В любом сварочном процессе система подачи газа должна отвечать основным требованиям предъявляемым к оборудованию источника газов (например, разрядная рампа) и в точке использования (например, сварочный полуавтомат).
Тип необходимого защитного газа определяет необходимое оборудование для точки подачи, режим подачи газа и объем используемых газов. Оборудование для использования зависит от способа поставки.
Различные процессы, газы и формы
Для процессов GMAW могут использоваться различные защитные газы — обычно смеси двух или более газов. Защитные газы для GTAW являются чистыми. Обычно богатая аргоном смесь с кислородом или углекислым газом в качестве вспомогательного газового компонента используется для сварки углеродистых сталей, а смесь гелия и аргона используется для сварки алюминия, нержавеющей стали и других цветных металлов.
То, как подается каждый газ, определяет наиболее эффективный метод подачи. Все газы могут поставляться в баллонах высокого давления со сжатым (аргон, азот, кислород, гелий) или сжиженным(углекислота) газом. К сожалению, этот метод является самым дорогим с точки зрения удельной стоимости. Это также снижает производительность из-за повышенных затрат на управление баллонным парком.
Аргон, кислород, углекислый газ и некоторые смеси аргона с кислород могут поставляться в форме криогенной жидкости. Хотя гелий также может быть доставлен таким способом, он не является экономически выгодным для сварочных работ. Газы, поставляемые в криогенной жидкой форме, стоят дешевле за единицу, чем газы, поставляемые в баллонах в сжатом состоянии. Хотя удельная стоимость газа является основным фактором, определяющим систему газоснабжения, это не единственный фактор, который следует учитывать. Защитные газы могут поставляться в баллонах в сжатом виде, когда необходимые объемы не оправдывают использование подачи криогенной жидкости или если требуемый газ представляет собой смесь (см. таб. 1).
Таблица 1
| Метод снабжения | |||||
| Защитный газ/
Сварочный газ |
Пример газа | Сжатый/компримированный газ в баллонах/моноблоках | Сжиженный газ в криогенных емкостях | ||
| 200 бар | 300 бар | Криоцилиндры | Стационарные хранилища | ||
| Аргон | Arcal | Да | Да | Да | Да |
| Углекислота | Да | Нет | Да | Да | |
| Гелий | Да | Да | Нет | Нет | |
| Кислород | Да | Да | Да | Да | |
| Аргонокислородные смеси | Cronigon S | Да | Да | Да*** | Да*** |
| Аргоно-углекислотные смеси | Corgon | Да | Нет* | Нет | Нет |
| Аргон-гелиевые смеси | Helistar | Да | Да | Нет | Нет |
| Трёхкомпонентные и более смеси | Cronigon Ni10 | Да | Да** | Нет | Нет |
| * — Ограничение из-за возможности расслоения газа
** — Ограничение из-за возможности ограниченного смешения газа *** — Могут поставляться предварительно смешанные 5-8% кислорода в аргоне |
|||||
Методы доставки
Когда ситуация требует, чтобы защитный газ подавался в баллоны со сжатым газом высокого давления, централизованная подача сводит к минимуму обращение с баллонами и обеспечивает непрерывную бесперебойную подачу газа.
Газовые рампы (манифольды, газоразрядные рампы, разрядные рампы)
Централизованное снабжение требует установки баллонов/моноблоков и трубопроводов к рабочим местам сварщиков. Система современной разрядной рампы состоит из первичного/основного источника газа и вторичного источника, данная система предлагает наилучшее решение. Газовая рампа, оснащенная автоматическим переключением, а также сигнализацией, указывающей на низкий уровень газа, устраняет простои, вызванные отсутствием подачи газа. В большинстве случаев стоимость разрядной рампы и системы трубопроводов легко оправдывается по сравнению с потенциальной потерей производительности, связанной с простоями.
Примеры системы центрального газоснабжения смотрите в разделе инфографика или переходите по ссылкам
Смесители газов
Газовый смеситель является еще одной рентабельной системой подачи газов для баллонов со сжатым газом высокого давления. Когда защитный газ представляет собой смесь, поставщик газа обычно перекладывает затраты по смешению на плечи покупателя. Другой момент, который следует учитывать, заключается в том, что в газовой смеси один газ обычно дороже другого. Аргон может быть в четыре раза или более дороже за единицу, чем кислород или диоксид углерода, используемые в смеси. Конечная смесь оценивается так же, как и самый дорогой газ в смеси.
Дополнительная экономия может быть достигнута при использовании баллонов с криогенной жидкостью (криоцилиндров) для защитных газов, хотя в большинстве случаев они требуют использования газового смесителя для получения нужной смеси.
Криогенные хранилища
Если требуемые объемы высоки, установка стационарных резервуаров может быть наиболее экономичным методом подачи газа.
У каждого варианта поставки есть цена за единицу газа, плюс плата за аренду или плата за использование баллона. Иногда оптимальную рентабельность и эффективность можно получить, используя комбинацию различных методов подачи газа (см. таблицу 2 и 3 для сравнения затрат на газ и способа подачи).
Таблица 2
| Относительная стоимость газа в поставке | |
| Защитный газ / Сварочный газ | Относительная стоимость единицы |
| Аргон | Высокая |
| Углекислота | Низкая |
| Гелий | Очень высокая |
| Кислород | Низкая |
| Аргонокислородные смеси | Высокая |
| Аргоно-углекислотные смеси | Высокая |
| Аргон-гелиевые смеси | Очень высокая |
| Трёхкомпонентные и более смеси | Очень всокая |
Таблица 3
| Модель поставки | Относительная цена газа | Относительная цена аренды оборудования |
| Баллоны для компрессионного газа | Высокая | Низкая |
| Криоцилиндры | Низкая | Высокая |
| Стационарные хранилища | Очень низкая | Очень высокая |
Параметры в точке потребления сварочных газов
Несмотря на то, что можно и нужно приложить немало усилий для обеспечения газов с наименьшей стоимостью и оптимальным методом доставки, неэффективность в месте использования может подорвать любую экономию средств. Каждый процесс сварки требует правильного выбора расхода газа, основанной на различных параметрах, таких как диаметр проволоки, напряжение дуги и тип материала. Когда требуемый расход газа не достигается, могут возникнуть дефекты сварных швов. Обеспечение правильного расхода требует деликатного сочетания контроля давления и контроля расхода; слишком мало или слишком много защитного газа может быть вредным в процессе сварки.
Редукторы
Традиционный редуктор с расходомером подает заданное давление на регулируемый расходомер. Редуктор расходомера отличается тем, что подаёт изменяемое давление на фиксированное отверстие расходомера. Требуется при необходимости иметь разное давление при одинаковом расходе. Эти устройства обычно подключаются непосредственно к баллонам со сжатым газом и должны быть регулярно заменяемыми, когда баллон опустошен, что приводит к простою. Еще одна проблема с этими регуляторами заключается в том, что давление создает скачок потока газа при каждом начале сварки. Рекомендуется использовать устройство экономии газа для уменьшения потерь защитного газа во время начала сварки.
Трубопроводные системы
Если установлена газопроводная система, можно использовать комбинацию устройств. Каждая комбинация должна включать в себя соответствующие устройства давления и потока для желаемого расхода газа. В трубопроводных системах давление в точке подачи уже снижено до требуемого устройством управления потоком. Устройство управления расходом может быть регулируемым расходомером или не регулируемым, если расход постоянен для всех применений (например, конвейерные линии автозаводов). Независимо от используемого устройства необходимо подавать правильное давление. Неверное давление приведет к неправильному расходу газа. Таблица 4 представляет собой диаграмму пересчета коэффициента потока.
| Пример диаграммы корректировки расхода 68 м3/ч | ||
| Давление, бар | Требуемый расход, м3/ч | Реальный расход, м3/ч |
| 0,6 | 68 | 50,97 |
| 1,0 | 68 | 56,07 |
| 1,4 | 68 | 59,47 |
| 1,7 | 68 | 64,56 |
| 2,0 | 68 | 68,00 |
| 2,4 | 68 | 71,36 |
| 2,7 | 68 | 74,76 |
| 3,1 | 68 | 78,15 |
| 3,4 | 68 | 81,55 |
Многие факторы участвуют в выборе наилучшей системы подачи защитного/сварочного газа. Сварщик и поставщик газа может оценить существующие системы снабжения и предложить возможные улучшения.
Специалисты газового интегратора gas-solutions.ru могут провести независимую оценку системы газоснабжения вашего производства и предложить оптимальную схему. Звоните по тел.: 8 800 301 40 91 или присылайте свои вопросы на почту sale@gas-solutions.ru.