При сжигании в чистом кислороде горючего газа — водорода, ацетилен или светильного газа — развивается огромная температура, выше 3 тысяч градусов! При такой температуре плавятся самые тугоплавкие металлы. Поэтому для сварки металлов применяют пламя кислородно-ацетиленовой горелки. Эта горелка состоит из двух трубок, заканчивающихся общим наконечником. Одна трубка соединяется с кислородным баллоном, а по другой подводится горючий газ. Чаще всего это — ацетилен, соединение углерода с водородом, получающееся при действии воды на особое химическое вещество — карбид кальция. Получается он прямо на месте сварки в так называемом ацетиленовом генераторе. Образующийся газ по шлангу идет в горелку (рис. 12).
Рис. 12. Схема действия установки для кислородно-ацетиленовой сварки.
Здесь же устанавливается и баллон с кислородом. Конечно, давление в 150 атмосфер, под которым заключен кислород в баллоне, слишком велико для работы. Поэтому его понижают до 3–4 атмосфер в специальном аппарате — редукторе.
Иногда ацетилен, так же как и кислород, подвозится в баллонах, сжатый до 15 атмосфер. Баллоны с разными газами имеют разную окраску. Это позволяет избежать путаницы при работе и легко найти баллон с нужным газом.
Как же идет газовая сварка? Пламя горелки направляется на свариваемое место. Под действием высокой температуры металлические поверхности быстро оплавляются и при остывании соединяются в одно целое. Обычно при сварке металлов применяется какой-нибудь присадочный материал. Это — металлическая пластинка или проволока, дающая при расплавлении добавочное количество металла для заполнения промежутка между свариваемыми предметами.
Кислород используют также и для резки металлов. Приспособление для резки металлов — резак — в отличие от сварочной горелки имеет дополнительный канал, через который подводится чистый кислород. Когда пламя газовой горелки раскалит небольшой участок поверхности металлического изделия, в резаке открывается канал и к раскаленному металлу идет узкая струя кислорода. В этой струе металл плавится и быстро сгорает, а часть его выдувается, образуя тонкую и узкую щель, разделяющую кусок металла на две части. Даже большие стальные бруски толщиною в 1 метр легко перерезаются струей «огненного воздуха».
Существуют газорезные машины, разделяющие на части огромные стальные слитки и вырезающие из металлического листа изделия различной формы. Многие из таких машин работают совершенно автоматически. Они дают сотни одинаковых деталей, не требуя за собою непрерывного наблюдения.
Кислородной струей можно и очищать поверхности металлических изделий. Слитки стали нередко имеют на своей поверхности загрязнения шлаком, неглубокие трещины и т. д. При дальнейшей обработке слитка эти изъяны могут привести к неисправимой порче получаемых из него изделий. До последнего времени эти изъяны удалялись путем вырубки части наружного слоя пневматическими зубилами. Это была весьма тяжелая работа, требующая большого физического труда.
Сейчас и здесь на помощь приходит кислород. Место изъяна в стальном слитке сначала нагревается пламенем кислородно-ацетиленовой горелки, а затем в струе чистого кислорода поверхностные слои металла сгорают, и от наружного порока слитка не остается и следа.
Огневая зачистка кислородом используется также и для предварительной обработки слитков высококачественной инструментальной стали. Такие слитки, прежде чем поступить в обработку на прокатных станах или ковочных прессах, обычно подвергаются обработке на металлорежущих станках — обдирке. На токарных или строгальных станках с поверхности слитков снимается более или менее толстый слой металла.
Кислород «обдирает» слиток гораздо быстрее станка. Уже начали применяться для этого специальные машины — самоходные тележки с рядами горелок-резаков. Передвигаясь вдоль слитка, такая машина сразу срезает необходимый слой металла по всей его ширине.
Наиболее сложные и интересные многопламенные резаки обдирают огромные стальные заготовки при их обработке на больших прокатных станах — блюмингах. Нагретая добела стальная болванка, прежде чем поступить под вращающиеся валки блюминга, охватывается со всех сторон десятками кислородных струй резаков. В одну минуту они зачищают до 20 погонных метров болванки.
На современных заводах кислородная сварка и резка все чаще заменяет штамповку, отливку и даже механическую обработку металлов на станках. При этом очень быстро получаются изделия высокого качества, а отходы металла незначительны.
СОКРОВИЩА СО ДНА МОРЕЙ И РЕК
На дне морей и рек лежит много металла. Немало больших и малых кораблей было потоплено в годы войны, сотни стальных мостов были взорваны врагом. Они загромождают русла рек и загораживают вход в бухты и заливы.
Еще не успели отгреметь последние выстрелы на полях сражений, как в нашей стране уже началась большая восстановительная работа. Советские люди неутомимо работают над тем, чтобы поднять затонувшие корабли и ввести их в строй, а те из них, которые явно устарели или не могут быть исправлены, переплавить для будущих сооружений. Много труда приходится затратить и для разборки сложных мостовых ферм, упавших в воду. Во всех этих работах на помощь человеку опять приходит чудесный «огненный воздух», разрезающий металлы под водой.
Как же идет под водой этот процесс? Почему вода, способная погасить огромный пожар, оказывается беспомощной перед крохотным факелом пламени кислородного резака?
Каждый знает, что вода и воздух — вещества совершенно различные. Вода в 850 раз плотнее воздуха. Ясно, что струя газов, вытекающая из сопла горелки, встретит в воде огромное сопротивление. Вода проводит тепло в 25 раз лучше, чем воздух. Поэтому нагретый предмет охлаждается в воде значительно быстрее, чем на воздухе. Наконец, вода поглощает тепла в 4 раза больше, чем равное ей по весу количество воздуха. В воде нельзя получить нормальное и устойчивое открытое пламя и нагреть поэтому погруженный в нее металлический предмет — задача нелегкая. Как же ученым удалось ее решить?
Первые горелки для кислородной резки под водой окружались специальной коробкой с отверстиями для удаления продуктов горения и с отодвигающейся крышкой. Коробка с горелкой погружалась в воду и прижималась к разрезаемому металлу. Затем крышка коробки открывалась, и пламя нагревало металл. Чтобы вода не проникала в коробку и не гасила пламя, в нее непрерывно подавался сжатый воздух, надежно защищавший ярко горящий факел от воды.
Вскоре оказалось, что коробка не является необходимой для подводной резки металлов. Появились специальные кислородные резаки, создающие защитный воздушный пузырь вокруг факела пламени и места разреза.
На борту небольшого судна водолазы готовятся к работе. Уже собрана установка для подводной резки, проверена полная герметичность всех шлангов и соединений. Водолаз-резчик, одев свой костюм — скафандр, берет в руки резак и опускается в воду.
Обычно резак зажигается еще до его погружения. Однако его можно зажечь и под водой. Для этого применяют металлический натрий или специальные порошки фосфористых соединений
