Gás de soldagem: Tudo o que você precisa saber

O gás de soldagem refere-se principalmente ao gás de proteção usado na soldagem com proteção de gás (soldagem com proteção de gás de dióxido de carbono, soldagem com proteção de gás inerte), bem como o gás usado na soldagem e no corte de gás, incluindo dióxido de carbono (CO₂), gás argônio (Ar), gás hélio (He), gás oxigênio (O₂), gases combustíveis, gases mistos, etc.

Durante a soldagem, o gás de proteção não é apenas um meio de proteção para a área de soldagem, mas também um meio de gás para gerar um arco.

A soldagem e o corte a gás dependem principalmente da chama de alta temperatura produzida pela combustão do gás para concentrar o calor e concluir o processo.

Portanto, as propriedades do gás (como propriedades físicas e químicas, etc.) não só afetam o efeito de proteção, mas também afetam a ignição do arco e a estabilidade do processo de soldagem e corte.

1. Classificação do gás de soldagem

De acordo com a função de vários gases no processo de trabalho, gás de solda é dividido principalmente em gás de proteção e gás usado em soldagem e corte a gás.

1.1 Gás de proteção

O gás de proteção inclui principalmente dióxido de carbono (CO₂), gás argônio (Ar), gás hélio (He), gás oxigênio (O₂) e gás hidrogênio (H2).

O Instituto Internacional de Soldagem apontou que os gases de proteção são classificados de acordo com seu potencial de oxidação, e a fórmula de cálculo simples para determinar o índice de classificação é Índice de classificação = O₂% + 1/2 CO₂%.

Com base nessa fórmula, os gases de proteção podem ser classificados em cinco categorias de acordo com seu potencial de oxidação. A classe I é um gás inerte ou redutor, a M1 é um gás fracamente oxidante, a M2 é um gás moderadamente oxidante e as classes M3 e C são gases fortemente oxidantes. Os índices de potencial de oxidação de cada tipo de gás de proteção são mostrados na Tabela 1.

A classificação dos gases de proteção para a soldagem de metais negros é mostrada na Tabela 2.

Tabela 1: Índices de potencial de oxidação de vários tipos de gases de proteção

Tabela 2: Classificação dos gases de proteção para soldagem de metais negros

1.2 Gás para soldagem e corte a gás

De acordo com as propriedades dos gases, os gases usados para soldagem a gás e de corte podem ser divididos em duas categorias: gases oxidantes (O₂) e gases combustíveis.

Quando os gases combustíveis são misturados com oxigênio e queimados, uma grande quantidade de calor é liberada, formando uma chama de alta temperatura com calor concentrado (a temperatura mais alta na chama geralmente pode chegar a 2000~3000℃), que pode aquecer e derreter metais.

O acetileno é comumente usado como gás combustível para soldagem e corte a gás. Outros gases combustíveis atualmente promovidos para uso incluem propano, propileno, gás liquefeito de petróleo (principalmente propano), gás natural (principalmente metano) etc.

As propriedades físicas e químicas de vários gases combustíveis comumente usados são mostradas na Tabela 3.

Tabela 3 Propriedades físicas e químicas de vários gases combustíveis comumente usados.

2. Características dos gases para soldagem

A função dos gases em diferentes processos de soldagem ou corte varia, e a seleção dos gases também está relacionada aos materiais que estão sendo soldados.

Portanto, é necessário selecionar gases com propriedades físicas ou químicas específicas, até mesmo uma mistura de vários gases em diferentes situações.

As principais propriedades e usos dos gases comumente utilizados na soldagem e no corte são mostrados na Tabela 4, e as características dos diferentes gases na indústria de soldagem e corte são mostradas na Tabela 5. processo de soldagem são mostrados na Tabela 5.

Tabela 4 Principais características e usos dos gases comumente usados em soldagem.

Tabela 5 Características de diferentes gases no processo de soldagem.

2.1 Gás dióxido de carbono (CO₂)

(1) Propriedades do CO₂ gás

CO₂ é um gás protetor oxidante e existe em três estados: sólido, líquido e gasoso. O CO₂ é incolor e inodoro. A 0°C e 1 atm (101325 Pa), a densidade do CO₂ é de 1,9768 g/L, o que é 1,5 vezes maior que o do ar. O CO₂ é facilmente solúvel em água e tem um sabor levemente ácido após ser dissolvido.

Quando o CO₂ se o gás for aquecido a altas temperaturas, ele se decompõe em CO e O, liberando -283,24 kJ de energia. Como o oxigênio atômico é liberado durante o processo de decomposição, a atmosfera do arco tem fortes propriedades de gás.

Na zona de arco de alta temperatura, três gases (CO₂CO e O2) frequentemente coexistem devido à decomposição do CO₂ gás. O grau de CO₂ A decomposição do gás está relacionada à temperatura do arco durante o processo de soldagem.

À medida que a temperatura aumenta, o grau de reação de decomposição se torna mais intenso. Quando a temperatura ultrapassa 5000K, quase todo o CO₂ se decompõe. A relação entre o grau de decomposição do CO₂ A decomposição do gás e a temperatura são mostradas na Figura 1.

CO líquido₂ é um líquido incolor cuja densidade muda com a temperatura. Quando a temperatura está abaixo de -11°C, sua densidade é maior do que a da água, enquanto acima de -11°C, é menor do que a da água. As propriedades do CO₂ são mostrados na Tabela 6.

O ponto de ebulição do CO₂ muda de líquido para gás em uma temperatura muito baixa (-78°C), portanto, o CO₂ é geralmente usado em seu estado líquido, que pode ser vaporizado à temperatura ambiente. A 0°C e 1 atm, 1 kg de CO₂ pode ser vaporizado em 509L de CO₂ gás.

Tabela 6 Propriedades do CO₂ Pressão do gás

(2) Armazenamento de CO₂ gás

CO₂ O gás para soldagem geralmente está na forma de CO₂ armazenado em cilindros de aço, o que é econômico e conveniente. CO₂ Os cilindros são pintados de preto e rotulados com letras amarelas onde se lê "Dióxido de Carbono Liquefeito". Os códigos de cores para cilindros contendo gases de soldagem comumente usados são mostrados na Tabela 7.

Tabela 7 Códigos de cores para cilindros que contêm gases de soldagem comumente usados

① Se a pressão de trabalho for de 19,6 MPa, deverá ser adicionada uma faixa colorida; se a pressão de trabalho for de 29,4 MPa, deverão ser adicionadas duas faixas coloridas.

O cilindro de aço padrão para CO₂ geralmente tem uma capacidade de 40 kg e pode ser preenchido com 25 kg de CO₂.

Os 25 kg de CO₂ é responsável por cerca de 80% do volume do cilindro, e o espaço restante de 20% é preenchido com CO₂.

O valor de pressão indicado no manômetro do cilindro é a pressão de saturação dessa parte do gás. Essa pressão depende da temperatura ambiente. À medida que a temperatura aumenta, a pressão de saturação aumenta e, à medida que a temperatura diminui, a pressão de saturação diminui.

Somente quando todo o CO₂ no cilindro de aço tenha evaporado em gás, a pressão do gás no cilindro diminuirá gradualmente com o consumo de CO₂ gás.

O CO₂ contido em um cilindro de aço padrão pode se vaporizar em 12.725 L de CO₂ gás. De acordo com a seleção do CO₂ durante a soldagem (consulte a Tabela 8), se o consumo médio de CO₂ durante a soldagem é de 10 L/min, um gás CO₂ O cilindro pode ser usado continuamente por cerca de 24 horas.

Tabela 8: Seleção de CO₂ taxa de fluxo de gás durante a soldagem

A pressão de um tubo padrão de CO₂ quando o cilindro está cheio é de 5,0 a 7,0 MPa. À medida que a pressão dentro do cilindro diminui durante o uso, a quantidade de água vaporizada da umidade dissolvida no CO₂ também aumenta.

A relação entre o conteúdo de água no CO₂ O gás e a pressão dentro do cilindro são mostrados na Figura 6.2.

Dados empíricos mostram que, quando a pressão do gás dentro do cilindro é inferior a 0,98 MPa (a 20 ℃), o CO₂ no cilindro de aço não deve mais ser usado porque o CO₂ basicamente se evaporou.

Se continuar a ser usado, defeitos de soldagem como poros, ocorrerão no metal de solda, e o gás CO2 deverá ser reabastecido.

(3) A pureza do CO₂ gás para soldagem

A fração de massa de água que pode ser dissolvida no CO₂ é 0,05%, e o excesso de água se deposita no fundo do cilindro em um estado livre.

Essas moléculas de água evaporam com o CO₂ durante o processo de soldagem e se misturam ao CO₂ gás, entrando diretamente na área de soldagem.

Portanto, a umidade é a principal impureza prejudicial no CO₂ gás. O teor de hidrogênio do metal de solda varia de acordo com a umidade do gás CO₂ gás, conforme mostrado na Tabela 9.

A relação entre o CO₂ O ponto de orvalho e o teor de hidrogênio do metal de solda são mostrados na Figura 3.

Tabela 9: Teor de hidrogênio do metal de solda sob diferentes níveis de umidade de CO₂ gás.

Como o teor de água no CO₂ (ou seja, à medida que a temperatura do ponto de orvalho aumenta), o teor de hidrogênio no metal de solda aumenta gradualmente, a plasticidade diminui e até mesmo defeitos, como poros, podem ocorrer.

Portanto, o CO₂ usado para soldagem deve ter alta pureza. Os requisitos técnicos para o CO₂ usados para soldagem são mostrados na Tabela 10.

Na China, o requisito geral é que o CO₂ > 99%, O₂ < 0,1%, H₂O < 0,05%; enquanto em alguns países estrangeiros, o CO₂ > 99,8%, H₂O < 0,0066%, ponto de orvalho abaixo de -40 ℃ (equivalente à Classe I da GB) também é necessário.

Tabela 10: Requisitos técnicos para o CO₂ usado para soldagem (GB 6052-85).

Se o CO₂ O gás usado no local de produção tem um alto teor de água e baixa pureza, portanto, deve ser purificado. Os métodos de purificação comumente usados são os seguintes:

a. Inverta o novo registro de CO₂ O cilindro de aço a gás e deixe-o em repouso por 1 a 2 horas para que a água possa se depositar no fundo. Em seguida, abra a válvula do cilindro invertido e drene a água de duas a três vezes, com um intervalo de cerca de 30 minutos entre cada drenagem. Após a drenagem, retorne o cilindro de aço à posição vertical.

b. Antes de usar o cilindro de aço após o tratamento de drenagem de água, libere o gás continuamente por 2 a 3 minutos, pois o gás na parte superior geralmente contém mais ar e água, que foram misturados no cilindro durante o enchimento.

c. Conecte um secador de alta pressão e um secador de baixa pressão em série no sistema de controle de CO₂ tubulação de suprimento. O dessecante pode ser sílica gel, óxido de cálcio anidro ou sulfato de cobre desidratado para reduzir ainda mais o teor de água no CO₂ gás. O dessecante usado pode ser seco e reutilizado.

d. Não use o controle de CO₂ quando a pressão do gás dentro do cilindro cai para 0,98 MPa.

Quando o CO₂ é usado como um gás de proteção para soldagem em espaços estreitos ou com pouca ventilação, as medidas de ventilação devem ser reforçadas para evitar a concentração de CO₂ de exceder a concentração permitida (30 kg/m2) especificada pelas regulamentações nacionais, o que afetaria a saúde dos soldadores.

2.2 Argônio (Ar)

(1) Propriedades do argônio

O argônio é o gás raro mais abundante no ar depois do nitrogênio e do oxigênio, com uma fração de volume de cerca de 0,935%.

O argônio é incolor e inodoro. A 0℃ e 1 atm (101325 Pa), sua densidade é de 1,78 g/L, cerca de 1,25 vezes a do ar. O ponto de ebulição do argônio é -186℃, entre os pontos de ebulição do oxigênio (-183℃) e do nitrogênio (-196℃). O argônio pode ser obtido simultaneamente à produção de oxigênio por destilação fracionada do ar líquido.

O argônio é um gás inerte que não reage quimicamente com os metais durante a soldagem e não se dissolve no metal líquido.

Portanto, ele pode evitar a perda por queima de elementos metálicos na solda e outros defeitos de solda, tornando a reação metalúrgica da solda simples e fácil de controlar, proporcionando condições favoráveis para a obtenção de soldas de alta qualidade.

A relação entre a condutividade térmica e a temperatura de Ar, He, H₂e N₂ é mostrado na Figura 4. Pode-se observar que o argônio tem a menor condutividade térmica e pertence a um gás monoatômico, que não absorve calor devido à decomposição em altas temperaturas.

Portanto, a perda de calor do arco gerado no gás argônio é relativamente pequena. O argônio tem alta densidade e não se perde facilmente durante a proteção, resultando em um bom efeito protetor. O arame metálico pode passar facilmente para um fluxo de jato axial estável, com o mínimo de respingos.

(2) Armazenamento de argônio

O argônio pode ser armazenado e transportado na forma líquida abaixo de -184℃, mas os cilindros de aço cheios de gás argônio são normalmente usados para soldagem. O cilindro de gás argônio é pintado de cinza-prateado e marcado com verde (Ar).

Atualmente, os volumes de cilindros de gás argônio comumente usados na China são 33L, 40L e 44L. Quando o cilindro está cheio e colocado a 20 ℃, a pressão dentro do cilindro deve ser de 15 MPa.

É estritamente proibido bater ou colidir com o cilindro de gás argônio durante o uso; não use fogo para descongelar a válvula quando ela congelar; não use máquinas eletromagnéticas de levantamento de peso para transportar cilindros de gás argônio; evite a exposição à luz solar no verão; o gás dentro do cilindro não deve ser completamente exaurido; e os cilindros de gás argônio geralmente devem ser mantidos na posição vertical.

Observação: O conteúdo de gases é expresso em fração de volume; o conteúdo de umidade é expresso em fração de massa.

Tabela 12 Pureza do argônio usado para soldar diferentes materiais

Se o teor de impureza do gás argônio exceder o padrão especificado durante a soldagem, ele não só afetará a proteção do metal fundido, mas também causará facilmente defeitos como porosidade e inclusão de escória na solda, o que afeta a qualidade da junta de solda e aumenta a perda de queima do eletrodo de tungstênio.

2.3 Hélio (He)

(1) Propriedades do gás hélio

O gás hélio também é um gás inerte, incolor e inodoro, que não forma compostos com outros elementos, como o gás argônio. É um gás monoatômico e é difícil de ser dissolvido em outros metais. Seu ponto de ebulição é -269℃.

O gás hélio tem um alto potencial de ionização, o que dificulta a soldagem a arco. Comparado ao gás argônio, o gás hélio tem uma condutividade térmica mais alta, resultando em uma tensão e uma temperatura de arco mais altas com a mesma corrente de soldagem e intensidade de arco.

Como resultado, a entrada de calor do metal base é maior, o velocidade de soldagem é mais rápida, a coluna do arco é mais fina e mais concentrada e a penetração da solda é maior. Essa é a principal vantagem do uso do gás hélio para a soldagem a arco, mas a estabilidade do arco é ligeiramente inferior à da soldagem a arco com argônio.

Devido ao seu peso atômico leve e à sua pequena densidade, é necessária uma taxa de fluxo muito maior de gás hélio para proteger efetivamente a área de soldagem.

Devido ao seu alto preço, ele é usado apenas em algumas aplicações especiais, como a soldagem de componentes-chave, como hastes de resfriamento para reatores nucleares e componentes espessos. ligas de alumínio. As características do gás argônio e do gás hélio durante a soldagem são comparadas na Tabela 13.

Tabela 13 Comparação das características dos gases argônio e hélio durante a soldagem

Como o arco de gás hélio é instável e o efeito de limpeza do cátodo não é óbvio, a soldagem a arco de tungstênio e hélio geralmente usa conexão positiva CC. Mesmo para soldagem de alumínio Para o tratamento de metais, magnésio e suas ligas, uma fonte de alimentação CA não é usada. O arco de hélio tem uma geração de calor grande e concentrada, forte penetração do arco e, quando o arco é curto, a conexão positiva CC também tem algum efeito na remoção do filme de óxido.

Na soldagem a arco de hélio com conexão positiva CC de liga de alumínio, a soldagem de passagem única espessura da solda pode chegar a 12 mm, e a soldagem frontal e traseira pode chegar a 20 mm. Em comparação com a soldagem a arco de argônio AC, ela tem uma maior profundidade de fusão, mais estreita cordão de soldaA soldagem a arco de argônio AC é mais eficiente, com menor deformação, menor zona de amolecimento e menos queima excessiva de metal. Para ligas de alumínio de reforço tratadas termicamente, as propriedades mecânicas das juntas em temperatura ambiente e em baixa temperatura são melhores do que as da soldagem a arco de argônio AC.

(2) Pureza do gás hélio usado para soldagem

Como um gás de proteção usado para soldagem, a pureza do gás hélio geralmente deve ser de 99,9% a 99,999%. Além disso, isso também depende do tipo, da composição e do desempenho do metal de base que está sendo soldado e dos requisitos de qualidade do produto. junta de solda.

Em geral, para evitar que os metais se oxidem ou nitretação Durante a soldagem de metais ativos e para melhorar a qualidade da junta de soldagem, deve ser selecionado gás hélio de alta pureza. Os requisitos técnicos para o uso de gás hélio para soldagem são mostrados na Tabela 14.

Tabela 14 Requisitos técnicos do uso de gás hélio para soldagem

Observação: o conteúdo de gás na tabela é expresso em fração de volume, e o conteúdo de água é expresso em fração de massa.

2.4 Propriedades do gás oxigênio

(1) Propriedades do gás oxigênio:

O gás oxigênio é um gás incolor, inodoro, insípido e não tóxico à temperatura e pressão ambiente. A 0 ℃ e 1 atm (101325Pa), a densidade do gás oxigênio é de 1,43 kg/m3, maior que a do ar. A temperatura de liquefação do oxigênio é de -182,96°C, e o oxigênio líquido é azul claro. À temperatura ambiente, o oxigênio existe em grandes quantidades na forma de compostos e estados livres no ar e na água.

O gás oxigênio em si não pode queimar, mas é um gás de suporte à combustão altamente ativo que pode reagir com muitos elementos para produzir óxidos. Em geral, as reações de oxidação intensa são chamadas de combustão. A soldagem e o corte a gás usam gases combustíveis e o calor liberado pela combustão do oxigênio como fontes de calor.

(2) Produção de gás oxigênio:

Há muitos métodos para produzir gás oxigênio, como métodos químicos, eletrólise da água e liquefação do ar.

Entretanto, na produção industrial, o método de liquefação do ar é amplamente utilizado. O ar é comprimido e resfriado abaixo de -196°C para se transformar em um líquido. Em seguida, com o aumento da temperatura, o nitrogênio no ar líquido evapora e se transforma em gás quando a temperatura sobe para -196°C.

À medida que a temperatura continua a subir até -183℃, o oxigênio começa a vaporizar. O oxigênio gasoso é então comprimido a 120-150 atm por um compressor e armazenado em cilindros especiais de oxigênio para uso e armazenamento.

(3) Armazenamento de gás oxigênio:

O gás oxigênio geralmente é armazenado e transportado em cilindros de oxigênio especiais, e a parte externa dos cilindros de oxigênio deve ser pintada de azul celeste e marcada com as palavras "oxigênio" em tinta preta.

Os cilindros de oxigênio devem ser inspecionados a cada 3 a 5 anos na fábrica de enchimento durante o uso, verificando o volume e a qualidade do cilindro, bem como a corrosão e as rachaduras. As dimensões e a capacidade de enchimento dos cilindros de oxigênio comumente usados são mostradas na Tabela 15.

O fornecimento de gás oxigênio durante a operação é regulado principalmente pelo redutor de pressão no cilindro. Os principais parâmetros técnicos do redutor de pressão para cilindros de oxigênio são mostrados na Tabela 16, e as falhas comuns e as medidas de prevenção do redutor de pressão são mostradas na Tabela 17.

Tabela 15 Dimensões e capacidade de enchimento dos cilindros de oxigênio comumente usados

Tabela 16 Principais parâmetros técnicos do regulador de pressão para cilindro de gás

Tabela 17 Falhas comuns dos reguladores de pressão e medidas preventivas.

Em comparação com o oxigênio gasoso, o oxigênio líquido tem as vantagens de baixo consumo de energia, alta pureza do oxigênio fornecido (até 99,9% ou mais) e alta eficiência de transporte. Portanto, o oxigênio industrial às vezes é fornecido na forma líquida. As maneiras de fornecer oxigênio líquido aos usuários ou no local são as seguintes:

a. Configure um tanque de armazenamento de oxigênio gasoso no departamento do usuário e encha o tanque com oxigênio gasoso do tanque de transporte de líquido equipado com equipamento de vaporização e compressão.

b. Configure um tanque de armazenamento de líquido e um equipamento de vaporização no departamento do usuário e encha o tanque com oxigênio líquido do tanque de transporte de oxigênio líquido.

c. Instalar pequenos recipientes de oxigênio líquido e vaporizadores correspondentes em carrinhos, configurá-los no local e movê-los a qualquer momento de acordo com as necessidades de uso. Esse método é adequado apenas para fábricas e locais com pequeno consumo de oxigênio.

Há dois tipos de tanques de armazenamento de oxigênio líquido: móveis e fixos. As especificações e os principais parâmetros técnicos dos recipientes móveis de oxigênio líquido são mostrados na Tabela 18, e os dos recipientes fixos de oxigênio líquido são mostrados na Tabela 19.

Tabela 18: Especificações e principais parâmetros técnicos dos contêineres móveis de oxigênio líquido.

Tabela 19: Especificações e principais parâmetros técnicos dos contêineres fixos de oxigênio líquido.

Como o oxigênio é um gás de suporte à combustão com propriedades extremamente ativas, quando o cilindro de gás está cheio, a pressão pode chegar a 150 atmosferas. Há risco de explosão se não for manuseado com cuidado durante o uso e o transporte do oxigênio.

Portanto, deve-se dar atenção especial aos seguintes pontos:

a) À prova de óleo. É proibido tocar o cilindro de oxigênio e seus equipamentos auxiliares com luvas manchadas de óleo; durante o transporte, ele nunca deve ser colocado junto com substâncias inflamáveis e óleos.

b) À prova de choque. Os cilindros de oxigênio devem ser colocados de forma segura para evitar vibrações que podem causar explosões de oxigênio. Quando estiverem na posição vertical, devem ser usados aros de ferro ou correntes para fixação; quando estiverem deitados, devem ser usadas almofadas de madeira para evitar que rolem, e dois amortecedores de borracha devem ser instalados no corpo do cilindro. Durante o transporte, um veículo exclusivo deve ser usado para o transporte.

c) Resistente ao calor. Os cilindros de oxigênio, seja no armazenamento ou no transporte, devem ser mantidos a pelo menos 10 m de distância da fonte de calor. No verão, ao trabalhar ao ar livre sob a luz do sol, ele deve ser coberto com lona para evitar explosões.

d) Anticongelante. Ao usar um cilindro de oxigênio no inverno, se a válvula do cilindro de oxigênio congelar, cubra-a com um pano embebido em água quente para descongelá-la. Em nenhuma circunstância o fogo deve ser usado para aquecê-la e descongelá-la, para evitar acidentes com explosões.

e) Antes de abrir a válvula do cilindro de oxigênio, verifique se a porca de pressão está apertada. Ao girar o volante, ele deve ser suave, sem força excessiva, e as pessoas devem ficar ao lado da saída de oxigênio. Ao usar oxigênio, não use todo o oxigênio do cilindro, deixando pelo menos de 1 a 3 atmosferas de oxigênio.

f) Quando o cilindro de oxigênio não estiver em uso, a tampa protetora deve ser colocada na válvula para evitar danos.

g) Durante o reparo da válvula do cilindro de oxigênio, deve-se prestar atenção especial à segurança para evitar que o cilindro de oxigênio exploda.

(4) Pureza do oxigênio de soldagem

Como o oxigênio industrial é normalmente produzido por liquefação e separação de ar, ele geralmente contém nitrogênio. A presença de nitrogênio durante a soldagem e o corte não apenas reduz a temperatura da chama, afetando a eficiência da produção, mas também reage com o ferro derretido para formar nitreto de ferro, reduzindo a resistência da solda.

Portanto, a pureza do oxigênio tem um grande impacto sobre a eficiência e a qualidade da soldagem e do corte a gás. Quanto maior a pureza do oxigênio usado para soldagem e corte a gás, especialmente no corte, melhor.

O oxigênio também é comumente usado como um gás adicional para a soldagem com proteção de gás inerte para refinar as gotículas, superar o desvio do ponto do cátodo do arco, aumentar a entrada de calor do metal de base e melhorar a velocidade de soldagem.

Tabela 20: Requisitos técnicos para oxigênio de soldagem no estado gasoso. O oxigênio de primeira classe de alta pureza Classe I ou II deve ser usado para soldagem e corte a gás de alta qualidade para obter a condutividade térmica necessária.

2.5 Gases inflamáveis

Há muitos tipos de gases inflamáveis usados para soldagem, mas atualmente os mais usados em soldagem e corte a gás são o gás acetileno (C₂H₂), seguido pelo gás propano.

O gás hidrogênio, o gás natural ou o gás de carvão também podem ser usados como gases inflamáveis, dependendo das condições locais ou do material a ser soldado ou cortado. Ao escolher um gás inflamável, os seguintes fatores devem ser considerados:

a) O calor gerado deve ser alto, o que significa que a quantidade de calor liberada pela combustão completa do gás inflamável por unidade de volume deve ser alta.

b) A temperatura da chama deve ser alta, geralmente referindo-se à temperatura mais alta da chama queimando em oxigênio.

c) A quantidade de oxigênio necessária para a combustão de gás inflamável deve ser pequena, para aumentar sua economia.

d) A faixa de limite explosivo deve ser pequena.

e) O transporte deve ser relativamente conveniente.

(1) Acetileno (C₂H₂)

1) Propriedades do acetileno

O acetileno é um hidrocarboneto insaturado (C₂H₂), que é um gás incolor à temperatura ambiente e à pressão de 1 atmosfera (101325Pa). Geralmente, ao soldar com acetileno, há um odor especial devido a impurezas como H₂S e PH₃.

A temperatura da chama do acetileno queimando em oxigênio puro pode atingir cerca de 3150°C, e o calor é relativamente concentrado. Atualmente, é o gás inflamável mais amplamente usado em soldagem e corte a gás.

A densidade do acetileno é de 1,17 kg/m3. O ponto de ebulição do acetileno é -82,4°C, e ele se torna líquido a -83,6°C. Em temperaturas abaixo de -85°C, ele se torna sólido. O acetileno gasoso pode ser dissolvido em água, acetona e outros líquidos. A 15°C e 1 atmosfera de pressão, 1L de acetona pode dissolver 23L de acetileno. Quando a pressão é aumentada para 1,42 MPa, 1 L de acetona pode dissolver cerca de 400 L de acetileno.

O acetileno é um gás explosivo, e suas características de explosão são as seguintes:

a) Quando a pressão do acetileno puro atingir 0,15 MPa e a temperatura chegar a 580-600 ℃, ele explodirá quando exposto ao fogo. A pressão do acetileno no gerador e na tubulação não deve exceder 0,13 MPa.

b) Quando o acetileno é misturado com ar ou oxigênio, a explosividade aumenta muito. Quando o acetileno é misturado ao ar, calculado por volume, quando o acetileno representa 2,2%-81%; quando o acetileno é misturado ao oxigênio, calculado por volume, quando o acetileno representa 2.8%-93%, o gás misturado entrará em ignição espontânea (a temperatura de ignição espontânea da mistura de acetileno e ar é de 305°C e a temperatura de ignição espontânea da mistura de acetileno e oxigênio é de 300°C) ou explodirá quando exposto a faíscas, mesmo sob pressão normal.

O acetileno misturado com cloro gasoso, hipoclorito e outras substâncias explodirá quando exposto à luz solar ou ao calor. O acetileno misturado com nitrogênio, monóxido de carbono e vapor de água reduzirá o risco de explosão.

c) O acetileno também pode formar substâncias explosivas, como cobre acetileno e prata acetileno, quando em contato com cobre, prata etc. por um longo período.

d) A dissolução do acetileno em um líquido pode reduzir bastante sua capacidade de explosão.

e. A explosividade do acetileno está relacionada à forma e ao tamanho do contêiner usado para o armazenamento. Os contêineres com diâmetros menores têm menor probabilidade de explodir. O acetileno pode ser armazenado em contêineres com materiais em forma de capilares e, mesmo que a pressão aumente para 2,65 MPa, não ocorrerão explosões.

2) O acetileno industrial é produzido principalmente pela decomposição do carboneto por meio de geradores de acetileno.

Há muitos tipos de geradores de acetileno comumente usados para a produção de acetileno, que podem ser classificados de acordo com a pressão produzida: geradores de acetileno de média pressão (que produzem gás acetileno a uma pressão manométrica de 0,0069-0,127 MPa) e geradores de acetileno de baixa pressão (que produzem gás acetileno a uma pressão manométrica inferior a 0,0069 MPa).

Eles também podem ser classificados de acordo com as diferentes formas de contato entre o metal duro e a água, como drenagem, metal duro na água e métodos combinados de drenagem. De acordo com suas formas de posicionamento, eles podem ser classificados ainda em tipos móveis ou fixos. Os tipos e as especificações técnicas dos geradores de acetileno de média pressão são mostrados na Tabela 21.

Para soldagem a gás de alta qualidade, deve-se usar acetileno purificado e seco. O carbeto industrial é produzido pela fusão de cal virgem e coque em um forno elétrico. O nível de qualidade e o desempenho do metal duro usado para soldagem e corte com gás acetileno devem atender aos requisitos especificados na Tabela 22.

Tabela 21. Tipos e especificações técnicas dos geradores de acetileno de média pressão.

Tabela 22: Classes de qualidade e desempenho do metal duro para soldagem e corte com gás acetileno.

3) Armazenamento de gás acetileno

Devido ao risco de explosão quando pressurizado, o engarrafamento pressurizado direto não pode ser usado para armazenar o acetileno. Na indústria, sua alta solubilidade em acetona é utilizada, e o acetileno é envasado em recipientes que contêm acetona ou uma substância porosa, comumente conhecida como acetileno dissolvido ou acetileno engarrafado.

O cilindro de acetileno geralmente é pintado de branco com as palavras "acetileno" em tinta vermelha. O cilindro é preenchido com material poroso embebido em acetona, o que permite que o acetileno seja armazenado com segurança a uma pressão de 1,5 MPa dentro do cilindro.

Quando em uso, um regulador de acetileno deve ser usado para reduzir a pressão para menos de 0,103 MPa antes do uso. O material poroso é normalmente uma mistura de carvão ativado leve e poroso, serragem, pedra-pomes e terra de diatomáceas.

Para a soldagem, geralmente é necessária uma pureza de acetileno superior a 98%. As condições de enchimento são regulamentadas: uma pressão de enchimento não superior a 1,55 MPa a 15°C. O acetileno engarrafado é atualmente um método amplamente promovido e aplicado devido à sua segurança, conveniência e economia.

(2) Gás de petróleo

O gás de petróleo é um produto ou subproduto do processamento de petróleo. Os gases usados no corte incluem gases elementares, como propano e etileno, bem como subprodutos, como gases mistos multicomponentes do refino, geralmente compostos de propano, butano, pentano e buteno.

1) Propano (C3H8)

O propano é um gás combustível comumente usado no corte, com uma massa molecular relativa de 44,094. Seu valor calorífico total é maior do que o do acetileno, mas o calor de combustão de uma molécula de massa unitária é menor do que o do acetileno. Como resultado, a temperatura da chama é mais baixa e o calor da chama é mais disperso. A fórmula da reação química para a combustão completa do propano em oxigênio puro é: C3H8 + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O (1)

A partir da equação acima, pode-se observar que o consumo teórico de oxigênio de 1 volume de propano completamente queimado é de 5 volumes. Quando o propano é queimado no ar, o consumo real de oxigênio é de 3,5 volumes, formando uma chama neutra com temperatura de 2520°C. A temperatura mais alta da chama oxidante é de cerca de 2700°C. A velocidade de combustão da chama neutra de oxigênio-propano é de 3,9 m/s, e o perigo de têmpera é pequeno, e sua faixa de explosão é estreita, entre 23% e 95% em oxigênio. No entanto, seu consumo de oxigênio é maior do que o do acetileno, tem um ponto de ignição alto e não é fácil de acender.

2）Propileno (C3H6)

O propileno tem uma massa molecular relativa de 42,078, com um valor calorífico total menor que o do propano, mas com temperatura de chama mais alta. A fórmula da reação química para a combustão completa do propileno em oxigênio puro é

C3H6 + 4,5O₂ → 3CO₂ + 3H₂O (2)

O consumo teórico de oxigênio de 1 volume de propileno completamente queimado é de 4,5 volumes. Quando queimado no ar, o consumo real de oxigênio é de 2,6 volumes, formando uma chama neutra com temperatura de 2870°C. Quando a proporção de propileno para oxigênio é de 1:3,6, é possível formar uma chama oxidante, que tem uma temperatura de chama mais alta.

Devido ao seu menor consumo de oxigênio do que o propano e à maior temperatura da chama, o propileno foi usado como gás de corte em alguns países.

3）Butano (C4H10)

O butano tem uma massa molecular relativa de 58,12, com um valor calorífico total maior que o do propano. A fórmula da reação química para a combustão completa do butano em oxigênio puro é

C₄H₁₀ + 6.5O₂ → 4CO₂ + 5H₂O

O consumo teórico de oxigênio de 1 volume de butano completamente queimado é de 6,5 volumes. Quando queimado no ar, o consumo real de oxigênio é de 4,5 volumes, maior do que o do propano. O butano misturado ao oxigênio ou ao ar tem uma faixa explosiva estreita (fração de volume de 1,5% a 8,5%) e não é propenso a retrocesso. Entretanto, devido à sua baixa temperatura de chama, ele não pode ser usado sozinho como combustível de corte.

4）Gás liquefeito de petróleo

O gás liquefeito de petróleo é um subproduto do processamento de petróleo, composto principalmente de hidrocarbonetos, como propano (C3H8), butano (C4H10), propileno (C3H6), buteno (C4H8) e pequenas quantidades de acetileno (C₂H₂), etileno (C₂H₂), pentano (C₅H₁₂), etc. Esses hidrocarbonetos existem na fase gasosa em temperaturas comuns e pressão atmosférica, mas podem ser liquefeitos com uma pressão de cerca de 0,8-1,5 MPa para armazenamento e transporte.

No setor, o gás de petróleo gasoso é geralmente usado. O gás de petróleo é um gás incolor levemente odorífero, com uma densidade maior do que a do ar em condições padrão, cerca de 1,8 a 2,5 kg/m³. Os principais componentes do gás liquefeito de petróleo podem formar misturas explosivas com ar ou oxigênio, mas a faixa explosiva é relativamente pequena em comparação com o acetileno. O gás liquefeito de petróleo é mais barato e mais seguro do que o acetileno, com um risco menor de incêndio pela culatra.

No entanto, ele requer mais oxigênio para uma combustão segura, tem uma temperatura de chama mais baixa e queima mais lentamente. Portanto, são necessárias modificações nas tochas de corte que usam gás liquefeito de petróleo, exigindo áreas de saída de gás maiores para reduzir a taxa de fluxo e garantir uma boa combustão.

Ao usar gás liquefeito de petróleo para corte, deve-se prestar atenção ao ajuste da pressão de suprimento de gás, que geralmente é feito por meio do equipamento de suprimento de gás liquefeito de petróleo. O equipamento de fornecimento de gás para gás liquefeito de petróleo inclui principalmente cilindros de gás, vaporizadores e reguladores.

① Cilindros de gás

A capacidade dos cilindros de gás varia de acordo com a quantidade e o uso do usuário. Na indústria, os cilindros de gás com capacidade de 30 kg são comumente usados e, se a unidade usar uma grande quantidade de gás liquefeito de petróleo, também podem ser fabricados grandes tanques de armazenamento de 1,5 t e 3,5 t.

Os materiais de fabricação dos cilindros de gás podem adotar aço 16Mn, aço Classe A Q235ou aço carbono de alta qualidade nº 20. A pressão máxima de trabalho do cilindro de gás é de 1,6 MPa, e a pressão do teste hidrostático é de 3 MPa. O cilindro de gás liquefeito de petróleo é revestido com uma cor cinza-prateada na parte externa e marcado com as palavras "gás liquefeito de petróleo".

As especificações dos cilindros de gás liquefeito de petróleo comumente usados são mostradas na Tabela 23. Depois que o cilindro de gás for testado e verificado, a placa de metal fixada no corpo do cilindro deve indicar o fabricante, o número, a qualidade, a capacidade, a data de fabricação, a data de inspeção, a pressão de trabalho, a pressão de teste e também conter o carimbo de aço do departamento de inspeção do fabricante.

Tabela 23: Especificações dos cilindros de gás liquefeito de petróleo comumente usados

② Vaporizador

Também conhecido como trocador de calor serpentubular, sua estrutura é mostrada na Figura 5. O gás liquefeito de petróleo flui pelo tubo interno enquanto o tubo externo é preenchido com água quente a uma temperatura de 40 a 50 °C, que fornece o calor necessário para a evaporação do gás liquefeito de petróleo.

A água quente que flui pelo tubo externo pode ser fornecida por uma fonte externa ou aquecida pela queima do próprio gás liquefeito de petróleo. O combustível consumido para aquecer a água é responsável por apenas cerca de 2,5% de toda a quantidade de gaseificação do gás de petróleo. Normalmente, os vaporizadores só são considerados para uso quando há uma grande quantidade de usuários, alto teor de butano no gás liquefeito de petróleo, baixa pressão de vapor saturado e operação ao ar livre no inverno.

③ Regulador

Sua estrutura é mostrada na Figura 6. O regulador tem duas funções: reduzir a pressão no cilindro de gás para a pressão de trabalho necessária e estabilizar a pressão de saída e garantir que o fornecimento de gás seja uniforme.

A maior vantagem do regulador é que a pressão do gás de saída pode ser ajustada em uma determinada faixa. Geralmente, os reguladores domésticos são usados para cortar chapas de aço de espessura geral, e a pressão de saída é de 2 a 3 MPa. Ao substituir a mola, a pressão de saída do regulador doméstico pode ser aumentada para cerca de 25 MPa.

Entretanto, durante a modificação, é necessário garantir que a mola da válvula de segurança não vaze ar. O método específico é apertar a mola da válvula de segurança. Se o uso de gás liquefeito de petróleo for muito grande, deve-se usar um regulador grande. Se o gás liquefeito de petróleo for armazenado em um cilindro de acetileno, poderá ser usado um regulador de acetileno.

Para cortar chapas de aço de espessura geral, a pressão de saída do regulador é de cerca de 2,5 MPa para corte manual e de 10 a 30 MPa para corte automático. Ele deve ser aceso com uma chama aberta e, após a ignição, a taxa de fluxo de oxigênio e gás propano deve ser aumentada até que a chama esteja em seu comprimento mais curto, de cor azul e acompanhada de um som sibilante. Quando a temperatura da chama estiver mais alta, o pré-aquecimento e o corte poderão ser realizados.

(3) Gás natural

O gás natural é um produto de campos de petróleo e gás, e sua composição varia de acordo com o local de origem. Seu principal componente é o metano (CH4), que também pertence aos hidrocarbonetos. O metano é um gás incolor com um leve odor em temperatura ambiente. Sua temperatura de liquefação é de -162℃. Ele também pode explodir quando misturado com ar ou oxigênio.

A faixa explosiva da mistura de metano e oxigênio é de 5,4% a 59,2% (fração de volume). A taxa de combustão do metano no oxigênio é de 5,5 m/s. Quando o metano queima completamente em oxigênio puro, a equação química é

CH₄+2O₂→CO₂+2H₂O (4)

A partir da equação acima, pode-se observar que a proporção teórica de consumo de oxigênio é de 1:2. A proporção real de consumo de oxigênio para formar chamas neutras ao queimar no ar é de 1:1,5, e a temperatura da chama é de cerca de 2540°C, muito mais baixa do que a do acetileno.

Portanto, é necessário um tempo maior de pré-aquecimento para o corte. Normalmente usado como combustível de corte em áreas com abundância de gás natural.

(4) Hidrogênio (H₂)

O hidrogênio é um gás incolor, inodoro e combustível. O hidrogênio tem a menor massa atômica relativa e é solúvel em água. O gás hidrogênio tem a maior taxa de difusão e alta condutividade térmica. Sua condutividade térmica é 7 vezes maior que a do ar.

Ele é extremamente propenso a vazamentos, tem baixa energia de ignição e é um dos gases inflamáveis e explosivos mais perigosos. Seu ponto de combustão espontânea no ar é de 560 ℃ e no oxigênio é de 450 ℃. A temperatura da chama de hidrogênio-oxigênio pode chegar a 2660°C (chama neutra). O gás hidrogênio tem fortes propriedades redutoras. Em altas temperaturas, ele pode reduzir metais a partir de óxidos metálicos.

Os métodos comuns de preparação do gás hidrogênio incluem o craqueamento da gasolina bruta, o craqueamento da água de amônia e a eletrólise da água. O gás hidrogênio pode ser pressurizado em um cilindro de aço. A pressão de carga a 21 ℃ é de 14 MPa (pressão manométrica).

O gás hidrogênio é comumente usado no corte e na soldagem a arco de plasma; às vezes, é usado na soldagem de chumbo; a adição de uma quantidade adequada de H₂ O uso de gás hidrogênio em Ar durante a soldagem com proteção de gás do eletrodo de fusão pode aumentar o calor de entrada do material de base e melhorar a velocidade e a eficiência da soldagem. Os requisitos técnicos para o uso de gás hidrogênio durante a soldagem ou corte a gás estão listados na Tabela 24.

Tabela 24: Requisitos técnicos para o uso de gás hidrogênio durante a soldagem ou corte a gás

Observação: o teor de oxigênio no hidrogênio ultrapuro e no hidrogênio de alta pureza refere-se à quantidade total de oxigênio e argônio; o hidrogênio ultrapuro refere-se ao hidrogênio de tubulação, excluindo o hidrogênio engarrafado.

2,6 Nitrogênio (N₂)

O nitrogênio é responsável por cerca de 78% do volume de ar em temperatura ambiente. Seu ponto de ebulição é -196℃. O nitrogênio tem um baixo potencial de ionização e uma massa atômica relativa menor que a do argônio. O nitrogênio absorve uma grande quantidade de calor quando se decompõe.

O nitrogênio pode ser usado como gás de proteção para soldagem. Devido à sua boa condutividade térmica e capacidade de transporte de calor, o nitrogênio também é comumente usado como gás de trabalho no corte a arco de plasma. Ele tem uma coluna de arco longa e energia térmica composta molecular, portanto, pode cortar placas de metal mais grossas.

No entanto, como a massa atômica relativa do nitrogênio é menor do que a do argônio, quando ele é usado no corte a arco de plasma, é necessária uma alta tensão sem carga da fonte de alimentação.

O nitrogênio pode reagir com metais em altas temperaturas e tem um forte efeito erosivo no eletrodo durante o corte a arco de plasma, especialmente quando a pressão do gás é alta.

Portanto, deve-se adicionar argônio ou hidrogênio. Além disso, quando o nitrogênio é usado como gás de trabalho, a superfície de corte será nitretada, e mais óxidos de nitrogênio serão produzidos durante o corte.

A pureza do nitrogênio usado para soldagem ou corte a arco plasma deve atender aos requisitos técnicos da Classe I ou Classe II do Grau 1 especificado na GB 3864-83, conforme mostrado na Tabela 25.

Tabela 25: Requisitos técnicos para nitrogênio industrial

3. Seleção de gases de soldagem

Diferentes gases são usados para o CO₂ soldagem com proteção de gás, soldagem com proteção de gás inerte, soldagem com proteção de gás misto, soldagem com arco de plasma, brasagem em atmosfera protetora, e soldagem e corte com gás oxigênio-acetileno.

A seleção dos gases de soldagem depende principalmente dos métodos de soldagem e corte, bem como de fatores como as propriedades do metal de base, os requisitos de qualidade do produto e a qualidade do produto final. junta soldadaA espessura e a posição da peça de trabalho e o processo de soldagem.

3.1 Seleção de gases de acordo com os métodos de soldagem

O gás usado para soldagem, corte ou soldagem com proteção de gás é diferente dependendo do método de soldagem usado no processo de soldagem. O método de soldagem e a seleção dos gases de soldagem são mostrados na Tabela 26.

A seleção de gases comumente usados para brasagem em uma atmosfera protetora é mostrada na Tabela 27. A aplicabilidade de vários gases no corte a arco plasma é mostrada na Tabela 28.

Tabela 26: Seleção de gases de soldagem de acordo com métodos de soldagem

Tabela 27 Seleção de gases comuns usados na brasagem sob atmosfera protetora

Tabela 28 Adequação de vários gases no corte a arco plasma

3.2 Seleção do gás de acordo com o material de soldagem

Na soldagem com proteção gasosa, independentemente do arame sólido ou do arame tubular, há sempre uma questão de combinação adequada com o gás de proteção (meio). O impacto dessa combinação é relativamente claro e não tão complexo quanto o da combinação arame-fluxo, pois o gás de proteção se enquadra em apenas duas categorias: gás inerte e gás ativo.

No caso da soldagem com proteção de gás inerte (Ar), a composição do arame de enchimento é semelhante à do metal depositado, e os elementos de liga não são significativamente perdidos. Já durante a soldagem com proteção de gás ativo, devido ao forte efeito oxidante do CO₂ o coeficiente de transição da liga de arame de enchimento diminui, levando a diferenças significativas entre os valores depositados e os valores de referência. composição metálica e a composição do fio de enchimento.

Quanto maior a proporção de CO₂ na atmosfera protetora, mais forte será a oxidação e menor será o coeficiente de transição da liga.

Portanto, ao usar o CO₂ como um gás de proteção, o fio de enchimento deve conter uma quantidade suficiente de gás desoxidante. elementos de liga para atender aos requisitos de desoxidação combinada de Mn e Si, protegendo o teor adequado de oxigênio no metal de solda e melhorando a estrutura e as propriedades da solda.

O gás de proteção deve ser selecionado com base em fatores como as propriedades do material soldado, os requisitos de qualidade da junta e os métodos do processo de soldagem. Para aço de baixo carbono, baixa liga aço de alta resistênciaaço inoxidável e aço resistente ao calor, gases ativos (como CO₂, Ar+CO₂ou Ar+O₂) são recomendados para proteção, a fim de refinar as gotículas de transição, superar o desvio do ponto catódico do arco e os defeitos de mordedura da borda. Em alguns casos, também podem ser usados gases inertes.

Entretanto, para gases de proteção com fortes propriedades oxidantes, devem ser combinados arames de solda com alto teor de manganês e silício, enquanto para gases mistos ricos em Ar, devem ser combinados arames de solda com baixo teor de silício.

O gás de proteção deve corresponder ao fio de enchimento. Quando o CO₂ se o arame de solda com maior teor de Mn e Si for usado sob a condição de argônio rico, o teor de liga no metal depositado é alto e a resistência aumenta.

Por outro lado, quando o fio usado na condição rica em argônio é protegido por CO₂ devido à oxidação e à queima dos elementos de liga, o coeficiente de transição da liga é baixo e o desempenho da solda diminui.

Para metais que são facilmente oxidados ou com propriedades de fusão ruins, como alumínio e suas ligas, titânio e suas ligas, cobre e suas ligas, níquel e suas ligas e ligas de alta temperatura, gases inertes (como Ar ou gás misto Ar+He) devem ser usados como gases de proteção para obter metal de solda de alta qualidade.

O potencial de ionização (ou seja, o potencial de ionização) do gás de proteção tem um leve efeito sobre a força do campo elétrico da coluna do arco e a entrada de calor do metal de base. As propriedades de proteção incluem condutividade térmica, capacidade específica de calor e decomposição térmica.

Ao usar a fusão soldagem por polaridadeQuanto maior for o efeito de resfriamento do gás de proteção no arco, maior será a entrada de calor do metal de base. A faixa aplicável de gases de proteção para diferentes materiais durante a soldagem é mostrada na Tabela 29.

Os gases de proteção aplicáveis a diferentes materiais soldados durante a soldagem com proteção de gás inerte de polaridade de fusão são mostrados na Tabela 30. A seleção do gás de proteção para grandes correntes soldagem a arco de plasma é mostrada na Tabela 31, enquanto a seleção para soldagem a arco com plasma de corrente pequena é mostrada na Tabela 32.

Tabela 29 A faixa aplicável de gás de proteção para diferentes materiais durante a soldagem

Tabela 30 Gás de proteção aplicável a diferentes materiais soldados durante a soldagem com proteção de gás inerte de polaridade de fusão

Tabela 31 Seleção de gás de proteção para soldagem a arco plasma de corrente larga

Tabela 32 Seleção de gás de proteção para soldagem a arco plasma de corrente pequena

3.3 Propriedades e seleção de gases mistos

Ao adicionar uma certa proporção de alguns gases ao gás de base, são formados gases mistos que têm várias vantagens nos processos de soldagem e corte, como alterar a forma do arco, aumentar a energia do arco, melhorar a formação da solda e as propriedades mecânicas e aumentar a produtividade da soldagem.

(1) Propriedades dos gases mistos

Ao usar CO₂ como gás de proteção para a soldagem, a estabilidade do arco é ruim, as gotículas não são transicionais axialmente, os respingos são grandes e a formação da solda é ruim. Ao soldar aço de baixa liga com Ar puro, há um grande desvio de pontos catódicos, o que também pode causar instabilidade do arco.

A adição de uma pequena quantidade de gases oxidantes, como o O₂ e CO₂ para Ar pode melhorar significativamente a estabilidade do arco, refinar as gotículas, aumentar a eficiência da transição e ajudar a melhorar a formação da solda e a resistência à porosidade.

Os componentes comumente usados e as características dos gases misturados para soldagem com proteção gasosa são mostrados na Tabela 33. Algumas propriedades físicas e químicas das misturas inflamáveis são mostradas na Tabela 34.

Tabela 33 Componentes e características dos gases mistos comumente usados para soldagem com proteção gasosa

Tabela 34 Algumas propriedades físicas e químicas de misturas inflamáveis

(2) Seleção de gases mistos

A seleção de gases misturados geralmente se baseia no método de soldagem, no material soldado e na influência da proporção da mistura no processo de soldagem.

Por exemplo, ao soldar aço de alta resistência de baixa liga, o Ar puro é preferido como gás de proteção para reduzir as inclusões de óxido e o teor de oxigênio na solda. Entretanto, do ponto de vista da estabilidade do arco e da formação da solda, gases oxidantes são adicionados ao Ar.

Portanto, um gás fracamente oxidante é adequado. Para a transição do jato de soldagem a arco de argônio com gás inerte, uma mistura de Ar+(1%-2%)O₂ é recomendada, enquanto uma mistura de 20%CO₂O +80%Ar é o melhor para a soldagem com proteção ativa de gás com transição de curto-circuito.

Do ponto de vista da eficiência da produção, adicionar He, N₂, H₂, CO₂, ou O₂ a Ar pode aumentar a entrada de calor do metal de base e melhorar a velocidade de soldagem durante a soldagem com gás inerte de tungstênio (TIG).

Por exemplo, ao soldar peças grossas placas de alumínioRecomenda-se a mistura de gás Ar+He; ao soldar aço de baixo carbono ou aço de baixa liga, adicione uma certa quantidade de O₂ para CO₂ ou adicionando uma certa quantidade de CO₂ ou O₂ para o gás Ar pode produzir efeitos significativos.

Além disso, o uso de gases mistos para proteção também pode aumentar a profundidade de penetração e eliminar defeitos como falta de fusão, rachaduras e porosidade. A Tabela 35 mostra a faixa aplicável de gases mistos para diferentes materiais durante a soldagem.

Tabela 35 Faixa aplicável de gases mistos para soldagem de diferentes materiais

Nos últimos anos, um gás misto de Ar grosso também foi promovido e aplicado. Sua composição é Ar = 96%, O₂ ≤ 4%, H₂O ≤ 0,0057%, N2 ≤ 0,1%. O gás misturado com Ar grosso pode não apenas melhorar a formação da solda, reduzir respingos e melhorar a eficiência da soldagem, mas também, quando usado para soldar aço de alta resistência de baixa liga com uma resistência à tração de 500-800 MPa, as propriedades mecânicas do metal de solda são equivalentes às do Ar de alta pureza. O gás misto de Ar grosso é barato e tem bons benefícios econômicos.