Глава X. Сварочное пламя

§ 45. Структура ацетилено-кислородного пламени

Ацетилено-кислородное пламя обладает наиболее высокой температурой по сравнению с пламенем любого другого газа. Поэтому оно нашло самое широкое распространение.

Структура ацетилено-кислородного пламени схематично представлена на рис. 66. В пламени можно различить три зоны: ядро, среднюю восстановительную зону и факел - окислительную зону. Ядро представляет собой механическую смесь сильно нагретого кислорода и диссоциированного (разложенного) ацетилена 2C+H₂+O₂.

Ядро выделяется резкими очертаниями и ярким свечением. Горение начинается на внешней оболочке ядра и продолжается во второй зоне по реакции 2C+H₂+O₂→2CO+H₂; углерод сгорает неполностью. Водород, как имеющий меньшее сродство к кислороду по сравнению с углеродом, в этой зоне не окисляется. Полностью сгорает углерод и горит водород в третьей зоне пламени за счет кислорода воздуха по реакции 2CO+H₂+1,5O₂→2CO₂+H₂O.

Для полного сгорания одного объема ацетилена требуется два с половиной объема кислорода; один объем поступает из кислородного баллона и полтора объема - из воздуха.

Распределение температуры по оси ацетилено-кислородного пламени показано на рис. 66, а. Максимальная температура пламени, достигающая 3050 - 3150°С, находится на расстоянии 2 - 6 мм от конца ядра. При увеличении расхода ацетилена и кислорода это расстояние приближается к максимальному. Изменение длины ядра в зависимости от расхода газов видно из рис. 66, б.

Схема и графики изменения температур метан-кислородного и пропан-бутан-кислородного пламени даны на рис. 66, в.

Рис. 66. Схема строения пламени и распределение температур: а - нормальное ацетилено-кислородное пламя, б - размеры ядер ацетилено-кислородного пламени для мундштуков наконечников различных номеров, в - схемы и графики изменения температур метан-кислородного и пропан-бутан-кислородного пламени; 1 - ядро, 2 - восстановительная зона, 3 - факел, 4 - свариваемый металл, l - длина ядра