Газ МАФ — Описание

Применение, приимущество, температура горения, экономия по сравнению с ацетиленом, комплектующее оборудование для применения.
настоящая инструкция содержит минимально-необходимые сведения, предназначенные для непосредственного инструктажа на рабочем месте сварщиков газовой сварки, начинающих работать с газом МАФ (метилацетилен-алленовая фракция).
Сварка МАФ-кислородной смесью известна давно и широко применяется в развитых странах Европы и Америки. В СНГ широкого распространения не получила из-за имевшейся ранее сложности получения газа МАФ в промышленных масштабах. В настоящее время газ МАФ получают на промышленной крупнотоннажной установке, работающей на предприятии завод «ПОЛИМИР» ОАО «НАФТАН» (г. Новополоцк).
Проведенные эксперименты НИИ «Автогенмаш» (г. Москва), кафедрой сварки Могилевского Белорусско-российского университета  и практическое использование  газа МАФ на сотнях предприятий Беларуси, России, Украины, и Прибалтики показали, что сварной шов по качеству не уступает полученному ацетиленокислородным пламенем, а затраты в 2-3 раза ниже чем при сварке ацетиленокислородным пламенем.
Сварка МАФ-кислородным пламенем не имеет ограничений для любых видов работ. В Республике Беларусь, применение газа МАФ для газовой сварки регулируется техническим кодексом установившейся практики ТКП 45-1.03-85-2007 «Внутренние инженерные системы зданий и сооружений. Правила монтажа», а также документом МЧС РБ «Правила устройства и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов» и ТУ BY 3000042199.043-2009 Меры безопасности соответствуют стандартным мерам, принятым при работе с пропан-бутановой смесью.
Практическая переподготовка сварщиков несложная и занимает непродолжительное время, в  зависимости от квалификации сварщика.
maf_gas_kiev_ukraina
2. Оборудование рабочего поста для МАФ-кислородной сварки.
Каждый пост сварщика состоит из кислородного баллона и баллона с МАФ-газом (пропанового типа) с редукторами, резинотканевых шлангов и горелки. При работе в монтажных условиях баллоны с кислородом и МАФ-газом устанавливают в удобных с точки сохранности и безопасности местах, с обязательным условием ежедневной установки их по окончании  работы в отведенном для хранения месте. Такими местами являются, к примеру,  металлические шкафы. Шкафы должны закрываться на замок и иметь вентиляционные отверстия в нижней части баллона, для предупреждения скопления газов. Их окрашивают в те же цвета, что и баллоны для соответствующих газов. Кроме этого, на шкафы делаются надписи: на кислородном – «Кислород. Маслоопасно.», с МАФ-газом – «Горючий газ. Огнеопасно».
При работе расстояние от баллонов до горелки должно быть не менее 5 м. Баллоны с МАФ-газом устанавливаются вертикально и закрепляются от падения. Допускается размещение баллонов кислорода и МАФ на сварочной тележке (аналогично посту для резки пропаном).
Газ МАФ тяжелее воздуха, поэтому запрещается при работе размещать баллон с газом МАФ в тех помещениях, где нет возможности за счет естественной или принудительной вентиляции исключить образование взрывоопасной концентрации газа МАФ в смеси с воздухом (3,4-10,8 % по объему), а также в подвальных и полуподвальных помещениях.
ГОРЕЛКИ. Для МАФ-кислородной сварки рекомендуется пользоваться горелками ГЗУ МАФ, производства завода «РЕДИУС» или «ДОНМЕТ» и другими горелками, адаптированными под МАФ в условиях завода-изготовителя.  Допустимо пользоваться обычными ацетиленокислородными горелками Г2-04, Г3–05 по ГОСТ 1077-70 и другими аналогичными с незначительной их переделкой, которая заключается в рассверливании мундштука горелки сверлом диаметром на 20-30% большим (например, для №3 диаметр сверла 1,7 мм) и засверливанием торца мундштука наконечника (снять фаску) сверлом диаметром 3-4 мм на глубину до 0,5 мм (не более, для исключения перегрева мундштука). Для защиты шлангов от «обратного удара» следует применять затворы предохранительные или огнепреградительные клапаны КОГ и КОК.
БАЛЛОНЫ. Для МАФ-газа применяются сварные баллоны емкостью до 50 л по ГОСТ 15860–84 на давление 16 атм. Удельный вес газа 0,57кг/м3, т.е. при 20 0С из 21кг жидкости получается примерно 12 мгазообразного МАФ-газа. Баллоны должны быть окрашены в красный цвет и иметь надписи «МАФ». На алюминиевом паспорте около горловины должны быть четко выбиты данные баллона и сведения о поверке..
Кислород, необходимый для поддержания горения горючего газа, поставляется в баллонах емкостью 40 л. Баллон должен быть окрашены в голубой  цвет с черной надписью «Кислород». Приближенно можно принять, что в баллоне водяным объемом 40 дм3 при давлении 150 атм. на манометре и при температуре 200С вмещается около 6 м3 кислорода. На верхней сферической части баллона должны быть четко выбиты паспортные данные баллона.
РЕДУКТОРЫ. На баллон для МАФ-газа следует установить редуктор БПО-5,  по ГОСТ 6268-78. На баллоны для кислорода следует устанавливать редуктор  БКО-25, БКО-50.
Для безопасной работы кислородных редукторов необходимо их предохранять от загрязнения маслом или другими жировыми веществами.
ШЛАНГИ. Для подвода МАФ-газа к горелке применяются резинотканевые шланги по ГОСТ 9356-85 рассчитанные на давление до 6 кгс/см2. Внутренний диаметр шлангов – 9 мм, 6.3 мм. Длина шлангов не должна превышать 40 м. При необходимости для соединения концов двух рукавов (шлангов) следует пользоваться двусторонними ниппелями. Пользоваться в этом случае гладкими трубками запрещается. В рукаве допускается не более двух стыков. К аппаратуре рукава присоединяются при помощи ниппелей, изготовленных по ГОСТ 1073-81. Ниппели вставляются в концы шлангов и закрепляются в них специальными хомутиками, надеваемыми на концы шлангов. Места присоединения рукавов перед началом работы необходимо тщательно проверять на плотность. Применять дефектные рукава, а также подматывать их изоляционной лентой или другими материалами запрещается. Не допускается применение рукавов не соответствующих классу (I – для горючих газов и III – для кислорода) и не имеющих четкой различительной цветной маркировки на поверхности рукава (красный – для горючих газов, синий – для кислорода).
3.Технология сварки.
Для получения хорошего качества шва при газовой сварке МАФ-газом необходимо правильно выбрать присадочный материал, мощность горелки, номер наконечника и отрегулировать сварочное пламя. В целом сварка газом МАФ не отличается от сварки ацетиленом.
Присадочный материал выбирают в зависимости от химического состава свариваемого металла. Сварка низкоуглеродистой стали должна производиться с применением в качестве присадочного материала марганцево-кремнистой сварочной проволоки типа Св08ГС, Св12ГС, Св08Г2С по ГОСТ 2246-70 или по ТУ РБ 400074854.009-2001.
Кремний и марганец, содержание которых в этой проволоке больше, чем в обычной сварочной проволоке, способствуют раскислению сварочной ванны, что позволяет применять пламя газовой смеси с повышенным содержанием кислорода.
Мощность горелки и номер наконечника выбирают по толщине свариваемого материала. Обычно на наконечниках указывают толщину свариваемого материала, для которой предназначен данный наконечник.
С целью повышения температуры пламени и компенсации несколько более медленного по сравнению с ацетиленовым пламенем первичного разогрева свариваемых материалов, сварка МАФ-кислородным пламенем может вестись в начальном этапе (фаза первичного разогрева) с повышенным содержанием кислорода в смеси (окисленным – «шумящим» пламенем):
Кислород
Соотношение = —————–≥  2,5
МАФ-газ
Основную фазу сварки следует вести на нейтральном пламени.
Смесь регулируют по внешнему виду пламени так, чтобы его  ядро имело резко очерченный контур. Правильность отрегулированного состава пламени определяют по отсутствию обильного выделения искр из сварочной ванны, а также по отсутствию «кипения» сварочной ванны.
Исследованиями распределения температур в МАФ-кислородном пламени установлено, что максимальная температура пламени (29300С) находится в точке, удаленной на расстоянии 5-6 мм от вершины ядра пламени. Сварщику следует знать, что яркое светлое ядро пламени – это просто скопление недогоревших раскаленных частиц углерода. Даже у ацетиленового пламени температура оболочки ядра не превышает 1500-1600°С, а внутри ядра температура не превышает 1000°С.
В процессе сварки может происходить окисление поверхности кромок, подлежащих сварке и натекание металла сварочной ванны на недостаточно нагретый и нерасплавленный основной металл. В результате этого могут образовываться непровары шва, поры и шлаковые включения. Чтобы избежать этих недостатков. сварку следует производить при небольшой скорости плавления сварочной проволоки, обеспечивая постоянное опережение плавления свариваемых кромок основного металла перед заполнением сварочной ванны плавящейся присадочной проволокой.
В процессе формирования сварочного шва горелке придают два вида движения: поперечное по отношению к оси шва и поступательное вдоль оси шва. Поперечное движение необходимо для равномерного прогрева кромок свариваемого металл, одновременного их расплавления и равномерного распределения присадочного материала. При зигзагообразном движении средняя зона пламени прогревает обе кромки на одинаковом расстоянии от оси шва. Зигзаги должны быть непрерывными, нельзя допускать прерывистого движения – это ведет к окислению и образованию шлаковых включений. Сварочную проволоку располагают под углом 350 – 400 к оси шва, а пламя под углом 450 – 600 . Ввиду повышенного содержания кислорода в пламени, следует стремиться размещать проволоку в любой момент сварки в  районе восстановительной зоны пламени. При этом не следует прикасаться ярким пламенем первичного конуса к поверхности ванночки расплавленного металла, а использовать т.н. «восстановительную» зону пламени, расположенную в 5-6 мм от ядра. Такой прием способствует дополнительному раскислению расплавленного металла и кроме этого данная зона пламени имеет наивысшую температуру.
Диаметр сварочной проволоки должен быть на 1 мм больше половины толщины свариваемой кромки.
При сварке труб и других деталей с замкнутыми сварочными швами, замыкание кольцевого шва производится с введением в сварочную ванночку свежего металла из сварочной проволоки. Применение этого приема позволяет избежать пор и «кратеров» при повторном расплавлении ранее сваренных участков, за счет дополнительного введения легирующих элементов, содержащихся в сварочной проволоке.
МАФ- как аналог ацетилена во всех процессах газопламенной обработки металлов. По параметрам горения он близок к ацетилену, но втрое дешевле и занимает гораздо меньший объем. В стандартном баллоне вмещается 5,5 кг ацетилена, в то время как газа МАФ — 21 кг. При этом вес наполненного ацетиленом баллона составляет 87 кг, а вес баллона с МАФ — 43 кг. По эффективности использования МАФ превышает ацетилен, так как при сравнимых температурах пламени (2927 °C у МАФ и 3087 °C у ацетилена) теплотворная способность МАФ выше. Технология применения газа МАФ такая же, как и при использовании ацетилена. Его можно применять для газовой сварки всех видов сталей, для резки, пайки и.т.д. МАФ нетоксичен, технологичен, экономичен, безопасен. Баллон газа МАФ (21 кг) заменяет 3-4 баллона ацетилена или 160-200 кг карбида.
Технические характеристики и ценовое соотношение использования сжиженного газа МАФ (метилацетилен-алленовая фракция).
Сравнительные свойства газов МАФ, ацетилена и пропана
Наименование показателя
МАФ
Ацетилен
Пропан
Безопасность, чувствительность к удару
стабилен
нестабилен
стабилен
Предел взрываемости в кислороде, %
2,5-60
2,3-93
2,4-57
Предел взрываемости в воздухе, %
3,4-10,8
2,2-8,1
2,0-9,5
Скорость сгорания в кислороде, мм/сек
4 697
6 097
3 718
Склонность к «обратному удару»
незначительная
значительная
незначительная
Реакция с обычными металлами
избегать спл. сод. более 67% меди
избегать спл. сод. более 70% меди
незначительные ограничения
Удельный вес при 15,6°С (жидкость), кг/м3
575
513
Удельный вес при 15,6°С (газ), кг/м3
0,55
0,91
0,54
Удельный вес при 15,6°.С (газ по воздуху), кг/м3
1,46
0,96
1,52
Температура пламени, °С
3 020
3 087
2 526
Наименование
QpHКкал/м3
Удельный вес кг/м3
Предельная т-ра пламени, °С, в смеси с:
Термический к.п.д. относительно
Отношение кислорода к горючему газу при нормальном пламени
Теплота разложения молекул ккал/ кг.
кислород
воздух
стали
меди
м33
м3/10000 ккал
Ацетилен
12 600
1,170
3 087
2 325
0,56
0,65
1,15
0,96
+2 090
Пропан
22 160
2,01
2 500*
1 925
0,46
0,57
3,5
1,68
-560
МАФ
21 200
1,70
3 020
2 165
0,54
0,63
2,2
1,04
+290
 
* Без подогрева;
Как видно, расчётная температура горения ацетилена (t=3087°C) и МАФ (t=3020°C) близки.
Следует знать, что ядро даже нейтрального пламени при использовании газа МАФ длиннее ацетиленовогов 1,5-2 раза.
Теплопередача от пламени на металл характеризуется термическим (пирометрическим) к.п.д., который выражает отношение разности между температурой пламени и температурой плавления металла к температуре пламени.
η= (trop-tпл.)/trop;
где: η — температурный к.п.д. trop. — теоретическая температура горения газа. tпл. — температура плавления металла; (для сталиtпл=1350°С; для меди tпл.=1085°С).
Подсчитанный таким образом к.п.д. для ацетилена, МАФ и пропан-бутана приведен в таблице.
Термический к.п.д. характеризует относительную скорость расплавления металла при сварке и пайке при одном и том же количестве металла и одинаковой тепловой мощности пламени горелки. У ацетилена и МАФ к.п.д. практически одинаковые.
Коэффициент замены ацетилена на МАФ:

QPh. ацет. х ηацет. / QPн. маф х ηмаф =

= 12 600 x 0,56 / 21200 x 0,54 = 0,62

Коэффициент замены пропан-бутана на МАФ:

QPн. проп. х ηпроп. / QPн. маф х ηмаф =

= 22 160 x 0,46 / 21 200 x 0,54 = 0,89 , согласно данных расчетов следует:

 
Сравнение стоимости использования МАФ / Пропан / Ацетилен
Газ
Цена, грн/кг.
Удельный вес,
кг/м3
Цена, 
грн/м3
Коеффициент
замены на МАФ
Необходимое к-во 
кислорода на 1 м3 газа
Цена 1 м3 кислорода, грн.
Сумма затрат
на использование 1 м3,
грн.
МАФ
32,00
1,7
54,40
1
1,04
6,90
61,58
Пропан
11,90
2,01
23,92
0,89
1,68
6,90
38,47
Ацетилен
100,00
1,7
170,00
0,62
0,95
6,90
280,75