Кратко и емко о газовых баллонах

Объем кислородного баллона составляет 40 литров, что позволяет под давлением 150 атмосфр поместить в него до 6000 литров газа, что эквивалентно 6 кубическим метрам. Если взять баллон объемом 50 литров и давление в 200 кгс/см², то его вместимость составит 10000 литров или 10 кубических метров газа.

Баллон кислородный новый

Кислород (при стандартных условиях) представляет собой бесцветный, безвкусный и беззапаховый газ, который активно поддерживает процесс горения. Он несколько тяжелее воздуха, и при 0°С и атмосферном давлении в 760 мм рт. ст. его плотность составляет 1,43 кг/м³. Этот газ обладает низкой растворимостью в воде и спирте.

Когда кислород охлаждается до температуры -183°С при атмосферном давлении, он превращается в бледно-голубую жидкость, также не имеющую запаха. Если же его охладить до -218,8°С, он замерзает.

Кислород является самым распространенным элементом на Земле. В земной коре он содержится в связанном состоянии, составляя около 47% по массе, а в атмосфере – в свободном виде, что соответствует примерно 23% по массе.

Существуют несколько основных методов получения кислорода:

• Из воздуха: этот процесс включает очистку воздуха от механических примесей, влаги и углекислоты, сжатие в компрессорах и его охлаждение до сжижения. После этого воздух разделяется на кислород и азот при медленном повышении температуры. Поскольку азот обладает меньшей температурой кипения, он испаряется и выводится в окружающую среду, в то время как кислород накапливается в жидком виде с помощью метода криогенной ректификации;
• Электролиз дистиллированной воды, который происходит по следующей реакции:
  2H₂O → O₂↑ + 2H₂↑ ;
  так как чистая вода имеет низкую проводимость тока, в нее добавляются электролиты, такие как KOH или NaOH;
• В лабораторных условиях кислород может быть получен путем каталитического разложения пероксида водорода (H₂O₂), а также разложения тяжелых металловых оксидов (например, оксида ртути (HgO)), перманганата калия (KMnO₄), хлората калия (KClO₃) и других веществ.

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

Характеристики марок газообразного технического кислорода (по ГОСТ 5583-78)

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

Температура, °С	-50	-40	-30	-20	-10	0	+10	+20	+30	+40	+50
Давление в баллоне, кгс/см²	99	107	124	129,5	134,5	139,5	145	150	155	160	172

Для расчета объема газообразного кислорода в баллоне в кубических метрах при стандартных условиях используется формула (по ГОСТ 5583-78):

где K₁ – коэффициент,
V_б – вместимость баллона в декометрах кубических (литрах).

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

Температура газа в баллоне, °С	Значение K1 при избыточном давлении, кгс/см² (МПа)
	140 (13,7)	145 (14,2)	150 (14,7)	155 (15,2)	160 (15,7)	165 (16,2)	170 (16,7)	175 (17,2)	180 (17,7)	185 (18,1)	190 (18,6)	195 (19,1)
-50	0,232	0,242	0,251	0,260	0,269	0,278	0,286	0,296	0,303	0,311	0,319	0,327
-40	0,212	0,221	0,229	0,236	0,245	0,253	0,260	0,269	0,275	0,284	0,290	0,298
-30	0,195	0,202	0,211	0,217	0,225	0,232	0,239	0,248	0,253	0,261	0,267	0,274
-20	0,182	0,188	0,195	0,202	0,209	0,215	0,222	0,229	0,235	0,242	0,248	0,255
-10	0,171	0,177	0,183	0,189	0,195	0,202	0,208	0,214	0,220	0,226	0,232	0,238
0	0,161	0,167	0,172	0,179	0,184	0,190	0,196	0,201	0,207	0,213	0,219	0,224
+10	0,153	0,158	0,163	0,169	0,174	0,180	0,185	0,191	0,196	0,201	0,206	0,211
+20	0,145	0,150	0,156	0,160	0,166	0,171	0,176	0,181	0,186	0,191	0,196	0,201
+30	0,139	0,143	0,148	0,153	0,158	0,163	0,168	0,173	0,177	0,182	0,187	0,192
+40	0,133	0,137	0,142	0,147	0,151	0,156	0,160	0,165	0,170	0,174	0,178	0,183
+50	0,127	0,132	0,136	0,141	0,145	0,149	0,154	0,158	0,163	0,167	0,171	0,175

Опасные факторы и меры безопасности

• Кислород не является токсичным веществом, и сам по себе не представляет взрывоопасной угрозы. Однако он выступает в качестве активного окислителя и может вызвать интенсивное горение различных материалов, особенно органического происхождения и других горючих веществ. Поэтому для работы с кислородом необходимо использовать только сертифицированные и одобренные для этого материалы;
• Контакт сжатого кислорода под давлением более 30 кгс/см² с жирами и маслами способен вызвать их мгновенное окисление, что сопровождается выделением тепла и может привести к воспламенению, а в определённых условиях даже к взрыву. Поэтому при работе с кислородом следует убедиться, что баллоны, оборудование и одежда окружающих не имеют следов жиров и масел;
• Материалы, такие как дерево, уголь, бумага или асфальт, пропитанные жидким кислородом, могут вызвать детонацию;
• Чтобы избежать возгораний, содержание кислорода в воздухе на рабочем месте не должно превышать 23% по объему. Помещения, где возможно превышение уровня кислорода, должны быть оснащёны вытяжной вентиляцией и средствами контроля за качеством воздуха. Необходимо ограничивать нахождение людей в таких помещениях и исключать присутствие легковоспламеняющихся материалов;
• После нахождения в среде с повышенным содержанием кислорода запрещается приближаться к источникам огня и курить, рекомендуется проветрить одежду в течение 30 минут;
• Жидкий кислород оказывает повреждающее воздействие на слизистую оболочку глаз, а при контакте с кожей может вызвать обморожение тканей. Поэтому отбор проб сжиженного газа должен проводиться в специальных защитных очках и перчатках;
• Баллоны и трубопроводы, предназначенные для транспортировки кислорода, нельзя использовать для хранения и транспортировки других газов. Следует применять меры для предотвращения загрязнения баллонов маслами, соблюдения осторожности при их перемещении, падении и предохранять от нагревания, в том числе от воздействия атмосферных осадков.

Применение при сварке и резке

Кислород является ключевым газом в процессах сварки и резки. При сжигании горючего газа в воздухе температура пламени обычно ограничена 2000°C, тогда как в технически чистом кислороде она может превышать 2500–3000°C. Эта высокая температура пламени обеспечивает возможность сварки различных металлургических материалов.

В ходе газопламенной обработки чаще всего используется кислород с объемным содержанием 99,2–99,5% и более. Для менее ответственных способов газовой сварки, пайки, поверхностной термообработки и других методов нагрева с использованием газа можно применять кислород с чистотой 92–98%.

Для процессов сварки и резки используется кислород в газообразном состоянии, который поступает от баллонов, газификационных установок (СГУ-1, СГУ-4, СГУ-7К, СГУ-8К, ГХ-0,75, ГХК-3 и других) или автономных станций (КГСН-150, К-0,15, К-0,4, К-0,5 и т.д.). При значительном объеме потребления кислорода его более экономично и безопасно хранить и транспортировать в жидком виде, несмотря на неизбежные потери от испарения сжиженного газа.

Процесс превращения жидкого кислорода в газообразный осуществляется в газификационных установках, которые могут быть насосными или безнасосными. Примером насосной установки может служить стационарная установка СГУ-1, предназначенная для газификации непереохлажденного кислорода и заполнения реципиентов и баллонов под давлением до 240 кгс/см² (24 МПа).

Кроме того, кислород используется в следующих областях:

• в качестве вспомогательного газа при лазерной резке различных материалов;
• при кислородной резке с поддержкой лазерного луча;
• в качестве газа для образования плазмы при плазменной резке;
• при резке кислородными копьями;
• в небольших количествах добавляется к защитным газам (аргону, углекислому газу) при дуговой сварке некоторых сталей и металлов с целью увеличения производительности и предотвращения образования пористости.

В этой статье:

• Виды газовых баллонов по типу хранимых газов
• Материал, из которого изготавливаются баллоны
• Особенности конструкции баллонов
• Объемы баллонов
• Давление в баллонах
• Подключение баллона и сопутствующие детали
• Маркировка баллонов
• Правила безопасности при работе с кислородом

Материал изготовления баллонов

Газовые баллоны могут быть изготовлены из стали или композитных материалов. Выбор материала стенок оказывает влияние на прочность, стоимость и массу резервуара.

Резервуары для хранения газов могут производиться методом цельного литья или путем приварки днища и крышки к цилиндрическому корпусу. Шовные баллоны имеют более низкую стоимость производства, но не способны выдерживать высокое давление, которое не должно превышать 3 МПа. В результате шовные конструкции подходят только для хранения сжиженных газов, которые при сжатии переходят в жидкое состояние и не создают чрезмерного давления на стенки.

Бесшовные баллоны более дорогие и способны выдерживать давление в пределах 150-200 атм(14.7-19.6 МПа). Это позволяет хранить в них газы, которые не переходят в жидкое состояние, а значительно сжимаются, создавая нагрузку на стенки.

К тому же, у баллона может быть приварена наружная конструкция, защищающая вентиль от ударов при падении. Она ограждает латунный элемент со всех сторон, но не препятствует его подключению. Модели вместимостью 5-10 литров имеют полукруглое дно и не предназначены для вертикального размещения. Баллоны от 12 литров оснащаются приваренной подставкой, которая обеспечивает их устойчивое вертикальное положение.

Источник видео: Rugasco

Как правильно хранить и транспортировать кислородные баллоны

На производственных объектах кислородные баллоны хранятся в помещениях, выполненных из негорючих материалов. Для отопления таких помещений используются водяные или паровые системы. Складские помещения для кислородных баллонов должны освещаться электрическими источниками света. Склад, где находятся баллоны, располагается на значительном расстоянии от производственных помещений.

Для перемещения баллонов используются специальные тележки или носилки. Внутри помещений баллоны переносят вручную, оказывая особое внимание на аккуратность.

Важно!

Запрещается носить баллоны на руках или на плечах. Строго запрещено допускать контакт кислорода с маслами или жирами — это создаёт опасность взрыва.

Как транспортировать кислород на дальние расстояния

Кислородные баллоны нужно перевозить на автомобилях с рессорным шасси, оборудованных специализированными грузовыми отсеками. Баллоны укладываются горизонтально в металлических ячейках, чтобы обеспечить их безопасность во время транспортировки. Для уплотнения ячеек можно использовать войлок. При укладке баллонов следует обращать внимание, чтобы вентили находились с одной стороны. В жаркую погоду баллоны с кислородом рекомендуется укрывать брезентом.

Во время сварочных работ строго запрещено приближать открытый огонь на расстояние менее 5 метров от кислородного баллона. Если вентиль замерз, его нельзя греть открытым огнем; вместо этого необходимо использовать горячую воду или пар. При проведении сварочных работ баллон должен находиться в вертикальном положении или под наклоном, чтобы вентиль располагался выше дна резервуара.

Колпак откручивается вручную или с использованием ключа. После того как колпак будет снят, необходимо проверить вентиль на наличие повреждений.

• нельзя откручивать вентиль с резкими ударами;
• запрещается использовать поврежденные баллоны;
• нельзя открывать вентиль, если на нем есть жировые пятна;
• необходимо избегать использования баллонов с истекшим сроком испытаний.

Перед использованием вентиль должен быть продувлен. Для этого его открывают на кратковременный период. После этого к вентилю присоединяется редуктор. Вентиль открывается плавно, так как резкое открытие может привести к воспламенению газа.

Как рассчитать расходуемый кислород

Работая с кислородом, необходимо использовать манометр для контроля оставшегося давления в кислородном баллоне. Заполнять баллоны до полного опустошения не рекомендуется, так как в емкости должно оставаться давление кислорода не меньше 0,5 кгс/см². С учетом остаточного газа заправочная станция может определить, что содержимое баллона следует заправить именно кислородом, исключая необходимость его промывки перед повторной заправкой.

Когда баллон опустошен до давления 0,5-1 кгс/см², на нем делается отметка «ПУСТОЙ». При этом устанавливается заглушка и колпак, после чего баллон отправляется на завод для планового осмотра или заправки.

Важно!

При использовании кислородных баллонов следует строгого следовать технике безопасности.

Техника безопасности

Устройство кислородного баллона представляется довольно простым, но надежным. Ключевым моментом является строгое соблюдение параметров закачиваемого внутрь газа, чтобы исключить риск разрыва емкости. В процессе эксплуатации и хранения следует соблюдать жесткие правила.

Когда кислородный баллон используется в стационарной сварочной установке, его следует устанавливать в вертикальном положении и фиксировать жестким хомутом.

Перед установкой редуктора нужно убедиться в отсутствии жировых или масляных загрязнений на его поверхности.

Заправка кислородом представляет собой сложный процесс, в частности, из-за того, что в сварочные баллоны закачивается газ, который доходит до распределительной станции в жидком состоянии. Такой способ более безопасен по сравнению с газообразным кислородом, однако он быстро испаряется, что может не оправдывать финансовые затраты. Производители идут на такие меры, поскольку безопасность является приоритетом. Особенно это актуально при перевозке жидкого кислорода в больших объемах (авто- и железнодорожные цистерны); вероятность катастрофы в случае его воспламенения и взрыва будет многократно выше.

Процесс закачивания газа в баллоны возможен как насосным, так и безнасосным способом, причем заполнение производится непереохлажденным кислородом. При любых действиях с баллоном крайне важно соблюдать осторожность и правила техники безопасности. Особенно уязвима область вентиля, так как именно она чаще всего выходит из строя из-за многократного открывания и закрывания.

Вентиль не подлежит ремонту; его нужно просто заменить на новый. Эта процедура может проводиться только в заводских условиях. При этом необходимо следовать установленным правилам, которые заключаются в запрессовке, то есть вкручивании под определенным давлением. После этого баллон с установленным вентилем проходит испытания под давлением. Как правило, это гидравлические испытания. Внутрь баллона закачивается вода под давлением 225 или 300 кгс/см², которая удерживается там около 5 минут. В дальнейшем давление снижается до рабочего (150 или 200 кгс/см²).

Также стоит отметить, что по аналогичному принципу проводятся проверки самих баллонов для выявления возможных протечек. Если все швы и стенки остаются сухими, то испытание считается успешным, и устройство допускается к дальнейшей эксплуатации.

Давление гелия в полностью заправленном баллоне в зависимости от температуры

При использовании баллонов необходимо понимать, как давление газа зависит от температуры. Для этого обратитесь к таблице ниже.

Давление	Температура
160 кгс/см²	+40 °C
150 кгс/см² (номинал)	+20 °C
140 кгс/см²	0 °C
130 кгс/см²	-20 °C
120 кгс/см²	-40 °C

Давление ацетилена в полностью заправленном баллоне в зависимости от температуры

Аналогичные показатели давления для ацетилена представлены в следующей таблице.

Давление	Температура
30,0 кгс/см²	+40 °C
23,5 кгс/см²	+30 °C
19,0 кгс/см² (номинал)	+20 °C
14,0 кгс/см²	0 °C
13,4 кгс/см²	-5 °C

Отличия бытовых баллонных пропановых редукторов от промышленных

Наконец, для покупателей важно понимать различия между двумя типами редукторов — бытовыми и промышленными баллонными пропановыми. Для быстрого сравнения ключевых показателей мы подготовили наглядную таблицу.

Тип	Пропускная способность	Давление на выходе
Бытовые редукторы для газовых плит типа РДСГ-1-1,2 Лягушка и РДСГ-2-1,2 Балтика	1,2 м³/час	2000–3600 Па (0,02–0,036 кгс/см²)
Промышленные редукторы для газопламенной обработки типа БПО-5	5 м³/час	1–3 кгс/см²