Что лучше углекислота или сварочная смесь: Что лучше углекислота или сварочная смесь?

Что лучше углекислота или сварочная смесь?

В формировании качественного, надежного, прочного сварного шва необходима изоляция от газов, содержащихся в окружающей среде. Для сохранения дуги и сварочной ванны применяют защитные газы. Они существуют двух типов.

К первым относятся инертные газы. Это аргон, гелий, которые не вступают в химическую реакцию с металлом и не растворяются в нем, находят применение в сварке конструкций из алюминия, титана и их сплавов.

Ко вторым относятся активные газы (углекислота). Они взаимодействуют с черными металлами (углеродистые, низколегированные стали) и растворяются в них.

Углекислота

Углекислый газ, есть химический активный элемент. В сварочном производстве двуокись углерода без цвета и запаха зарекомендовала себя, как недорогое вещество. При соединении металлических деталей, оно является защитным газом в формировании сварочного шва. Самое большое применение его, нашло в полуавтоматической сварке.

Срок годности сорокалитрового баллона составляет 2 года. Для индивидуальных нужд: для дома, гаража, дачи, можно приобретать баллоны меньшей емкости.

Перед сваркой металлическим листам, толщиной больше 10 мм делают разделку кромок для улучшения провариваемости сварочного шва.

В процессе углекислотной сварки металлические конструкции не получают деформацию, что помогает избежать брака во время работы. Не требуется основательная зачистка материала, так как перед соединением деталей, качество шва от этого не пострадает.

Методика работы основывается на возбуждении электрической дуги, которая ведет к плавке металла, а сопровождается процесс подачей углекислого, защитного газа. Подача обволакивает сварочную зону, играет роль защиты. Сварной шов не подвергается окислению.

В обработке металлов большой толщины, углекислота выделяет много тепла, что создает благоприятные условия для применения этого метода.

Соединение металлических изделий в защитной среде углекислого газа считается очень эффективным методом, в особенности, когда это относится к малым по толщине (0,5 мм) заготовкам. При ремонте каркасов машин, при строительстве трубопроводов, и других конструкций используют данный вид сварки.

Сварочная смесь

Основным компонентом аргоновой сварки является аргон. Применяют его при работе с высоколегированными сталями. Используется данный газ, как в чистом виде, так и с добавками: углекислый газ, кислород, водород, гелий.

Типы смесей: аргон с углекислым газом, аргон с кислородом. Есть еще один вид, это углекислый газ с кислородом.

Состав аргона и кислорода подходят для работ с низкоуглеродистой сталью. Содержание кислорода придает пластичность шва и ведет к снижению пор. Легкий перенос струи электрода упрощает процесс.

Соединение аргона и кислорода применимо, для сварки легированной и низколегированной стали, что позволяет достичь отличного результата из-за малой пористости материала.

Сварочная смесь из аргона и водорода идет для соединения никелевых сплавов и нержавеющей стали.

Сварочная смесь аргона и гелия используют в сварке легких, медных, никелевых сплавов и алюминия.

Смешивание газов производят на заводах изготовителях или непосредственно на рабочих местах с помощью ротаметра.

Общее между углекислотой и сварочными смесями:

• Углекислота, как и сварочная смесь, служит защитой в процессе работы от окисления стыков металлических конструкций.
• Поставка углекислоты и сварочной смеси производится в сорокалитровых баллонах.
• Отличная герметичность и защищенность от коррозийных нарушений обеспечивает сохранность и безопасность баллонов. В зависимости от содержимого имеется маркировка на поверхности емкости.
• По категории механизации: полуавтоматическая, автоматическая сварка.

Отличие сварочной смеси от углекислоты

Сварочная смесь применяется для аргоновой сварки, где присутствуют цветные металлы, например титан, алюминий, магний, медь и сплавы высоколегированных сталей. А в углекислоте производят соединение металлических деталей из углеродистых и низколегированных сталей.

Преимущества использования газосмесей при сварке:

1. При использовании газосмесей, скорость плавки металла происходит быстрей, чем при работе с углекислотой. В процессе работы нет большого разбрызгивания электродного материала, что ведет к экономии металла.
2. Обеспечивание пластичности и плотности соединения деталей.
3. Увеличение прочности стыков конструкции.
4. Снижение вредности от количества выделяемых химических веществ с дымом.
5. Сохранение постоянства рабочего процесса при нарушении ритмичности введения проволоки.

Достоинства сварки в среде углекислого газа:

• Возможность наблюдения за процессом работы.
• Нет необходимости во вспомогательных устройствах, для введения и отвода флюса.
• Надежное качество стыков изделий.
• Автоматическую и полуавтоматическую сварку можно выполнять в разных положениях. Например, осуществлять потолочные, вертикальные, горизонтальные швы.
• Бюджетная стоимость углекислоты.

Особенные моменты сварочного процесса с использованием газосмеси

Осуществление соединения металлических изделий происходит углом вперед. Поэтому при вылете проволоки необходимо учитывать диаметр электрода для лучшего результата шва. Воздуха в горелке и в шлангах не должно быть.

Необходимо пользоваться газовыми смесями, которые соответствуют нормативам ГОСТа. Это нужно, для того, чтобы исключить неправильно подобранный процент примесей, содержащий в смеси. Надежность соединения металлических деталей зависит от величины, находящихся в растворенном виде вредных газов: азота, водорода и их соединений.

Методы сварки

Для более тонкого материала, необходимо перемещать дугу справа налево, углом вперед. При таком способе происходит малое плавление металла, и шов получается широким валиком.

Для более толстых металлов, перемещение дуги идет слева направо, углом назад. При таком методе образовывается узкий шов, при глубокой проплавке металла.

Сварочная смесь или углекислота – газ для сварки

В качестве защитных газов наиболее распространенными являются углекислота или сварочные смеси, от выбора которых во многом зависит рабочий процесс. Также не стоит забывать, что сварочная смесь или углекислота могут применяться для различных типов сварки и, соответственно, в том или ином случае эффективность и качество работ будут разными.

 

Очень часто сварщики не уделяют должного внимания составу и качеству технического газа, напрасно преуменьшая его вклад в процесс сварки. Однако практика показывает, что газовый состав самым непосредственным образом влияет на глубину проплавления, пористость, надежность шва, выделение дыма и другие не менее важные параметры.

 

Для надежного шва используйте качественные составы сварочной смеси или углекислоты

 

Что лучше – углекислота или сварочная смесь?

Углекислота — это единственное вещество, которое применяется в сварочном процессе без добавления инертных газов. Кроме того, это еще и один из самых недорогих вариантов, поэтому пользуется большой популярностью, если материальные затраты отыгрывают приоритетную роль. Углекислота является самым распространенным из химически активных элементов, которые используются в МАГ методе. Она обеспечивает достаточно большой тепловой эффект, что важно при обработке металлов большой толщины. Но при этом дуга является не слишком стабильной, что приводит к частому образованию брызг. Поэтому обычно его применение в чистом виде ограничивается работой на короткой дуге. Если Вас интересуют вопросы заправки углекислотой, то советуем прочитать статью углекислота: где заправить — вопрос не праздный.

 

Баллон с углекислотой для сварного аппарата

 

Учитывая то, что любой чистый технический газ имеет как свои преимущества, так и недостатки, использование защитных сварочных смесей в правильной пропорции зачастую делает сварку более эффективной, повышает производительность и позволяет добиться более качественных швов, благодаря следующим особенностям:

 

• снижение количества брызг;
• увеличение скорости наплавления металла;
• повышение пластичности и плотности шва;
• уменьшение задымленности;
• увеличение стабильности дуги.

 

Больше информации можете найти в статье: сварочная смесь в баллонах – оптимальное решение.

Перед тем как определиться, что лучше – сварочная смесь или углекислота, сварщики обычно сопоставляют сложность работ, необходимое качество и целесообразность материальных затрат, после чего делают свой выбор.

 

Основные виды защитных газовых сварочных смесей

— Аргон и углекислота

Такой состав наиболее эффективен во время сварки низкоуглеродистой стали. Добавление углекислоты позволяет проще осуществлять струйный перенос электрода, швы получаются более пластичными, а вероятность появления пор минимальна.

Аргон и углекислота

 

— Аргон и кислород
Добавление в аргон незначительного (около 5%) количества кислорода дает возможность качественнее выполнять сварку легированной и низколегированной стали, благодаря меньшей пористости обрабатываемой поверхности.

Аргон и кислород

 

— Аргон и водород
Используется для сварки никелевых сплавов и аутентичной нержавеющей стали способом ТИГ. Кроме того, может применяться в качестве формовочного газа.

Аргон и водород

 

— Аргон и гелий
Такой состав позволяет осуществлять качественную сварку легких, медных и никелевых сплавов, хромоникелевой стали и алюминия методами МИГ и ТИГ.

Аргон и гелий

 

— Аргон и активные газы
Благодаря данному сочетанию достигается двукратная экономия. Применяется для ручной и автоматической МАГ сварки низколегированных, легированных и высоколегированных сталей.

Аргон и активные газы

 

— Универсальный защитный газ
Это аргон высокой частоты, который имеет универсальное применение, но наиболее распространен при работе с алюминием и цветными металлами.

Универсальный защитный газ

 

Если вы хотите получить больше информации о газовых смесях, изучите этот раздел.

 

Способы смешивания газа

Существует два основных способа получения защитной газовой смеси – на заводе-производителе и непосредственно на рабочем посту.

 

Производственный метод подразумевает использование специальных газовых смесителей, благодаря которым осуществляется смешивание двух или трех различных компонентов. Для получения правильных пропорций подбираются необходимые диаметры в расходных отверстиях и тарируется сам смеситель.

 

Применение ротаметра

Самый простой способ смешивания, который можно осуществлять прямо на рабочем месте, заключается в применении ротаметра – конусообразной стеклянной трубки с поплавком, помещенной в каркас из металла. Принцип действия данного элемента заключается в уравновешивании алюминиевого или стального поплавка потоком выходящего газа. Чем выше находится поплавок, тем, соответственно, больше расход.

 

Ротаметры

 

Состав аргонно-углекислотной сварочной смеси или углекислоты с кислородом регулируется при помощи редукторов на газовых баллонах. Контролируя показания на ротаметре и регулируя расход, добиваются необходимого соотношения используемых компонентов. Однако данный метод, как правило, не позволяет добиться максимальной точности и высокого качества шва. Поэтому для точных сварочных работ лучше обращаться на завод-производитель.

 

Качественные защитные газовые смеси можно заказать в компании Промтехгаз. Среди основной продукции присутствуют:

 

1. Микспро 3212 (многокомпонентный состав)
2. N-МИКС H5 (аргон+водород)
3. МИКСАЛ 50 (аргон+гелий)

и другие составы, с которыми можно ознакомиться на сайте.

Сварочные смеси газов – выбираем защитную среду для дуговой сварки

Сварщики часто недооценивают вклад защитной среды в процесс сварки. Некоторые чистые газы и сварочные смеси газов могут влиять на перенос металла, состав сплава, форму шва, дымообразование и множество других характеристик. Правильный выбор защитного газа для электродуговой сварки (MAG), дуговой сварки с флюсом (FCAW) и дуговой сварки вольфрамовым электродом (TIG) может существенно повысить интенсивность процесса, улучшить качество и скорость осаждения для данной сварной конструкции.

 

Влияние чистых газов на качество и производительность

Чистые газы, применяемые в сварочном деле, – это аргон, гелий и двуокись углерода. Они могут оказывать как положительное, так и отрицательное воздействие на дугу.

 

Сварка с применением аргона

 

Аргон (Ar) – одноатомный химический элемент, который широко используется в чистом виде и в составе многих сварочных смесей газов. Аргон абсолютно инертен, что делает его подходящим для работы с тугоплавкими и химически активными материалами. Он обладает низкой теплопроводностью и потенциалом ионизации, тем самым обеспечивая низкую теплопередачу в среду, окружающую дугу. Это создаёт узкий столб дуги, что, в свою очередь, вытекает в обычный для аргона профиль проникновения – глубокий и сравнительно узкий. В процессе работы с аргоном существует небольшая тенденция к подрезам в зоне сплавления и увеличению сварного шва, что связано с недостатком тепла на внешних гранях сварочной ванны как в TIG, так и в MAG. В MAG чистый Ar способствует струйному переносу металла.

 

Больше об особенностях данного газа читайте в статье: газ аргон – химические свойства и сфера применения.

 

Гелий (He) – одноатомный инертный газ, чаще всего используемый для сварки цветных металлов неплавящимся электродом. В отличие от аргона, гелий обладает высокой проводимостью и потенциалом ионизации, что способствует получению противоположных результатов. Гелий даёт широкий профиль, хорошее смачивание на краях шва и более высокие температуры, чем чистый Ar. Высокий потенциал ионизации может создать трудности в возбуждении дуги, за исключением тех случаев, когда для работы с вольфрамовым электродом используется высокочастотный или емкостной способы возбуждения дуги. Помимо этого, рекомендуется больший расход газа, поскольку гелий имеет тенденцию подниматься в воздухе. Чистый гелий способствует крупнокапельному переносу электродного материала и редко используется для GMAW, за исключением чистой меди.

 

Двуокись углерода (CO2) – двухкомпонентный газ, который используется в MAG и FCAW. CO2 является составной молекулой с довольно непростым взаимодействием в дуге. При температурах, появляющихся в дуге, двуокись углерода распадается на CO и O2. Это создаёт потенциал для окисления базового материала и распада сплава сварочной ванны или шва. Воссоединение CO/O2 даёт довольно широкий профиль проникновения у поверхности шва, в то время как низкий уровень потенциала ионизации и теплопроводности создаёт горячую область в центре столба дуги. Это даёт всему шву хорошо сбалансированный в отношении ширина-к-глубине профиль проникновения. В случае применения электродуговой сварки чистая углекислота не может создать струйный перенос металла, а только крупнокапельный, что может привести к большому количеству брызг.

 

Чем дополняются сварочные смеси газов

Кислород (O2) – двухатомный активный компонент, обычно используемый в газовых смесях для электродугового сварочного процесса в концентрациях ниже 10%. Кислород имеет потенциал подводимого тепла, возникающий как из энергии ионизации, так и из его энергии диссоциации (энергии, высвобождаемой путём расщепления молекулы на отдельные атомы в дуге).

 

На рисунке название химического элемента и его свойства

 

Кислород создаёт очень широкий и сравнительно мелкий профиль проникновения с высоким уровнем подводимого тепла у поверхности. Поскольку высокий уровень тепла снижает поверхностное натяжение расплавленного металла, облегчается струйный перенос, равно как и увлажнение у шва, расположенного у кромки наружной поверхности шва. Смеси O2/Ar демонстрируют профиль проникновения на уровне «шляпки гвоздя» при электрической дуговой сварке углеродистой стали, что является наиболее распространённым применением. O2 также используется в тримиксах с CO2 и Ar, где он дает преимущества в виде смачивания и струйного переноса металла.

 

Водород (h3) – двухатомный активный газ, который часто применяется в защитных сварочных смесях в концентрациях менее 10%. Водород в основном используется в аустенитных нержавеющих сталях для того, чтобы облегчить устранение оксидов или увеличить подвод тепла. Как и со всеми двухатомными молекулами, результатом становится более горячий, широкий сварной шов. Для работы с ферритными или мартенситными сталями водород не подходит из-за проблем с растрескиванием. При более высоких концентрациях (30-40%) h3 может использоваться для плазменной резки нержавеющих сталей с целью увеличения мощности и снижения окалины.

 

Азот (N2) – наименее часто используемая добавка для защитных целей. Азот в основном применяется для производства аустенита и для повышения сопротивлению коррозии в дуплексных и супер-дуплексных сталях. Для более детального ознакомления с данным химическим элементом читайте статью: технический азот и его востребованность в промышленной сфере.

 

Выбор защитного газа для конкретного типа сварки

В сварочном деле используются разные газовые смеси, выбор которых зависит от применяемой технологии и материала.

 

MAG: углеродистая сталь

Наиболее часто используемые смеси для данного материала – это Ar/CO2, Ar/O2 или все три компонента вместе.

 

На рисунке представлен пример cварочного полуавтомата фирмы Kaiser

 

• В Ar/CO2 содержание CO2 варьируется от 5% до 25%. Составы с низким содержанием двуокиси углерода обычно используются для струйного переноса металла на материалах большого сечения, или когда требуются низкие подводимые температуры и мелкое проникновение в тонких материалах. Высокое содержание делает возможной работу в режиме короткого замыкания и дает дополнительное очищающее действие и глубокое проникновение в материалах большого сечения. Однако, увеличение содержания углекислоты также означает повышенную скорость расходования легирующих элементов.

• В смесях Ar/O2, содержание O2 варьируется от 2% до 5%. Такая защитная среда обычно используется при работе на достаточно чистых материалах. Многие производители конструкционных сталей используют Ar/O2 потому, что такой состав защитного газа позволяет работать на слегка окисленных базовых материалах. Среды с содержанием кислорода должны оцениваться на предмет потенциала истощения, который может быть значительным при больших концентрациях.

• Содержание O2 и CO2 в тримиксах находится в пределах от 2% до 8%. Составы такого типа хорошо работают как при струйном переносе, так и при переносе в режиме короткого замыкания, и могут быть использованы в работе с материалами разной толщины. Кислород имеет склонность способствовать струйному переносу металла при низких напряжениях, в то время как двуокись углерода способствует проникновению. Тримиксы, содержащие Ar, CO2 и O2, делают возможным производить перенос металла при более низких напряжениях, чем многие двухкомпонентные смеси Ar/CO2.

 

MAG: углеродистая сталь

Наиболее распространёнными газами для работы с нержавеющей сталью являются Ar/CO2 и He/Ar/CO2.

На рисунке изображена схема классификации сталей

 

• Смеси Ar/CO2 обычно имеют около 2% кислорода и показывают хорошие результаты при струйном переносе металла, если допускается небольшое обесцвечивание шва.

• Тримиксы доступны в двух основных типах: насыщенные Ar и насыщенные He. Насыщенные гелием (около 90%) тримиксыиспользуются для работы в режиме короткого замыкания. Они включают небольшое количество аргона для стабилизации дуги и очень небольшое количество углекислоты для проникновения и очистки. Насыщенные аргоном газы обычно имеют около 80% Ar, 1-2% CO2, и He в остатке. Они традиционно используются для струйного переноса металла, поскольку высокое содержание аргона позволяет выполнять такой процесс при сравнительно низких напряжениях, в то время как гелий дает хорошую смачиваемость, плоский профиль шва, и хорошее цветовое соответствие.

 

TIG: алюминий 

Электрическая дуговая сварка алюминия обычно выполняется с чистым аргоном. Однако, при работе с сечениями большого размера возможно увеличение содержания гелия до 75%. Гелий делает возможными значительно лучшую смачиваемость по сравнение с чистым аргоном и более жидкую сварочную ванну, что даёт больше времени на выход примесей, вызывающих пористость. Более высокие концентрации гелия требуют значительно более высокого напряжения для струйного переноса металла, чем в случае с чистым Ar.

 

Также вы можете посмотреть небольшое видео о сварке тонкого алюминия методом TIG:

 

Кстати, больше публикаций о сварочных смесях Вы найдете в этом разделе нашего блога.

 

FCAW: углеродистая и нержавеющая сталь

Флюсовая технология наиболее часто выполняется в защитной среде, состоящей из 20-25% двуокиси углерода и уравновешенной аргоном. Такой состав даёт возможность получить хорошие технические характеристики дуги: CO2 улучшает проникновение и даёт хорошие показатели формирования окалины, в то время как Ar снижает выделение побочных газов. Иногда часть углекислоты заменяется гелием для того, чтобы ещё больше снизить газовыделение. Истощение сплава не является поводом для беспокойства при работе с флюсом, поскольку элементы, подверженные эффектам двуокиси углерода, уравновешиваются содержанием потока при производстве сварочной проволоки.

 

TIG: нержавейка и алюминий 

В то время как в большинстве случаев для сварочного процесса с вольфрамовым электродом используется чистый аргон, некоторые смеси разработаны для того, чтобы упростить проникновение и смачиваемость в алюминии и нержавейке. Большинство из них являются смесями Ar/He, с содержанием гелия от 10% до 75%. Как и в случае с электродуговой сваркой, это добавление гелия облегчает смачиваемость в крупносортном алюминии и нержавеющей стали, в которых малая подвижность сварочной ванны является нежелательной. Для нержавеющей стали 300 серии возможно применение газа, содержащего от 2% до 5% водорода. Такая добавка делает готовый шов гораздо лучше на вид.

 

В компании «Промтехгаз» можно купить защитные сварочные смеси газов по приемлемой цене и с возможность оперативной доставки на производственный объект.

Сварочные смеси с гелием: целесообразность применения

Гелий (He) является вторым самым легким элементарным газом после водорода. Бесцветный, непахучий, безвкусный, нетоксичный и химически инертный, гелий негорюч и обладает высокой теплопроводностью. Он используется для того, чтобы создать экран инертного газа и предотвратить оксидацию во время сварки металлов в  сплавах алюминия, нержавеющей стали, меди и магния. Гелий применяется вместе с аргоном или несколькими процентами CO₂

или O₂ для электродуговой сварки (GMA) нержавеющей стали. В чистом виде или в смеси с аргоном он используется в качестве защитного газа для сварки вольфрамовым электродом (GTA) и сварки в защитной газовой среде (MIG). Сварочные смеси с гелием обычно предпочтительнее чистого аргона для соединения участков основного металла, которые имеют высокую теплопроводность. Гелий может быть использован для снижения уровня образования озона при сварке алюминия. Также гелий имеет несколько уникальных характеристик, которые делают его выгодным для сварки: высокие показатели ионизации, теплопроводности и инертности. Все это в совокупности  обеспечивает  более высокие показатели сварки и  качественные сварные швы. В свою очередь это  приводит к повышению производительности и снижению затрат на сварку.

Начиная с 1960-х годов в Америке инженеры исследовали влияние гелия при сварке MIG. В ходе изучения они разработали трёхкомпонентную гелиевую смесь , содержащую 90% He — 7.5% Аr — 2.5% СО₂. Низкое содержание углекислого газа для того, чтобы уменьшить абсорбцию углерода и повысить коррозионную устойчивость, особенно в многопроходных сварках. Добавка аргона и углекислого газа обеспечивают хорошую стабильность дуги и глубину плавления. Гелий обеспечивает высокую теплопроводность для преодоления «вязкого» характера сварочной ванны из нержавеющей стали. Такой состав давал значительные преимущества и повышал текучесть сварного шва в основном на толстостенных нержавеющих деталях и при  высокопроизводительных процессах сварки. Другая смесь (66% Ar — 26,5% He-7,5% CO2) была разработана для импульсной дуговой сварки как углеродистых, так и низколегированных сталей. Ее можно использовать на всех толщинах в любом положении. И она обладает хорошими механическими свойствами по управлению площадью сварки. Эта более высокоскоростная смесь в сравнении с двухкомпонентной.

Cмеси трех газов обычно используются для специальных применений, наиболее популярны и доступны двухкомпонентные. Смеси аргона и гелия используются в основном для цветных металлов, таких как алюминий и медь, для увеличения тепловыделения. Как правило, гелий используется в соотношениях от 25 до 75 процентов с остатком аргона. В общем, чем толще основной металл, тем выше должен быть процент гелия. Регулируя процентный состав газов, мы можем влиять на распределение тепла к сварному шву, тем самым определяя форму поперечного сечения металла шва, которая также является  важным параметром в некоторых применениях. Испытания показали, что при использовании чистого аргона относительно узкое поперечное сечение шва имеет более пористую структуру. При добавлении гелия в аргон площадь проникновения расширяется и помогает снизить уровень пористости в готовом сварном шве. По мере увеличения процента гелия напряжение дуги, разбрызгивание и отношение ширины шва к глубине увеличиваются, в то время как пористость в алюминии минимизируется. При это аргон должен составлять не менее 20% при смешивании с гелием.

Сравнение проплавления сварного шва в поперечном разрезе с разными защитными газами

 

При 50% гелия смесь подходит для высокоскоростной механизированной сварки цветных материалов толщиной, не превышающей 17 мм. 75 % гелия к аргону — эта смесь для механизированной сварки алюминия толщиной более 10 мм в нижнем положении. Эти смеси широко используются для сварки TIG, MIG, поскольку гелий обеспечивает более широкую и глубокую сварку.

Самое распространенное соотношение — 25-30% гелия к аргону создает смесь, которая используется для сварки цветных металлов, где требуется увеличение тепловложения и внешний вид сварного шва имеет первостепенное значение. Добавление гелия к аргону увеличивает подачу энергии в сварочную ванну, делая ее более текучей. Это, в свою очередь, повышает профиль проплавления и характеристики сварки плавлением. Обе эти функции помогают снизить вероятность возникновения дефектов и необходимость их доработки.

Преимущества смеси аргона и гелия:

— снижение уровня пористости, приводящего к более высокому качеству готового изделия, уменьшению количества доработок;

— минимизация брака по различным параметрам: повышение механических свойств и внешнего вида шва;

— снижение производственных затрат и расходных материалов;

— улучшенное сваривание для более сильных механических свойств;

— увеличение скорости сварки, что снижает затраты на рабочую силу.

Добавление гелия обычно увеличивает текучесть сварочной ванны, от формы и размеров которой зависят форма и размеры сварных швов. Последние во многом определяют эксплуатационные характеристики получаемых соединений. Сварное соединение, выполненное с использованием смеси гелия и аргона, обычно не требует послесварочной чистки, что также сокращает время работы с изделием. При использовании смесей с гелием появляется больше возможностей влиять на этот процесс, улучшая как сам процесс сварки, так и готовое изделие.

Сварочные швы при различном процентном соотношении аргона и гелия

Сварочные смеси с гелием за рубежом используют уже более 70 лет. Все основные ключевые газовые компании имеют свои такие смеси, как отдельный продукт под определенным торговым названием (например, смесь helistar от компании Praxair, varigon – Linde и т.д.). В России эти смеси используют редко из-за дороговизны гелия, поэтому и купить готовую смесь с необходимым процентным соотношением не всегда просто. Гелий дороже других защитных газов и требует более высокого расхода, чем аргон. Перед использованием гелия необходимо убедиться, что любая выгода компенсирует дополнительные затраты. Но современный рынок предлагает еще один вариант – это смесители газов, которые позволяют изготавливать готовую смесь самим. Так у бренда IBEDA есть смесители с точными фиксированными настройками, откалиброванными на заводе, которые гарантируют на выходе точное процентное соотношение смеси. «Эти смеси актуально использовать для сварки алюминия с большой толщиной металла. В Европе чаще всего используют соотношение Ar 70% / He 30%, иногда 50/50, и очень редко 30/70»,- прокомментировал Андреас Берг, руководитель отдела продаж компании IBEDA.

 

Выбор смеси обычно основан на специфическом применении и показателях, которые необходимо достичь. Во многих случаях можно увеличить скорость сварки и улучшить качество швов, используя смеси гелия и аргона. Поэтому, повышенная стоимость смесей с гелием возмещается более низкими производственными затратами, минимизацией брака и повышением производительности.

Качественные смеси газов с добавлением гелия вы можете производить сами  благодаря надежным немецким смесителям — выбрать здесь 

Получить консультацию по тел.: 8 (800)301 40 91 или отправляйте запрос на [email protected]

Печатную версию статьи ищите в журнале GasWorld. Гелий. Криотехнологии (сентябрь/октябрь 2019), с. 28-29

Использование углекислоты для сварки полуавтоматом

Использование углекислоты для сварки полуавтоматом получило широкое распространение как среди начинающих сварщиков, так и среди профессионалов. Такой газ для сварки (имеет маркировку co2) защищает сварочный шов от негативного воздействия атмосферы, улучшает качество работ и увеличивает производительность труда. В этой статье мы расскажем все о сварке в среде углекислого газа.

 

Содержание статьи

Суть сварки в углекислоте

Углекислотный газ частично распадается на углерод и кислород, находясь под воздействием большой температуры. Впоследствии формируется смесь из нескольких газов одновременно: кислорода, углерода и углекислого газа. В совокупности эти газы защищают сварочную зону от негативного влияния окружающей среды, ведь в сварочном цеху или в гараже практически невозможно установить идеальные условия для сварки. Кроме того, смесь трах газов взаимодействует c железом, что также улучшает качество готового шва.

Углекислый газ обладает свойством сильного окисления металла, что может привести к потере качества работы. Чтобы устранить окислительные процессы в сварочную проволоку в избыточном количестве вводят кремний и марганец, их оксиды высвобождаются во время сварки и благодаря своим свойствам подавляют окислительные процессы. Они вступают в реакцию друг с другом, а не растворяются в сварочной ванне, тем самым формируется надежное соединение, не подверженное окислению.

Для сварки в углекислоте используется сварочный полуавтомат. Режим работы полуавтомата выбирается исходя из толщины металла. Ниже вы можете видеть таблицу с рекомендуемыми параметрами для сварки тонких металлов.

Преимущества дуговой сварки в углекислом газе

Мы будем сравнивать дуговую сварку в углекислоте со сваркой под флюсом, поскольку два этих метода часто обсуждают в попытке выяснить, что лучше. Перечислим основные преимущества сварки в углекислом газе:

• Мастер может беспрепятственно наблюдать за процессом сварки и следить за дугой, поскольку нет флюса, закрывающего обзор.
• Нет необходимости использовать дополнительное оборудование для подачи и удаления флюса с поверхности металла, что выгодно экономически.
• Не нужно очищать металл от шлака и остатков флюса. Это преимущество особенно важно, если планируется многослойная сварка деталей.
• Производительность труда повышается в несколько раз за счет равномерной подачи тепла от сварочной дуги. Скорость работы до 3 раз быстрее, чем ручная сварка электродами или сварка под флюсом.
• Качество швов значительно выше, даже если вы начинающий сварщик.
• Можно проводить работы в любом положении. Сварщику доступна возможность выполнить и горизонтальный, и вертикальный шов, а также соединения под углом или на весу, не используя при этом стальную подкладку.
• Углекислый газ стоит дешево и его перерасход незначительно скажется на стоимости работ.
• Можно сваривать тонкий металл без страха ухудшить качество сварного шва.
• Наплавка при сварке полуавтоматом в углекислом газе лучше, чем при сварке под флюсом.

Но и это еще не все. Одним из главных преимуществ такого метода сварки является его экономичность. Она достигается как за счет низкой цены на газ, так и за счет увеличения скорости работы. Если измерять стоимость работ, руководствуясь количеством металла, необходимого для наплавки, то при сварке в углекислом газу килограмм металла обходится в два раза дешевле, чем при сварке под флюсом или при ручной сварке.

Сварочный процесс с углекислотой широко используется не только гаражными умельцами, но и в промышленных целях. Этот метод сварки незаменим в машино- и судостроении, при сварке магистральных отопительных и водопроводных систем, при выполнении сложного монтажа металлических конструкций в труднодоступном месте, при производстве изделий из легированной стали, и металлов, устойчивых к теплу, при оперативном ремонте и наплавке.

Как видите, этот метод сварки не зря настолько распространен. Он обладает множеством преимуществ и позволяет существенно улучшить качество сварочных работ. Теперь подробнее разберем материалы, необходимые для углекислой сварки.

Применяемые материалы при сварке в углекислоте

Сварочная проволока

В этом методе сварки в качестве электрода используют специальную сварочную проволоку, которая подбирается в соответствии с металлом, который необходимо сварить. Диаметр варьируется от о.5 до 3 мм, тем толще металл, тем соответственно больше диаметр проволоки. Также учитывайте мощность и количество дополнительных настроек у вашего полуавтомата. Мы рекомендуем использовать медную проволоку, поскольку она всегда дает отличный результат.

Соблюдайте правила хранения проволоки. После вскрытия упаковки она не должна иметь пятен или иных загрязнений, исключено наличие ржавчины или любой другой коррозии. Если ваша проволока не соответствует этим требованиям, то ее нельзя использовать в работе, поскольку увеличивается вероятность разбрызгивания металла при сварке и в целом ухудшается качество получаемого шва.

Опытные сварщики вымачивают проволоку в серной кислоте, а затем несколько часов прокаливают в печи. Эта процедура улучшает качество получаемого впоследствии сварного шва.

Углекислый газ

Самый главный компонент. Газ для сварки не имеет цвета и не наносит вреда здоровью. Углекислоту для сварки хранят и перемещают в специальных баллонах с заданным давлением. В большинстве случаев баллоны можно отличить по характерному черному цвету и подписи «Углекислота», но бывают и исключения. Качественный газ с углекислотой, применяемый для сварки полуавтоматом, должен на 98% состоять из диоксида углерода. Этого достаточно для выполнения большинства работ. Но если необходимо сварить особо важные металлические конструкции, то лучше приобретать баллон с содержанием 99%. Также важно, чтобы в баллоне не было излишней влаги. Если углекислота для сварки содержит влагу, то наплавка теряет пластичность, а шов приобретает пористую текстуру и его характеристики ухудшаются.

Если газ не сухой, то мы рекомендуем поставить баллон вертикально на 20-30 минут, чего будет достаточно для того, чтобы лишняя влага осела на дно. В баллоне могут также содержаться примеси азота, которые негативно влияют на качество работ. Выпустите немного газа из баллона, прежде чем приступать к работе, так лишние примеси уйдут в атмосферу и не будут препятствовать хорошему результату.

Вместо заключения

Сварка с использованием углекислого газа — это крайне полезный навык, расширяющий ваши профессиональные умения. С помощью такого вида сварки можно улучшить качество своей работы и повысить производительность труда. При этом себестоимость таких работ будет достаточно экономной за счет низкой цены на газ. Конечно, у начинающих сварщиком может быть перерасход газа, пока они не «набьют руку», но с опытом придет полное понимание сути сварки в углекислоте, а значит и осознание, как можно сократить расход комплектующих.

Для полноценной работы вам понадобится лишь полуавтомат, сварочная проволока и баллон углекислого газа, а также терпение и минимальные навыки сварки. Не полагайтесь в своей работе только на учебные таблицы, экспериментируйте и получайте свой опыт. Благодаря этому вы сможете интуитивно подбирать правильный режим работы аппарата в зависимости от ситуации, а этот навык очень важен, если вы хотите стать профессионалом. Обязательно испробуйте этот метод, соблюдая технику безопасности. Опытные мастера могут поделиться своим опытом в комментариях, чтобы помочь новичкам. Желаем удачи!

[Всего: 0   Средний:  0/5]

Инертные и активные защитные газы, их смеси

Инертные

Не вступают в химическое взаимодействие с металлами и практически не растворяются в металлах

Аргон (Ar) — бесцветный, без запаха, негорючий, неядовитый газ, почти в 1,5 раза тяжелее воздуха. В металлах нерастворим как в жидком, так и в твердом состояниях. Выпускается (ГОСТ 10157-79) двух сортов: высшего и первого.

В газе высшего сорта содержится 99,993 % аргона, не более 0,006 % азота и не более 0,0007 % кислорода. Рекомендуется для сварки ответственных металлоконструкций из активных и редких металлов и сплавов, цветных металлов.

В газе первого сорта содержится 99,98 % аргона, до 0,01 % азота и не более 0,002 % кислорода. Рекомендуется для сварки стали и чистого алюминия.

Гелий (Не) — бесцветный газ, без запаха, неядовитый, значительно легче воздуха и аргона. Выпускается (ГОСТ 20461-75) двух сортов: высокой чистоты (до 99,985 %) и технический (99,8%).

Используется реже, чем аргон, из-за его дефицитности и высокой стоимости. Однако при одном и том же значении тока дуга в гелии выделяет в 1,5 — 2 раза больше энергии, чем в аргоне. Это способствует более глубокому проплавлению металла и значительному увеличению скорости сварки.

Гелий применяют при сварке химически чистых и активных материалов, а также сплавов на основе алюминия и магния.

Азот (N₂) — газ без цвета, запаха п вкуса, неядовитый. Используется только для сварки меди и ее сплавов, по отношению к которым азот является инертным газом. Выпускается (ГОСТ 9293-74) четырех сортов: высшего — 99,9% азота; 1-го — 99,5%; 2-го — 99,0%; 3-го — 97,0%.

Активные

Защищают зону сварки от воздуха, но сами растворяются в жидком металле либо вступают с ним в химическое взаимодействие

Кислород (О₂) — газ без цвета, запаха и вкуса. Негорючий, но активно поддерживающий горение. Технический газообразный кислород (ГОСТ5583-78) выпускается трех сортов: 1-й сорт — 99,7% кислорода; 2-й — 99,5%; 3-й — 99,2%. Применяется только как добавка к инертным и активным газам.

Углекислый газ (СО₂) — бесцветный, со слабым запахом, с резко выраженными окислительными свойствами, хорошо растворяется в воде. Тяжелее воздуха в 1,5 раза, может скапливаться в плохо проветриваемых помещениях, в колодцах, приямках. Выпускается (ГОСТ 8050-85) трех сортов: высший-99,8% СО₂, 1-й-99,5% и 2-й-98,8%. Двуокись углерода 2-го сорта применять не рекомендуется. Для снижения влажности СО₂ рекомендуется установить баллон вентилем вниз и через 1-2 ч открыть вентиль на 8-10 с для удаления воды. Перед сваркой из нормально установленного баллона выпускают небольшое количество газа, чтобы удалить попавший внутрь воздух.

В углекислом газе сваривают чугун, низко- и среднеуглеродистые, низколегированные конструкционные коррозионностойкие стали.

Газовые смеси

Служат для улучшения процесса сварки и качества сварного шва

Смесь аргона и гелия. Оптимальный состав: 50% + 50% или 40% аргона и 60% гелия. Пригоден для сварки алюминиевых и титановых сплавов.

Смесь аргона и кислорода при содержании кислорода 1-5% стабилизирует процесс сварки, увеличивает жидко текучесть сварочной ванны, перенос электродного металла становится мелкокапельным. Смесь рекомендуется для сварки углеродистых и нержавеющих сталей.

Смесь аргона и углекислого газа. Рациональное соотношение — 75-80% аргона и 20-25% углекислого газа. При этом обеспечиваются минимальное разбрызгивание, качественное формирование шва, увеличение производительности, хорошие свойства сварного соединения. Используется при сварке низкоуглеродистых и низколегированных конструкционных сталей.

Смесь углекислого газа и кислорода. Оптимальный состав: 60-80% углекислого газа и 20-40% кислорода. Повышает окислительные свойства защитной среды и температуру жидкого металла. При этой смеси используют электродные проволоки с повышенным содержанием раскислителей, например Св-08Г2СЦ. Шов формируется несколько лучше, чем при сварке в чистом углекислом газе. Смесь применяют для сварки углеродистых, легированных и некоторых высоколегированных конструкционных сталей.

Смесь аргона, углекислого газа и кислорода — трехкомпонентная смесь обеспечивает высокую стабильность процесса и позволяет избежать пористости швов. Оптимальный состав: 75% аргона, 20% углекислого газа и 5% кислорода. Применяется при сварке углеродистых, нержавеющих и высоколегированных конструкционных сталей.

Почему углерод так важен? | НАСА Climate Kids

Краткий ответ:

Углерод содержится в двуокиси углерода, парниковом газе, который удерживает тепло вблизи Земли. Это помогает Земле удерживать энергию, которую она получает от Солнца, чтобы она не уходила обратно в космос. Если бы не углекислый газ, океан Земли замерз бы.

Почему их называют ископаемым топливом?

Их называют ископаемым топливом , потому что топливо в вашем бензобаке происходит из химических остатков доисторических растений и животных!

Все живые существа на Земле содержат углерод.Даже у вас есть углерод. Очень много. Если вы весите 100 фунтов, 18 фунтов из вас — чистый углерод! А растения почти наполовину состоят из углерода!

Вы на 18 процентов состоите из углерода. Растения на 45 процентов состоят из углерода.

Почему при таком большом количестве углерода не все черное и сажистое? Как собаки могут быть белыми, а деревья зелеными? Потому что углерод, элемент, легко соединяется с другими элементами, образуя новые материалы. Новые вещества, называемые соединениями, сильно отличаются от чистого углерода.

Атом — это мельчайшая возможная частица любого элемента, например углерода или кислорода. Атом углерода легко соединяется с двумя атомами кислорода, образуя двуокись углерода.

«C» означает углерод, «O» означает кислород, поэтому диоксид углерода часто называют «CO-2 и пишут« CO ₂ ». CO ₂ — это газ. Он невидим. CO ₂ действительно важно.

Читайте дальше, чтобы узнать, как углерод попадает в живые существа.

Как углерод попадает в живые существа?

Двуокись углерода на входе, вода и кислород на выходе.

Растения поглощают CO ₂ . Они удерживают углерод и отдают кислород. Животные вдыхают кислород и выдыхают углекислый газ.

Растения и животные зависят друг от друга. Это хорошо работает. Сотни миллионов лет растения и животные жили и умирали. Их останки похоронены глубоко под поверхностью Земли.Таким образом, на протяжении сотен миллионов лет этот материал сжимался и подвергался тепловой обработке под действием большого давления и тепла.

Сотни миллионов лет мертвые растения и животные хоронили под водой и грязью. Тепло и давление превратили мертвые растения и животных в нефть, уголь и природный газ.

Так что же происходит со всеми этими мертвыми растениями и животными? Он превращается в то, что мы называем ископаемым топливом: нефть, уголь и природный газ. Это то, что мы сейчас используем, чтобы зарядить наш мир энергией.Мы сжигаем эти богатые углеродом материалы в автомобилях, грузовиках, самолетах, поездах, электростанциях, обогревателях, скоростных катерах, барбекю и многих других предметах, требующих энергии.

Как углерод выходит из живых существ?

Когда горят ископаемые виды топлива, мы в основном получаем три вещи: тепло, воду и CO. ₂ . Мы также получаем твердые формы углерода, такие как сажа и жир.

Вот куда идет весь старый углерод. Весь углерод, накопленный во всех этих растениях и животных на протяжении сотен миллионов лет, возвращается в атмосферу всего за одну-двести лет.

Знаете ли вы, что при сжигании 6,3 фунта бензина образуется 20 фунтов двуокиси углерода? Хотите узнать как?

Углерод в воздухе — это хорошо, плохо или просто некрасиво ??

Теплица улавливает солнечную энергию внутри и сохраняет растения в тепле.

Вот важная вещь о CO ₂ : это парниковый газ. Это означает, что CO ₂ в атмосфере удерживает тепло вблизи Земли.Это помогает Земле удерживать часть энергии, которую она получает от Солнца, поэтому энергия не утекает обратно в космос.

Если бы не этот парниковый эффект, океаны Земли замерзли бы. Земля не была бы той красивой сине-зеленой планетой жизни, которой она является.

Если бы не парниковый эффект, Земля была бы ледяным шаром.

Итак, CO ₂ и другие парниковые газы хороши — до определенной степени.Но CO ₂ настолько хорошо удерживает тепло от Солнца, что даже небольшое увеличение CO ₂ в атмосфере может привести к тому, что Земля станет еще теплее.

На протяжении всей истории Земли, когда количество CO ₂ в атмосфере увеличивалось, температура Земли также повышалась. А когда температура повышается, CO ₂ в атмосфере повышается еще больше.

Этот график показывает, как температура и углекислый газ вместе увеличивались и уменьшались за последние 400 000 лет. Ссылка: http://www.epa.gov/climatechange/science/pastcc_fig1.html.

Исследовательские спутники НАСА изучают, сколько углерода растения забирают из атмосферы и как углерод перемещается по планете.

Посмотрите на прибор Climate Time Machine , чтобы увидеть, как CO ₂ и температура менялись вместе на протяжении истории.

Есть ли выбросы CO2 от природного газа?

Если вы когда-либо жили в большом городе или бывали в нем, вы наверняка видели городской автобус с надписью на задней части: «Этот автобус работает на чистом природном газе.«До недавнего времени природный газ считался одним из самых чистых ископаемых видов топлива. Тем не менее, согласно новым исследованиям, это может быть хуже для озонового слоя, чем уголь — топливо, известное своими вредными выбросами. Чтобы понять это противоречие, нам нужно сначала понять, как работает природный газ.

Геологический процесс

Природный газ образуется в течение тысяч лет, когда разлагающиеся растения и животные оказываются в ловушке под слоями горных пород. Из-за чрезмерного давления и тепла это органическое вещество начинает медленно разрушаться.Постепенно энергия, запасенная в органическом веществе, превращается в углерод. В результате получается один из трех источников энергии — уголь, нефть или природный газ. Природный газ — исторически считающийся самым чистым из трех — в основном состоит из метана и представляет собой газ без запаха, заключенный между сланцевыми породами.

В Соединенных Штатах почти 25 процентов потребляемой нами энергии приходится на природный газ. В основном он используется в домах для отопления и приготовления некоторых газовых приборов. Но его также можно использовать вместо бензина в транспортных средствах.Двумя основными побочными продуктами сгорания природного газа являются диоксид углерода и водяной пар, что делает его чрезвычайно чистым топливом по сравнению с углем и нефтью, которые имеют более высокие выбросы диоксида углерода в дополнение к другим вредным побочным продуктам.

Объявление

CO2 в атмосфере

При сжигании ископаемых видов топлива, таких как уголь, нефть и природный газ, в воздух выделяются газы, в основном диоксид углерода, диоксид серы, метан и закись азота.Они также естественным образом существуют в атмосфере Земли, чтобы удерживать тепло; однако ученые считают, что сжигание ископаемого топлива вызывает увеличение содержания этих газов, что приводит к глобальному потеплению и другим пагубным последствиям для окружающей среды.

Хотя при сжигании природного газа образуется углекислый газ, он производит примерно на 30 процентов меньше, чем нефть, и на 45 процентов меньше, чем уголь, а природный газ не производит частиц золы, как уголь и нефть, что способствует загрязнению воздуха. Хотя он не так сильно влияет на глобальное потепление на единицу по сравнению с другими парниковыми газами, он, безусловно, является самым распространенным парниковым газом в нашей атмосфере, и сокращение выбросов углекислого газа было основной целью сдерживания парникового эффекта. .

Объявление

Гидравлический гидроразрыв и метан

Итак, если природный газ менее вреден для озона, чем другие ископаемые виды топлива, почему недавние исследования говорят об обратном? Разрушительные побочные эффекты природного газа проявляются еще до того, как он попадает в трубы, по которым его транспортируют к пользователям; это наиболее распространенный и экономичный метод добычи природного газа, известный как «гидроразрыв». При гидроразрыве пласта используется вода под высоким давлением для «разрушения» сланцевых пород, в которых задерживается природный газ.

В процессе гидроразрыва небольшое количество метана выбрасывается непосредственно в атмосферу. А метан считается более опасным для окружающей среды, чем углекислый газ, потому что он нагревает Землю. Несмотря на то, что метан распадается относительно быстро, поэтому он не остается источником тепла надолго — в отличие от углекислого газа, который может оставаться в атмосфере в течение сотен тысяч лет — он все еще считается более вредным из два.

Объявление

Чистая энергия?

Действительно ли природный газ является выбором для экологически чистой энергии? Скорее всего, еще рано говорить.Исследования, которые показывают отрицательные побочные эффекты природного газа, не изучали достаточно длительный период времени, чтобы дать твердый ответ, с которым могли бы согласиться обе стороны аргумента. Но исследования, по крайней мере, пролили свет на необходимость дальнейших исследований. Между тем, независимо от того, какой у вас источник энергии, лучше всего экономить.

Учебник по химии горения углеводородов

Пожалуйста, не блокируйте рекламу на этом сайте.
Без рекламы = для нас нет денег = для вас нет бесплатных вещей!

Полное сжигание углеводородов

Любой углеводород сгорает в избытке кислорода с образованием газообразного диоксида углерода и водяного пара.

Для полного сгорания углеводорода:

⚛ газообразный кислород — избыток реагента

⚛ углеводород — ограничивающий реагент

Мы можем написать общее словесное уравнение для полного сгорания любого углеводорода, как показано ниже:

углеводород + избыточный газообразный кислород → газообразный диоксид углерода + водяной пар

Углеводороды включают алканы, алкены и алкины, поэтому мы можем сказать, что:

⚛ любой алкан сгорает в избытке кислорода с образованием газообразного диоксида углерода и водяного пара

алкан + избыток газообразного кислорода → газообразный диоксид углерода + водяной пар

⚛ любой алкен сгорает в избытке кислорода с образованием газообразного диоксида углерода и водяного пара

алкен + избыток газообразного кислорода → газообразный диоксид углерода + водяной пар

⚛ любой алкин сгорает в избытке кислорода с образованием газообразного диоксида углерода и водяного пара

алкин + избыток газообразного кислорода → газообразный диоксид углерода + водяной пар

Пример: полное сгорание метана

Метан, CH _{4 (г)} , представляет собой углеводород.Это соединение, состоящее только из элементов углерода (C) и водорода (H).

Метан — это газ при комнатной температуре и давлении. Это обычный компонент природного газа, который используется в качестве топлива.

Метан сгорает в избытке кислорода с образованием газообразного диоксида углерода (CO _{2 (г)} ) и водяного пара (H ₂ O _(г) ).

Сгорание с избытком кислорода называется полным сгоранием.

Мы можем написать сбалансированное химическое уравнение для представления полного сгорания метана, как показано ниже:

1. Напишите словесное уравнение для полного сгорания метана:

   общее уравнение:	реактивы			→	товаров
   уравнение слова:	метан	+	кислород газ	→	углекислый газ	+	водяной пар

2. Запишите молекулярную формулу для каждого реагента и продукта в словесном уравнении:

   Реагенты			Продукты
   метан: газообразный кислород:	CH 4 (г) O 2 (г)		углекислый газ: водяной пар:	CO 2 (г) H 2 O (г)

3. Напишите несбалансированное химическое уравнение, подставив молекулярную формулу для названия каждого реагента и продукта в словесное уравнение:

   общее уравнение:	реактивы			→	товаров
   уравнение слова:	метан	+	кислород газ	→	углекислый газ	+	водяной пар
   несбалансированное химическое уравнение:	CH 4 (г)	+	O 2 (г)	→	CO 2 (г)	+	H 2 O (г)

4. Сбалансируйте химическое уравнение:

   несбалансированное химическое уравнение:	CH 4 (г)	+	O 2 (г)	→	CO 2 (г)	+	H 2 O (г)
   №Атомы C:	1			=	1			атомов углерода сбалансировано
   Кол-во атомов H:	4			≠			2	Атомы Н НЕ сбалансированы
   Необходимо умножить количество молекул воды на 2 , чтобы уравновесить атомы водорода.Затем проверьте баланс этого нового химического уравнения, как показано ниже.
   	CH 4 (г)	+	O 2 (г)	→	CO 2 (г)	+	2 H 2 O (г)
   № атомов C:	1			=	1			атомов углерода сбалансировано
   №Атомы H:	4			=			4	атомов H сбалансировано
   Кол-во атомов O:			2	≠	2	+	2	Атомы O НЕ сбалансированы
   Необходимо умножить количество молекул кислорода на 2 , чтобы уравновесить атомы кислорода.Затем проверьте баланс этого нового химического уравнения, как показано ниже:
   	CH 4 (г)	+	2 O 2 (г)	→	CO 2 (г)	+	2H 2 O (г)
   № атомов C:	1			=	1			атомов углерода сбалансировано
   №Атомы H:	4			=			4	атомов H сбалансировано
   Кол-во атомов O:			4	=	2	+	2	Атомов О сбалансировано

5. Сбалансированное химическое уравнение полного сгорания газообразного метана имеет вид:

   CH _{4 (г)} + 2O _{2 (г)} → CO _{2 (г)} + 2H ₂ O _(г)

Неполное сжигание углеводородов

Если присутствует недостаточно газообразного кислорода для сгорания углеводорода, чтобы произвести наиболее окисленную форму углерода, которой является газообразный диоксид углерода, мы называем реакцию неполным сгоранием углеводорода.

Для неполного сгорания углеводорода:

⚛ газообразный кислород — ограничивающий реагент

⚛ углеводород — избыток реагента

Неполное сгорание углеводорода обычно приводит к возникновению «сажистого» пламени из-за присутствия углерода (C) или сажи как продукта реакции неполного сгорания.

Водород в углеводороде будет окислен до воды, H ₂ O, но углерод в углеводороде может или не может быть окислен до газообразного монооксида углерода (CO _(г) ).

Пример: неполное сгорание метана

В конкретном эксперименте избыточный газообразный метан (CH _(g) ) сжигался в ограниченном количестве газообразного кислорода с образованием сажи (твердого углерода) и водяного пара.

Мы можем написать сбалансированное химическое уравнение, чтобы представить это неполное сгорание метана в этом эксперименте, как показано ниже:

1. Напишите словесное уравнение неполного сгорания метана:

   общее уравнение:	реактивы			→	товаров
   уравнение слова:	метан	+	кислород газ	→	твердый углерод	+	водяной пар

2. Запишите молекулярную формулу для каждого реагента и продукта в словесном уравнении:

   Реагенты			Продукты
   метан: газообразный кислород:	CH 4 (г) O 2 (г)		твердый углерод: водяной пар:	C (с) H 2 O (г)

3. Напишите несбалансированное химическое уравнение, подставив формулу названия каждого реагента и продукта в словесное уравнение:

   общее уравнение:	реактивы			→	товаров
   уравнение слова:	метан	+	кислород газ	→	твердый углерод	+	водяной пар
   несбалансированное химическое уравнение:	CH 4 (г)	+	O 2 (г)	→	C (т)	+	H 2 O (г)

4. Сбалансируйте химическое уравнение:

   несбалансированное химическое уравнение:	CH 4 (г)	+	O 2 (г)	→	C (т)	+	H 2 O (г)
   №Атомы C:	1			=	1			атомов углерода сбалансировано
   Кол-во атомов H:	4			≠			2	Атомы Н НЕ сбалансированы
   Необходимо умножить количество молекул воды на 2 , чтобы уравновесить атомы водорода.Затем проверьте баланс нового уравнения:
   	CH 4 (г)	+	O 2 (г)	→	C (т)	+	2 H 2 O (г)
   № атомов C:	1			=	1			атомов углерода сбалансировано
   №Атомы H:	4			=			4	атомов H сбалансировано
   Кол-во атомов O:			2	=			2	Атомов О сбалансировано

5. Сбалансированное химическое уравнение неполного сгорания газообразного метана в этом эксперименте имеет следующий вид:

   CH _{4 (г)} + O _{2 (г)} → C _(с) + 2H ₂ O _(г)

Система

может преобразовывать CO2 в CO для использования в промышленности

Шаровидная модель двуокиси углерода.Кредит: Википедия.

Ежедневно более 2 миллионов фунтов углекислого газа выбрасываются в атмосферу заводами, выбросами легковых и грузовых автомобилей, а также сжиганием угля и природного газа для выработки электроэнергии.

Для многих это повод для беспокойства об окружающей среде, но для Хаотянь Ванга это идеальное сырье.

Сотрудник Института Роуленда в Гарварде, Ван и его исследовательская группа разработали систему, которая использует возобновляемую электроэнергию для электрохимического преобразования диоксида углерода в оксид углерода — ключевой продукт, используемый в любом количестве промышленных процессов.Эффективность преобразования энергии солнечного света в CO может достигать 12,7%, что более чем на порядок выше, чем при естественном фотосинтезе. Устройство описано в недавней статье, опубликованной в Chem .

«По сути, это форма искусственного фотосинтеза», — сказал Ван. «В растении солнечный свет, CO2 и вода превращаются в сахар и кислород. В нашу систему поступают солнечный свет, CO2 и вода, а мы производим CO и кислород».

Эта реакция происходит в скромном на вид устройстве размером с смартфон, которое включает в себя две заполненные электролитом камеры, разделенные ионообменной мембраной.

На одном участке электрод, работающий от возобновляемых источников энергии, окисляет молекулы воды до газообразного кислорода и освобождает протоны. Эти протоны перемещаются в другую камеру, где — с помощью тщательно разработанного металлического одноатомного катализатора — они связываются с молекулами углекислого газа, образуя воду и окись углерода.

«Проблема в том, что большинство известных катализаторов имеют тенденцию производить газообразный водород», — сказал Ван. «Таким образом, при разделении воды трудно предотвратить соединение этих протонов с образованием газообразного водорода.Нам был нужен катализатор, который мог бы предотвратить выделение водорода и вместо этого мог бы эффективно вводить эти протоны в СО2, тем самым достигая высокой селективности по снижению СО2 ».

К сожалению, двумя наиболее известными такими катализаторами являются золото и серебро — драгоценные металлы, которые очень дороги, чтобы сделать реакцию рентабельной в больших масштабах.

«Итак, мы начали с изучения недорогих материалов, таких как никель, железо и кобальт, которых много на Земле», — сказал Кун Цзян, научный сотрудник группы Ван и первый автор этой работы.«Но проблема в том, что все они очень хорошие катализаторы водорода, поэтому они хотят производить газообразный водород.

Кроме того, все они очень легко могут быть отравлены угарным газом, — добавил он. — Даже если вам удастся использовать их для снижения содержания CO2, образующийся CO будет очень прочно связываться с поверхностью, предотвращая любые дальнейшие реакции ».

Чтобы решить эти проблемы, Ван и его сотрудники из Стэнфорда, профессор Йи Цуй и профессор Йенс Нёрсков, приступили к работе по «настройке» электронных свойств металлов.Доктор Самира Сиахростами, штатный научный сотрудник группы профессора Нёрскова, рационализировала природу активных центров с помощью моделирования в атомном масштабе и обнаружила, что диспергирование металлов никеля на изолированные одиночные атомы, захваченные в вакансиях графена, дает материал, который стремится реагировать с углекислый газ и готов высвободить образовавшуюся окись углерода.

По словам Ванга, этот окись углерода можно затем использовать во множестве промышленных процессов.

«Окись углерода — очень важный промышленный продукт», — сказал Ван.«Его можно использовать в производстве пластмасс, для производства углеводородных продуктов или сжигать как топливо. Оно широко используется в промышленности».

В конечном итоге, однако, есть надежда, что однажды система сможет быть расширена настолько, чтобы очистить атмосферу от углекислого газа в целях борьбы с глобальным изменением климата.

«Основная идея заключалась в том, что если мы сможем улавливать существующий CO2 и использовать возобновляемую электроэнергию из солнечной или ветровой энергии, чтобы преобразовать его в полезные химические вещества, — сказал Ван, — тогда мы, возможно, сможем сформировать углеродную петлю.»

---

Превращение выбросов в топливо — метод превращения диоксида углерода в полезные соединения

---

Информация в журнале: Chem Предоставлено Гарвардский университет

Ссылка : Катализирование диоксида углерода: система может преобразовывать CO2 в CO для использования в промышленности (2017, 5 декабря) получено 16 ноября 2020 с https: // физ.