Кислород (О²)

Кислород является распространенным элементом на земле, встречающим­ся в виде химических соединений с различными веществами: в земле - до 50% по массе, в соединении с водородом в воде - около 86% по массе и в воздухе - до 21% по объему и 23% по массе.

Кислород при нормальных условиях (температура 20°С, давление 760 мм рт. ст.) - это бесцветный, негорючий газ, немного тяжелее воздуха, не имеющий запаха, но активно поддерживающий горение.

При нормальном атмосферном давлении и температуре 0°С масса 1 м³ кис­лорода равна 1,43 кг, а при температуре 20°С и нормальном атмосферном дав­лении - 1,33 кг.

Кислород имеет высокую химическую активность, образуя соединения со всеми химическими элементами, кроме инертных газов (аргона, гелия, ксенона, криптона и неона). Реакции соединения с кислородом протекают с выделением большого количества тепла, т. е. носят экзотермический характер.

При соприкосновении сжатого газообразного кислорода с маслами, жирами или твердыми горючими веществами, находящи­мися в распыленном состоянии, может произойти их самовоспламенение, что служит причиной взрыва или пожара. Для предупреждения несчастных случаев кислородную аппаратуру необходимо тщательно обезжиривать. Кисло­род способен образовывать в широких пределах взрывчатые смеси с горючими газами или парами жидкостей в определенных соотношениях кислорода при наличии открытого огня или искры. Технически чистый кислород получают раз­делением воздуха методом глубокого охлаждения или разложением воды при пропускании через нее электрического тока (электролиз).

Атмосферный воздух представляет собой смесь, содержащую по объему: азота - 78,08%, кислорода - 20,95%, инертные газы - 0,94%. остальное - углекислый газ, водород и другие газы. При получении кислорода из воздуха происходит разделение воздуха на кислород, азот. Аргон и азот так же, как и кислород, применяют при сварке в качестве защитного газа. Сущность спосо­ба получения кислорода из атмосферного воздуха заключается в охлаждении его с переходом в жидкое состояние, что достигается при нормальном атмос­ферном давлении и температуре -182,9°С.

Кислород получают из воздуха в специальных установках, где воздух, проходя через фильтр, очищается от вредных примесей, пыли, углекислоты, а также осушается от влаги. Перерабатываемый воздух сжимается компрес­сором до давления 200 кгс/см², после чего охлаждается в теплообменниках до сжижения.

Разделение жидкого воздуха на кислород и азот основано на разнице тем­ператур их кипения: температура кипения жидкого азота -196°С, а жидкого кислорода - 182,9°С при нормальном атмосферном давлении. При испарении в газообразную фазу сначала будет переходить азот, как имеющий более низ­кую температуру кипения, а по мере его выделения жидкость будет обогащать­ся кислородом.

Кислород направляется в газгольдер, откуда и наполняется в кислородные баллоны под давлением 150-165 кгс/см². К месту сварки кислород доставляется в кислородных баллонах, а в жидком виде - в специальных сосудах с хорошей теплоизоляцией. Для превращения жидкого кислорода в газ используются га­зификаторы или насосы с испарителями для жидкого кислорода. При нормаль­ном атмосферном давлении и температуре 20°С 1 дм³ жидкого кислорода при испарении дает 860 дм³ газообразного. Поэтому доставлять кислород к месту сварки целесообразно в жидком состоянии, так как при этом в 10 раз уменьша­ется масса тары, что позволяет экономить металл на изготовление баллонов, уменьшать расходы на транспортировку и хранение баллонов.

Жидкий кислород хранят и перевозят в специальных сосудах с хорошей теплоизоляцией. Для сварки выпускают технический кислород трех сортов:

• высшего, чистотой не ниже 99,5%
• 1-го сорта чистотой 99,2%
• 2-го сорта чистотой 98,5% по объему.

Остаток 0,5-0,1% составляет азот и аргон.