FI67189C - Saett att reducera det vid svetsning eller bearbetning medelstelektrisk ljusbaoge bildade otsonet - Google Patents

Description

1- --- -1 r.| KUULUTUSJULKAISU £.Π Λ O O

•jgr· W (,,>UTLÄCCNIN6S$K«irT O/10 9 C Patont-i ayäonotty H C2 1985 (45) Patent eeddelat (51) Kvjiu/im.cl^ B 23 k 35/38 SUOMI—FINLAND ρΐ)Ν»β»^-Γ>ι««β^ 773301 (22) H«k«*fapaiv·—AMOknlng^ai 03.11.77 (23) ANmpaM—GIMtMadaf 03.11.77 (41) Tutot (uMmIcsI — Blhrtt offaMlg 06.05.78

Patentti- j* rekisteri halittua (44) MiMinWpe.on j. fcyLMfatea prm.-

Patent- och register ityralssn AaaBkaa «d^d od» «cLskrifc·* psbNcarad 31.10.8** (32)(33)(31) Pjnr4«**irswo»*··»—prtortwt 05.11.76

Ruotsi-Sverige(SE) 7612355~3 (71) AGA Aktiebolag, S-181 81 Lidingö, Ruotsi-Sverige(SE) (72) Lennart Selander, Bälsta, Lars Fahlen, Vällingby, Ladislav Sipek, Täby, Ruotsi-Sverige(SE) (7*0 Oy Borenius & Co Ab (5*0 Menetelmä hitsattaessa tai työstettäessä sähkövalokaaren avulla muodostuvan otsonin vähentämiseksi - Sätt att reducera det vid svetsning eller bearbetning medelst elektrisk ljusbäge bildade otsonet

Keksinnön kohteena on menetelmä hitsattaessa tai työstettäessä sähkövalokaaren avulla nuodostuvan otsonin vähentämiseksi, jolloin kaarihitsaus tai työstö tapahtuu suojakaasun avulla, ja jolloin valokaaren välittömään läheisyyteen syötetään pääasiallisesti samanaikaisesti hitsaus-tai työstöprosessin kanssa lisäainetta, joka saatetaan reagoimaan sen otsonin kanssa, joka ultraviolettisäteilyn vaikutuksesta muodostuu siitä hapesta, jota on valokaaren ja polttimon välittömässä läheisyydessä.

Otsoni on tunnetusti hyvin myrkyllinen kaasu. Useimmissa maissa on suurin sallittu otsonin konsentraatio työpaikoilla rajoissa 0,01... 0,1 ppm (miljoonasosaa). Otsonia voi nuodostua ilman hapesta eri reaktioiden tuloksena, etupäässä valokemiallisen reaktion seurauksena ultravioletti (UV-) säteilyn esiintyessä. Käytettäessä avointa sähkövalokaarta hitsaukseen, leikkaukseen tai senkaltaiseen, on nuodostuva UV-säteily riittävän voimakasta aiheuttamaan otsonin muodostumista mitattavin määrin sekä valokaaren välittömässä läheisyydessä että ympäristössä.

Otsonia muodostuu tavallisesti valokemiallisesti happimolekyylin dissosioituessa seuraavan reaktiokaavan itukaan O2 + (hv) - 0+0 ja O2 + O--O3 jossa h = Pianokin vakio ja v = UV-säteilyn taajuus.

Happimolekyylin dissosioitumisenergia on suunnilleen 5 eV ja tämän seurauksena osallistuu ainoastaan sellaiset säteilyaallonpituudet.

1.

2 67189 jotka ovat lyhyempiä kuin noin 220 nm, valokemiallisen otsonin kehittymiseen. Hapen maksimaalinen dissosioituminen tapahtuu aallonpituuksilla 130...180 nm. Dissosioitumisprosessin takia absorboituvat nämä aallonpituudet ilmassa käytännöllisesti katsoen täydellisesti muutamien millimetrien tai sentimetrien etäisyydellä. Tämän seurauksena kehittyy suurin otsonikonsentraatio valokaaren välittömässä läheisyydessä ja täten hitsaajan hengitysvyöhykkeen läheisyydessä. Kokemus osoittaa, että otsonipitoisuus riippuu hitsausmenetelmästä, hitsausparametreistä, kuten valokaaren pituudesta, hitsausnopeudesta ja suojäkaasun tyypistä, sekä työkappaleen materiaalista. Melko usein muodostuu otsonia täysin luvattomin konsentraatioin, jotka pakottavat toimenpiteisiin. Tämän ongelman lähinnä ajateltavissa oleva ratkaisu on otsonin laimentaminen tuuletuksen avulla, joko pisteittäin tai koko huoneistossa. Häihin ratkaisuihin liittyy kuitenkin ongelmia. Siinä tapauksessa, että varsinaista tehoa halutaan saavuttaa pisteittäisellä tuuletuksella, on käytettävä virtaavan ilman suhteellisen suuria nopeuksia ja määriä. Tämä häiritsee hitsausprosessia, joka usein tehdään suojakaasussa.

Pistetuuletuksen eräs toinen haitta on, että se on erittäin vaikeasti kontrolloitavissa vaihtelevissa työolosuhteissa. Voi usein sattua, että huono tuuletus yhdessä vedon kanssa ajaa vaarallisen konsentraa-tion hitsarin hengitysvyöhykkeeseen, mikä ei pakosta tapahdu ilman tuuletusta.

Puutteellisuuksia liittyy myös ilman paikalliseen imemiseen hitsaus-vyöhykkeestä. Tässäkin tapauksessa pätee nimittäin, että imeminen ei saa olla liian voimakasta, jotta se ei häiritsisi hitsausprosessia. Tämä pätee varsinkin suojäkaasuhitsausmenetelmille. Sitä paitsi pois-imeminen vähentää polttimen liikkuvuutta, mikä tulee erikoisen tuntuvaksi haitaksi käsin hitsattaessa. Tämän lisäksi itse imeminenkin aiheuttaa teknisiä ongelmia.

Pisteimemisen eräs toinen negatiivinen näkökohta esiintyy hitsattaessa sulavalla elektrodilla tai päällystetyllä elektrodilla. Kuten tunnettua näille menetelmille joskus on tunnusomaista hiukan pienempi otsonikonsentraatio, verrattuna hitsausmenetelmiin, joissa ei käytetä sulavaa elektrodia. Pienemmän otsonikonsentraation eräänä syynä näissä tapauksissa on se suojavaikutus otsonin muodostumista vastaan, jonka savun-muodostus aiheuttaa. Savu absorboi näet UV-säteilyä, joka muuten muodostaisi otsonia. Sitä paitsi savuhiukkaset myös kemiallisin keinoin 67189 vähentävät otsonin konsentraatiota. Poistamalla savu menetetään siis sen suojavaikutus otsoniin nähden.

Otsonia muodostuu myös ilmakehässä luonnollisten prosessien, varsinkin auringonsäteilyn tuloksena. Maapallon ilmastossa oleva otsonikerros on muodostunut eri tavoin ja säilyy myös eri tavoin. Rinnan otsonin valokemiallisen muodostuksen kanssa tapahtuu myös reaktioita, joissa otsonia kulutetaan. Näiden reaktioiden takia ei maapallon koko ilmakehä ole otsonoitu, vaan ainoastaan kerros noin 30...40 km korkeudella. Otsonin konsentraatio ja kerroksen korkeusasema pysyy tasapainossa näiden reaktioiden takia. Tärkein näistä reaktioista on otsonin uudelleenmuodostuminen seuraavien kaavojen mukaan: 0^ + (hi?) -> 02 + 0 ja 0^ + 0 —> 2 02

Toinen uudelleenmuodostuminen voi myös tapahtua otsonin ja typpioksidien välisessä reaktiossa, seuraavan kaavan mukaan: NO + 05 —> NO2 + 02 NO 2+ 0 > NO + 02 Tämän reaktiojakson nettotuloksena on otsonin uudelleenmuodostuminen hapeksi 0, + 0 —» 2 0o 3 2

Typpioksideja muodostuu ennen kaikkea meren biologisten prosessien seurauksena, jolloin ne myöhemmin siirtyvät merestä ilmastoon. Pienehkö osa muodostuu ilmastollisten salamapurkausten seurauksena. Toinen nykyisten näkökohtien mukaan huomioonotettava ja otsonikerrokselle vaarallinen typpioksidien lähde on keinolannoitteet.

Hiljattain on keksitty toinen syy otsonin vähenemiseen otsonikerroksessa, nimittäin fluorihiilivetyjen massakäyttö esim. sumutuspulloissa. Tässä yhteydessä epäillään, että kloori voi vieläkin suuremmassa määrin häiritä ilmastollisen otsonikerroksen tasapainoa seuraavan reaktion mukaan:

Cl + O3 -» 010 + °2 CIO + 0 —Cl + o2 4 67189

IL

Näiden reaktioiden tulos nimittäin on otsonin sama pelkistyminen hapeksi kuin NO, N02~jakson mukaan. Molemmat mainitut reaktio-jaksot ovat erittäin tehokkaita. Kloorijaksosta tiedetään esim. että klooriatomi voi suhteellisen lyhyessä ajassa aiheuttaa 103...10^ otsonimolekyylin hajoamisen. On myös olemassa muita aineita tai epäpuhtauksia, jotka samalla tai muulla tavoin pelkistävät otsonia hapeksi.

Jos ihmisen toiminta tehostaa tällaisia reaktioita, voi niiden vaikutus luontoon ja ihmiseen olla tuntuvasti negatiivinen. Toisaalta voidaan näitä reaktioita käyttää tarkoituksella vähentää tai poistaa haitallista otsonin muodostumista.

Otsonipulmaa erikoisesti hitsauksen yhteydessä on aikaisemmin selitetty ja käsitelty mm. teoksissa "The Welding Environment, A Research Report on Fumes and Gases Generated During Welding Operations", toimittanut AWS Technical Department, julk.

American Welding Society, 1973, sivut 143...146, "The Production of Ozone and Other Photochemical Oxidants During Welding with MIG", julk. The Working Environment Research Group, Danska Svetsinstitutet, 1. elokuuta 1978 (SVC), sivut 42...44, 52...59 ja "Osa II, Ozone and Nitrogen Dioxide in the Welding Environment", sivut 1...16, sekä aikakausi julkaisussa "Arbetsmiljö" no. 11/1978, artikkeli "Argon och Mison är lika bra mot ozon".

Tyydyttävää ratkaisua hitsauksessa esiintyvään otsonipulmaan ei kuitenkaan ole saavutettu näissä julkaisuissa ehdotetuilla keinoilla. Keksinnön tarkoituksena on näin ollen aikaansaada tämän pulman ratkaisu.

Keksinnön mukaan lisäaine, joka valokaaren välittömään läheisyyteen syötetään pääasiallisesti synkronisesti hitsaus- tai työstöprosessin kanssa ja joka saatetaan reagoimaan sen otsonin kanssa, joka ultraviolettisäteilyn vaikutuksesta muodostuu siitä hapesta, jota on valokaaren ja polttimen välittömässä läheisyydessä, ja keksinnölle on tunnusomaista, että lisäaine sisältää 5 67189 typpioksidia (NO) konsentraatiossa, joka on pääasiallisesti välillä 0,0025% ja 0,075%, joka sekoitetaan suojakaasuun ja yhdessä tämän kanssa syötetään valokaaren ja MIG-, TIG-, plasma-tai sen tapaisen polttimen välittömään läheisyyteen.

Voidaan siis vähentää tai käytännöllisesti katsoen kokonaan poistaa otsonin muodostuminen hitsattaessa avoimella sähkövalo-kaarella siten, että otsoni, joka muodostuu UV-säteilvn vaikuttaessa sähköisen valokaaren läheisyydessä olevaan ilmaan, saatetaan katalyvttisesti reagoimaan tvppioksidin tai kloorin tai molempien näiden kanssa siten, että mainitut kaasut levitetään sopivina konsentraatioina kaaren välittömään läheisyyteen, joko suoraan sovittamalla hitsauspolttimeen tai lisäyksenä suoja-kaasuun tai myös siten, että nämä kaasut kehitetään lämmön avulla tai valokemiallisesti hajottamalla sopivia yhdisteitä, jotka on liitetty hitsausprosessiin kaasuina tai höyryinä suoja-kaasuun tai kiinteässä muodossa lisäaineina päällystettyjen elektrodien vaippoihin tai aineena, jonka avulla hitsaussauma ja tämän ympäristön pinta on käsitelty. Samalla ovat näiden otsonin muodostusta estävien lisäaineiden määrät ja menetelmät niiden lisäämiseksi keksinnön mukaan sellaiset, että mahdollinen negatiivinen vaikutus itse hitsausprosessiin tai ympäristöön ei ollenkaan ole huomattavissa tai on vähäpätöinen. Jos ylipäänsä tapahtuu mitään muuta vaikutusta hitsausprosessiin, voi tämä myös olla luonteeltaan positiivinen.

Menetelmä otsonin muodostumisen vähentämiseksi tai poistamiseksi keksinnön mukaisella tavalla voidaan toteuttaa erilaisten laitteiden avulla, riippuen valitusta hitsausmenetelmästä tai muista olosuhteista työprosessin yhteydessä. Tyypillisiä ratkaisuja keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseksi tullaan selittämään esimerkkeinä ja näiden perusteella keksintö myös havainnollistetaan lähemmin.

6 67189 Γ

Keksinnön edellä esitetystä lyhyestä selityksestä selviää jo, että menetelmä otsonin muodostuksen vähentämiseksi tai poistamiseksi keksinnön mukaan tapahtuu ilman niitä puutteita, joita esiintyy tähän asti tunnetuissa menetelmissä.

Keksintö selitetään seuraavassa lähemmin oheisen piirustuksen perusteella, jonka kuvio 1 esittää menetelmän periaatetta ja kuvio 2 esittää esimerkkinä laitetta menetelmän toteuttamiseksi.

Menetelmän periaate selitetään ensi kädessä soveltamalla keksintöä suojavalokaarihitsaukseen. Suojakaasuhitsauksessa inerttiä kaasua käyttäen käytetään joko sellaisia volframelektrodeja (TIG), jotka eivät sula, tai sulavia elektrodeja (MIG). Viimeksi mainitussa tapauksessa voidaan välistä menestyksellisesti myös käyttää aktiivikaasua (MAG). Vaikka keksinnön soveltaminen tullaan selittämään TIG-hitsaustapauk-sessa, on ammattimiehelle selvää, että menetelmää myös voidaan soveltaa MIG- ja MAG-hitsauksissa.

Kuviossa 1 kaasusäiliö 1 sisältää inerttiä kaasua tai inerttien kaasujen seosta. Kaasusäiliö 2 sisältää otsonin muodostuksen estämiseksi lisäainetta, joka keksinnön mukaan saatetaan reagoimaan otsonin kanssa valokaaren ympäristössä. Lisäaine johdetaan kaasuna tai höyrynä säätölaitteeseen 3, joka voidaan sijoittaa esim. virtalähteeseen 4. Säätölaite 3 sekoittaa otsonin muodostuksen estoaineen suojäkaasun kanssa halutun konsentraation saavuttamiseksi. Valmis seos johdetaan poltti-meen 6, ja tämän läpi virtaa kaasu työkappaletta 5 kohti ja nuolen 8 suunnassa polttimen ympäristöön. Valokaari, joka palaa polttimen elektrodin ja työkappaleen 5 välillä, kehittää otsonia polttimen läheisyydessä UV-säteilyn kohdistuessa ilmaan. Säteillyt alueet 10 on näytetty katkoviivoin. Säteilyn lisäksi tapahtuu yleensä myös ilman tiettyä kuumenemista tällä alueella, jolloin ilma nousee ylöspäin hitsarin hengitysvyöhykkeeseen hitsausvarjostimen 7 takana. Tavallisissa olosuhteissa voi hitsari siis joutua hengittämään ilmaa, jonka otsonipitoisuus on suhteellisen suuri. Jos nyt suojakaasuun sekoitetaan otsonin muodostusta estäviä lisäaineita, jotka sisältävät typpioksidia, klooria tai muuta otsonin pelkistysainetta tai tällaisten aineiden seosta, virtaa tämä lisäaine yhdessä inertin 671 89 7 kaasun kanssa polttimen ympäristöön. Tällöin se joutuu reagoimaan otsonin kanssa edellä selitetyllä tavalla tai samankaltaisten reaktioiden mukaan. Tämä johtaa otsonin vähenemiseen tai mahdollisesti ooistu-miseen siinä ilmavirrassa, joka nousee ylöspäin hitsarin hengitys-vyöhykkeessä.

Käytännöllisiä kokeita on suoritettu käyttämällä argonia suojakaasuna ja virtauksen ollessa 10 l/min. lisäämällä ainoastaan 25...50 ppm typpioksidia argoniin saavutettiin useimmissa tapauksissa otsonin konsentraation huomattava väheneminen polttimen läheisyydessä. Otsonin poistamiseksi kokonaan myös varsin epäedullisissa olosuhteissa (suuri hitsausvirta, pitkä valokaari, työkappale on alumiinia) voi riittävä typpioksidilisäyksen konsentraatio olla 250...750 ppm.

Menetelmää otsonin muodostuksen vähentämiseksi lisäämällä typpioksidia suojäkaasuun keksinnön mukaisella tavalla voidaan käyttää myös käytettäessä heliumia tai tunnettuja heliumseoksia, esim. argonin kanssa suojakaasuna. Kokeet ovat osoittaneet, että edullisissa tapauksissa riittää 25...50 ppm lisättyä typpioksidia otsonin muodostuksen vähentämiseksi huomattavassa määrin, ja epäedullisissa tapauksissa voidaan lisätä 250...750 ppm otsonin muodostuksen estämiseksi täydellisesti.

3e mitä edellä on sanottu heliumin ja heliumseosten käytöstä keksinnön sovellutuksen yhteydessä, pätee myös niille tunnetuille argonin, vedyn ja typen seoksille, joita käytetään TIG-hitsauksessa.

On Mahdollista käyttää klooria samalla tavoin kuin typpioksidia edellä selitetyssä esimerkissä. Kloori saatetaan selitettyjen laitteiden avulla reagoimaan otsonin kanssa valokaaren läheisyydessä, ja tämä johtaa otsonin hajoamiseen. Kloorin lisääminen on osoittautunut vieläkin tehokkaammaksi tässä suhteessa kuin typpioksidin lisääminen. Niinpä oli mahdollista kaikissa edellä mainituissa esimerkeissä TI G—valokaarta käytettäessä täyttää kaikki vaatimukset otsonin muodostusta estävillä tehokkaille lisäaineille käyttämällä klooripitoisuuksia, jotka olivat pienemmät kuin 500 ppm. Ammattimiehelle on myös selvää, että voidaan vaikuttaa otsonin muodostukseen keksinnön mukaan käyttämällä lisäaineena typpioksidin ja kloorin seosta.

On myös mahdollista mainittujen lisäaineiden, siis typpioksidin tai kloorin asemesta, käyttää perus suo j akaasuun lisättyä muuta sopivaa yhdistettä, johon sisältyy typpeä tai klooria. Tämän yhdisteen 671 89 8 on virratessaan valokaaren ja hitaanavyöhykkeen läpi hajottava va typpioksidiksi, klooriksi tai moleimniksi tarpeellisena konsentraa-tiona, tai muiksi aineiksi, joilla on saraa vaikutus kuin typpioksidilla ja kloorilla, esim. fluoriksi. Suojakaasuhitsauksessa syötetään nämä lisäaineet kaasuna tai höyrynä. Tällaisten yhdisteiden esimerkkeinä mainittakoon 1^0, NH3, C120, C102, C1F, CIF3, N0C1, C^Cl, CH3CI, SFg tai niiden seokset. Näiden yhdisteiden asemesta on myös mahdollista käyttää suunnilleen stökiömetrin määrin näitä seoksia muodostavia kaasuja, joista nämä yhdisteet koostuvat, esim. 2N2 + 02, N2 + 3H2.

Edellä mainittujen yhdisteiden lisäksi, jotka normaalisti ovat kaasumaisia, voidaan myös käyttää sellaisia yhdisteitä, jotka normaalisti ovat nestemäisiä, jolloin näiden aineiden höyryt johdetaan lisäaineena hitsausvyöhykkeeseen. Tässä yhteydessä käytettäviksi soveltuvien nesteiden esimerkkeinä mainittakoon CH^N02, C^H^N02, C6H5N02’ C6H6NH2» HG1> TiC14» CHCl^, CHC14, Cy^Clg.

Keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseksi voidaan käyttää mitä tahansa tunnettua tekniikkaa höyryjen lisäämiseksi kaasuvirtaan haluttuna konsentraationa. Edellä mainituissa esimerkeissä selitettiin sellaisten yhdisteiden käyttö, jotka vasta virratessaan hitsausvyöhykkeen läpi hajoavat aktiivisiksi komponenteiksi, nimittäin typpioksidiksi ja klooriksi, jotka voidaan saattaa reagoimaan otsonin kanssa. Tässä yhteydessä on välttämätöntä ottaa huomioon se seikka, että täydellistä hajoamista mahdollisesti ei tapahdu. Tämä on tällöin kompensoitava suurentamalla lisäaineiden konsentraatiota. Niinpä on osoittautunut, että käytettäessä ainoastaan typpioksidulia (jota myös sanotaan ilokaasuksi) tai ainoastaan ammoniakkia TIG-hitsauksessa tyypillisissä olosuhteissa oli välttämätöntä pitää näiden aineiden konsentraatio yli 0,1% suojakaasussa halutun otsonin vähennyksen saavuttamiseksi. Toisaalta ovat yläkonsentraatiorajaa rajoittamassa paitsi terveysnäkökohdat ainoastaan metallurgisten näkökohtien asettamat rajoitukset hitsausprosessille, tai ottamalla huomioon hajottavia prosesseja, joita voi esiintyä ei-sulavassa elektrodissa TIG-hitsaus-ta sovellettaessa.

Käytännössä tämä hajottava prosessi riippuu useimmin hapen läsnäolosta vapaana tai sidottuna. Osoittautui, että nämä haitalliset prosessit voidaan suhteellisen yksinkertaisesti vähentää tai kokonaan poistaa lisäämällä sopiva määrä vetyä suojäkaasuun. Tämä määrä oli yleensä , 67189 vähintään yhtä suuri kuin se lisäaineen määrä, joka aiheutti hapettumista, eikä tämä määrä yleensä ollut suurempi kuin noin 5 kertaa tämä määrä, kuitenkaan ei yli 2%.

Käytettäessä yhdisteitä, jotka vasta hajotessaan vapauttavat halutun määrän typpioksidia tai klooria tai molempia, ei ele välttämätöntä, että tämä hajoaminen tapahtuu hitsausvyöhykkeessä.

Eräs vaihtoehtoinen laite keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseksi perustuu sopivan muuntolaitteen eli ns. konvertterin käyttöön, joka on kytketty kaasujohdon sopivaan kohtaan otsoninmuodostuksen estoainet-ta sisältävän säiliön ja hitsauspolttimen väliin. Tässä konvertterissa voidaan sii suorittaa lisäaineiden muuttaminen halutuksi muodoksi, typpioksidiksi tai klooriksi. Tämä voi mahdollisesti tapahtua huomattavasti tehokkaammin kuin suoritettaessa muuntaminen ja hajottaminen hitsausvyöhykkeessä. Tämä antaa myös mahdollisuuden helpommin valita sopiva yhdiste, koska myös konvertteri voidaan sovittaa siihen.

Tällaisen konvertterin esimerkkinä mainittakoon ammoniakin (NH^) katalyyttinen hapettaminen kuuman platinan avulla. Tässä hapetuksessa muodostuu typpioksidia. Tarpeellinen happimäärä voidaan syöttää joko happena suojakaasuun tai sidotussa muodossa, esim. ilokaasuna (1^0)· Ammattimiehen on ilmeisesti mahdollista ehdottaa käytettäväksi koko joukko tämänkaltaisia konverttereita samankaltaisten muunnosten toteuttamiseksi.

Esimerkissä, jossa keksinnön käyttöä selitetään kuvion 1 perusteella, on kaksi kaasusäiliötä, toinen suojakaasua varten ja toinen otsonin muodostuksen estoaineen lisäämiseksi tähän suojakaasuun. Molemmat kaasut sekoitetaan säätölaitteessa 4. Keksinnön selityksestä selviää, että keksinnön luonne ei mitenkään muutu siinä tapauksessa, että tämän asemesta käytetään ainoastaan yhtä kaasusäiliötä, joka sisältää suoja-kaasun ja otsonin muodostusta estävän lisäaineen valmista seosta.

Edellä sanotusta selviää myös, että keksinnön mukaisen menetelmän soveltamiseksi ei ole välttämätöntä saattaa otsonin muodostusta estävä lisäaine menemään valokaaren ja hitsausvyöhykkeen läpi. Riittää, että johdetaan ne sopivalla tavalla hitsausvyöhykkeen läiympäristöön. Tätä vaihtoehtoa ei tietenkään voida soveltaa siinä tapauksessa, että valo-kaaren ja hitsausvyöhykkeen lämpöä tarvitaan jonkin yhdisteen hajottamiseksi esim. siten, että muodostuu esim. typpioksidia tai klooria.

Kuvio 2 esittää erästä esimerkkiä edellä mainitun vaihtoehdon toteut- τγ: ίο 6 718 9 taraiseksi yksinkertaisessa muodossa. TIG-poltin 21 on varustettu kahdella kaasukanavalla 22, 23. Kanavan 23 kautta johdetaan suoja-kaasu polttimen runkoon ja kaasu jatkaa virtausta pitkin elektrodia 30 alaspäin. Kaasusuuttimen 31 suuntaama suojakaasu suojaa hitsaus-vyöhykettä 32. Valokaari säteilee polttimen ympäristöä katkoviivoin merkityssä vyöhykkeessä 33, jonka yläosassa UV-säteily kehittää otsonia. Otsonin muodostusta estävää lisäainetta sisältävää kaasua johdetaan kanavan 22 kautta kolmitieventtiiliin 24. Piirretyssä asennossa olevan venttiilin kautta kaasu jatkaa virtaustaan jakokammioon 27 ja virtaa tästä aukkojen 28 läpi nuolien 29 suunnassa säteilyn alaiseen tilaan 33. Tässä tilassa otsonin muodostumista estävät lisäaineet reagoivat otsonin kanssa.

Tätä vaihtoehtoa keksinnön toteuttamiseksi käytetään siinä tapauksessa, että on olemassa kaksi eri kaasusäiliötä, toinen suojakaasua varten ja toinen sellaista kaasua varten, joka sisältää otsonin muodostusta estävänä lisäaineena typpioksidia tai klooria tai jotain muuta otsonin pelkistysainetta. Eräissä tapauksissa voi osoittautua edulliseksi antaa osa otsonin muodostuksen estävää lisäainetta sisältävästä kaasusta virrata myös hitsausvyöhykkeen läpi. Tässä tapauksessa sijoitetaan venttiili 24 asentoon 25. Venttiilin asentoa 26 käytetään siinä tapauksessa, että koko otsonin muodostusta estävä lisäainemäärä on saatettava virtaamaan valokaaren ja hitsausvyöhykkeen läpi.

Siinä tapauksessa, että käytetään yhtä ainoata kaasusäiliötä, joka sisältää suojakaasua, jossa on otsonin muodostusta estävää lisäainetta, voidaan kuvion 2 mukaista laitetta käyttää siten, että venttiili 24 on asennossa 27. Ei tietenkään ole välttämätöntä sijoittaa venttiili 24 polttimeen, vaan se voidaan esim. sijoittaa kaasun tulojohtoon. Samalla tavoin kuin tavallisessa TIG-hitsauksessa käytetään suojakaasun esi- ja jälkivirtausta, voidaan sopivasti myös otsonin muodostusta estävää lisäainetta sisältävä kaasuvirta säätää vastaavalla tavalla.

Tähän asti on keksinnön periaatetta ja käyttöä selitetty ainoastaan TIG-hitsauksen yhteydessä. Ammattimiehelle on kuitenkin helppoa käyttää keksintöä myös ns. plasmahitsauksessa tai plasmaleikkauksessa. Plasmahitsauksessa käytetään yleensä kaksi toisistaan riippumatonta kaasupiiriä, toinen plasmakaasua varten ja toinen suojakaasua varten. Tätä varten voidaan otsonin muodostumista estävä lisäaine syöttää joko toiseen tai toiseen piiriin, mahdollisesti molempiin. Plasmapoltin n 67189 voidaan myös muotoilla vastaavalla tavalla kuin kuviossa 2 on näytetty TIG-polttiraen yhteydessä, ja täten voidaan otsonin muodostusta estävä lisäaine saattaa reagoimaan otsonin kanssa ilman, että lisäaineen on virrattava valokaaren tai hitsausvyöhykkeen läpi.

Samoin kuin edellä esitetyssä tapauksessa, on ammattimiehelle ilmeistä, että keksinnön mukaista menetelmää otsonin supistamiseksi tai poistamiseksi voidaan soveltaa myös MIG-hitsauksessa. Verrattuna TIG-hitsaukseen on tilanne jopa yksinkertaisempi. Tämä riippuu siitä, että on kiinnitettävä vähemmän huomiota elektrodiprosesseihin. Täten on myös mahdollista laajentaa otsonin muodostusta estävien lisäaineiden konsentraatiorajoja, jotka on otettava huomioon toimittaessa. Tämä antaa mahdollisuuden kompensoida myös erittäin suuria otsonipitoisuuksia. Käytännöllisesti katsoen kaikkia tunnettuja seoksia, joita käytetään MIG- ja MAG-hitsauksissa, voidaan täydentää samoilla otsonin muodostusta estävillä lisäaineilla ja samanlaisina konsentraatioina, kuin käytetään TIG-hitsauksessa. Ottaen sitä paitsi huomioon, että MAG-hitsauksessa yksi tai useampi komponentti koostuu aktiivikaasusta (esim. Og, OC^)» v°iäaan jokin näistä kaasuista sopivasti korvata otsonin muodostusta estävällä lisäaineella, joka on kemiallisesti suunnilleen yhtä aktiivista, esim. typpioksidulilla. Tässä tapauksessa voidaan käyttää typpioksidulin konsentraaticita, jotka ovat jopa 20>-o, mahdollisesti yhdessä sinänsä tunnettujen komponenttien kanssa.

Tähän asti on selitetty keksinnön soveltamista valokaarihitsauksessa, jossa käytetään suojakaasua. Keksinnön mukaan voidaan otsonin muodostusta vähentää tai kokonaan poistaa siinäkin tapauksessa, että valokaarihitsauksessa käytetään päällystettyjä elektrodeja. Erotukseksi aikaisemmista esimerkeistä, joissa käytetään typpioksidia tai klooria, joka muodostettiin hajottamalla kaasumaisia yhdisteitä, voidaan typpioksidin jä kloorin muodostamiseksi käyttää hyödyksi kiinteiden yhdisteiden hajoamista, lisäämällä tämä yhdiste elektrodin päällykseen. Tähän tarkoitukseen soveltuvat eräät kloridit (esim. NH^Cl) tai nitraatit, esim. ammoniumnitraatti (NH^KO^), jotka hajoavat lämmön vaikutuksesta typpioksiduliksi, joka voi edelleen hajota typpioksidiksi.

Edellä esitetty selitys keksinnön käyttämisestä hitsauksessa, jossa käytetään päällystettyjä elektrodeja, pätee myös hitsauksessa, jossa käytetään putkihitsauslankaa, jossa putkilanka sisältää kuonanmuodos-tusaineita ja muita lisäaineita.

i: 12 67189

Niissä tapauksissa, joissa ei ole mahdollista käyttää päällystettyjä elektrodeja, joihin on lisätty otsonin muodostuksen esto-yhdisteitä, tai jotka on kyllästetty näillä yhdisteillä, voidaan otsoni myös pelkistää käsittelemällä hitsisauman pintaa ennen hitsausta, samoin kuin tämän ympäristöä, tällaisilla yhdisteillä. Ongelman mainittua ratkaisua voidaan myös soveltaa suojakaasu-hitsauksessa joko yksistään tai täydennyksenä suojakaasua sisältävään otsonin muodostusta estävään lisäaineeseen.

Claims (5)

13 671 8 9

1. Menetelmä hitsattaessa tai työstettäessä sähkövalokaaren avulla muodostuvan otsonin vähentämiseksi, jolloin kaarihitsaus tai työstö tapahtuu suojakaasun avulla, ja jolloin valokaaren välittömään läheisyyteen syötetään pääasiallisesti samanaikaisesti hitsaus- tai työstöprosessin kanssa lisäainetta, joka saatetaan reagoimaan sen otsonin kanssa, joka ultraviolettisäteilyn vaikutuksesta muodostuu siitä hapesta, jota on valokaaren ja polttimen välittömässä läheisyydessä, tunnettu siitä, että lisäaine sisältää typpioksidia (NO) konsentraatiossa, joka on pääasiallisesti välillä 0. 0025% ja 0,075%, joka sekoitetaan suojakaasuun ja yhdessä tämän kanssa syötetään valokaaren ja MIG-, TIG-, plasma- tai sen tapaisen polttimen välittömään läheisyyteen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu lisäaine käsittää sellaiset aineet tai yhdisteet, jotka kemiallisen reaktion sekä valokaaressa ja hitsausvyöhyk-keessä tapahtuvan lämpö- ja valokemiallisen hajoamisen seurauksena muodostavat typpioksidia (NO).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu lisäaine käsittää sellaiset aineet ja yhdisteet, jotka kaasusyöttöjohtoon yhdistetyssä muuntolaitteessa tapahtuvan kemiallisen reaktion ja lämpö- ja valokemiallisen hajoamisen seurauksena saatetaan muodostamaan typpioksidia (NO).

1. Sätt att reducera det vid svetsning eller bearbetning medelst elektrisk ljusbäge bildade ozonet, varvid bägsvetsningen eller bearbetningen sker medelst skyddsgas, och varvid i ljusbägens omedelbara omgivning införes i huvudsak synkront med svetsnings-eller bearbetningsprocessen ett tillsatsämne vilket bringas att reägera med det ozon som genom ultraviolett besträlning bildas av det syre, som finns i ljusbägens och brännarens omedelbara omgivning, kännetecknat därav, att tillsatsämnet omfattar