Водень

водень - горючий газ без кольору, смаку і запаху. У звичайних умовах в 14,5 рази легший за повітря. При нормальних умовах щільність водню становить 0,09 г / л. Серед газів є найлегшим і володіє найбільшою теплопровідністю. Розчинний у багатьох металах (залізо, нікелі, платині і ін.), Мало розчинний у воді. У рідкому стані існує в температурному діапазоні від minus-252,8 ° C до minus-259,2 ° C.

Водень найбільш поширений у Всесвіті, складаючи основну частину зірок і міжзоряного газу. На Землі міститься у вигляді сполук (17 за кількістю атомів, 1 масової частки в земній корі), лише незначна його кількість присутній в атмосфері у вигляді простого речовини (близько 0,00005 за обсягом).

Водень отримують хімічними способами, найпоширенішими з яких є:

• пропускання водяної пари над розпеченим коксом (t = ~ 1000ordm-C):
  H2O + C harr- H2uarr- + CO;
• взаємодія водяної пари з метаном (t = ~ 1100ordm-C):
  12СН4 + 5Н2О (пар) + 5О2 → 29Н2uarr- + 9СО + 3СО2;
• електроліз дистильованої води, формальна реакція:
  2H2O → 2H2uarr- + O2uarr-;
  оскільки чиста вода майже не проводить електричний струм, в неї додають електроліти, наприклад, KOH;
• електроліз водних розчинів хлористих солей:
  2NaCl + 2H2O → H2uarr- + 2NaOH + Cl2.

Згідно ГОСТ Р 51673-2000 водень газоподібний чистий (використовуваний в тому числі для термічної обробки металопродукції) виготовляється трьох сортів: вищого, першого і другого. Балон з воднем забарвлений в темно-зелений колір, з написом «Водень» червоного кольору (ПБ 10-115-96, ГОСТ 949-73).

Таблиця. Характеристики марок газоподібного чистого водню

Водень поставляється в стандартних сталевих балонах місткістю 40 і 50 л при тиску 14,7 МПа (ГОСТ 949), сталевих безшовних балонах великого обсягу (до 1000 л) при тиску 39,2 МПа (ГОСТ 12247), по трубопроводах, а також в спеціальних великогабаритних резервуарах для газу - газгольдерах, зазвичай під тиском не більше 10 МПа.

Небезпечні фактори і заходи безпеки при роботі з воднем

• водень в суміші з киснем і повітрям (гримучий газ) пожежо- та взривоопасен- для воднево-повітряної суміші концентраційний межа поширення полум`я становить 4,12-75 за обсягом, для суміші водню з киснем - 4,1-96 за обсягом;
• температура самозаймання суміші водню з повітрям - 510ordm-C, суміші водню з киснем - 450ordm-C;
• при денному світлі водневе полум`я практично не видно, тому для його виявлення необхідно застосовувати спеціальні датчики;
• скраплений водень при попаданні на шкіру викликає сильне обмороженіе- при випаровуванні скрапленого водню можливе утворення вибухо- і пожежонебезпечних сумішей;
• при високому тиску водень здатний надавати наркотичну дію;
• при високих концентраціях водень викликає кисневе голодування і удушье- при роботі в його середовищі необхідно використовувати ізолюючі протигази, а приміщення обладнати вентиляцією.

Застосування водню при зварюванні і різанні

Водень отримав обмежене застосування:

• при атомно-водневої зварювання (Як правило, сталей і алюмінію завтовшки до 5-10 мм);
• як горючий газ для газового зварювання (Зазвичай сталей, алюмінію завтовшки до 5 мм) і різання;
• в якості добавки до аргону, азоту при плазмової обробці.

В останні роки інтерес до водню для газополум`яної обробки металів зростає завдяки появі мобільних апаратів, що забезпечують отримання воднево-кисневої суміші в результаті гідролізу води. При розкладанні води електричним струмом утворюються кисень і водень в співвідношенні beta- = 1: 2, проте таке полум`я є окислювальним і не забезпечує якісного процесу зварювання сталей. Щоб полум`я було нормальним (beta- = 0,25-0,4) газова суміш в барботері електролізного-водного генератора збагачується парами вуглеводневих сполук - бензину, ацетону, спирту та ін. При використанні бензину температура полум`я становить 2600 ° C. Початковою сировиною для отримання водню і кисню служить 5-35-ий розчин KOH в дистильованої воді.

Воднево-кисневу зварювання виконують переважно лівим способом. В якості присадочного матеріалу застосовується зварювальний дріт Св08ГС, Св08Г2С, Св10ГС, Св10ГСМ. Легування кремнієм і марганцем забезпечує розкислення металу зварювальної ванни, необхідне через надлишок кисню. Для воднево-кисневого зварювання і різання випускаються різні апарати і установки - «Ліга», «Енергія», «Москва» і ін.

Даний вид газополум`яної обробки металів не вимагає балонів з газами, екологічний, призводить до скорочення експлуатаційних витрат.