Какое должно быть давление в баллоне кислорода

Кислород (при нормальных условиях) – бесцветный газ без вкуса и запаха, активно поддерживающий процесс горения. Немного тяжелее воздуха, его плотность при 0°С и давлении 760 мм рт. ст. составляет 1,43 кг/м3. Мало растворим в воде и спирте.

При охлаждении до -183°С и давлении 760 мм рт. ст. кислород превращается в бледно-голубую жидкость без запаха, а при -218,8°С – замерзает.

Кислород наиболее распространен на Земле. В земной коре (около 47% по массе) существует в связанном виде, в атмосфере (около 23% по массе) – в свободном.

Основные способы получения кислорода:

• из воздуха путем его очищения от механических примесей, влаги и углекислоты, сжатия в компрессорах, охлаждения до сжижения и последующего разделения на кислород и азот при медленном повышении температуры: азот, имеющий меньшую температуру кипения, испаряется и отводится в окружающую среду, а кислород накапливается в жидком виде (криогенная ректификация);
• электролизом дистиллированной воды, протекающим по формальной реакции:
  2H2O → O2↑ + 2H2↑ ;
  поскольку чистая вода практически не проводит ток, в нее добавляются электролиты, например, KOH или NaOH;
• в лабораторных условиях – каталитическое разложение пероксида водорода H2O2, разложение нагреванием оксидов тяжелых металлов (например, оксида ртути HgO), перманганата калия KMnO4, хлората калия KClO3 и др.

Кислород газообразный технический, согласно ГОСТ 5583-78, выпускается двух сортов: первого и второго. Баллон с кислородом окрашен в голубой цвет, с надписью «Кислород» черного цвета (ПБ 10-115-96, ГОСТ 949-73). Номинальное давление газообразного кислорода в баллоне и автореципиенте при 20°С (ГОСТ 5583-78) составляет 150 кгс/см2 (14,7 МПа) или 200 кгс/см2 (19,6 МПа).

Характеристики марок газообразного технического кислорода (ГОСТ 5583-78)

Допустимое давление кислорода в баллонах в зависимости от температуры (при номинальном давлении 150 кгс/см2 / 20°С)

Для расчета объема газообразного кислорода в баллоне в м3 при нормальных условиях используют формулу (ГОСТ 5583-78):

V = K1 • Vб,

где K1 – коэффициент,
Vб – вместимость баллона в дм3 (л).

Некоторые значения коэффициента K1 для расчета объема газообразного кислорода при нормальных условиях

Таким образом, в новом баллоне (150 кгс/см2 при 20°С) объемом 40 л содержится 6,24 м3кислорода при нормальных условиях.

Кислород жидкий технический, согласно ГОСТ 6331-78, также выпускается первого и второго сортов. Он хранится и перевозится в сосудах Дьюара, а также в других криогенных резервуарах (танках).

Характеристики марок жидкого технического кислорода (ГОСТ 6331-78)

Сосуды Дьюара бывают шаровые или цилиндрические. Внутренний и наружный корпус изготавливают из сплава алюминия, трубку (горловину), на которой подвешен внутренний сосуд, – из стали Х18Н10Т, имеющей низкий коэффициент теплопроводности. В межстенном пространстве обычно создается вакуумно-порошковая теплоизоляция из технического вакуума и смеси порошкообразного аэрогеля с бронзовой пудрой. Адсорбент охлаждается жидким кислородом и поглощает остаточные газы межстенной полости, создавая в ней вакуум до давления порядка 10-4–10-3 мм рт. ст.

При испарении 1 л жидкого кислорода образуется около 860 л газообразного (при нормальном атмосферном давлении и температуре 20°С). При транспортировке жидкого кислорода масса тары, приходящаяся на 1кг кислорода, в 10 и более раз меньше, чем при транспортировке газообразного. При хранении, перевозке и газификации сжиженного газа неизбежны потери на его испарение.

Опасные факторы и меры безопасности

• кислород не токсичен, сам по себе не взрывоопасен и не горюч, однако является сильным окислителем и активно поддерживает горение различных материалов, в особенности органических и других горючих веществ; поэтому для работы в соприкосновении с кислородом должны применяться только разрешенные для этого материалы;
• при контакте сжатого кислорода под давлением более 30 кгс/см2 с жирами и маслами происходит их мгновенное окисление, сопровождающееся выделением теплоты, что может привести к их воспламенению, а при определенных условиях – к взрыву; в связи с этим при работе с кислородом необходимо следить, чтобы баллоны, оборудование и одежда персонала не имели следов жиров и масел;
• такие вещества как дерево, уголь, бумага, асфальт и др., пропитанные жидким кислородом, способны детонировать;
• во избежание пожаров содержание кислорода в воздухе рабочих помещений не должно быть больше 23% по объему; помещения, в которых возможно превышение объемной доли кислорода, должны оснащаться вытяжной вентиляцией и средствами контроля воздуха; в таких помещениях необходимо ограничивать пребывание людей и исключать присутствие легковоспламеняющихся веществ;
• после нахождения в среде с повышенным содержанием кислорода запрещается приближаться к огню, курить, необходимо проветрить одежду в течение 30 минут;
• жидкий кислород поражает слизистую оболочку глаз, а при попадании на кожу вызывает обморожение ткани; отбор проб сжиженного газа должен производиться в защитных очках и рукавицах;
• баллоны и трубопроводы, предназначенные для транспортирования кислорода, нельзя использовать для хранения и транспортирования других газов; необходимо применять меры для предотвращения загрязнения баллонов маслом, их соударений, падений, а также нужно предохранять их от нагревания источниками тепла и атмосферных осадков.

Применение при сварке и резке

Кислород – важнейший газ для сварки и резки. При сжигании горючего газа в воздухе образуется пламя с температурой не более 2000°C, а в технически чистом кислороде она может превышать 2500–3000°C. Именно такая температура пламени практически пригодна для сварки многих металлов.

При газопламенной обработке обычно используется кислород с объемным содержанием 99,2–99,5% и выше. Для неответственных видов газовой сварки, пайки, поверхностной закалки и других способов нагрева газовым пламенем может применяться кислород чистотой 92–98%.

Для сварки и резки используют кислород в газообразном виде, поступающий от баллона, газификационной установки (СГУ-1, СГУ-4, СГУ-7К, СГУ-8К, ГХ-0,75, ГХК-3 и др.) или автономной станции (КГСН-150, К-0,15, К-0,4, К-0,5 и др.). При значительных объемах потребления кислород безопаснее и экономически целесообразнее хранить и транспортировать в жидком, а не газообразном виде, несмотря на неизбежные потери при испарении сжиженного газа.

Превращение жидкого кислорода в газообразный осуществляется в газификационных установках – насосных или безнасосных. Примером насосной установки может служить стационарная установка СГУ-1, предназначенная для газификации непереохлажденного кислорода и наполнения реципиентов и баллонов под давлением до 240 кгс/см2 (24 МПа).

Наряду с процессами газопламенной обработки кислород также применяется:

• в качестве вспомогательного газа при лазерной резке ряда материалов;
• при кислородной резке с поддержкой лазерным лучом;
• в качестве плазмообразующего газа при плазменной резке;
• при резке копьем;
• для добавки в небольших количествах к защитному газу (аргону, углекислому газу) при дуговой сварке некоторых сталей, металлов (в целях повышения производительности, предотвращения пористости и т. п.).

Надежный и удобный баллон
кислородный новый!

Баллон кислородный новый создан для транспортировки и хранения
газообразного вещества.

Стоит отметить, что баллон кислородный новый является
классическим типом концентратора химического элемента. Человечество использует
специальную емкость на протяжении нескольких десятилетий. Даже ведущие
европейские страны продолжают применять такой тип оборудования.

В настоящее время на
российском рынке представлен богатый ассортимент кислородного оборудования для
бытового, промышленного и клинического использования. Аквалангисты всегда
применяют баллон кислородный новый при
погружении под воду, мастера во время сварочных, работ, стоматологи при лечении
зубов и т. д.

Баллон кислородный новый выполняет широкий спектр серьезных задач в
каждой из этих сфер. Именно поэтому к его изготовлению применяется ряд важных
требований. Такой тип баллонов производят из цельнотянутых труб с обжатием
горловины и днища.

Сорт легированных и
углеродистых сталей может быть различным. Чем крепче материал, тем больше емкость
сможет выдержать максимальное давление. В конструкции сосуда предусмотрен специальный
клапан высокого давления, который обеспечивает эффективное распределение
кислорода.

Владелец оборудования
должен помнить о повышенной взрывоопасности и пожароопасности нового
кислородного баллона. В стандартной емкости давление химического элемента достигает
200 атмосфер.

Для того чтобы не
допустить чрезвычайной ситуации, каждый должен выполнить ряд требований.

В первую очередь мастер
должен пройти курсы безопасности по использованию специализированного
оборудования подобного вида. Заполнять баллон
кислородный новый можно только в официальных компаниях, имеющих профиль и
все необходимые лицензии.

В процессе
эксплуатации необходимо грамотно ухаживать за сосудами: постоянно
контролировать уровень замасленности, а также выполнять обезжиривание
поверхностей спиртом.

Отечественные и зарубежные
производители специализированных емкостей дают высокую гарантию качества. Тем
не менее, перед покупкой такого важного оборудования владельцу необходимо
попросить вскрыть новый кислородный баллон, чтобы убедится в его надежности.
Покупатель вместе со специалистами осматривают внутреннюю поверхность баллона.

В широком ассортименте
продукции каждый найдет баллон
кислородный новый!

Другая информация из этого раздела:

• Баллон газовый
• Баллон ацетиленовый 40 л, баллон газовый пнтз

Кислород требуется не только для проведения сварочных работ, поэтому спрос на емкости с закаченным внутрь газом постоянно растёт и кислородные станции, где производится проверка и заправка кислородных баллонов, работают с постоянной нагрузкой. Крупные предприятия закупают сжиженный кислород в цистернах, а затем на своих станциях закачивают газ в баллоны, проверяют и маркируют соответственно требованиям ГОСТа.

Основные параметры

Жидкая субстанция кислорода окрашена в голубой цвет, при замерзании она меняется на синий. О2 лучше всех газов растворяется в воде, не образует окислы с инертными газами, поэтому аналогичные смеси используются в промышленности.

Физические свойства таковы:

1. Состав в воздухе до 21%.
2. Не имеет в газообразном состоянии цвета, запаха и вкуса.
3. Растворяется в органических веществах, поглощается углем и металлами при состоянии порошка.
4. Закипает при заморозке ниже -183 0C.
5. Плотность при нормальных условиях составляет 0,0014 г/см3.

[stextbox id=»warning’]Кислород считается вторым по силе окислителем в периодической таблице химических элементов.[/stextbox]

Характеристики

Емкости изготавливаются из стальной трубы с пределами прочности не ниже 65 кг/кв. мм, а внутренняя поверхность не имеет дефектов и абсолютно гладкая. Толщина стенок не менее 6 мм и не более 9 мм, с одной стороны изделие имеет закругленную форму, а с другой — запаян вентиль, к которому присоединяется редуктор.

Заправка баллонов кислородом осуществляется только в вертикальном положении, для чего в нижней части устанавливается башмак. После заправки на вентиль одевается предохранительный колпак, чтобы защитить горловину от механических повреждений при транспортировке.

Максимальное давление

Разной емкости баллоны выдерживают определенную нагрузку при закачивании в них кислорода:

• 40 л — 150 кг/см²;
• 50 л — 200 кг/см².

Толщина стенок зависит от производителя, но рекомендуется не ниже стандарта 6—8 мм.

Вес

Сколько же весит заправленный кислородный баллон, вычислить это не так уж и трудно, зная массу всех составляющих:

• башмак — не более 5,2 кг;
• резиновое кольцо — 300 г;
• защитный колпак из металла — 1,8 кг;
• масса закаченного газа в зависимости от давления — 8—12 кг.

После непродолжительных подсчетов имеем такой результат: 40 л заполненный баллон весит 67 кг, а на 50 л — не более 100 кг, что зависит от колпака, который выпускают и из прочного пластика.

Объем

Для того чтобы узнать сколько закачено кислорода в баллоне в м3, существуют специальные формулы, поэтому в емкости, рассчитанной на 40 л, вмещается при давлении в 150 кг/см² — 150х40=6 тыс. литров или 6 куб. метров. Для баллона на 50 л и с давлением в 200 кг/ см2 получаем 10 м3.

Технический кислород

Согласно ГОСТ 5583-65 в производственных масштабах производятся две основные разновидности аналогичного газа, которые затем применяются в разной промышленности — это первого и второго сорта, состав указан в таблице.

Более загрязненные примесями субстанции могут применяться частными фирмами, но для серьезных производственных задач они непригодны.

Процесс получения

Промышленное производство кислорода основано на разделении воздуха при низких температурах: сначала происходит сжатие в компрессоре, затем нагревшуюся субстанцию охлаждают до комнатных параметров, чтобы произошло расширение и резкое понижение внутренней температуры; затем сжимают до 10—15 МПа.

В результате нескольких аналогичных циклов получают жидкий воздух, из состава которого во время перегонки улетучивается азот, а в остатке накапливается кислород.

Второй промышленный способ — это электролиз воды, при котором молекулярная составляющая раскладывается и в результате получается чистый кислород.

Области применения

Кислород используют во многих сферах деятельности человека:

1. Металлургическая — сварка и резка металлов.
2. Медицинские учреждения.
3. В виде топлива для ракет.
4. В сельском хозяйстве.
5. Очистка и обеззараживание воды.
6. Синтез химических соединений, например, при производстве взрывчатых веществ.

Баллоны с кислородом используют для сварки и при газосварочной обработке поверхностей из различного металла до и после аналогичных процессов. Для резки металла его применение не имеет альтернативы, потому что только кислород дает максимально высокую температуру огненной струи, способной прожигать любой состав металлических деталей и конструкций.

Минимальная чистота кислорода для промышленного применения — 99,2%, а для использования в быту используют бюджетный вариант с 92%.

Требования к качеству газа

На кислородных станциях проверяется 5% из каждой партии вновь заряженных емкостей, при этом чистоту газа определяют при помощи газоанализатора типа ГК-1. Процентное содержание водяных паров показывает прибор КИВГ, который извлекает пары воды из газа при помощи гигроскопического вещества и производит разложение их на водород и кислород.

Запорно-регулирующая аппаратура

Вентили, устанавливаемые на кислородные баллоны, изготавливаются только из латуни, потому что она не плавится при его горении. Корпус имеет штуцер с правой резьбой, к которому присоединяется редуктор, оборудованный накидной гайкой. Внутри вентиля установлен клапан с уплотнителем, а вход герметически закрывается при транспортировке специальной заглушкой.

Вентиль устанавливается во время изготовления баллона и запрессовывается под определенным давлением в заводских условиях, поэтому самостоятельная разборка такого оборудования запрещена. В последних моделях фибровые прокладки, во избежание возгорания, заменены на капроновые.

Самостоятельная заправка малых емкостей

Когда нет возможности использовать для сварочных работ стандартный баллон, то можно своими силами перекачивать из него кислород в емкости меньшего размера. При этом получается очевидная экономия — баллона на 40 л хватит для не менее 20 заправок емкости, рассчитанной на 2 л, стоимость его заправки на кислородной станции около 350, а малых емкостей 100—150 рублей.

Заправку некоторые гаражные специалисты делают с помощью самодельных переходников, а заполнение малого баллона проверяют по степени нагревания поверхности емкости, что может привести к негативным последствиям, если у исполнителя нет достаточного опыта.

Лучше использовать специальное заправочное устройство заводского изготовления, состоящее из латунной трубки с гайками из аналогичного металла на обоих концах и полиамидными прокладками.

Оборудование:

1. Стандартный кислородный баллон на 40 или 50 литров.
2. Заправочный переходник из латуни, чтобы исключить случайное возникновение искры при ударе.
3. Малую емкость для кислорода на 2 или 6 литров.

Методика

Пред началом перекачивания из большой емкости в малую надо убедиться, что оба баллона имеют исправные вентили и чистую поверхность без следов ГСМ. В заправочном устройстве или переходнике проверяем исправное состояние прокладок на накидных гайках, чтобы исключить утечку газа при дозаправке.

Все работы выполняются в такой последовательности:

1. Один конец заправочного устройства при помощи накидной гайки присоединяется к баллону-донору, а второй — к заправляемой емкости меньшего объема.
2. Гайки на заправочном устройстве затягиваются плотно, но без фанатизма.
3. Открыть вентиль на заправляемом баллоне полностью и проверить соединение на предмет утечки (в баллоне всегда остается немного газа).
4. На большой емкости открываем вентиль, при этом слышится характерное шипение поступающего в пустой баллон кислорода.
5. Когда звук перекачивающего газа прекратится, то это сигнал о том, что давление в обеих емкостях выровнялось — малый баллон заполнен.
6. Закрываем вентиль на баллоне-доноре, затем перекрываем доступ к малой емкости и отсоединяем перекачивающее устройство.

Соединение переходника с большой емкостью можно не демонтировать, чтобы при последующих заправках не делать лишнюю работу.

[stextbox id=»info’]М. Н. Куприянов, образование: колледж, специальность: сварщик пятого разряда, опыт работы с 2003 года: «Следует строго выполнять требования техники безопасности при работе с кислородным оборудованием, т. к. опасность возгорания намного выше, чем у других газов».[/stextbox]

Меры предосторожности

Перед началом работы с кислородным оборудованием нужно тщательно вымыть руки и вытереть их насухо. Работать следует только в перчатках, при этом выполнять такие предосторожности:

1. Оба баллона надо прочно закрепить, чтобы исключить их случайное падение.
2. Наличие на поверхности емкостей ГСМ запрещается из-за возможности возгорания. Нельзя смазывать резьбовые соединения — они специально выполнены из латуни и не боятся ржавчины, но обеспечивают плавный и исправный ход гаек при закручивании или отвинчивании.
3. При работе с кислородными баллонами не допускается присутствие растворителей, спиртов или бензина, т. к. они могут самовоспламениться при соединении с газом при его случайной утечке.
4. При использовании инструмента, его контактные поверхности должны быть омедненными или тщательно промытыми водой с моющими средствами. Хранить такой инструмент надо отдельно.
5. Запрещено стравливать кислород из баллона в закрытом помещении, что чревато возникновением пожара.
6. Очищать кислородные баллоны от пыли и загрязнений следует только чистой ветошью, смоченной водой. Ни в коем случае не применять растворители и дезинфекторы.

О курении рядом с баллонами, наполненными кислородом, не может быть и речи, т. к. нарушитель подвергает опасности не только себя, но и окружающих, потому что взрыв газа сопровождается большими разрушениями.

Выводы

Применение кислорода помогает достигать высоких температур во время соединения металлов, но нужно следить за соотношением его присутствия и защитного газа. Его молекулы окисляют металл, но при использовании в смеси с инертными газами вредных последствий не наблюдается. Химические и физические свойства кислорода уникальные, поэтому он довольно часто используется в сварочных процессах, особенно при резке металлических конструкций.

[stexbox id=’warning’]Также читайте на нашем сайте статью о заправке пропановых баллонов[/stextbox]