У журналі «Зварник» № 3, 2004 р. була опублікована стаття В. О. Сергієнка та І. І. Гуменшаймера «Вогнеперешкодні пристрої заводу ” Донмет “». Розглянуті в ній питання захисту газоінжекторной апаратури викликали інтерес читачів і бажання обговорити проблему. Тому редакція надає сторінки журналу для дискусії на цю тему і готова продовжити обговорення. Запрошуємо фахівців зварювального виробництва висловлювати свою думку з будь-яких питань, яким присвячені наші публікації, в новій рубриці.
У порядку обговорення статті В. О. Сергієнка та І. І. Гуменшаймера «Вогнеперешкодні пристрої заводу« Донмет » (« Зварник »№ 3, 2004)
М. М. Лілька, головний конструктор АТ «Ефект» (Одеса)
У вказаній статті розглядається питання захисту газоінжекторной апаратури від зворотних ударів.
Трохи історії. Газорізальні і газозварювальних апаратура з’явилася на початку минулого століття. Різаки й пальники працювали тільки на ацетилені низького тиску. Так як для стабільного горіння газокисневого полум’я в мундштуці необхідно підтримувати тиск суміші приблизно 0,02-0,025 МПа (0,2-0,25 кгс/см2), відповідно виникла необхідність застосування газоінжекторной апаратури, де за допомогою подогревающего кисню здійснюється підсмоктування пального газу.
Пройшло більше 100 років, багато що змінилося. Стан справ сьогодні таке.
Ацетилен:
- подається по трубопроводах тиском 0,07-0,08 МПа (0,7-0,8 кгс/см2);
- виходить у переносних генераторах високого тиску, але тиск не більше 0,1 МПа (1,0 кгс/см2);
- транспортується в балонах, де тиск складає 0,6 МПа (6 кгс/см2).
Природний газ:
- подається по трубопроводах під тиском 0,06-0,08 МПа (0,6-0,8 кгс/см2).
Пропан-бутан:
- транспортується в балонах, де при температурі навколишнього середовища 20 ° С тиск становить приблизно 0,8 МПа (8 кгс/см2), а при 45 ° С – 1,6 МПа (16 кгс/см2).
Таким чином, технічна потреба в інжекторній апаратурі для даних цілей відпала, всі гази мають необхідний потенціал (тиск), що дозволяє перейти на апаратуру внутрісопло-вого змішання газів. Така апаратура має істотну перевагу: у ній не буває зворотних ударів через малий обсягу газокисневого суміші в мундштуці. У крайньому випадку, якщо відбудеться утикання в лист, то згорить тільки мундштук. Обсяг суміші настільки малий, що навіть при роботі на ацетилені його не вистачає для поширення вибухової хвилі. Проведені багаторазові випробування на стійкість різаків і пальників до зворотних ударів шляхом затикання мундштука планкою з м’яких сортів дерева показали, що зворотні удари не відбуваються.
Прийнята ще в 1980-х рр.. зазначена концепція себе повністю виправдала. В даний час вся газорізальні і газозварювальних апаратура, що випускається АТ «Ефект», тільки внутрісоплового змішання. Випускається 24 типорозміри різаків «Ефект-М» і 6 типорозмірів ручних різаків «Ефект-Р», кожен з яких може працювати на ацетилені, природному газі і пропані для різання металу товщиною 3-200 мм. Можлива поставка різаків для роботи і на інших газах з теплотворною не нижче 4000 ккал/м3. Для комплектування зазначених різаків випускається 5 типів мундштуків різного призначення (див. журнал «Сварщик» № 3 за 2004 р., стор 21).
На деяких підприємствах існує думка, що чим нижче тиск пального газу в мережі, тим менше його витрати, у результаті чого в мережі підтримується тиск 0,02-0,03. МПа (0,2-0,3 кгс/см2), що явно недостатньо для апаратури внутрісопло-вого змішання газів. Дана точка зору є хибною, оскільки для нагріву металу до температури запалення (1050 ° С) при заданій його товщині необхідно затратити суворо певну кількість теплоти, що не залежить від потенціалу (тиску) енергоносія. Єдине, в чому праві прихильники зазначеного думки, це те, що зі зниженням тиску зменшуються витоку (втрати) в «дірявих» магістралях, однак це не має ніякого відношення до газорізальні апаратурі. У зв’язку з цим для задоволення потреби в такій апаратурі були розроблені машинні різаки інжекторного типу, у яких створюється розрідження 0,035-0,04 МПа (0,35-0,4 кгс/см2), що приблизно в два рази більше, ніж необхідний тиск суміші в мундштуці. Такі різаки мають велику стійкість до зворотних ударів і можуть працювати на тиску газу в мережі 0,001 МПа (0,01 кгс/см2). Одночасно були розроблені аналогічні ручні різаки, але вони не були запущені у виробництво, щоб не спокушати «умільців» підключатися до мережі комунально-побутового призначення. В даний час різаки «Ефект-МИ» випускають невеликими серіями, хоча розроблено та підготовлено до виробництва 24 типорозміри машинних різаків.
Виходячи з викладеного, мимоволі напрошується питання: чи потрібно випускати інжекторних апаратуру і захищати її, якщо простіше і надійніше перейти на апаратуру внутрісоплового змішання?
Всі діючі в Україні правила з техніки безпеки (ДСТУ 2448-94, п. 4.13; ГОСТ 12.2008-75, п. 6.1; ДНАОП 0.00-1.20-98, п.4.7 .6) однозначно визначають: «газорозбірний пост пального газу необхідно обладнати рідинним або сухим затвором і запірним пристроєм на вході. Допускається замість запобіжного затвора для газів-замінників ацетилену (за винятком водню) встановлювати зворотний клапан ».
У діючих на металургійних заводах« Правилах безпеки в газовому господарстві підприємств чорної металургії »ПБГЧМ-86, п. 4.2.6 додатково сказано: «Запобіжні затвори рідинного або сухого типу, а також зворотні клапани повинні виготовлятися тільки за кресленнями, розробленими або схваленим ВНІІавтогенмаш і використовуватися відповідно до прийнятих тиску і витрати газу». Те ж саме обумовлено в діючих в СНД «Правилах безпеки в газовому господарстві» п. 3.36, примітка п. 2 (раніше вони діяли і в Україну, але скасовані при введенні ДНАОП 0.00-1.20-98).
У «Правилах безпеки в газовому господарстві підприємств чорної металургії», п. 4.2.9 додатково сказано: «При постачанні газорозбірних поста газом від балона на останньому повинен бути встановлений редуктор для зниження тиску газу, що одночасно виконує функції зворотного клапана». Такі клапани ЛЗС-1-62 вже близько 40 років експлуатують у промисловості, вони надійні і повністю себе виправдали.
Порівняльний аналіз показує:
- для захисту газових магістралей необхідно встановлювати в газорозбірних посаді зворотний клапан, запірний пристрій на вході і вентиль, який регулює відбір газу;
- для захисту балона з газом (пропан-бутан) необхідно встановлювати балонний вентиль і редуктор, що виконує роль зворотного клапана і вентиля, що регулює відбір, тобто повна ідентичність.
Ні в одному з діючих в СНД правил з техніки безпеки немає вимог до установки ще двох захисних пристроїв: після редуктора і перед різаком (тобто потрійний захист). Посилання авторів у журналі «Обладнання та інструмент» № 4, стор 16 за 2004 р. на що вийшло з друку в Росії «Навчально-методичний посібник з безпечного ведення зварювальних робіт» (М.: «Агар». – 2001. – 32 з .) не може бути документом для введення потрійного захисту, тим більше що там розглядається робота інжекторних пальників.
У результаті спільних робіт, проведених в 1980-х рр.. Кислородмаш і ВНІІавтогенмашем щодо підвищення надійності роботи многорезакових (10-12 різаків) газорізальні машин, було вирішено встановлювати на різаках спеціальні пламегасители із зворотним клапаном, де поряд з пористою циліндричної втулкою був клапан, закриваються, при зворотному ударі, з метою не допустити повторного включення різака до закінчення різання листів. При цьому в шлюб могла піти тільки одна деталь. Для початку повторного циклу різання необхідно було відвернути на пламегаситель накидну гайку і «звести клапан». Надалі, після впровадження високонадійних різаків «Ефект-М» і малогабаритних електромагнітних клапанів прямої дії від розроблених ВНІІавтогенмашем полум’ягасником із зворотним клапаном відмовилися, залишивши про всяк випадок тільки на многорезакових машинах серії «Комета» зворотні клапани типу ЛЗБ-2-62 (клапани типу ЛЗБ-2-62 і ЛСБ-1-62 серійно випускає АТ «Ефект»). За багато років експлуатації машин серії «Комета» одеського заводу «Кислородмаш», що містять відповідні блоки газової автоматики, практично не було випадків аварійних ситуацій з різаками «Ефект-М».
Аналогічний підхід має місце і при захисті киснепроводів і балонів кисню в цехах. В ДСТУ 2448-94 п. 7.15.4 сказано: «газорозбірний пост кисню повинен бути обладнаний запірною арматурою і мережевим редуктором за ГОСТ 13861-89». У ГОСТ 12.2008-75, п. 6.2 сказано: «газорозбірний пост кисню повинен бути обладнаний запірним пристроєм».
На кисневому балоні, згідно з діючими правилами з техніки безпеки, повинен бути встановлений вентиль (входить до складу балона) і редуктор типу БКО-50 за ГОСТ 13861-89. Ніде не сказано про необхідність встановлення додаткових зворотних клапанів. Виняток становлять лише Керосинорези – згідно з ДСТУ 2448-94 у п. 4.13 та п. 7.10.3 сказано: «Різаки, що працюють на рідкому пальному, повинні бути обладнані зворотним клапаном, встановленим на кисневому штуцері».