ATABB

Oğuzboyu

Gaz Ergitme Kaynagında Kullanılan Gazlar

Gaz ergitme kaynağında kullanılan başlıca yanıcı gazlar şunlardır;

Asetilen ( C2H2)
Hidrojen (H2)
Metan (CH4)
Propan (C3H8)
Bütan ( C4H10)
Propan + Bütan karışımı (C3H8 + C4H10)
Havagazı
Benzin veya Benzol (C6H8) buharı.

Kaynaktan sarfı nazar edilse bile, hem kalite hem de iktisadi bakımından ayrı ayrı hallerde, hangi gazın daha müsait olduğunu tespit etmek her zaman mümkün değildir.Bunu basit bir şekilde gösteren ve her yerde tatbiki mümkün olabilen bir ölçü yoktur.Gazın ne ısıl değeri, ne alev sıcaklığı ve ne de fiyatı başlıbaşına bir karar vermeye kafi gelmez.

Diğer taraftan, kaynak tekniğinde kullanılacak yanıcı gazların bilhassa aşağıdaki şartları gerçekleştirebilmesi istenir.

a- yüksek bir ısıl değer
b- yüksek alev sıcaklığı
c- yüksek tutuşma hızı
d- erimiş haldeki kaynak banyosunu havanın zararlı tesirine karşı koruma
e- aritksiz (mesela, cüruf gibi) bir yanma
f- imkan nispetinde ucuz ve kolay istihsal edebilme


Yukarıda verilen gazlardan en fazla beş tanesi, kaynak tekniğinde kullanılmaktadır. Asetilen,hidrojen,propan,bütan ve havagazı.Bu gazlar arasında Asetilen gazının tutşma hıznın ve alev gücünün diğer gazlardan fazla olmasi, bu gazın kaynak tekniğinde diğerlerinden daha fazla kullanılmasına sebeb olmuştur.


Çeşitli Yanıcı Gazlar Hakkında Kısa Bilgi

a – Hidrojen
Kaynak tekniğinde hidrojen çok nadir hallerde kullanılır. Mesela çok ince aliminyum ve kurşun saçların kaynak ve lehim işleri gibi. Alev sıcaklığı 2100°C olduğundan saç kalınlığı arttıkça, tavlama zamanıda yükselir. Hidrojen piyasaya 40 litrelik tüplerde 150 atmosfer altında sevkedilir.
Hidrojen tatsız kokusuz ve renksiz bir gazdır.1m3 hidrojen 10 gram olup aynı hacimdeki oksijenden 15,9 defa daha hafiftir. Hava ile %9 ila %68 oranında karıştığı zaman patlayıcı bir gaz karışımı hasıl eder.

b – Metan (CH4)
Metanın ısıl değeri 8850 kcal/m3 olmasına rağmen, alev sıcaklığı düşük olduğundan, çeliği sıvı hale getirmesi oldukça zordur. Yanma hızının düşük olması yüzünden, çok defa hidrojen, asetilen veya etilenle karıştırılarak, yanma hızının yükseltilmesine calışılır. Buna rağmen böyle bir karışım kaynak tekniği için herhangi bir anlam ifade etmez.
Metan hava ile %6 ila %13 oranında karıştığı zaman patlayıcı bir karışım teşkil eder.

c – Hava Gazı
Havagazı çeşitli gazların karışımından ibarettir. Bunu takriben %50 Hidrojen , %12 karbonmonoksit (CO) , %25 Metan (CH4) ibaret olup, geri kalanıda etilen (C2H4), azot (N) , ve karbondioksit (CO2) teşkil eder.

Özgül ağırlığı 0,4 ila 0,6 kg/m3 ve ısıl değeride 3500 ila 4500 kcal/m3 arasında değişir. Gerek ısıl değerinin gerekse alev sıcaklığının düşük olması dolayısıyla kaynak tekniğinde nadiren ancak ince saçların kaynağında kullanılır. Bazen alev sıcaklığını yükseltmek için hava gazına asetilen karıştırılır (%30 asetilen). Havagazı daha ziyade kesme, lehimleme veya yüzey sertleştirme işlemlerinde kullanılan bir gazdır.



d – Propan ve Bütan
Her iki gazında ısıl değeri yüksek olmasına rağmen , tutuşma hızları ve alev sıcaklıkları düşüktür. Bu sebebten ötürü daha ziyade kesme, tavlama ve lehimleme işlerinde kullanılır. Birer karbonlu hidrojen olan propan ve bütan gazları, tüplerde sıvı halinde bulunur.

e – Benzin Buharı
Sıvı halinde bulunan benzin buharı bilhassa su altında yapılan kesme işlerinde kullanılır. Sıvı benzinin özgül ağırlığı 0,7 kg/litre ve ısıl değeri de 10000 kcal/kg civarındadır. Benzin-hava karışımının %1,4 ten itibaren çok tehlikeli bir patlayıcı gaz karışımı teşkil edeceği hatırdan cıkarılmamalıdır.

f – Benzol Buharı
Benzol eskiden özel kaynak ve kesme işlerinde kullanılmasına rağmen, bugun yerini asetilene terke etmiş durumdadır. Özgül ağırlığı 0,83 kg/litre ve ısıl değeride 9600 kcal/kg dır.

g – Asetilen (C2H2)
Asetilen, karpitin su ile temasından elde edilen bir gazdır. 76 mm civa basıncında ve 0°C de özgül ağırlığı 1,17 kg/m3 olup havadan biraz hafiftir. (havann özgül ağırlığı 1,23 kg/m3 dür). Bir kilogram asetilen 760 mm civa basıncında ve 0°C de 854 litre, yani basınç ve 15°C de de 900 litredir.

Asetilen, içerisinde mevcut fosforlu hidrojen dolayısıyla sarımsağımsı bir kokuya sahiptir. Asetilenin kritik sıcaklığı 37°C ve kritik basıncıda 67 olup, atmosferik basınçta – 80°C de sıvı ve - 83°C de katı hale geçer.

Asetilenin hava veya oksijenle teşki ettiği karışımlar çok tehlikelidir. Bu karışımların tutuşması halinde büyük infilaklar meydana gelir.Tehlikeliş patlayıcı gaz karışımlarının oranı aşağıda verilmiştir.

Oksijenle %2,3 ila %93 oranında asetilen
Hava ile %1,5 ila % 82 nispetinde asetilen

Asetilen kararsız bir karbonlu hidrojen olduğundan, ayrışmaya meyillidir. Asetilen 1,5 atmosferden daha yüksek bir basınçla sıkıştırıldığında ve sıcaklıkta arttığı zaman kendisini teşkil eden hidrojen ve karbona ayrışmaya başlar. Aynı zamanda tutuşma ve yanma olmaksızın, 11 misli bir basınç artışı ile infilak eder. Bunun neticesi olarakta, asetilen cihazlarında 1,5 atmosferden daha yüksek basınçlara müsaade edilmez. Basınç 2 atmosferi aşınca, özel emniyet tedbirleri alınmadığı takdirde, bir noktada başlıyan ayrışma bütün gaz kütlesine yayılır. Ayrıca sıcaklığında artmamasına bilhassa dikkat edilmelidir. Asetilenin istihsali sırasında , cihazın sıcaklığının 80°C nin üzerine çıkmasına hiçbir şekilde müsaade edilmez.Kabul edilen sınır 1,5 atmosfer gaz basıncında 60°C dir.

Karpit (CaC2)
Kimyada kalsiyum karbüre (CaC2) karpit adı verilir. Karpit ark fırınarında kireç taşı ile kok kömürü arasındaki reaksiyon neticesinde meydana gelir. Bu reaksiyona 56 kısım kireçtaşı ve 38 kısım da kok kömürü iştirak eder. Ark fırınında reaksiyonun meydana gelmesi için ton karpit başına takriben 3000 ila 3500 kwh lik bir elektrik enerjisine ihtiyaç vardır. Ark fırınındaki reaksiyon 2000°C civarında meydana gelir ve aşağıdaki şekilde cereyan eder :

1--- CaCO3 = CaO+CO2
(100) (56) (44)

2--- CaO+3C = CaC 2+CO
(56) (36) (64) (28)

Ark fırınlarında elde edilen karpit, tane büyüklüklerine göre sınıflandırılır.Bu sınıflandırma DIN 53922 ye göre şöyledir:

2-7 mm – ince taneli karpit
7-25 mm – orta teneli karpit
25-80 mm – iri taneli karpit



Kimyasal saf karpitin 1 kilogramı 0°C de ve 7600 mm civa basıncında 350 litre, 15°C de ve yine aynı basınçta 373 litre asetilen verir. Teknik karpitin verdiği asetilen miktarı tane büyüklüğüne bağlıdır ve tane büyüklüğüne göre verdiği asetilen miktarı da şöyledir.

4 – 15 mm .................... 260 litre
15 – 25 mm .................... 280 litre
25 – 80 mm .................... 300 litre

Karpitin su ile teması esnasında gaz haline geçiş sürati de, tane büyüklüğüne bağlıdır. Tane büyüklüğüne tabi olarak 1 kg teknik karpitin gaz haline geçiş zamanı aşağıda verilmiştir.

2 – 4 mm ...................... 3 dk
4 – 7 mm ...................... 10 dk
7 – 15 mm ...................... 13 dk
15 – 25 mm...................... 14 dk
25 – 50 mm...................... 15 dk
50 – 80 mm...................... 24 dk

Karpitin Su ile Teması
Karpitin su ile teması neticesinde asetilen elde edilir. Karpit ile su arasında aşağıdaki reaksiyon meydabna gelir:

CaC2+2H2O = C2H2+Ca(OH)2+ısı
(64) (36) (26) (74) (400)

1kg karpit için 0,562 kg sya ihtiyaç vardır. Bu reaksiyondan 1,15 kg çamur ve 0,406 kg = 350 litre asetilen elde edilir.Pratikte hesap yaparken 1kg karpitin 250 litre asetilen verdiği kabul edilir.

Büyük tesislerde geri kalan kireç çamurunun defi için özel kireç çamuru çukurlarına ihtiyaç vardır. Çamurda erimiş durumda asetilen bulunduğundan hiçbir zaman, çukurlarda kanalizasyonla birleşen kanallar bulunmamalıdır. Bundan başka küçük istihsal cihazlarından (karpit kazanlarından) çıkarılan çamurun, çöp varillerine boşaltilmasınada kesinlikle müsaade edilmemelidir. Bu kurallara uyulmaması her zaman ciddi kazalara sebebiyet verebilir. Karpit çamuru için sçöylenen bu hususlar, aynı zamanda çamur suyu içinde geçerlidir. Çünkü suda belirli miktarda asetilen içerir. Kireç çukurları çamurun durulmasını sağlayacak şekilde yapılmalıdır. Böylece çamur suyunu tekrar karpit kazanlarında kullanarak, suda erimiş bulunan asetilenin kaybı önlenmiş olur. Bu durum mümkün olmadığı takdirde, çamur suyunu akıntıya vermeli veyahutta toprakta sızarak kaybolmaya bırakılmalıdır.

Suyun sıcaklığı yükseldikçe asetilen gazınında erime kabiliyeti düşmektedir. Bu nokta, asetilen istihsal cihazlarından, çamurun boşaltılması işinin sıcak vaziyette yapılmasının daha doğru olacağını gösterir. Kireç çamurunun bir yere yığmak veya tasfiye etmek umumiyetle bir masraf faktörüdür. Kaynajk atölyelerinde meydana gelen bu kireç çamurunu, kireç gibi inşaat işlerinde kullanmak mümkündür. Kuru tortu bırakan asetilen istihsal cihazlarından elde edilen kuru kireç artıklarının defi, çamura nispeten daha kolaydır. Bunlar çuvallara konarak kolayca nakledilir.

Asetilenin istihsal sırasındahasıl olan feri mahsul sıcaklıktır. 1kg karpitten takriben 400kcal ısı elde edilir. Bu nokta, cihazların konstürksiyonuna tesir ettiğinden, bir külfet arzeder. Buna karşın faydasıda mevcuttur. Kışın cihazların donmasına mani olur ve gazın suda erime kabiliyeti azalır.

Erimiş (Tüp) Asetilen
Asetileni doğrudan doğruya atölyede istihsal cihazında elde etmiyip, tüplerden hazır durumda kullanmak ta mümkündür. Tüp halindeki asetilenin kaynak işletmelerinde kullanılması daha kolay olup, biçok faydası vardır.

Asetilen tüplere doldurulurken, oksijen ve diğer gazlara nazaran bazı zorluklar arz eder. Tehlikesi dolayısıyla yanliz belirli derecede sıkıştırılabilir. Yüksek basınç istihsal cihazlarında ortalama olarak 1 atmosfer basınç bahis konusudur. Devir kompresörleride takriben 1 atmosfer basınç için taçhiz edilmiştir. Yüksek basınç cihazlarındaki emniyet supaplarıda 1,5 atmosfer üzerine hesaplanmıştır. Bütün bunlara sebep , asetilenin kararsız bir karbonlu hidrojen olarak ayrışmaya eğilimli oluşudur. Asetilen 300°C civarında karbon ve hidrojene ayrışır. Aynı zamanda tutuşma ve yanma olmaksızın çıkış basıncının 11 misli bir basınç artışı görülür. Asetilenin basıncı yükselerek 2 atmosfere erişince, özel emniyet tedbirleri alınmadığı takdirde, bu noktada başlayan ayrışma bütün gaz kütlesine yayılır. Bu nokta çok önemlidir ve çeşitli emniyet tedbirlerinin anahtarını verir. Asetilen infilaklarını yüksek basınçlarda önlemek üzere aşağıdaki çarelere baş vurulur.

a – Ayrışmanın bütün kütleye yazyılmaması için gaz serin tutulmalıdır.
b – Gaz , mesamatlı malzemelere iyice yayılmalıdır.
c – Gaz aseton gibi sıvılarda eritilmelidir.

Gazların serin tutulmasına bilhassa doldurma işlemi sırasında riayet edilmelidir. Tüplerin doldurulması için sarfedilen 15 atmosferlik basınç üç kademeye ayrılır ve kademeler arasında basıncın meydana getirdiği ısı, soğutucu sprialler tarafından çekilir.

Asetilen tüplerinin içerisinde evvela gözenekli sünger gibi bir madde bulunur. Bu gözenekli madde bütün tüp hacminin %25 ini işgal eder. Geri kalan hacmin %38ini aseton kaplar. Aseton gözenekli madde tarafından emilir.Kalan %29 uda gaz gaz girince asetonun genleşmesi için muhafaza edilir. Son %8 lik hacimde emniyet için bırakılır.

Asetilenin asetonda erime kabiliyeti basınçla orantılıdır. Basınç yükseldikçe asetonda eriyen gaz miktarıda artar. Tetbik edildiğinde 15 atmosferde takriben 400 litre asetilenin 1 litre asetonda eridiği görülür. Normal tüplerin hacmi 40 litredir. Bununda %38 I aseton olduğuna göre bir tüpte yaklaşık 15 litre aseton bulunur. Bu da 40 litrelik normal bir tüpün 15 atmosfer doldurma basıncında takriben 15x400≈6000 litre (6m3) erimiş asetilen ihtiva ettiğini gösterir.

Bütün gazlar sıvılar içerisinde eritildiğinde, sıcaklık derecesi yükseldikçe , sıvıyı terk etme (yani basıncın artma) meyilide artar. Buna misal olarak soda şişelerini, yani suda erimiş asit karboniği verebiliriz. Asetonda erimiş asetilende tamamen buna benzer.

Asetilenin asetonda erimesi oldukça yawaş gerçekleşir. Bu halde doldurma işleminin oldukça külfetli olmasına sebebiyet verir. Kafi derecede bir randıman elde edebilmek için, doldurma tesislerinin büyük ve tüp adedininde fazla olması gerekir.

Normal bir tüpten takriben 1000 litre asetilen alınmalıdır. Fazla alındığı takdirde asetonda asetilenle birlikte dışarı çıkar. Bunun için doldurma atölyelerinde asetilen tüplerindeki aseton miktarı kontrol altında bulundurulur. Saatte 1000 litreden fazla asetilen çekildiği takdirde iki veya daha fazla tüpün müşterek bağlanması gerekir.

Devamlı çalışmalarda asetilen tüp bataryası kullanılır. Bataryalar iki kısımdan oluşur. Yarısı kullanılır, diğer yarısıda yedek olarak kalır.Bir bataryanın büyüklüğü saatte çekilen gaz miktarıyla hesaplanır. Mesela , 6 tüpten oluşan bir bataryayı göz önüne alalım. İki kısma ayrıldığında saatte 3x1000≈3000 litre asetilen çekilebilir. Büyük ihtiyaçlarda 6x1000≈6000 litre gaz almalıdır.

İstihsal cihazlarından elde edilen asetilen ile tüp asetilenin mukayesesini şöyle yapabiliriz:

a – Tüp asetileni daha temizdir.
b – Tüp asetileni her türlü hava şartları altında ve her yerde kullanılmaya müsaittir.
c – tüp asetileni kazalara karşı geniş ölçüde emniyetlidir.
d – Tüp asetilen kısa bir müddet için kullanılacak dahi olsa, gaz almak daima daha kolaydır.
e – Tüp asetilen kolay taşınabilir.
f – Kireç çamurunun defi tüp asetilen için bahis konusu değildir.
g – Tüp asetileni , karpit kazanında elde edilen asetilene nazaran daha pahalıdır.

ÖDEVİ VEREN : Prof. M. Emin Yurci
Doç. Selahattin Yumurtacı
ÖDEVİ HAZIRLAYAN : Umut Yücel
97066133,MKM2,4/A