Ацетилен.МАПП/МАФ.Ацетиленовые баллоны. Взрывоопасность.

[Точмаш 23]

Ацетилен

Ацетилен относится к группе непредельных углеводородов ряда С_nН_2n-2.. Это бесцветный горючий газ со специфическим запахом; благодаря наличию в нем примесей – фосфористого водорода, сероводорода и пр. плотность ацетилена при 20°С и 760 мм рт. ст. равна 1,091 кг/м³; при 0°С и 760 мм рт. ст. – – плотность 1,171 кг/м³. Ацетилен легче воздуха; плотность по сравнению с плотностью воздуха 0,9; молекулярная масса 26,038. Критическая точка для ацетилена характеризуется давлением насыщенного пара, равным 61,65 кгс/см², и температурой 35,54°С. При 760 мм рт. ст. и температуре –84°С ацетилен переходит в жидкое состояние, при температуре –85°С – затвердевает.

Ацетилен – единственный широко используемый в промышленности газ, относящийся к числу немногих соединений, горение и взрыв которых возможны в отсутствии кислорода или других окислителей. Ацетилен высокоэндотермическое соединение; при разложении 1 кг ацетилена выделяется более 2000 ккал, т. е. примерно в 2 раза больше, чем при взрыве 1 кг твердого ВВ тротила. Температура самовоспламенения ацетилена колеблется в пределах 500 – 600°С при давлении 2 кгс/см² и заметно снижается с увеличением давления; так, при давлении 22 кгс/см² температура самовоспламенения ацетилена равна 350°С, а при наличии катализаторов, таких, как железный порошок, силикагель, активный уголь и др. разложение ацетилена начинается при 280 – 300°С. Присутствие окиси меди снижает температуру самовоспламенения до 246°С. При определенных условиях ацетилен реагирует с медью, образуя взрывоопасные соединения; поэтому при изготовлении ацетиленового оборудования запрещается применять сплавы, содержащие более 70% Cu.

Взрывчатый распад ацетилена, как правило, начинается при интенсивном нагреве со скоростью 100 – 500°С/с. При медленном нагреве происходит реакция полимеризации ацетилена, идущая с выделением тепла, которая, как правило, при температуре свыше 530°С влечет за собой взрывчатый распад ацетилена. Нижнее предельное давление, при котором возможно разложение ацетилена, равно 0,65 кгс/см². Пределы взрываемости для ацетилена широки (табл. 2). Наиболее опасными являются смеси ацетилена с кислородом стехиометрического состава (~30%). Скорости распространения пламени и детонации достигают наибольшего значения при соотношении ацетилена и кислорода 1:2,5 и соответственно равны 13,5 и 2400 м/с при нормальных условиях. Давление, образующееся при взрыве ацетилена, зависит от начальных параметров и характера взрыва. Оно может возрасти примерно в 10 – 12 раз по сравнению с начальным при взрыве в небольших сосудах и может быть увеличено в 22 раза при детонации чистого ацетилена и в 50 раз при детонации ацетилено-кислородной смеси.

При газопламенной обработке металлов ацетилен используют либо в газообразном состоянии при получении его в переносных или стационарных ацетиленовых генераторах, либо в растворенном состоянии. Растворенный ацетилен представляет собой раствор ацетилена в ацетоне, распределенный равномерно в пористом наполнителе под давлением. Растворимость ацетилена зависит от температуры и давления. Пористая масса в баллоне обеспечивает рассосредоточение ацетилена по всему объему и локализацию взрывчатого распада ацетилена. При отсутствии пористой массы в баллоне инициированный взрывной распад ацетилена, растворенного в ацетоне, происходит при давлении ниже 5 кгс/см². В качестве пористых наполнителей могут быть использованы не только насыпные пористые массы, но и литые пористые массы, которые нашли применение за рубежом.

Физико-химические показатели газообразного и растворенного технического ацетилена оговорены ГОСТ 5457 – 75. По содержанию допустимого количества примесей различают ацетилен растворенный, растворенный и газообразный; допустимое содержание примесей (в объемных долях) соответственно равно:

• воздуха и других малорастворимых в воде газов – не более 0,9, 1,0, 1,5;
• фосфористого водорода – 0,01; 0,04; 0,08;
• сероводорода – 0,005; 0,05; 0,15;
• водяных паров при 20°С и 760 мм рт. ст. – 0,5; 0,6.

Технический растворенный ацетилен транспортируют в стальных баллонах. Допустимое максимальное давление в баллонах не должно вревышать 13,4 кгс/см² при температуре –5°С и давлении 760 мм рт. ст. и 30 кгс/см² при температуре+40°С и давлении 760 мм рт. ст. Остаточное давление в баллоне при тех же параметрах не должно быть меньше соответственно 0,5 и З,0 кгс/см².

Для газопламенной обработки металлов, наряду с ацетиленом, полученным из карбида кальция, применяют пиролизный ацетилен, получаемый из природного газа термоокислительным пиролизом метана с кислородом. Пиролизный ацетилен также хранят и транспортируют в баллонах в растворенном виде. Наполнитель и растворитель для пиролизного ацетилена тот же, что и для ацетилена из карбида кальция.

При применении растворенного ацетилена по сравнению с газообразным обеспечиваются наибольший коэффициент использования карбида, чистота рабочего места сварщика, устойчивая работа аппаратуры и безопасность в работе. Основным сырьем для получения ацетилена, используемого при газопламенной обработке металлов, является карбид кальция. Карбид кальция получают в электрических печах при взаимодействии обожженной извести с коксом или антрацитом. Расплавленный карбид кальция разливают в изложницы, где он застывает; затем его дробят в кусковых дробилках и сортируют по размерам кусков согласно ГОСТ 1460. Ацетилен получают в результате разложения (гидролиза) карбида кальция водой. Действительный «литраж» ацетилена из 1 кг технического карбида при 20°С и 760 мм рт. ст. не превышает 285 л и зависит от грануляции карбида. С увеличением размеров кусков карбида «литраж» увеличивается, однако скорость разложения его уменьшается, т. е. увеличивается длительность разложения карбида (табл. 1).

Содержание фосфористого водорода в ацетилене по объему не более 0,08%, содержание сульфидной серы не более 1,2%. В ГОСТ 1460 оговаривается также допустимое количество кусков карбида кальция других размеров в партиях указанной грануляции. Большой тепловой эффект реакции разложения карбида создает опасность сильного перегрева. Без отвода тепла при взаимодействии стехиометрического количества карбида кальция и воды реакционная масса разогревается до 700 – 800°С. Разложение карбида при недостаточном охлаждении и особенно в присутствии воздуха может привести к взрыву, поэтому необходимо процесс осуществлять при значительном избытке воды. Для разложения 1 кг карбида необходимо 5 – 20 л воды. Особое внимание необходимо обращать на наличие карбидной пыли в карбиде. Пыль разлагается почти мгновенно; за счет мгновенного разогрева может возникнуть взрыв ацетилена. Поэтому переработка пыли в обычных генераторах, не приспособленных для использования пыли, не допускается. Если содержание пыли значительно, карбид кальция перед загрузкой в генератор просеивают через сито с ячейками диаметром 2 мм. Накопившуюся пыль следует разложить на открытом воздухе в специальном сосуде вместимостью не менее 800 – 1000 л при интенсивном помешивании, одновременно высыпая не более 250 г карбидной пыли. Воду следует менять после разложения пыли в количестве до 100 кг.

Мапп/маф 

Метилацетилен-пропадиен МАПП (широко применяемый в США) - смесь горючих газов; по физическим свойствам близок к пропану. Пределы взрываемости МАПП в смеси с воздухом 3,4 - 10,8%, в смеси с кислородом 2,5 - 60%. Смеси метилацетилена и пропадиена термодинамически нестойки, поэтому в состав МАППа вводят стабилизатор. Распад метилацетилена, аналогично ацетилену, происходит с большим выделением тепла. Температура пламени МАПП (2900°С) близка к температуре ацетилена. МАПП используют для кислородной резки и сварки и других газопламенных процессов.

Горючее МАФ - метилацетиленовая пропадиеновая фракция является отходом олифинового производства, а также отходом производства этилена и моновинилацетилена. Эта фракция содержит 48 - 75% смеси метилацетилена и пропадиена и стабилизаторы: 3% пропилена, 15% пропана, 7% других углеводородов. Пределы взрываемости для МАФа те же, что и для МАППа. МАФ нечувствителен к удару. Баллоны с МАФом не взрываются, находясь рядом с горящим баллоном. Смесь инертна при температуре до 215°С и давлении до 20 кгс/см². При соприкосновении с медью образуются взрывоопасные соединения - ацетилениды меди. Скорость распространения пламени МАФ равна 470 см/с. Вместимость баллонов для сжиженных газов 40 или 55 дм³; толщина стенки 3 мм. Предельное рабочее давление (кгс/см²)в баллонах для сжиженных газов различно: для пропана не более 16, для пропилена 20, для бутана и бутилена 3,8. Коэффициент наполнения баллонов сжиженными газами (в кгс/м³) соответственно будет равен: 425 для пропана, 445 - пропилена, 448 - бутана и 526 - бутилена. Коэффициент наполнения обозначает массу газа в кг на 1 м³ вместимости баллона и не должен превышать значений, указанных для каждого газа.

 

http://oitsp.ru/welding_article/acetilen

 

[Точмаш 23]

Баллон для ацетилена  Причины взрыва баллонов.

Ацетиленовые баллоны (ГОСТ 5948-51) изготавливаются из бесшовных труб с толщиной стенки 7—8 мм. Вес оболочки баллона емкостью 40 л составляет в среднем 65 кг, а вес заряженного баллона 82—85/ст.

ВНИИ автогеном разработана конструкция облегченного сварного ацетиленового баллона БАС-1-58. Он изготавливается из низколегированной стали толщиной" 4 мм, водяной емкостью в 60 л. Вес снаряженного баллона равен 70—71 кг.

Давление ацетилена в баллоне в зависимости от температуры приведено ниже.

Температура в ° С -10 -5 0 +5 +10 ЗШ| +20 +25 +40

Давление в атм. 7 8 9 10,5 12 14 16 18 25

В процессе эксплуатации баллоны испытывают через каждые пять лет азотом при давлении 30ати.

Ацетиленовые баллоны окрашиваются в белый цвет и имеют надпись «Ацетилен» красными буквами.

Внутри ацетиленовый баллон заполнен специальной высокопористой массой, пропитанной ацетоном, в котором хорошо растворяется ацетилен. При хранении ацетилена в узких каналах пористой массы можно повышать давление ацетилена в баллоне до 15— 16 ат, не опасаясь его взрыва. Растворение ацетилена в ацетоне делается с целью увеличения количества ацетилена, вмещающегося в баллоне. Ацетон — жидкость, хорошо растворяющая ацетилен. Один объем ацетона при давлении в одну атмосферу и комнатной температуре растворяет 23 объема ацетилена.

В качества пористой массы применяется березовый активизированный уголь. Состояние пористой массы в баллоне проверяется заводом-наполнителем ежегодно.

При открывании вентиля баллона ацетилен выделяется из ацетона в виде газа и поступает через редуктор и шланг в горелку. Ацетон остается в порах массы и растворяет новые порции ацетилена при последующих наполнениях. Потери ацетона составляют 40—50 г на 1 м3 и происходят за счет уноса паров ацетона вместе с газообразным ацетиленом. Для уменьшения потерь ацетона необходимо ацетиленовые баллоны во время работы держать в вертикальном положении.

При расходе ацетилена свыше 1500 л/ч следует соединять несколько ацетиленовых баллонов. Газ из баллона можно расходовать до остаточного давления не ниже следующих значений:

Температура в ° С......ниже 0° от 0 до +15° от +15 до + 25°от+25 до +35°

Остаточное давление в кг/см2 .0,5      1             2

При меньших давлениях наблюдается значительный vhoc ацетона с ацетиленом.

Чтобы определить количество ацетилена в баллоне, нужно емкость баллона в литрах умножить на давление газа в атмосферах и на коэффициент 9,2, который учитывает растворимость ацетилена в ацетоне. Например, если емкость баллона 40 л, давление ацетилена 15ат, то количество ацетилена, находящееся в баллоне, будет равно 40 X 15 X  9,2 = 5520 л.

Устройство вентиля ацетиленового баллона

Вентиль ацетиленового баллона изготовляется из стали. Применение стали здесь безопасно, а применение меди и ее сплавов, содержащих свыше 70% меди, не допускается, так как ацетилен с медью может образовать взрывчатую ацетиленистую медь. Открытие и закрытие вентиля производится торцовым ключом, надеваемым на квадратную головку шпинделя. Вентиль не имеет штуцера. Редуктор присоединяется с помощью специального хомута с прижимным болтом.

Правила эксплуатации баллонов. Перевозка баллонов на большие расстояния должна производиться на рессорных транспортных средствах. Запрещается перевозить вместе баллоны с кислородом и с горючими газами. При перевозке баллоны должны укладываться вентилями в одну сторону и опираться на специальные деревянные прокладки с вырезами, препятствующими перекатыванию баллонов и удару друг о друга.

Баллоны со сжиженными газами перевозятся в вертикальном положении вентилем кверху.

Запрещается грузить баллоны на автомашины и прицепной транспорт при наличии в кузове грязи, мусора и следов масла.

Совместная транспортировка наполненных и порожних кислородных и ацетиленовых баллонов на всех видах транспорта запрещается. Допускается транспортировка двух баллонов на специальной ручной тележке.

В летнее время наполненные баллоны должны быть защищены от нагрева солнечными лучами. Колпаки на баллонах должны быть навернуты до отказа.

Погрузку и выгрузку баллонов следует делать осторожно, не допуская ударов, толчков, падений. Перемещение баллонов из одного помещения в другое должно производиться на специальных тележках или носилках, где баллон плотно закрепляется цепью или хомутом.

Перемещение баллонов с места на место в пределах одного помещения на небольшое расстояние разрешается производить путем кантовки.

Наполненные баллоны хранятся в специальных помещениях. При необходимости хранить баллоны на открытом воздухе, например в полевых условиях, их надо предохранять от воздействия осадков и солнечных лучей, устраивая деревянные или брезентовые навесы.

На рабочем месте баллоны во избежание их падения должны быть прочно закреплены в вертикальном положении, а также должны иметься навесы, предохраняющие от попадания на баллоны масла (например, с мостового крана).

При выполнении монтажных работ на строительных площадках кислородные баллоны можно располагать в горизонтальном положении на специально приспособленных носилках. Баллоны должны располагаться на расстоянии не менее 1 м от приборов отопления и не менее 5 м от очагов с открытым пламенем.

Хранение баллонов с газами — заменителями ацетилена — на рабочих местах по окончании работы запрещается. Баллоны должны храниться в специальной кладовой.

Запрещается снимать колпак с баллона ударами молотка, с помощью зубила или другими средствами, способными образовать искру. Если колпак не отвертывается, баллон должен быть отправлен заводу (цеху) наполнителю.

При работе в помещении необходимо тщательно следить за герметичностью баллонов.

При обнаружении вытекания газа баллон удаляют в безопасное место и, если невозможно перекрыть вентиль, оставляют под наблюдением до полного выхода газа.

При обнаружении утечки горючих газов из баллона в помещение работы с открытым огнем должны быть немедленно приостановлены. Работы могут возобновляться только после устранения баллонов и тщательного проветривания помещения.

Если обнаружится пропуск газа через сальник, подтягивание сальниковой гайки должно производиться только ключом после закрытия вентиля баллону.

Эксплуатация баллона с вентилем, пропускающим газ, запрещается.

В тех случаях, когда из-за неисправности баллонов газ не может быть использован, баллон подлежит отправке заводу (цеху) наполнителю с надписью мелом «Осторожно—полный».

Для открывания вентиля ацетиленового баллона должен иметься специальный торцовый ключ.

Во время работы этот ключ все время должен находиться на шпинделе вентиля баллона. Использование обычных гаечных ключей запрещается.

При замерзании вентиля кислородного баллона обогрев следует производить с помощью чистой горячей воды или пара. Обычно вентиль отогревают, обкладывая верхнюю сферическую часть баллона и самый вентиль ветошью, смоченной в горячей воде. При этом необходимо следить, чтобы ветошь не была замаслена и к ней не пристали тлеющие угольки.

Нельзя отогревать вентиль пламенем горелки или разогретым металлом.

В цехах с числом сварочных постов до 10 допускается на каждом рабочем месте иметь не более двух кислородных баллонов и двух с горючим газом. При большом числе постов питание газом должно осуществляться централизованно от рампы. Нельзя допускать загрязнения баллонов и особенно запорных вентилей маслом или жиром. На складе баллонов и местах производства работ должны быть огнетушители и ящики с песком на случай пожара. При возникновении пожара «необходимо немедленно удалить баллоны в безопасное место (в первую очередь наполненные).

Причины взрыва баллонов

Кислородные баллоны могут взорваться по следующим причинам:

1)            при попадании в баллон или на его штуцер масла или жира;

2)            при наличии в кислородном баллоне какого-либо горючего газа (перед наполнением кислородом баллон был использован под горючий газ);

3)            при слишком большом отборе газа; при этом газ, проходя с большой скоростью через вентиль, может наэлектризовать горловину баллона и тогда возможно появление искры. Особенно часто это явление наблюдается в процессе резки и когда баллон стоит на материале, изолирующем его от земли;

4)            при давлении газа в баллоне выше допустимого (давление может повыситься из-за нагрева баллона солнечными лучами или другим источником тепла);

5)            при недоброкачественности материала, т. е. уменьшении толщины вследствие коррозии металла баллона; при транспортировке в зимнее время может быть значительное понижение пластичности стали, и тогда при ударах по баллону металл может разрушиться.

6)            когда вентиль и горловина испачканы карбидом кальция.

При пропуске кислорода под колпаком образуется взрывоопасная смесь кислорода и ацетилена.

Ацетиленовые баллоны могут взорваться по следующим причинам:

1)            при резких толчках и ударах, приводящих к разрушению металла баллона или, как правило, к оседанию пористой массы с образованием в ней пустот. Оседание массы, в свою очередь, способствует увеличению объема полого пространства в верхней части баллона. Если объем полого пространства будет превышать 75— 150 сл3, то ацетилен, выделяясь в это пространство и находясь в нем под высоким давлением, становится взрывоопасным;

2)            при сильном нагреве (свыше 30—40° С), который уменьшает растворимость ацетилена в ацетоне, вследствие чего повышается его давление;

3)            при не плотности соединения вентиля с редуктором, в результате чего ацетилен может выходить в атмосферу, создавая опасность взрыва ацетилено-воздушной смеси в помещении и, как следствие, ацетиленового баллона.

http://electrowelder.ru/index.php/gazosvarschik/105-balloon-for-acetylene.html