جوشکاری با گاز اکسیژن و استیلن (جوشکاری فورجینگ)
جوشکاری با گاز اکسیژن و استیلن (جوشکاری فورجینگ) یکی از اولین روش‌های جوشکاری معمول در قطعات است. حرارت لازم در این روش از واکنش شیمیایی گاز استیلن با اکسیژن بوجود می‌آید. حرارت توسط جابجایی و تشعشع به میلگرد منتقل میشود. قدرت گرمای تولیدی به فشار گاز و قدرت تشعشع به درجه حرارت شعله بستگی دارد. لذا تغییر اندکی در درجه حرارت شعله می‌تواند میزان حرارت تشعشعی و شدت آن را به مقدار زیادی تغییر دهد. درجه حرارت شعله به حرارت ناشی از احتراق و حجم اکسیژن لازم برای احتراق و گرمای ویژه و حجم محصول احتراق (گازهای تولید شده) بستگی دارد. اگر از هوا برای احتراق استفاده شود مقدار ازتی که وارد واکنش سوختن نمیشود قسمتی از حرارت احتراق را جذب کرده و باعث کاهش درجه حرارت شعله میشود. بنابرین تنظیم کامل گاز سوختنی و اکسیژن لازمه ایجاد شعله بادرجه حرارت بالاست.
تجهیزات و وسایل اولیه این روش شامل سیلندر گاز اکسیژن و سیلندر گاز استیلن یا مولد گاز استیلن و رگولاتور تنظیم فشار برای گاز و لوله لاستیکی انتقال دهنده گاز به مشعل و مشعل جوشکاری است.
استیلن و بوی بد در فشار بالا ناپایدار و قابل انفجار است و نگهداری و حمل و نقل آن نیاز به رعایت و مراقبت بالا دارد. فشار گاز در سیلندر در حدود ۲۲۰۰ PSI است و رگولاتورها این فشار را تا زیر ۱۵ PSI پایین می‌آورند. به سمت مشعل هدایت میشود. در فشارهای بالا ایمنی کافی وجود ندارد. توجه به این نکته نیز ضروری است که اگر بیش از ۱ مترمکعب در ساعت از استیلن استفاده شود، از سیلندر استن بیرون خواهد زد که خطرناک است.
مولدهای استیلن
بعضی اوقات از مولدهای استیلن برای تولید گاز استفاده میشود. بر اساس ترکیب سنگ کاربید با آب گاز استیلن تولید میشود.
رگلاتورهای تنظیم کننده فشار گاز استیلن
رگولاتورها (تنظیم کننده‌های فشار) هم دارای انواع گوناگونی هستند و برای فشارهای مختلف ورودی و خروجی مختلف طراحی شده‌اند. رگولاتورها دارای دو فشارسنج هستند که یکی فشار داخل مخزن و دیگری فشار گاز خروجی را نشان می‌دهند. رگولاتورها در دو نوع کلی یک مرحله‌ای و دو مرحله‌ای تقسیم می‌شوند که این تقسیم بندی همان مکانیزم تقلیل فشار است. ذکر جزییات دقیق رگولاتورها در اینجا میسر نیست اما اطلاع از فرآیند تنظیم فشار برای هر مهندسی لازم است.
اجزا مشعل
- شیرهای تنظیم گاز استیلن و اکسیژن
- دسته مشعل
- لوله اختلاط (لوله واسط مشعل)
- قطع کن گاز مشعل
- نازل (حلقه آتش)
کپسول استیلن
کپسول‌های استیلن را از فولاد مرغوب بدون درز با ضخامت جداره ۴ الی ۲۵ متر ساخته و جهت استقرار بر روی زمین، پایه چهار گوش را به کف آنها جوش می‌دهند. در سر این کپسول‌ها شیری نصب شده که در هنگام مصرف یا پرکردن مورد استفاده قرار گرفته و معمولاً برای محافظت از آن در هنگام حمل و نقل درپوشی روی آن بسته میشود.
کپسول‌های استاندارد استیلن دارای گنجایش معادل چهل لیتر بوده و در آنها استیلن را با فشار ۵۱ بار پر می‌کنند. برای پیشگیری از تجزیه استیلن و خط انفجار در این فشار بالا لازم است که فضای داخل کپسول را از مواد متخلخل پر کرده و علاوه بر آن استیلن را در مایعی حل نمایند. برای این منظور از استن استفاده میشود. زیرا مایع استن ، استیلن را به مقدار زیادی در خود حل می‌نماید.
برای جلوگیری از سرایت شعله به داخل کپسول استیلن (در صورت پس زدن شعله) بایستی حتماً در سر راه آن و شعله، مخزن اطمینانی که در داخل آن آب قرار دارد یا وسیله مشابه دیگری استفاده کرده یا قبلاً شیلنگ‌ها به شعله جوشکاری از یک شیر یک طرفه‌ای کمک گرفت .
کپسول اکسیژن
کپسول‌های اکسیژن را نیز از فولاد مرغوب انتخاب کرده و آنها را بدون درز می‌سازند پایه و قسمت آنها مشابه کپسول‌های استیلن بوده و حجم آن معمولاً ۴۰ لیتر است. برای آنکه بتوانند مقدار بیشتری اکسیژن را در این کپسول‌ها جای دهند معمولاً اکسیژن را با فشار ۱۵۰ بار در داخل آنها پر کرده و به این ترتیب می‌توان ۶۰۰۰ لیتر اکسیژن را در آنها جای داد. یکی از تفاوت‌های عمده این کپسول‌ها با کپسول ناتوان، ضخامت جداره آنها است که معمولاً مقدار آن را ۸/۷۵ میلیمتر انتخاب می‌کنند تا بتوانند فشار ۱۵۰ بار را با اطمینان کامل تحمل نماید.
دستگاه تقلیل دهنده فشار از آنجائی که فشار گاز داخل کپسول‌ها زیاد بوده و با این فشار زیاد نمی‌توان جوشکاریکرد لازم است که به استفاده از دستگاه تقلیل دهنده‌ای فشار آنها را بر حسب نیاز تقلیل داده و جریان گاز یکنواختی را به صورت مشعل هدایت نمود. این دستگاه‌ها معمولاً بطور مستقیم به کپسول‌ها متصل شده و پایه خطوط انتقال گاز، قبل از شیلنگ‌های متصل به مشعل نصب میشود.
ترتیب روشن کردن مشعل
در شروع کار، قبل از شروع به جوشکاری لازم است که ابتدا نازل (حلقه آتش) مناسبی را با توجه به ضخامت میلگرد انتخاب کرده و آن را به دسته مشعل متصل نمود. بایستی فشار گازهای مصرفی را مشخص کرده و با در نظر گرفتن این فشارها و رعایت مراتب زیر اقدام به روشن کردن و تنظیم مشعل نمود.
- شیر کپسول‌ها را به آرامی باز کنید تا از ایجاد صدمه به دستگاه‌های تنظیم فشار جلوگیری شود.
- شیرهای روی دسته مشعل را به نوبت و به مقدار کمی باز کرده و در همان حال به رعت دستگاه فشار مربوط را با توجه به فشار کار مورد لزوم که قبلاً تعیین کرده‌اید تنظیم نمایید.
ترتیب خاموش کردن مشعل در خاتمه کار
برای آنکه خاموش کردن مشعل توام با ایجاد دود و انتشار آن در فضای کارگاه نبود و دستگاه‌های تنظیم فشار و شیلنگ گازها در زمانی که از دستگاه استفاده نمیشود و تحت فشار قرار نگیرد. لازم است مراتب زیرا رعایت نمایید.
- ابتدا شیر سیلندر مشعل و پس از خاموش شدن شعله شیر اکسیژن آن را ببندید.
- ابتدا شیرهای کپسول‌ها را بسته و سپس برای خروج گازها از داخل دستگاه تنظیم و شیلنگ‌های جوشکاری شیرهای روی دسته مشعل را باز نمایید تا گازها خارج شود.
- پس از خروج گازها شیرهای روی دسته را بسته و پیچ تنظیم فشار دستگاه‌های تنظیم کاملاً باز نمایید تا فشار از روی ممبران آنها بر داشته شود.
دستورالعمل حفاظتی جوشکاری با کپسول‌های استیلن
- محل جوشکاری و محل استقرار کپسول‌های استیلن باید حداقل ۱۴ متر از یکدیگر فاصله داشته باشند تا از برخورد و رسیدن جرقه به کپسول‌ها و احتمال انفجار و آتش‌سوزی جلوگیری شود.
- چنانچه شیر خروج اسیتلن یخ بزند باید با آب گرم یا کیسه شن داغ آنرا گرم و باز کرد و هرگز نباید هیچ نوع شعله آتش جهت این منظور بکار برد.
- کپسول‌های محتوی گاز اسیتلن و همچنین کپسول‌های خالی و نیز کپسول‌های اکسیژن را باید همیشه بطور قایم روی زمین قرار داد و با زنجیر و تسمه طوری آنها را به دیوار مهار کرد که مانع از وازگون شدن آنها شود. زیرا در صورت سقوط کپسول اسیتلن ممکن است بر اثر برخورد آن به پای کارگران یا یکی دیگر از اعضای آنان حادثه‌های خطرناکی بوجود آید و صدمات جبران ناپذیری در جهت معلولیت کارگران ایجاد نماید و همچنین امکان انفجار کپسول هم وجود دارد.
- شیر باز و بسته شدن گاز باید سالم باشد و خوب کار کند. همچنین دستگاه تنظیم فشار نیز کار خود را به خوبی انجام دهد.
- کپسول اسیتیلن را نباید در معرض حرارت نور خورشید بخاری کوره یا تنور قرار داد. زیرا براثر حرارت، اسیتیلن تجزیه میشود و فشار درون کپسول بالا می‌رود و خطر انفجار بوجود می‌آید. به همین جهت باید هنگام جوشکاری گاه بگاه حرات بدنه کپسول استیلن را با دست لمس نمود و هر گاه حس شود که حرارت آن از حرارت دست بیشتر است به جهت احتیاط کار جوشکاری را موقتاً تعطیل نمود تا کپسول حرارت طبیعی خود را مجدداً بدست آورد.
- هرگز نباید بطور ناگهانی شیر کپسول اکسیژن را بطور کامل باز کرد زیرا موجب سوختن شیر تقلیل فشار میشود و آتش سوزی بوجود می‌آید. چون جریان یافتن سریع اکسیژن متراکم در شیر تقلیل فشار را نیز از کار می‌اندازد.
- هرگز نباید شیر کپسول اکسیژن را روغنکاری و گریس کاری کرد. زیرا در صورت آلوده بودن شیر کپسول اکسیژن، به محض باز کردن انفجاری در شیر، تقلیل فشار رخ می‌دهد و کارگر جوشکار را دچار سوختگی شدیدی می‌کند.
- قطعات لوله گاز استیلن را به وسیله بست اتصال به یکدیگر محکم کنید تا از هم جدا نشود. البته حتی‌الامکان باید سعی شود که از شیلنگ‌های یک تکه استفاده شود برای روشن کردن مشعل باید همیشه ابتدا شیر کپسول اکسیژن را باز کرد و سپس شیر کپسول استیلن را و در موقع خاموش کردن مشعل نیز باید بر عکس عمل کرد یعنی اول شیر کپسول استیلن و بعد شیر کپسول اکسیژن را بست.
- از پرتاب کردن و غلتاندن سلیندرها باید خودداری کرد.
- کپسول‌ها را باید بطور عمودی و دور از حرارت و نور مستقیم خورشید و اشعه و سرمای شدید انبار کرد.
- شیر سلیندرها باید محکم بسته شوند و هیچ‌گونه نشتی نداشته باشند و موقع استفاده شیر باید به آهستگی و خیلی کم باز شود.
- شیر کپسول‌های خالی باید بسته باشند و کلا‌هک حفاظتی آنها نصب شود.
- شیر سلیندر همیشه با دست باز و بسته شود و نباید از ابزار و آچار غیر استاندارد برای باز کردن و بستن آن استفاده نمود.
- سلیندرها را نباید با جرثقیل‌های سقفی حمل نمود.
- سلیندر‌های استیلن و اکسیژن را نباید با هم و در یک جا انبار کرد.
- به تاریخ تولید درج شده بر روی بدنه کپسول‌ها توجه کنید و از استفاده از کپسول‌های قدیمی و فرسوده و معیوب خودداری نمایید.
نکات ایمنی در جوشکاری
- کابل‌های برق زدگی پیدا نکرده و پوشش عایق خود را از دست نداده باشند محل اتصال کابل‌ها به هم و کابل‌ها به دستگاه نیز به خوبی ایزوله شده باشند.
- از ابزارهای جوشکاری ناقص یا صدمه دیده به هیچ وجه استفاده نشود.
- در موقع جوشکاری از لباس‌های عایق و کفش مخصوص با تخت لاستیکی و پنجه فلزی و دستکش چرمی مخصوص جوشکاری استفاده شود.
- جهت حفاظت کارگران از اشعه حاصل از سوختن گاز استیلن و اکسیژن از عینک دودی مخصوص جوشکاری استفاده شود. از جوشکاری با لنز خودداری کنید.
- از لوازم و لباس کار مناسب استفاده شود لباس کار جوشکار و ابزار و دستکش‌ها نباید آغشته به چربی و روغن باشند.
- از دستکاری اتصالات گازی و هیدرولیک خودداری نموده و در صورت مشاهده ایراد در عملکرد هر کدام مراتب را اطلاع دهید.
- در هنگام کار در ارتفاع و محل های پر مخاطره از کمربند و تجهیزات مخصوص کار استفاده نمائید.
- فقط افراد آموزش دیده و دارای گواهینامه کتبی با تاریخ اعتبار مجاز به کار با دستگاه و تجهیزات جوشکاری هستند. در صورت تغییر در نفرات مراتب جهت آموزش مجدد می بایست اعلام شود.
- بکار بردن قطعات غیر استاندارد و خارج از تجهیزات تحویلی، باعث اختلال در عملکرد کل دستگاه میشود و در این صورت مسئولیت عواقب آن به عهده مصرف کننده است.
- ضوابط کارگاهی و مقررات تعیین شده در محل جوشکاری و نیز نکات آیین نامه حفاظتی کارگاه‌های ساختمانی تدوین شده اداره کار را رعایت نمایید.
- هنگام تعمیر یا سرویس دوره‌ای اره یا در هنگام تعویض تیغه اره برق آن را قطع نمائید.
- مراقب پارگی و سوختگی شلنگ‌های گاز و شلنگ هیدرولیک باشید.
- حتماً از شیر یک طرفه ایمنی گاز در مسیر مشعل تا کپسول‌ها استفاده نمایید.
