Примечание транскрибатора:
Изображение на обложке создано транскрибатором и является общественным достоянием.
Искусство сварки свинца. ПРАКТИЧЕСКОЕ РУКОВОДСТВО, ОБЪЯСНЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВА И ПРОЦЕССЫ. 52 ИЛЛЮСТРАЦИИ.
By C. H. FAY
Reprinted from
The Metal Worker, Plumber and Steam Fitter.
Published by
DAVID WILLIAMS COMPANY,
232-238 William St., New York,
1905.
Copyrighted, 1905.
By
David Williams Company.
ПРЕДИСЛОВИЕ.
Таинственность, которая всегда окружала работу сварщика свинца, как и любую другую ремесленную деятельность вне обычных профессий, рассеивается при полном понимании причин и следствий, имеющих к ней отношение. Хотя в различных работах рассматривалась сварка свинца, цель данного специального руководства — полностью и подробно объяснить каждую часть используемых аппаратов и приспособлений, а также их применение, чтобы внимательный читатель мог понять и освоить искусство сварки свинца, добросовестно соблюдая изложенные правила и уделяя достаточно времени практике для овладения мастерством. Данная инструкция, представленная в тексте и иллюстрациях, предлагается только после того, как читателю будет в полной мере внушено понимание опасной силы водорода при неправильном обращении. Всем, кто надеется стать сварщиком свинца, было бы полезно посвятить несколько вечеров с перерывами между ними тщательному изучению глав о водороде и его свойствах, прежде чем предпринимать дальнейшие шаги. Для тех, у кого нет предыдущего опыта работы с химикатами и газами, это предварительное изучение необходимо для их собственной безопасности, для успешной эксплуатации аппарата и обеспечения удовлетворительного качества работы. После того как вы полностью ознакомитесь со свойствами водорода и необходимостью проявлять осторожность при его использовании, у вас не возникнет особых трудностей в получении полных знаний об аппаратах и приспособлениях. Искусство сварки свинца можно приобрести только практикой, быстро или медленно, в зависимости от того, насколько оператор быстр и искусен в освоении любого ремесла. Помимо описания того, что было обычной практикой в течение многих лет, руководство содержит описание новой машины и горелки, которые только недавно стали доступны сварщикам свинца. В нем также описывается метод сварки свинца с использованием светильного газа и паяльного флюса. Одна глава посвящена мягкой пайке и работе с металлом «Британия», который широко используется в оборудовании баров и ресторанов, так как различные соединения легче выполнять с помощью паяльной трубки, чем любым другим методом. Поскольку рабочий, который надеется извлечь выгоду из чтения этой книги, из-за небольшой небрежности может создать массу проблем себе и другим, при работе рекомендуется проявлять осторожность и большое внимание.
СОДЕРЖАНИЕ.
Chapter. Page.
I. Introduction 9
II. The Apparatus 15
III. Hydrogen Gas 18
IV. The Construction of the Generator 26
V. Making the Gas to Burn the Generator 39
VI. Connecting the Apparatus 55
VII. Charging the Generator 64
VIII. The Flame and Its Management 73
IX. The Different Kinds of Seams 80
X. Pipe Seams 100
XI. Acid Chamber Work 108
XII. Special Hydrogen Apparatus and Burner 119
XIII. Soft Soldering with the Mouth Blow Pipe 127
ГЛАВА I. ВВЕДЕНИЕ.
При составлении руководства по сварке свинца невозможно переоценить тот факт, что необходимо проявлять величайшую осторожность, соблюдая мельчайшие детали и тщательно следуя каждому совету относительно безопасности. Я осознаю ответственность, лежащую на мне при передаче этой статьи в сотни рук людей, сравнительно несведущих в опасности, связанной с обращением с таким количеством водорода, без подробного инструктажа по его использованию. Поэтому меня можно извинить, если по этой причине некоторые объяснения настолько просты, что кажутся нелепыми; но моя цель — представить профессионалам руководство, на которое можно положиться, свободное от теории, не прошедшей тщательной проверки и испытаний, чтобы начинающий мог быть уверен, что если он следует напечатанным указаниям, то результатом будет только удовлетворение.
Изучите главу о водороде.
Я не могу не рекомендовать начинающим изучать главу о водороде до тех пор, пока основные моменты не будут заучены и ясно поняты. Эксперименты следует провести, а результаты тщательно записать для дальнейшего использования, прежде чем пытаться использовать генератор. Время, потраченное на тщательное освоение технической части, прежде чем приступать к механической, потрачено не зря. Тогда, когда человек возьмется за механическую часть, он сделает это с разумным пониманием того, что он делает, и любые небольшие проблемы, которые могут возникнуть, будут быстро преодолены.
Еще одна вещь, которую следует соблюдать, — это избегать нервозности. Нервный человек не может выполнять эту работу с какой-либо степенью удовлетворения, так как для сварки вертикальных и потолочных швов требуются хладнокровие, твердая рука и огромное терпение.
Сварка свинца: объяснение.
Сварка свинца — это процесс сплавления двух кусков свинца без использования припоя. Процесс состоит в расплавлении кромок вместе, по одной капле за раз, и при выполнении с помощью водорода и паяльной трубки называется «автогенным процессом». Свинец можно сплавлять с помощью бензина или светильного газа с использованием комбинированной паяльной трубки; но, поскольку обычные газы дают окислительное пламя и требуют флюса, это не считается практичным методом.
Рис. 1. — Аппарат для сварки свинца.
Свинец широко используется для футеровки баков, предназначенных для травильных растворов, горячего раствора цианида, аккумуляторных батарей, кислотных баков для ювелирного производства и баков для туалетов, так как вода во многих случаях содержит большое количество извести и других отложений, которые быстро разрушают припой, используемый на медных футеровках. Баки, используемые для вышеуказанных целей, должны быть футерованы свинцом, а швы сварены, так как кислоты воздействуют на олово в припоях и разрушают их. Спрос на эту работу быстро растет там, где она внедряется. Я продемонстрировал многим производителям, что это самый дешевый известный метод, так как он дает постоянное решение проблемы того, как сохранить химический бак герметичным.
Метод изготовления баков с свинцовой футеровкой.
Самый распространенный метод, к которому прибегают на многих крупных заводах, заключается в изготовлении баков из очень тяжелой древесины кипариса, свободной от сучков или дефектов. Соединения тщательно подгоняются в «ласточкин хвост», а для стягивания соединений и предотвращения утечек используются длинные болты. Обычно на изготовление одного небольшого бака уходит от трех до четырех дней, только чтобы через несколько месяцев он дал течь; в то время как такой же бак можно построить за несколько часов из любой дешевой древесины, и тогда, когда он будет футерован свинцом соответствующей толщины, а швы сварены, он обычно прослужит неопределенно долго, тем самым сохраняя полы и, зачастую, дорогостоящие гальванические растворы.
Самый распространенный аргумент, выдвигаемый производителями, заключается в том, что дно баков с свинцовой футеровкой быстро прорезается из-за падения в них острых кусков металла. Эту трудность лучше всего преодолеть, поместив в бак деревянное реечное дно, удерживая его на месте полосками листового свинца, один конец которых был предварительно приварен к дну бака. Эти полоски нужно пропустить через рейки, а затем загнуть поверх них. Это не даст дереву всплыть, и это единственный практичный способ сделать это, так как фальш-дно быстро гниет, и его можно легко снять и заменить, просто отогнув полоски свинца.
Общие замечания.
Мягкий припой, как здесь упоминается, означает припой, который плавится при температуре 300 градусов или ниже, и так называется из-за низкой температуры, необходимой для плавления припоя. Он используется почти исключительно на легкоплавких металлах и составах, таких как оловянные трубы и металл «Британия». Он также используется мастерами по изготовлению моделей при пайке белого металла, так как требуется очень мало тепла, чтобы пропитать им тяжелые изделия. Его не следует использовать для соединения труб, по которым подается горячая вода или другие горячие жидкости, так как он легко подвергается воздействию и разрушается. (Состав этих припоев объясняется в специальной главе.)
Главы о работе с паяльной трубкой, а также о работе в барах, сами по себе принесут много долларов в карманы сантехников, у которых есть мужество и амбиции освоить этот вид работы. Часто в труднодоступных местах возникают небольшие утечки, которые можно легко устранить с помощью паяльной трубки и обычной свечи.
Футеровка баров металлом «Британия» становится все более распространенной практикой, и обычно для выполнения этой работы требуется специалист в этой области. Пайка этого металла с помощью паяльной трубки и спиртовой горелки — дело несложное, и оно описано в специальной главе.
Нет причин, по которым эта работа не должна выполняться сантехником, особенно в небольших городах и поселках, и чтобы помочь тем, у кого не было возможности ознакомиться с такой работой, я прилагаю такие диаграммы, которые могут показаться полезными и необходимыми.
ГЛАВА II. АППАРАТ.
Аппарат, используемый для сварки свинца, показан на рис. 1. Он состоит из газогенератора, A; воздушного резервуара, B, и насоса, C; смесительной вилки, e, и необходимых кранов, f и g; комбинированного газоочистителя и пламегасителя, h; паяльной трубки и наконечников, i.
Генератор состоит из кислотной камеры, j, и газовой камеры, k. Они соединены трубкой подачи кислоты, l, которая проводит кислоту из кислотной камеры в газовую камеру, а также служит балансировочной трубкой.
Эта особенность делает генератор автоматическим в работе, так как как только газ в газовой камере достигает достаточного давления, кислота в газовой камере k медленно вытесняется обратно через трубку подачи кислоты l вверх в кислотную камеру j, где она удерживается до тех пор, пока газ не будет использован. Когда кислота опускается и погружает цинк, генерируется больше газа, заменяя тот, который был использован. Этот тип генератора никогда не будет выбрасывать кислоту, как плавающий генератор.
Требования к водородному генератору для сварки свинца заключаются в том, что он должен быть безопасным, экономичным и автоматическим в работе. Он должен быть сконструирован так, чтобы генерировать достаточно газа для поддержания постоянной подачи и подавать его под достаточным давлением для поддержания устойчивого пламени. Он также должен быть снабжен комбинированным пламегасителем и газоочистителем. Это предотвратит взрыв генератора из-за воспламенения газа в шланге. Этот уловитель должен быть частично заполнен раствором медного купороса, чтобы действовать как осадительная чаша. (Это рассматривается в разделе «Газоочиститель».)
Главная опасность при работе с аппаратом такого рода — это вероятность несчастного случая из-за неосторожного использования газа, и, поскольку смесь водорода и воздуха очень взрывоопасна, необходимо проявлять большую осторожность, чтобы выпустить весь воздух из генератора и трубок, прежде чем пытаться зажечь газ на паяльной трубке. Единственный способ убедиться, что воздух удален, — это проверить газ, как описано в разделе «Пламя и управление им».
Несколько предостережений.
Очень разумная идея — держать посторонних подальше от генератора, так как они очень склонны зажигать спички или наступать на трубки, несмотря на предупреждения быть осторожными, ибо если возникнет утечка, даже настолько незначительная, что ее трудно обнаружить, это вызовет сильный взрыв, а поскольку водород не имеет ни запаха, ни цвета, это может легко произойти незаметно. Вероятно, именно отсюда проистекает кажущаяся секретность, которой сварщик свинца обычно окружает себя.
Если в трубках произойдет взрыв и они загорятся, оператор должен обладать достаточным самообладанием, чтобы дотянуться до газового крана на генераторе и закрыть его. Если газ взорвется в генераторе, все, что можно сделать, — это увернуться от летящих кусков и сделать новый генератор. Если такой инцидент произойдет и купорос попадет на человека, выполняющего работу, или его помощника, следует немедленно применить раствор бикарбоната натрия или обычной стиральной соды к ранам. Если его нельзя достать, следует без промедления использовать жир или масло любого вида, втирая его в места, где кислота вызывает ожоги, и это нейтрализует кислоту и предотвратит дальнейшее повреждение. В руках осторожного рабочего проблем такого рода быть не должно. Девизом должно быть: «Проверь газ перед использованием». Если это делать, взрывы никогда не произойдут.
ГЛАВА III. ВОДОРОД.
Этот элемент был открыт Кавендишем в 1766 году и был назван им горючим воздухом. Название «водород» происходит от двух греческих слов, одно из которых означает «вода», а другое — «генерировать», из-за того, что он образует воду при сгорании. Он встречается в свободном состоянии в основаниях вулканов, а с помощью спектроскопа был обнаружен на Солнце и звездах. Он в основном существует в соединении с кислородом в виде воды и является важным компонентом всех растительных и животных веществ.
Водород получают путем разложения воды различными способами. В больших масштабах почти чистый водород можно получить путем пропускания пара над древесным углем или коксом, нагретым до тускло-красного каления. Если температуру поддерживать достаточно низкой, продуктами будут только водород и углекислый газ, и последний можно удалить, пропустив его через сосуд, наполненный гашеной известью, но если позволить температуре подняться слишком высоко или допустить избыток воздуха, образуется также окись углерода, которую невозможно удалить из смеси.
Чистый водород — это бесцветный, не имеющий запаха, прозрачный и безвкусный газ, который никогда не был сжижен. Он очень слабо растворим в воде. Это самый легкий из всех известных тел, и он не ядовит, хотя не поддерживает жизнь, и при смешивании с определенной пропорцией кислорода им можно дышать в течение значительного времени без неудобств. Он легко воспламеняется и горит на воздухе почти бесцветным, неярким пламенем, образуя воду. Горящая лучина гаснет при погружении в водород, и все тела, которые горят на воздухе, не способны гореть в водороде.
Водород не вступает самопроизвольно в реакцию ни с одним из элементов, хотя обладает сильным сродством к некоторым из них. Так, когда водород и кислород смешиваются, ничего не происходит, но если внести зажженную лучину, происходит сильный взрыв, в результате которого образуется вода. Аналогично, хлор и водород не действуют друг на друга в темноте, но если смесь подвергнуть воздействию яркого света или нагреть прохождением электрической искры, газы мгновенно соединяются со взрывной силой, образуя соляную кислоту.
Водород обычно получают действием цинка или железа на раствор соляной или серной кислоты. Все металлы, которые разлагают воду при нагревании, легко дают водород при обработке соляной или серной кислотой. Многие другие металлы более или менее охотно (хотя и не так охотно) вступают в реакцию с этими кислотами. Также можно использовать многие другие кислоты, кроме серной или соляной, но ни одна из них не действует так быстро. Во всех случаях действие состоит в вытеснении водорода кислоты используемым металлом, и если кислота не является такой, которая может вступить в реакцию с вытесненным водородом, последний также выделяется в виде газа.
Если требуется чистый газ, необходимо использовать чистый цинк или железо, так как примеси в обычном металле придают газу чрезвычайно неприятный запах.
Чистый газ не является абсолютно необходимым для сварки свинца, и из-за того, что они намного дешевле, а также из-за их повышенной быстроты действия, в описанном генераторе используются коммерческие сорта серной кислоты и цинка.
Коммерческий цинк известен как шпиатр и продается в чушках или блоках, которые легко разбиваются на фрагменты, как печной уголь, тяжелым молотком. Коммерческая серная кислота известна как купоросное масло и продается на фунты. Кислоту нельзя использовать в чистом виде, ее необходимо разбавлять водой в пропорции одна часть кислоты на семь частей теплой воды. Их нужно смешивать, медленно добавляя кислоту в воду; никогда не добавляйте воду в кислоту. Соединение кислоты и воды немедленно вступает в реакцию и всегда генерирует тепло, и результатом добавления воды в кислоту были бы небольшие взрывы. Существовала бы опасность попадания кислоты на одежду или в глаза. Смесь никогда не должна быть крепче, чем шесть частей воды на одну часть кислоты.
Начинающий заметит из вышесказанного, что генератор нельзя перегружать, делая кислотный раствор крепким. Водород — это своеобразный газ, а также опасный для того, кто не знает его особенностей, и чтобы полностью понять его, следует продемонстрировать следующие эксперименты, которые можно провести с небольшими затратами. Начинающий должен отметить результат каждого эксперимента по мере его демонстрации и тщательно заучить его для дальнейшего использования.
Эксперимент 1.
Проверка на водород. — Наполните небольшую банку или бутылку с широким горлышком водородом. Это делается путем предварительного наполнения бутылки водой, вставки конца трубки от водородного генератора (предварительно выпустив воздух из трубки), затем быстрого переворачивания бутылки и помещения горлышка, рис. 2, в кастрюлю с водой (A); вода останется в бутылке. Теперь включите водород. Газ, будучи легче воды, поднимется к верху бутылки (B), вытеснит воду и заменит ее чистым водородом, который должен быть свободен от воздуха. Выньте бутылку из кастрюли с водой, удерживая ее в перевернутом состоянии. Вставьте зажженную лучину в бутылку. Газ загорится и будет гореть у горлышка бутылки. Если лучину протолкнуть глубоко в бутылку, она погаснет. В бутылке собираются капли воды. Горение — это соединение с кислородом; следовательно, горение водорода показывает, что он имеет сродство к кислороду. Лучина гаснет, потому что водород не поддерживает горение. Если не допустить попадания в него воздуха, газ не может гореть или взорваться.
Рис. 2. — Эксперимент № 1.
Эксперимент 2.
Рис. 3. — Эксперимент № 2.
Доказательство того, что водород легче воздуха. — Поднесите перевернутую бутылку с водородом близко к пустой бутылке, также перевернутой, рис. 2. Постепенно наклоняйте бутылку, содержащую водород (A), пока она не примет вертикальное положение под пустой бутылкой. Проверьте бутылки на наличие водорода. Водород будет обнаружен в бутылке (B), которая была сначала пустой, что доказывает, что водород легче воздуха, так как он поднялся в пустую бутылку, вытеснив воздух, который был в ней. Если оставить бутылку с водородом в вертикальном положении без крышки на несколько минут, газ полностью исчезнет.