Autogen v průmyslu

Použití autogenu a autogenní soupravy pro různé aplikace v průmyslu

Vše o autogenu neboli kyslíko-acetylenová souprava (autogenní souprava)

Autogenní řezání a svařování je technika používaná v průmyslu i řemeslech k efektivnímu a přesnému řezání kovů za pomoci hořlavých plynů, jako je acetylen. Klíčovou součástí tohoto procesu je redukční ventil, který umožňuje řízení tlaku acetylenu, což má zásadní vliv na kvalitu a účinnost řezání. V tomto článku se podíváme na autogenní řezání a pájení, význam redukčního ventilu a bezpečnostní aspekty spojené s manipulací s acetylenem.

Něco z historie:

Objev acetylenu, starší název ETHIN (ETHYN) se datuje rokem 1836 EDHUNDEM DAVYM, který identifikoval novou uhlíkatou sloučeninu vodíku při pokusech s acetylidem vápenatým (karbid) a jeho reakcí s vodou. Název acetylen poprvé uvedl ve svých záznamech chemik MACELLIN BERTHELOT roku 1860, který tento plyn znovuobjevil a začal ho uvádět do technického použití. O jeho nebezpečnosti se přesvědčil NILS GUSTAV DALÉN laureát Nobelovy ceny, který při pokusech s acetylenem a v důsledku výbuchu přišel o zrak.

Tento vysoce hořlavý technický po česneku vonící a jednoduše vyrobitelný plyn způsobil na tuto dobu rychle se rozvíjejícím průmyslu možnost využití ve spoustě aplikací. Od světlometů na automobilech, pouličních světel, důlních svítidel, ohřevů, dokonce výzkumu v oblasti armádních třaskavin až po dnes stále používanou sestavu kyslíko-acetylenových hořáků určených pro svařování, pájení, ohřívání, rovnání a řezání.

Základní údaje hoření směs acetylen / kyslík:

Teplota                                          3.300°C

Uvolňující se energie             11,8 kg/g

Acetylen – skladuje se rozpuštěný v acetonu, v kovové tlakové lahvi naplněné porézní látkou.

Kyslík – skladuje se v kovové - tlakové lahvi, nemá rád olej – armatury spojené s použitím kyslíku nesmí být mazány organickými tuky nebo oleji (látky obsahující alkohol) při styku těchto látek dochází k zahoření – výbuchu.

 

Tato technologie byla a stále je opravdu převratná, vždyť i úsloví „kape ti na karbid“ se používá dodnes.

Samozřejmě se za tyto roky vyřešilo spousta problémů včetně bezpečnosti těchto sestav, bohudík se již dnes nesetkáváme na pracovištích s acetylenovým vyvíječem – nádoba s karbidem se systémem odkapávající vody na tuto látku – poměrně špatně regulovatelné zařízení s velkým rizikem úniku vyvíjeného plynu.

 

Co obsahuje autogenní soustava:

• láhev acetylen, barevné značení kaštanová barva (staré značení bílá barva)

Tlak 25bar, láhev plněna porézní hmotou, redukční ventil vybaven třmenem s upínacím šroubem, max. výstupní tlak 1,5bar. Pro svařování nastavte tlak 0,1 – 1 dle požadovaného typu plamene

 

• Láhev kyslík barevné značení modrá barva (čistota kyslík min. 2,5 tj. 99,5%) tlak v lahvi 200bar (300bar), redukční ventil vybaven maticí a značením přeškrtnutou olejničkou (nemazat olejem – bouchá) max. výstupní tlak 10bar.

Pro svařování nastavte tlak 3bar.

 

Základní použití autogenní soupravy:

• Řezání ocelí (i velkých tlouštěk), legované oceli přes 1000 mm, zde dochází k tzv. dělícímu řezu bez požadavku na kvalitu. Za kvalitní se považuje řez do 300 mm, využití tzv. ezotermické reakce – produkty hoření jsou vyfukovány řeznou spárou proudem kyslíku.
• Drážkování: stejný princip jako řezání – jen nedochází k průniku přes materiál, ale materiál je vyfukován v ose vznikající drážky. Použití většinou při odstraňování vadného svaru.
• Svařování a pájení – použití hořáku s odpovídající tryskou a přídavného materiálu odpovídajícího použité technologii drát Fe, mosaz, stříbro atd..
• Rovnání a nahřívání – použití hořáků s tzv. rozptýleným plamenem. Použití při vzniku deformací po svařování, mechanickém zdeformování, předehřevech svařenců
• Čištění materiálu plamenem – zapomenutá, ale velmi efektivní metoda. Použity lištové hořáky odstraňující korozi, okuje, mastnotu, prach, plasty, nátěrového hmoty. Použití možné i při čištění betonových ploch. Nevýhoda – vyšší kouřivost.

 

Jak správně nastavit autogen pro pájení a řezání.

Redukční ventily jsou klíčovou součástí autogenního řezacího systému. Jeho hlavní funkcí je řízení a regulace tlaku acetylenu  a kyslíku před vstupem do hořáku. Správné nastavení tlaku je nezbytné pro dosažení optimálního hoření acetylenu a tím zajištění kvalitního a přesného řezu.

Redukční ventily umožňují operátorovi nastavit požadovaný tlak acetylenu podle specifikací materiálu, tloušťky a typu řezu. Přesné nastavení tlaku také pomáhá minimalizovat nebezpečí vzniku trhlin nebo deformací v okolí řezu.

 

Do obchodu a vybrat  REDUKČNÍ VENTILY

 

Jak zapálit na nastavit autogen?

Při napouštění redukčních ventilů plynem musí být uzavřený výstupní ventil (ventil před hadicemi) a v odpuštěném tlaku (ručičky manometrů na pozici 0) matice regulace tlaku (velká matice ve spodní části redukčního ventilu ve spodní pozici tzn. zcela povolená) teprve poté pomalu povolovat kohout na lahvi, až dojde k úplnému otevření tlak ukazuje v prvním manometru od lahve, druhým krokem je seřízení tlaku výstupu redukčního ventilu – pomalu utahujte regulační matici ve spodní části redukčního ventilu – tlak ukazuje druhý manometr od lahve.

Teprve po nastavení výstupního tlaku, pomalu povolte výstupní kohout umístěný na redukčním ventilu před nátrubkem hadice. Rukojeť hořáku musí mít samozřejmě uzavřené kohouty regulace.

Zapálení hořáku proveďte po celkové kontrole soupravy (úniky, stav atd.) zapalujeme acetylen červeným ventilem na rukojeti pustíme tlak do hořáku – zapalujeme předepsaným zapalovačem – plyn hoří a dost čadí. Poté začneme pomalu otevírat modrý ventil na rukojeti – dojde ke změně barvy a tvaru plamene. Zde již záleží na požadavku svářeče/páječe.

 

Jaké druhy plamene rozeznáváme podle intenzity?

 

Podle intenzity, tj. podle rychlosti, s jakou směs vystupuje z hořáku, rozeznáváme:

1. Plamen měkký – použití pro vysokolegované oceli, tvrdokovy a kovy s nízkým bodem tavení a při pájení lehkých kovů. Plamen má poměrně malou výstupní rychlost směsi plynů (70-100m/s). Tento plamen způsobuje nepatrné víření v tavné lázni. Je poměrně labilní a šlehá častěji zpět, takže výkon při svařování je menší.
2. Plamen střední – použití při svařování, výstupná rychlost je až 120 m/s, plamen je stabilní , nemá dynamický účinek na tavnou lázeň, zaručuje dobrou  kvalitu i výkon. Plamen nešlehá zpět a nepřehřívá se.
3. Plamen ostrý – rychlost je nad 120m/s. Plamen nešlehá zpět, má dynamický účinek na lázeň, rozhání ji na obě strany a neustále víří. Tím napomáhá k tomu, že se plyny v lázni rozpouštějí.

Je zde ale riziko, že se kov přehřeje a vzniknou vady ve sváru.

 

 Do obchodu a vybrat hořák Hořáky a rukojetě

 

Jaké druhy plamene rozeznáváme dle poměru míšení?

1. Plamen neutrální – tzv. plamen normální

Poměr kyslíku a acetylénu 1,1:1

Popis: svařovací kužel je bílý, oslnivě zářící a ostře ohraničený

Použití: pro většinu svařování

 

2. Plamen s přebytkem acetylenu - redukční

Poměr kyslíku a acetylénu 1:1

Popis: Ostře zářící kužel je překryt nažloutlou mlhovinou kuželovitého tvaru, jejíž délka záleží na přebytku acetylénu. Nauhličenou tavnou lázeň a svar je křehký, bublinatý a tvrdý.

Použití: pro svařování lehkých slitin hořčíkových, navařování kobaltových slitin a k cementování plamenem.

 

3. Plamen s přebytkem kyslíku – tzv.oxidační

Poměr kyslíku a acetylénu 1,2:1

Popis: Svařovací kužel se zkracuje a místo oslnivé bílé barvy  má modrofialovou. Plamen obsahuje volný kyslík, který se slučuje s kovem na kysličníky  a nastává vypalování legur. Kysličníky zůstávají ve sváru a snižují tažnost a vrubovou houževnatost svaru.

Použití: pro svařování mosazi a některých bronzů, ale i povrchovému kalení plamenem a při tvrdém pájení. Oxidační plamen převádí bělobu zinkovou na nejedovaté kysličníky.

 

 

Kdy nám hrozí zpětný šleh neboli zpětné proudění?

 

Zpětné proudění nastane, vznítili se  v hořáku směs kyslíku a acetylenu. To se stane tím, když se příliš ohřeje tryska a nad 600 C a plyny z hořáku vystupují pomalu anebo tím, že se cpe tryska.

Aby se plamen nerozšířil dále, používáme bezpečnostní prvky jako je suchá předloha.  Po zpětném proudění je nutno uzavřít oba plyny, nejdříve kyslík a pak acetylen.

 

Do obchodu a vybrat bezpečnostní prvky: Suché předlohy

 

 

         Jak se skladují tlakové láhve:

 

Správné Skladování: Acetylen je skladován v tlakových láhvích naplněných porézním materiálem nasyceným acetylénem (například aceton). Láhve musí být skladovány ve vzpřímené poloze a mimo dosah tepla a ohně.

 

  Správné připojení a odpojení:

Při připojování nebo odpojování acetylénových láhví k redukčním ventilům je důležité zajistit, aby byly ventily zcela uzavřeny a nepropouštěly plyn.

 Ventilace pracovního prostoru:

Manipulace s acetylenem by měla probíhat v dobře větraných prostorách, aby se minimalizovala možnost hromadění plynů.

Bezpečnostní výbava:

Operátoři autogenních řezacích systémů by měli nosit vhodný osobní ochranný prostředek, jako jsou ochranné brýle a rukavice proti žáru.

 Dnešní bezpečnostní předpisy umožňují odběr tohoto plynu pouze z uzavřených tlakových nádob k tomuto určených, plněných na odborných pracovištích pod dohledem proškolených akreditovaných techniků.

Bezpečnost sestavy

Nebudeme zde uvádět bezpečnostní předpisy, výhrůžky a podobné věci. Myslím si, že kdo si pořídí autogenní soupravu, ví, do čeho jde a při použití selského rozumu a pudu sebezáchovy bude dodržovat všechno co je v rámci bezpečnosti možné.

Základní typy na bezpečnost autogenní soustavy

• Lahve bude mít umístěné v pevném držáku na stěně, případně v autogenním vozíku. Nikdy nebude používat lahve naležato.
• Budou použity bezpečnostní prvky jak na plynu acetylen, tak i na plynu kyslík (ano, kyslík sám nehoří, ale v případě tzv. zpětného proudění dojde ke smíchání s acetylenem a pak…..

Prostě bezpečnostní prvky musí mít i kyslík)

• Bude kontrolovat a měnit těsnění hořáků redukčních ventilů a bude kontrolovat těsnost celé soupravy (stačí mýdlová voda-netěsnost dělá krásné bubliny)
• Bude kontrolovat stav hadic – zpuchřelé, zalepené izolační páskou a různě prasklé jsou cestou do nejbližšího nemocničního zařízení, a i když získáte spoustu kamarádů hasičů, protože takový zásah u hořící garáže kolektiv hodně stmelí, tak stejně není o co stát.
• A samozřejmě bude používat pracovní ochranné pomůcky – rukavice, zástěru, brýle, kamaše…atd

  

A jedno moudro nakonec:

„ Když vidíš řidiče cisterny převážející kyslík utíkat – snaž se ho předběhnout“.