При сварке больших предметов нагревание в горне или печи затруднительно и не экономично, а многие предметы неудобны в обращении. Для таких предметов впервые стали применяться способы нагревания на месте посредством горелок для водяного газа, которые, вследствие развиваемой ими высокой температуры, очень удобны для нагреваний до сварочной температуры. 

 

Сварка водяным газом является, таким образом, предшественником кислородно-ацетиленовой сварки. Водяной газ производится через газогенератор с находящимся в нем слоем раскаленного добела кокса высотою не меньше метра, через который пропускаются водяные пары. При этом кислород воды соединяется с углеродом кокса и образует окись углерода, в то время как водород высвобождается:

С + Н20 = СО + Н2. 

Теоретически должна была бы получиться смесь из 50 объемных единиц окиси углерода и такого же количества водорода. В действительности же получается газовая смесь со средним составом: 49 % водорода, 39% окиси углерода, 5% углекислоты, 6,3% азота и 0,7% углеводородов. 

 

Реакция образования водяного газа:

С + Н20 = СО+Н2 

Она протекает при высокой температуре и сопровождается значительным поглощением тепла, что служит причиной понижения температуры кокса генератора. В результате создаются условия, благоприятные для развития реакции

С+2Н20= СO2 + 2 Н2

При дальнейшем понижении температуры диссоциация водяного пара все затрудняется и наконец прекращается. По этой причине аппарат должен работать с переключениями, как обыкновенный генератор, то есть через определенные промежутки времени через слой топлива должен пропускаться лишь воздух, пока слой топлива снова не будет раскален добела. 

 

Это разогревание длится 1 или 2 минуты, после чего газообразование может производиться в течение 5-7 минут.

 

Полученный газ освобождается в воде от твердых частиц и проводится в резервуар, из которого он по мере надобности отводится в компрессор, сжимающий его до давления около 1000 мм водяного столба. Из компрессора газ идет в горелку, где он смешивается с сжатым воздухом более высокого давления, который посредством инжекции засасывает с собой и газ. 

сварка водяным паром

 

Другой способ состоит в том, что газ и воздух смешиваются уже в компрессоре, который в этом случае должен иметь на своем цилиндре особые предохранительные устройства для предупреждения опасности взрыва.

 

Водяной газ при полном сгорании дает температуру около 2000°С и 1м3 газа развивает до 3000 калорий. Обычно применяется смесь из одной части водяного газа и 2.5 частей воздуха, при которой получается температура около 1800° С. Если наблюдать за тем, чтобы не было избытка воздуха, то получается восстановительное пламя, благодаря чему сварочная поверхность получается совершенно чистой, и можно не пользоваться сварочным порошком.

 

Сварка металлических листов водяным газом

При сварке водяным газом листов полезно пользоваться двумя горелками, одной для верхней и другой для нижней стороны, благодаря чему даже очень толстые листы можно разогреть достаточно сильно. При слишком слабом разогревании появляется опасность получения пузырчатого шва.

 

Посредством водяного газа можно сваривать листы толщиной от 4 до 80 мм. Лучше всего процесс происходит для листов толщиной от 8 до 12 мм. При необходимости можно сваривать листы толщиной от 8 до 12 мм до 8 метров в час.

 

Сама сварка производится или вручную, посредством обыкновенных молотков, или механическим путем. Обычно применяется сварка внахлестку. 

 

Сварка листов водяным газом имеет преимущество перед нагреванием в обыкновенном пламени — лист при этом не так легко перегреть. При нагревании угольным пламенем может случиться, что одна сторона свариваемого места уже перегрета или «горит», в то время как другая еще не достигла сварочной температуры. Стоимость эксплоатации, кроме того, меньше, хотя установка для производства водяного газа и дорога.

 

Сварка водяным газом, при которой нагревание происходит медленно и осторожно, по сравнению с нагреванием при кислородно-ацетиленовой и водородной сварке, дает равномерный сварочный шов большой прочности, имеющий мелкозернистый излом. Этот способ меньше всех отличается от горновой сварки. Сварка водяным газом чаще всего применяется для толстых листов и в производствах труб особенно в последней области.

 

Если через печь, соответственным образом устроенную и заполненную раскаленным углем, пропустить струю водяного пара, то последний разлагается, образуя водяной газ, составными частями которого являются водород и окись углерода. Этот газ смешивается в особых горелках с кислородом из воздуха и дает острое пламя с температурой около 1800 градусов, которым свариваемое изделие подогревается вместо коксового горнового пламени. 

 

камера сварки

 

Сварка крупногабаритных труб

Для сварки крупнокалиберных труб шов, нагреваемый двумя горелками на длине около 100-300 мм, поворачивается на 60 градусов, пока не придет в соприкосновение с наковальней, после чего производится сварка при помощи ручных или машинных молотов, или при помощи нажимных роликов, приводимых в действие гидравлическим прессом. 

 

Если горелки расположены вправо от наковальни, то после нагрева труба перемещается влево при помощи тележки, на которой она устанавливается. Края листов доводятся до тестообразного состояния, как при сварке на коксовом горновом пламени. Сварка производится по преимуществу внахлестку, т.е. края листов перекрывают друг друга на определенную ширину, в зависимости от толщины листов, как при заклепочных швах. При более значительной толщине листов, начиная с 40 мм и выше, применяют клиновую сварку.

 

Сварка водяным газом применяется преимущественно при изготовлении труб и цилиндрических сосудов, с толщиной листов от 15 до 100 мм. Но для прочих видов сварки он почти не применим, вследствие высокой стоимости первоначальной установки генератора водяного газа.