Назначение кислорода, способы получения ,хранения и транспортировки

При газовой сварке и резке нагрев металла осуществля­ется высокотемпературным газовым пламенем, получаемым при сжигании горючего газа или паров жидкости в смеси с технически чистым кислородом.

Кислород является самым распространенным эле­ментом на земле, встречающимся в виде химических соедине­ний с различными веществами: в земле — до 50% по массе, в соединении с водородом в воде — около 86% по массе и в воздухе — до 21% по объему и 23% по массе.

Кислород при нормальных условиях (температура 20°С, давление 0,1 МПа)—это бесцветный, негорючий газ, не­много тяжелее воздуха, не имеющий запаха, но активно под­держивающий горение. При нормальном атмосферном дав­лении и температуре 0°С масса 1 м³ кислорода равна 1,43 кг, а при температуре 20°С и нормальном атмосферном давле­нии — 1,33 кг.

Кислород имеет высокую химическую активность, об­разуя соединения со всеми химическими элементами, кроме инертных газов (аргона, гелия, ксенона, криптона и неона). Реакции соединения с кислородом протекают с выделением большого количества теплоты, т. е. носят экзотермический характер.

При соприкосновении сжатого газообразного кислорода с органическими веществами, маслами, жирами, уголь­ной пылью, горючими пластмассами может произойти их самовоспламенение в результате выделения теплоты при быстром сжатии кислорода, трении и ударе твердых частиц о металл, а также электростатического искрового разряда. Поэтому при использовании кислорода необходимо тща­тельно следить за тем, чтобы он не находился в контакте с легковоспламеняющимися и горючими веществами.

Всю кислородную аппаратуру, кислородопроводы и бал­лоны необходимо тщательно обезжиривать. Кислород спо­собен образовывать в широких пределах взрывчатые смеси с горючими газами или парами жидких горючих, что также может привести к взрывам при наличии открытого огня или даже искры.

Отмеченные особенности кислорода следует всегда иметь в виду при использовании его в процессах газопламенной обработки.

Атмосферный воздух в основном представляет собой ме­ханическую смесь трех газов при следующем их объемном содержании: азота — 78,08%, кислорода — 20,95%, - ар­гона— 0,94%, остальное — углекислый газ, водород, за­кись азота и др. Кислород получают разделением воздуха на кислород и азот методом глубокого охлаждения (сжижения), попутно идет отделение аргона, применение которого при аргоподуговой сварке непрерывно возрастает. Азот приме­няют как защитный газ при сварке меди. Кислород можно получать химическим способом или электролизом воды. Хи­мические способы малопроизводительны и неэкономичны. При электролизе воды постоянным током кислород полу­чают как побочный продукт при производстве чистого во­дорода.

В промышленности кислород получают из атмосферного воздуха методом глубокого охлаждения и ректификации; В установках для получения кислорода и азота из воздуха последний очищают от вредных примесей, сжимают в ком- -прессоре до соответствующего давления холодильного цикла 0,6—20 МПа и охлаждают в теплообменниках до темпера­туры сжижения, разница в температурах сжижения кисло­рода и азота составляет 13°С, что достаточно для их пол­ного разделения в жидкой фазе.

Жидкий чистый кислород накапливается в воздухоразде-лительном аппарате, испаряется и собирается в газгольдере, откуда компрессором его накачивают в баллоны под давле­нием до 20 МПа.

Технический кислород транспортируют также по тру­бопроводу. Давление кислорода, транспортируемого по трубопроводу, должно быть согласовано между изготови­телем и потребителем. К месту сварки кислород доставляет­ся в кислородных баллонах, и в жидком виде — в специаль­ных сосудах с хорошей теплоизоляцией.

Для превращения жидкого кислорода в газ используют газификаторы или насосы с испарителями для жидкого кис­лорода. При нормальном атмосферном давлении и темпера­туре 20°С 1 дм³ жидкого кислорода при испарении дает 860 дм³ газообразного. Поэтому доставлять кислород к мес­ту сварки целесообразно в жидком состоянии, так как при этом в 10 раз уменьшается масса тары, что позволяет эко­номить металл на изготовление баллонов, уменьшать рас­ходы на транспортировку и храпение баллонов.

Для сварки и резки по ГОСТ 5583—78 технический кис­лород выпускается трех сортов: 1-й — чистотой не менее 99,7%, 2-й —не менее 99,5%, 3-й — не менее 99,2%' по объему. Чистота кислорода имеет большое значение для кислородной резки. Чем меньше содержится в нем газовых примесей, тем выше скорость реза, чище кромки и меньше расход кислорода.