в результате совместного воздействия на детали сдвигающих высокочастотных механических колебаний, сопровождающихся нагревом металла, и сжимающего давления.

Термический класс сварочных процессов. Электродуговая сварка. Самым универсальным и распространенным источником теплоты, используемым для сварки плавлением, является электрическая дуга. Сварка ведется плавящимися или неплавящимися электродами. Для изоляции дуги и расплавленного металла от воздуха применяют газовую, газошлаковую или шлаковую защиту. В качестве газовой защиты используют инертные газы (аргон, гелий) или углекислый газ.

Электронно-лучевая сварка. Сущность электроннолучевой сварки заключается в использовании для нагрева и плавления металла кинетической энергии электронов, ускоренных электрическим полем с высокой разностью потенциалов. Устройство, с помощью которого получают узкий сфокусированный электронный луч с большой плотностью энергии, называют электронной пушкой. Электронно-лучевая сварка обычно ведется в вакууме 10 -2 – 10 -3 Па.

Сварка световым лучом. В последнее время в промышленности все более широко применяется энергия светового луча, получаемого с помощью оптических квантовых генераторов (ОКГ) или лазеров. Излучение ОКГ характеризуется рядом уникальных свойств: высокой монохроматичностью, значительной степенью когерентности, большой мощностью и высокой направленностью. В сварочном производстве наиболее перспективны газовые лазеры, имеющие достаточно высокие мощности и КПД. Они успешно применяются для сварки и резки металлов. Высокая плотность тепловой мощности (выше 108 – 109 Вт/м 2 ) при современной лазерной технике позволяет не только плавить, но и испарять все известные материалы.

Плазменная обработка материалов. При плазменной сварке, резке или напылении материалов источником теплоты служит плазменная струя, которая представляет собой поток ионизированных частиц, обладающих большой энергией. Для получения плазменной струи применяют специальные устройства, называемые плазменными горелками или плазмотронами. В плазмотронах используют дуговой разряд значительной протяженности, горящий в сравнительно узком водоохлаждаемом канале. В зависимости от состава среды температура плазмы газового разряда в дуге, стабилизированной водяным вихрем, составляет 20000 – 30000 °С.

2. Термомеханический класс сварочных процессов. Соединение металлов с помощью высокотемпературного нагрева и пластической деформации металла было первым видом сварки, который создал человек. Таким видом была кузнечная или горновая сварка. В дальнейшем развитие сварки давлением шло по пути совершенствования источников нагрева, методов пластической деформации, способов очистки и защиты соединяемых поверхностей.

Электрическая контактная сварка. Ее разновидностью является точечная сварка. При точечной сварке соединяемые детали зажимают между электродами машины и через них пропускают ток большой силы, обеспечивая разогрев и плавление металла. После затвердевания металла под давлением образуется сварная точка, прочно связывающая обе детали.

Сварка токами высокой частоты. Способ сварки основан на высокочастотном нагреве до сварочных температур поверхностей, подлежащих соединению, и сжатии этих поверхностей. Для сварки токами высокой частоты применяют 2 способа передачи энергии: контактный и индукционный. При контактном способе к нагреваемым элементам подводится ток высокой частоты (обычно радиочастоты более 60 кГц). Индукционный нагрев осуществляют с помощью специального устройства, называемого индуктором.

Диффузионная сварка в вакууме. Этот способ сварки осуществляется за счет взаимной диффузии атомов контактирующих частей при относительно длительном действии повышенной температуры и незначительной пластической деформации. Для защиты металла, как правило, сварку ведут в вакууме. Для нагрева соединяемых деталей используют различные источники энергии, но наиболее широко применяют индукционный нагрев токами высокой частоты.

3. Механический класс сварочный процессов. Сварочные процессы, относящиеся к этому классу, выполняют без предварительного подогрева соединяемых деталей. Наиболее распространенным видом этого класса является холодная сварка. Она ведется при значительной пластической деформации за счет высокого давления соединяемых металлов, в результате чего между ними устанавливается межатомная связь.

Санитарно-гигиеническая характеристика условий труда. Рассмотренные способы сварки резко отличаются по своим санитарно-гигиеническим характеристикам. Наиболее неблагоприятные санитарно-гигиенические условия характерны для термического класса технологических процессов, выполняемых на воздухе непосредственно в зоне дыхания рабочего, т. е. прежде всего для ручной электродуговой сварки.

Основными вредностями процесса электродуговой сварки являются сварочный аэрозоль, содержащий пыль, пары и газы, например, фтористые соединения, оксид углерода, оксиды азота, озон и т.д. УФ излучение, брызги расплавленного металла и шлака. Состав пыли и газов, образующихся при сварке, зависит главным образом от состава электродных покрытий. Основу пыли составляют оксиды железа, а примесями являются соединения марганца, хрома, никеля, ванадия, молибдена и других металлов, входящих в сварочную проволоку, покрытие или в расплавленный металл.

Наиболее вредное влияние оказывают оксиды марганца и фтористые соедиенния. Содержание их по сравнению с оксидами железа обычно невелико, однако вследствие своей токсичности они имеют решающее значение при выборе типа электродов и покрытий. Необходимо применять электроды с наименьшим содержанием марганцевых и фтористых соединений.

При всех видах сварки образуются озон и оксиды азота (главным образом оксид азота, а в отдельных случаях и диоксид азота). При неполном сгорании углерода, содержащегося в металле, образуется оксид углерода. В зоне дуги оксид углерода образуется за счет диссоциации углекислого газа, использующегося в качестве защитного газа. Озон, оксид азота и оксид углерода обладают высокой токсичностью.

Образующаяся при сварке пыль является высокодисперсной, количество частиц диаметром менее 1 мкм составляет 98 – 99 %. Длительное воздействие сварочного аэрозоля может стать причиной заболевания электросварщиков пневмокониозом.

Электрическая дуга относится к высокотемпературным источникам энергии с температурой порядка 6000 ºC, поэтому она является источником лучистой энергии широкого диапазона (инфракрасного, видимого, ультрафиолетового).

Большая яркость сварочной дуги (до 15000 стильб) может вызывать эффект ослепления и повреждения сетчатки глаза; интенсивное УФ-излучение приводит к острому профессиональному поражению глаз – фото- или электроофтальмии, а также может вызвать ультрафиолетовые ожоги незащищенной кожи.

Длительное воздействие лучистой энергии сварочных дуг при недостаточной защите глаз может приводить к развитию хронического заболевания органа зрения – катаракте.

Значительно улучшают условия труда сварщика автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом. При этом дуга горит под слоем флюса и устраняется ее вредное влияние на органы зрения. Кроме того, ликвидируется опасность ожогов брызгами металла. Однако воздушная среда загрязняется газами и частицами пыли, состав и количество которых зависят в основном от состава применяемых флюсов. Валовое выделение пыли при этом способе сварки во много раз меньше, чем при ручной.

Концентрация аэрозоля в зоне дыхания сварщика составляет 5,1 – 12,2 мг/м 3 . Концентрация оксидов марганца в зоне дыхания рабочих, обслуживающих автоматы, колеблется от 0,11 до 0,7 мг/м 3 .

При сварке неплавящимся вольфрамовым электродом в среде аргона основной вредностью является озон, а также тепловое воздействие открытой дуги. Выделение при этом электросварочного аэрозоля и оксидов марганца невелико.

Наиболее неблагоприятные санитарно-гигиенические условия имеют место при напылении и резке металлов электродуговым способом и с использованием плазменной струи. Эти процессы сопровождаются сильной загазованностью и запылением воздушной среды, во много раз превышающих предельно допустимые величины. Токсичность вредностей зависит от обрабатываемых материалов. При плазменном напылении и резке металлов вредными факторами являются шум, пыль, газы, тепловое и ультрафиолетовое излучение. Шум при плазменной обработке возникает вследствие прохождения плазмы со сверхзвуковой скоростью через узкое отверстие сопла горелки и превышает допустимые нормы. Суммарный уровень звукового и ультразвукового давления в рабочей зоне доходит до 120 – 130 дБ. Повышенное ультрафиолетовое и инфракрасное излучение, высокочастотный шум и ультразвук, загрязнение воздуха аэрозолями требуют проведения при плазменной обработке комплекса защитных мероприятий, включающих укрытие установок в вытяжные шкафы, применение шумозаглушающих насадок на плазменные горелки, использование средств индивидуальной защиты органов зрения, слуха и лица сварщика.

При работе с лазерами наибольшей опасности подвергаются глаза и кожные покровы. Лазерный луч оказывает на биологические объекты тепловое, фотохимическое и механическое воздействие. Опасность представляет не только прямой, но и отраженный луч лазера. Опасность повышается в связи с тем, что излучение лазера может находиться в невидимой области. Во всех случаях траектория лазерного луча должна быть недоступна для работающих. Гигиеническим достоинством лазерной сварки является то, что благодаря высокой концентрации энергии и локальности нагрева количество выделяющихся вредностей при лазерной сварке мало. Еще более благоприятные санитарно-гигиенические условия характерны для электронно-лучевой сварки. Сварка ведется в вакууме в специальных камерах. Откачка воздуха из рабочей камеры ведется вакуумными насосами с выбросом его вне рабочего помещения, поэтому никакие загрязнения в помещение не поступают. Опасность для работающих представляет, как и при лазерной сварке, интенсивное излучение расплавленного металла, а также возникающее в результате электронной бомбардировки рентгеновское излучение. Последнее обстоятельство требует создания в электронно-лучевых установках защиты от рентгеновского излучения.

Термомеханический и механический классы технологических процессов по санитарно-гигиеническим условиям обычно значительно лучше термического. При контактной сварке величина сварочного тока достигает десятков тысяч ампер, что создает мощные электромагнитные поля. Высокочастотные электрические поля большой интенсивности являются неблагоприятным фактором при сварке токами высокой частоты. Эффективное снижение напряженности высокочастотного поля достигается экранированием высокочастотных установок.

Наиболее благоприятные санитарно-гигиенические условия в этом классе имеет диффузионная сварка в вакууме, не оставляющая в рабочих помещениях никаких загрязнений воздуха.

Ультразвуковая сварка характеризуется воздействием ультразвуковых колебаний на организм человека.

Из профессиональных заболеваний у сварщиков возможен пневмокониоз по типу сидероза. Он протекает в относительно благоприятной форме диффузно-склеротических изменений. Вдыхание сварочного аэрозоля и раздражающих газов служит причиной хронических профессиональных бронхитов. Соединения хрома могут быть причиной астмоидных бронхитов поражения слизистой оболочки носа и дыхательных путей.

Явления марганцевых интоксикаций среди сварщиков регистрируются редко и обычно в виде легких форм.

У операторов, обслуживающих плазменные установки (генерирующие чрезвычайно интенсивный шум), возможно развитие профессиональных кохлеарных невритов.

Профилактические мероприятия. Радикальным способом оптимизации условий труда сварщиков является интенсивно внедряемая в настоящее время автоматизация сварочных операций и применение робототехники. Создание и поддержание нормальных санитарно-гигиенических условий труда в сварочном производстве достигается применением системы профилактических мероприятий.

Удаление сварочной пыли и газов из рабочего помещения производят прежде всего с помощью местной вентиляции для стационарных и нестационарных сварочных постов. В связи с тем, что эффективность действия местной вентиляции менее 100 %, сборочно-сварочные цехи необходимо оборудовать также общеобменной приточно-вытяжной вентиляцией. Механическая вытяжная вентиляция из верхней зоны обеспечивается осевыми вытяжными вентиляторами. Для компенсации воздуха, удаляемого вытяжной вентиляцией, должен быть обеспечен его организованный приток.

Борьба с шумом ведется как при создании оборудования, так и при его размещении в производственных помещениях. Там, где невозможно снизить уровень звуковой мощности, например при плазменных процессах, применяют индивидуальные средства защиты – противошумные наушники или вкладыши. Необходимо добиваться полной автоматизации таких процессов с выведением операторов из зоны действия шума.

Индивидуальные средства применяются также для защиты органов дыхания. При небольшой концентрации газов в воздухе можно пользоваться респираторами. При высоких концентрациях вредностей (при сварке в колодцах, цистернах, отсеках сосудов и др. замкнутых объемах) необходимо применять шланговые противогазы с принудительной подачей воздуха.

В последние годы разработаны и получили высокую гигиеническую оценку способы подачи приточного воздуха в зону дыхания сварщика – непосредственно под щиток.

Для защиты окружающих от лучистой энергии сварочных дуг оборудуются постоянные сварочные посты – кабины или устанавливаются ширмы.

Для защиты глаз и лица сварщиков используют специальные щитки и маски с защитными светофильтрами от ослепляющей видимой части спектра излучения, ультрафиолетовых и инфракрасных лучей.

К индивидуальным средствам защиты относятся спецодежда и спецобувь сварщиков.

Особое внимание уделяется средствам защиты от радиации, вредное воздействие которой зависит от мощности, дозы, вида излучения, расстояния от источников и т. д., поэтому важным является также строгий контроль излучения.

Важное место в обеспечении здоровья трудящихся в сварочном производстве занимают также медико-профилактические мероприятия. К ним относятся обязательные предварительные и периодические медицинские осмотры, сроки и объем которых регламентированы приказом МЗ РФ № 90. Целесообразно периодическое пребывание сварщиков в санаториях-профилакториях с прохождением курсов специальных физиотерапевтических процедур.

Помогите другим пользователям — будьте первым, кто поделится своим мнением об этой презентации.

Аннотация к презентации

Интересует тема "роль химии в сварочном производстве"? Лучшая powerpoint презентация на эту тему представлена здесь! Данная презентация состоит из 13 слайдов. Также представлены другие презентации по педагогике. Скачивайте бесплатно.

Содержание

химия и сварочное производство

Выполнил студент 10 группы ДТКСиницын Николай

Слайд 2

процессы при сварке

Слайд 3

Под действием тепла сварочной дуги происходит расплавление кромок свариваемого изделия, электродного металла. При этом образуется сварочная ванна расплавленного металла, окруженная холодным металлом и покрытая слоем расплавленного шлака. При сварке происходит взаимодействие расплавленного металла со шлаком, а также с газами и воздухом. Взаимодействие начинается с момента образования капель металла электрода и продолжается до полного охлаждения наплавленного металла.

Слайд 4

Легирование металла. Легированием- это процесс введения в сплав элементов, придающих ему требуемые свойства. Для придания металлу шва особых свойств его можно легировать дополнительно элементами, не содержащимися в основном металле (никелем, титаном, алюминием, т.д.). Вводимые элементы при сварке выгорают и поэтому не полностью переходят в металл шва. Большему выгоранию подвергаются вводимые в покрытие и флюс, и меньшему - в сварочную проволоку.

Слайд 5

Ацетилен в сварочном производстве

Слайд 6

Одним из самых распространенных способов сварки плавлением является :газовая сварка, которая производится с образованием газового пламени в каналах сварочной горелки.

Слайд 7

Образование газосварочного пламени невозможно без горючих газов, таких как ацетилен.При использовании ацетилена необходимо учитывать его взрывоопасные свойства. Температура самовоспламенения ацетилена колеблется в пределах 240-630 градусов и зависит от давления и присутствия в нем различных примесей. Технический ацетилен получают двумя способами: из карбида кальция и из природного газа, нефти, угля.

Слайд 8

Его получают в электродуговых печах при температуре 1900-2300 градусов сплавлением кокса с негашеной известью. Карбид кальция - это химическое соединение кальция с углеродом. Это твердое вещество темно-серого или коричневого цветов. Имеет резкий чесночный запах и жадно впитывает воду. CaO + 3C = CaC2 + CO Карбид, взаимодействуя с водой, быстро разлагается с образованием газообразного ацетилена и гашеной извести: CaO2 + H2O = C2H2 + Ca(OH)2 + 127,3 Дж/моль

Слайд 9

Реакция протекает бурно с выделением большого количества теплоты. На один килограмм карбида необходимо от 5 до 20 кг воды. Скорость разложения карбида зависит от температуры и чистоты воды, грануляции и чистоты карбида кальция. Чем меньше куски, тем выше скорость разложения. Например, карбид размером 8*15 мм разлагается за 6,5 мин, а размером 25*80 мм за 13 минут.

Слайд 10

Влияние химических элементов на здоровье сварщика

Слайд 11

Слайд 12

промышленной пыли; химических производственных факторов; физических производственных факторов; биологических производственных факторов.

Слайд 13

Наиболее частыми профессиональными заболеваниями сварщиков являются: пылевой бронхит; бронхиальная астма; профессиональная экзема; нейротоксикоз (интоксикация марганцем)Прежде всего у сварщиков могут пострадать легкие, это связано как с химическими, так и с физическими воздействиями на рабочего во время сварочного процесса. Возникает и развивается патология дыхательных путей и легких.

Читайте также: