Gasno zavarivanje je postupak spajanja metala topljenjem i očvršćavanjemosnovnog i dodatnog metala pomoću plamena dobijenog sagorevanjem gorivoggasa.

Količina toplote oslobođena sagorevanjem, kao i najviša temperatura plamena, zavise od vrste gorivog gasa. Podrazumjeva se da gorivi gasovi sagorjevaju u struji kiseonika.

Da bi se ostvarilo sagorjevanje u struji kiseonika, gorivi gas i kiseonik se izspecijalnih posuda pod pritiskom – boca dovode u gorionik, odakle izlazepomješani u odgovarajućoj srazmeri. Na taj način je omogućeno sagorjevanjegorivog gasa na vrhu plamenika.

Plamenik zajedno sa gorionikom, bocama za skladištenje i crevima za dovodgasova, kao i pomoćnim i dodatnim uređajima (npr. redukcionim ventilima), činiopremu za gasno zavarivanje.

Osnovna prednost gasnog zavarivanja je mogućnost kontrole koju zavarivačima nad brzinom unošenja toplote,

temperaturom u zoni zavarivanja

i oksidacijom u atmosferi metala šava.

Osim toga, oblik i veličina šava mogu bolje

da se kontrolišu, jer se dodatni metal

uvodi nezavisno od izvora toplote.

U prednosti postupka se ubrajaju i niska cjena opreme, njenapokretljivost i relativno jednostavno rukovanje.

S druge strane, količina i koncentracija toplote je manja nego kodostalih postupaka zavarivanja, pa je za gasno zavarivanjekarakteristično duže vreme zagrivanja i hlađenja, usljed čega sustrukturne promene u ZUT izraženije i nepovoljnije.

Shodno tome, ovaj postupak je pogodan jedino za zavarivanjetankih limova i cjevi, posebno manjeg prečnika, kao i za njihovoreparaturno zavarivanje.

Plamen gasa se takođe koristi za rezanje, lemljenje, navarivanje, predgrevanje, termičku obradu i jednostavnije operacijeoblikovanja, kao što su savijanje i ispravljanje.

Osnovni zahtjevi koje treba da ispuni gorivi gas da bi se koristio zazavarivanje su da temperatura plamena bude znatno viša od temperature topljenja osnovnog i dodatnog metala, da brzinasagorevanja bude što veća, da se razvija dovoljna količina toplote zatopljenje osnovnog i dodatnog metala, kao i za nadoknadu gubitakatoplote, i da hemijska reakcija plamena sa osnovnim i dodatnimmaterijalom bude što manja.

Najčešće se koriste gorivi gasovi na bazi ugljovodonika:

acetilen, propan, butan, metan, i vodonik.

Kako se za primarno sagorjevanje acetilena koristi kiseonik iz boce, a zasekundarno sagorjevanje kiseonik iz okolnog vazduha, utvrđeno je da se zapotpuno sagorevanje acetilena troši 40% kiseonika iz boce i 60% kiseonika izvazduha.

Zavisno od odnosa acetilena i kiseonika, razlikuju se:redukujući (manjak kiseonika),neutralni (potpuno sagorevanje) Ioksidišući plamen (višak kiseonika).

Iako je teorijski smjesa kiseonika i acetilena kod neutralnog plamena 1:1, upraksi se pod neutralnim plamenom podrazumjeva smjesa O2:C2H2 = (1,1–1,2):1. Višak kiseonika se troši na sagorevanje okolnih gasova.

Kod neutralnog plamena uočljive su tri različite zone: jezgro, zonazavarivanja i omotač plamena

Jezgro je oblika konusa ili cilindra (zavisno od načina isticanja gasova), u kojem se odvija dio primarnog sagorjevanja. Pri tome sagorjeva manji dio smjese gasova, dok se veći dio razlaže na ugljenik i vodonik. Oslobođenakoličina toplote zagreva slobodni ugljenik stvarajući svjetli omotač jezgra, što daje utisak jarko bijele boje.

Srednja zona je oblika klina, i tu se odvija ostatak primarnog sagorjevanja, a počinje i sekundarno sagorjevanje, odnosno oksidacija 2CO i H2 kiseonikomiz vazduha. U ovoj zoni se postiže najviša temperatura plamena (do 3100°C), na 4–6 mm od vrha jezgra, pa se ona koristi za zavarivanje. Stoga se srednjazona zove i zona zavarivanja.

Omotač plamena, u kojem se odvija sekundarno sagorjevanje na računkiseonika iz vazduha. Temperatura u zoni sekundarnog sagorjevanja je znatno niža od maksimalne. Boja u ovoj zoni prelazi od plavo-ljubičaste bojeu sredini do žuto-narandžaste na krajevima.

Aparaturu za gasno zavarivanje čine boce za kiseonik i acetilen, redukcioni ventili,

dovodna creva, gorionik sa promenljivom mlaznicom i pomoćni alat.

Boce za tehničke gasove spadaju u posude pod pritiskom i podležu

odgovarajućem SRPS. Ove boce se izrađuju dubokim izvlačenjem od

konstrukcionog ugljeničnog ili niskolegiranog čelika.

Boce za kiseonik su zapremine 40 l, u koje je moguće uskladištiti 6000 l na

pritisku od 150 bara i temperaturi 20°C. Kiseonička boca je obojena plavo ili ima

plavu traka na 2/3 visine.

Boca za acetilen je obojena bijelo, ili ima bijelu traku na 2/3 visine. Acetilen u boci

se rastvara u acetonu, jer je sam acetilen kao nezasićeni ugljovodonik vrlo

eksplozivan na povišenom pritisku. Osim toga, boca se prethodno puni poroznom

masom (najčešće drveni ćumur ili mešavina uglja i infuzorijske zemlje) u koju se

uliva aceton, a zatim rastvara acetilen. Tako dobijena smjesa može da se

podvrgne pritisku od 15 bara, što znači da na sobnoj temperaturi i normalnom

atmosferskom pritisku u bocu može da se smjesti 4800 l acetilena (15 × 40 ×

0,35, gde je pritisak 15 bar, zapremina boce 40 l, 0,35 koeficijent popunjenosti

boce acetonom, a 24 rastvorljivost acetilena u acetonu).

Kako je radni pritisak znatno niži od pritiska u boci, boce je neophodno

snabdeti redukcionim ventilima za kiseonik i za acetilen. Oba redukciona

ventila imaju po dva manometra, jedan za pritisak u boci, drugi za radni

pritisak. Princip rada redukcionih ventila je isti, a jedina konstruktivna razlika

je u načinu vezivanja za bocu – kod kiseonika vezivanje je preko navrtke, a

kod acetilena preko uzengije – što isključuje mogućnost pogrešnog

vezivanja. Osim toga, razlika je i u opsegu merenja – kod kiseonika

manometri su do 300 bara (pritisak u boci), odnosno 16 bara (radni pritisak),

a kod acetilena do 40 bara (pritisak u boci), tj. 2,5 bara (radni pritisak).

Posebnu pažnju treba obratiti na rukovanje redukcionim ventilom za

kiseonik. Kako dodir kiseonika sa mašću, uljem ili nekom sličnom materijom

može da izazove eksplozivno paljenje, zabranjeno je rukovanje redukcionim

ventilom za kiseonik masnim ili prljavim rukavicama. Osim toga za ovaj

ventil je karakteristična pojava zaleđivanja usled razlike pritisaka na ulasku i

izlasku i odgovarajućeg pada temperature. Da bi se ovo sprečilo treba

koristiti što čistiji kiseonik, ugraditi grejač pre ventila ili koristiti ventil sa

dvostepenom redukcijom pritiska.

Posebnu pažnju treba obratiti na rukovanje redukcionim ventilom za kiseonik. Kako dodir kiseonika sa mašću, uljem ili nekom sličnom materijom može da izazove eksplozivno

paljenje, zabranjeno je rukovanje redukcionim ventilom za kiseonik masnim ili prljavim

rukavicama. Osim toga za ovaj ventil je karakteristična pojava zaleđivanja usljed razlike

pritisaka na ulasku i izlasku i odgovarajućeg pada temperature. Da bi se ovo spriječilo treba

koristiti što čistiji kiseonik, ugraditi grijač prije ventila ili koristiti ventil sa dvostepenom

redukcijom pritiska.

Osim redukcionih ventila koriste se i tzv. suvi ventili, koji se postavljaju između redukcionih ventila i gorionika, sl. 10. Princip rada suvog ventila je sledeći: kroz gumeno crevo dotiče gas u cijevni nastavak (2) ventila i otvara nepovratni ventil (4), protiče kroz ventil u unutrašnjost poroznog uloška (5), zatim kroz njegov porozni zid u sredinu uloška, a otuda u nastavak (3) i u gorionik. U slučaju eksplozije povratni udar plamena stiže do komoreizmeđu zida cijevi ventila (1) i uloška (5) i tu se gasi, jer se pri prolasku kroz porozni uložak

ohladi ispod temperature paljenja mješavine gasova. Povećani pritisak od eksplozije gotovo trenutno zatvara nepovratni ventil.

Gorionici za zavarivanje omogućavaju ostvarivanje potrebne smjesekiseonika i acetilena (ili drugog gorivog gasa), pri čemu se zahtjevastabilan plamen određenog oblika i toplotne moći. Osnovni djelovigorionika prikazani su na slici. Koristi se više tipova gorionika kojise djele prema pritisku napajanja (gorionik niskog i visokog pritiska) i prema regulaciji protoka (gorionik stalnog i višestrukog protoka).

Prema pritisku napajanja gorionici se dijele na osnovu pritiska smješe u mlaznici i

pritiska svakog od gasova. Ako je pritisak smješe manji od pritiska gasova onda se radi o

gorioniku niskog pritiska, a u slučaju da je pritisak smješe veći od pritiska bar jednog gasa,

onda se radi o gorioniku visokog pritiska. Prema regulaciji protoka gorionici se djele na one

kod kojih je promjena protoka moguća u vrlo malim granicama (gorionik stalnog protoka -

bez promjene cijevi) i one kod kojih je regulacija moguća, najčešće izmjenom pritiska

napajanja (gorionik višestrukog protoka - sa izmjenom cijevi).

Osim prema svojstvima, gorionici se razlikuju i po veličini mlaznice, koja se bira na

osnovu debljine osnovnog materijala. Po ovoj podjeli gorionici su obilježeni brojevima od 1

do 8, a biraju se prema debljini osnovnog materijala.

Pri rukovanju gorionicima treba voditi računa o sljedećem:

• popravke smije da radi samo stručna osoba;

• mlaznica se čisti posebnim iglama koje daje proizvođač;

• za povremeno čišćenje injektora upotrebljavaju se posebne četke;

• kod zamjene cijevi krunastu navrtku treba dobro pritegnuti, jer se kod slabog zaptivanja

javlja povratni udar plamena;

• plamen se pali tako da se najprije malo otvori kiseonik, a zatim acetilen; tek kada se

smješa upali, plamen se reguluše (gasi se obrnutim redoslijedom);

• kada gorionik "zviždi" to znači da plamen gori kod injektora umesto na mlaznici; dovod

gasa treba brzo zatvoriti; ako se gorionik previše zagrijao, treba ga ohladiti;

U tab. 8 dati su najčešći kvarovi gorionika, njihovi uzroci i načini otklanjanja.

U zavisnosti od kretanja gorionika i žice postoje dvije tehnike gasnog zavarivanja:

unaprijed i unazad (u smislu međusobnog položaja žice i gorionika), sl. 14. Ove dvije tehnike

se zovu još i ulijevo i udesno, što je odgovarajući naziv samo ako se gorionik drži u

desnoj ruci. Tehnika zavarivanja unaprijed se sastoji u sljedećem, sl. 14a:

• Plamen je usmjeren prema ivicama osnovnog metala (žlijeba).

• Žica se drži ispred plamena, njen vrh je blizu mjesta zavarivanja, povremeno se uranja u

metalnu kupku i treba da bude u zaštiti plamena.

• Način vođenje i nagibi žice i gorionika zavise od položaja zavarivanja i debljine osnovnog

metala. U slučaju sučeonog ″I″ spoja na tankom limu (do 3 mm), žica se vodi bez

poprečnih oscilacija, a gorionik od jednog do drugog kraja žleba, poprečnim (″cik-cak″)

ili kružnim kretanjem, dok su im nagibi oko 45°.

Tehnika zavarivanja unazad se sastoji u sljedećem, sl. 14b:

• Plamen je usmjeren prema metalnoj kupki i ravnomjerno zagrijava i topi osnovni i dodatni

materijal.

• Žica se drži iza plamena i nalazi se između osnovnog materijala i gorionika. Vrh žice je

neprestano uronjen u rastop, pomjera se u krug i stalno miješa rastop.

• Način vođenje i nagibi žice i gorionika takođe zavise od položaja zavarivanja i debljine

osnovnog metala. U slučaju sučeonog V spoja na limu debljine preko 3 mm, žica je

nagnuta pod 45° i pomjera se ukrug od ivice do ivice žleba, a gorionik je nagnut 45-70°,

zavisno od debljine, i kreće se pravolinijski.

Dodatni materijali se isporučuju u obliku žica i šipki. U slučaju zavarivanja niskougljeničnih

i niskolegiranih čelika dodatni materijal je u oblikušipki dužine 1000 mm ili koturova

žice mase 40 kg, standardnih prečnika: 2; 2,5; 3,25; 4; 5; 6,3 mm. Oznaka dodatnog

materijala se sastoji iz dva dela: opšteg (slovo P) i dopunskog (slovo O, Z, Y ili cifre od 1

do 6) sa značenjem datim u tab. 9. Žice suprevučene tankim slojem bakra radi zaštite od

korozije.