Если взять большой аппарат «Москва 10Н4», то он позволяет выполнять любые работы которые выполняют ацетиленом (сварку, пайку, резку и наплавку) и еще ряд работ которые ацетиленом не выполнимы. Исключение – только кислородная резка стали толще 180-200 мм.
1) взрывобезопасны и при хранении, и при работе (в отличии от баллонов).
2) резко удешевляют газовую сварку по сравнению с работой от баллонов. На тот объём сварочных работ, на который требуется баллон ацетилена и баллон кислорода, аппаратам нужно около 65 кВт.ч электроэнергии, 12 л дистиллированной воды и 1,5 кг пропан-бутана или паров бензина. Заправка баллонов стоит в 10 раз дороже, чем электроэнергия и прочее для аппаратов.
3) делают сварку экологически чистой. При работе на ацетилене образуется большое количество угарного газа СО и некоторое количество еще более токсичной окиси азота. И то и другое существенно ухудшает самочувствие сварщика. При работе на водородно-кислородной смеси образуется только водяной пар, поэтому переход с ацетилена на водородно –кислородную смесь радикально улучшает самочувствие сварщика.
4) сварщик не зависит от поставок баллонных газов или карбида кальция.
Так как аппараты представляют собой электролизёры, для них естественно необходимы вода и электропитание. Аппарат первоначально заправляют электролитом – 5% раствором щёлочи едкого калия в дистиллированной воде. При работе аппарата вода расходуется, а щелочь остаётся, поэтому в аппарат приходится периодически доливать дистиллированную воду. Периодичность дозаправки водой – не менее трёх часов непрерывной работы с максимальным для данного аппарата расходом газа. Во время работы аппарат не требует каких либо действий персонала – подсоединить горелку к аппарату, нажать кнопку «Пуск» и всё. Если во время работы заканчивается вода, аппарат подаст звуковой сигнал и если в течении 15 минут его не дозаправить он сам выключится. По окончании работы нажать кнопку «Стоп».
Есть еще одно существенное обстоятельство. Водород-кислородное пламя слабо окислительное, тогда как ацетиленовое восстановительное. Водород-кислородное пламя захватывает окружающий воздух и становится окислительным. Таким окислительным пламенем можно резать металл и паять латунь, а для сварки стали и пайки меди необходимо сбить окислительный потенциал пламени добавками какой нибудь органики. В качестве таковой удобнее всего использовать сжиженный пропан-бутан. Расход его в сочетании с аппаратом мизерный – примерно 1,5 л на такой объём работ на какой уходят баллон ацетилена и баллон кислорода. То есть в комплекте с аппаратом достаточно иметь маленький баллон пропан-бутана. Подчеркиваю: в данном случае пропан-бутан не является теплоносителем, температуру пламени он снижает и нужен только для снижения окислительного потенциала пламени.
Когда работают горелкой с водородно-кислородной смесью, если неправильно действовать вентилями горелки, легко получить так называемый обратный удар. Обратный удар это ситуация когда скорость газового потока становится меньше скорости горения, при этом пламя втягивается внутрь горелки и шлангов, разгоняется и нормальное горение переходит в детонационное со скоростью 1000 -2000 м/сек и давлением раз в 7-8 больше исходной газовой смеси. Обратный удар бывает и на ацетилене. Скачок давления при этом примерно дестикратный и шланги рвутся на куски. Опытные сварщики с этим сталкивались. Обратный удар на водородно-кислородной смеси шланги как правило выдерживают, но бывают что образуются единичные короткие трещины.
Задержать детонационную волну обратным клапаном не удаётся, так как любой обратный клапан срабатывает слишком медленно и детонационная волна проскакивает через него.
Для задержки обратного удара при малых расходах газа (настольные аппараты) газ пропускают отдельными пузырьками через воду. При обратном ударе детонационная волна натыкается на воду и гаснет. Для промышленных аппаратов такие устройства не пригодны, потому что образуется цепочка сцепленных друг с другом пузырьков газа. Через такую цепь детонационная волна проходит беспрепятственно.
В 2021 году мы сумели создать первый и пока единственный огнепреградитель, который задерживает детонационную волну при обратном ударе. После создания этого огнепреградителя взрывов газа в аппарате у нас уже не было. В аппаратах четвертого поколения огнепреградитель сделан выносным, а не встроенным в аппараты. Причина: аппарат позволяет сварщику работать на значительном удалении от него (до 150 м и более). В таких случаях при работе на удалении огнепреградитель переносят к рабочему месту сварщика не удлиняя шланги от огнепреградителя и газового баллона к горелке. Удлиняют шланг соединяющий огнепреградитель с аппаратом. При этом повышенному давлению при обратном ударе подвергается только шланг от горелки к огнепреградителю, те есть огнепреградитель защищает не только аппарат, но и длинный шланг соединяющий его с аппаратом.
Используют обычные кислородно-ацителеновые горелки типа Г2 или Г3 со стандартными ацитиленовыми наконечниками разных размеров.
В кислородный штуцер горелки подают водородно-кислородная смесь, а в ацетиленовый штуцер подают пропан-бутан.
Стандартные наконечники также могут быть снабжены мундштуками из гибких металлических трубок (медных или из нержавеющих сталей). Диаметр трубок – от капиллярных до нескольких мм. Такие мундштуки используют при ремонтных работах для сварки или пайки в труднодоступных местах. Мундштук – капиллярная трубка используют также для точечной пайки. На ацетилене горелка с гибким мундштуком не работает.
Использование капиллярной трубки в качестве мундштука (Двн =0,8 мм) позволяет паять тонкий, толщиной 0,1- 0,3 мм, алюминий, что ацетиленом не выполнимо. Этой же трубкой можно паять трубки внутри многорядных (три – восьм-рядных) радиаторов охлаждения двигателей внутреннего сгорания. Для этого достаточно удалить только гофры преграждающие доступ к месту пайки. Расстояния между трубками таких радиаторов маленькое и обычной горелкой внутрь радиатора не подлезть.
Кроме того использование гибких мундштуков разного диаметра позволяет выполнять сварку и пайку в труднодоступных местах к которым стандартной горелкой не подобраться. На ацетилене горелка с гибким мундштуком не работает.
При ремонтных работах металл бывает удобно резать горелкой, питаемой только от аппарата, без баллона кислорода. При этом металл расплавляется и выдувается или вытекает из зоны реза, то есть это резка выплавлением, а не выжиганием ,как кислородная. Поэтому так можно резать любой металл, а не только углеродистные и низколегированные стали. От аппарата «Москва -10Н4» так можно резать углеродистые и низголегированные стали толщиной до 20 мм, нержавеющую сталь , чугун и латунь толщиной до 15 мм.
Возможна кислородная резка, когда аппарат питает подогревающее пламя резака, а режущий кислород подают из баллонов. Так можно резать углеродистые, низколегированные стали до 180-200 мм толщиной. При резке с подогревающим пламенем от аппарата нет или почти нет грата. То есть наплывов на нижней стороне реза. При машинной кислородной резке толщин больше 30 мм достигается чистота поверхности не достижимая при термической резке другими способами. Так при резке стали толщиной 50 мм чистота поверхности соответствует 5-6-му классам механической обработке, то есть как при получистовом фрезеровании. При этом грата нет, кромки реза при использовании выпускаемого нами машинного резака «Норд-100А» практически параллельны. Такая чистота поверхности и малая ширина реза позволяют использовать машинную кислородную резку вместо черновой механической обработки при изготовлении прямозубых шестерней. При этом толщина шестерни с модулем 5-6 может достигать 70 мм, а с большим модулем 160 мм. Такая резка шестерни диаметром 250-300 мм, толщиной 40 мм, с модулем 10 занимает до 5 мин, а не 8 часов и более как фрезерование.
В аппарате образуется водородно-кислородная смесь, она может взрываться и ее не зря называют гремучим газом.
Но в неработающем аппарате газа нет, это металлоконструкция в которой нечему гореть и взрываться. В работающем аппарате газа мало, потому что он вырабатывает ровно столько газа сколько потребляет горелка и ничего похожего на ресивер в нем нет.
Что бы гарантировать взрывобезопасность электролизёры смонтированы в трубах из нержавеющей стали 08Х18Н10Т. Всё что может взрываться, когда нибудь да взрывается, но при взрыве газа в электролизёрах напряжение в стенке трубы раз в шесть меньше её предела прочности. Сталь из которой сделана труба весьма вязкая и пластичная и не охрупчивается при отрицательных температурах. Поэтому аппарат всегда взрыво безопасен, так как прочность труб не зависит от действий персонала.
При сборке аппарата его герметичность и прочность проверяют гидродавлением в 60 ати, что 1,5 раза больше давления при взрыве газа в аппарате.
Электролизно водные аппараты выпускают во всех промышленных странах. Наши аппараты легче и потребляют меньше электроэнергии на 1 куб м водородно- кислородной смеси чем другие, но не это главное. Главное то, что рабочее давление газа в наших аппаратах равно 5 ати (0,5 МПа) не зависимо от модели аппарата и расхода газа. В аппаратах других производителей давление газа не превышает 2 ати (0,2 МПа). Такое низкое давление не позволяет получить скоростную струю газа. Мощность струи в этом случае может быть большой, сообразно расходу газа, но пятно нагрева получается тоже большим. То есть эти аппараты позволяют получать мягкое пламя, пригодное для пайки, но не пригодное для сварки, резки и напыления. Мощным пламенем еще можно что то сварить, но зона термического влияния получается очень широкой. Поэтому изготовители таких аппаратов обычно позиционируют их как паяльные станции.
Запас давления наших аппаратов позволяет получать такие скоростные компактные струи, что при одинаковой тепловой мощности со струёй ацетилена пятно нагрева водородно-кислородной струей значительно меньше по диаметру. Отсюда и возможности локальной пайки, узкая зона термического влияния при сварке и кислородной резки и даже возможность просто резать металл выплавлением без кислорода. От аппарата «Москва 10Н4» просто горелкой без кислорода можно резать сталь толщиной до 20 мм включительно, а так как это резка выплавлением, а не выжиганием как кислородная, то можно резать и любые коразионно стойкие стали. При ремонтных работах это удобно.
Очевидно, что зарубежные аппараты даже большей производительности по водородно-кислородной смеси чем наши, таких возможности не создают.