Plemeniti plin argon. Argon u zavarivanju

Opće informacije

Argon je inertni monoatomski plin bez boje, okusa i mirisa. Treći najzastupljeniji element u zemljinoj atmosferi (nakon dušika i kisika) je 0,93% po volumenu i 1,29% po masi. Argon je najčešći inertni plin u zemljinoj atmosferi; 1 m 3 zraka sadrži 9,34 litara argona (za usporedbu: isti volumen zraka sadrži 18,2 cm 3 neona, 5,2 cm 3 helija, 1,1 cm 3 kriptona, 0,09 cm 3 ksenon). Argona ima u vodi do 0,3 cm 3 po litri morske vode i do 0,55 cm 3 po litri svježa voda. Njegov prosječni sadržaj u zemljinoj kori (clarke) je 0,04 g po toni, što je 14 puta više od helija i 57 puta više od neona. Ispostavilo se da na Zemlji ima puno više argona nego svih ostalih elemenata njegove skupine zajedno.

Fizička svojstva

Argon je monoatomski plin s vrelištem (pri normalnom tlaku) od -185,9 °C (malo niže od kisika, ali malo više od dušika). Talište -189,4°C. 3,3 ml argona se otapa u 100 ml vode na 20 °C; argon se u nekim organskim otapalima otapa mnogo bolje nego u vodi.

Kemijska svojstva

Naziv "argon" (od grčkog - lijen, spor, neaktivan) - naglašava najvažnije svojstvo element - njegova kemijska neaktivnost.

Za sada su poznata samo 2 kemijski spojevi argon - argon hidrofluorid i CU(Ar)O, koji postoje na vrlo niske temperature. Osim toga, argon stvara ekscimerne molekule, odnosno molekule u kojima su pobuđena elektronska stanja stabilna, a osnovno stanje nestabilno. Također, s mnogim tvarima, između molekula kojih postoje vodikove veze (voda, fenol, hidrokinon i druge), stvara inkluzijske spojeve (klatrate), gdje se atom argona, kao svojevrsni „gost“, nalazi u šupljina koju u kristalnoj rešetki tvore molekule tvari – vlasnika.

Priznanica

Argon nastaje kao nusprodukt kada se zrak odvoji na kisik i dušik. Obično se koriste dvostruki uređaji za odvajanje zraka za ispravljanje koji se sastoje od donjeg stupca visokotlačni(predodvajanje), gornji stupac niski pritisak i međukondenzator-isparivač. U konačnici, dušik se uklanja odozgo, a kisik iz prostora iznad kondenzatora. Hlapljivost argona veća je od one kisika, ali manja od one dušika. Stoga se frakcija argona odabire u točki koja se nalazi otprilike na trećini visine gornjeg stupca i odvodi u poseban stupac. Slijedi pročišćavanje "sirovog" argona od kisika (kemijski ili adsorpcijom) i od dušika (rektifikacijom).

Primjena

Argon se naširoko koristi zbog svog glavnog svojstva - kemijske neaktivnosti.

U početku je glavni potrošač argona bio elektrovakuumska tehnologija. Sada je velika većina žarulja sa žarnom niti (milijarde jedinica godišnje) napunjena mješavinom argona (86%) i dušika (14%). Prelazak s čistog dušika na ovu smjesu povećao je svjetlosni učinak lampi. Budući da argon uspješno kombinira značajnu gustoću s niskom toplinskom vodljivošću, metal žarne niti sporije isparava u takvim žaruljama, a prijenos topline sa žarne niti na žarulju je manji. Argon se koristi i u modernim fluorescentnim svjetiljkama za olakšavanje paljenja, bolji prijenos struje i zaštitu katoda od uništenja.

Međutim, posljednjih desetljeća najveći dio proizvedenog argona ne odlazi u žarulje, već u metalurgiju.

Već postoje metalurške radionice s volumenom od nekoliko tisuća kubičnih metara s atmosferom koja se sastoji od argona visoke čistoće. U tim radionicama rade u izolacijskim odijelima i udišu zrak koji se dovodi kroz crijeva (izdahnuti zrak također se ispušta kroz crijeva); rezervni aparati za disanje pričvršćeni su na leđa radnika.

U okruženju argona provode se procesi u kojima je potrebno spriječiti kontakt rastaljenog metala s kisikom, dušikom, ugljičnim dioksidom i vlagom iz zraka. Okolina argona se koristi za vruća obrada titan, tantal, niobij, berilij, cirkonij, hafnij, volfram, uran, torij, kao i alkalijski metali. Plutonij se obrađuje u atmosferi argona kako bi se proizveli određeni spojevi kroma, titana, vanadija i drugih elemenata.

Produhivanjem argona kroz tekući čelik on se uklanja plinski uključci. Time se poboljšavaju svojstva metala.

Sve se više koristi elektrolučno zavarivanje u okruženju argona. U mlazu argona moguće je zavarivati ​​proizvode tankih stijenki i metale koji su se prije smatrali teškim za zavarivanje. Kod zavarivanja u mlazu argona nema potrebe za topilima i presvlakama elektroda, pa stoga nema potrebe za čišćenjem šava od troske i ostataka topitelja. Argon je inertni plin koji kemijski ne stupa u interakciju s metalom i ne otapa se u njemu. Za kemijsko zavarivanje koriste se inertni plinovi aktivni metali(titan, aluminij, magnezij i dr.), kao i u svim slučajevima kada je potrebno dobiti zavare koji su po sastavu homogeni s osnovnim i dodatnim metalom (visokolegirani čelici i dr.). Inertni plinovi pružaju zaštitu za luk i metal koji se zavaruje bez metalurškog učinka na njega.

Koristi se argon u plazma zavarivanju i rezanju metala kao plin koji stvara plazmu. U mikroplazma zavarivanju, većina metala se zavaruje u kontinuiranom ili pulsnom načinu rada s lukom izravnog polariteta, koji gori između volframove elektrode plazma plamenika i proizvoda u struji inertnog plina koji stvara plazmu - (najčešće) argona.

Električni luk u atmosferi argona napravio je revoluciju u tehnologiji rezanja metala. Proces je bio mnogo brži, a postalo je moguće rezati debele ploče najvatrostalnijih metala. Argon upuhan duž stupca luka (pomiješan s vodikom) štiti odrezane rubove i volframova elektroda od stvaranja oksidnih, nitridnih i drugih filmova. Istovremeno sabija i koncentrira luk na maloj površini, uzrokujući da temperatura u zoni rezanja dosegne 4000-6000°C. Osim toga, ovaj plinski mlaz ispuhuje proizvode rezanja.

Budući da argon ima nisku toplinsku vodljivost, koristi se prilikom punjenja unutarnji prostor dvostruka stakla.

Zaštitne funkcije obavljaju argon i pri uzgoju monokristala(poluvodiči, feroelektrici).

Želja za korištenjem svojstava i mogućnosti ultračistih materijala jedan je od trendova Moderna tehnologija. Za ultra-čistoću potrebni su inertni zaštitni mediji, koji su, naravno, također čisti; argon je najjeftiniji i najpristupačniji od plemenitih plinova.

Koristi se argon visoke čistoće u spektroskopskim instalacijama za analizu čistoće materijala i u argonskim laserima.

U prehrambenoj industriji Argon je registriran kao dodatak hrani E938, kao pogonski plin i plin za pakiranje.

Argon se također koristi kao sredstvo za gašenje požara V plinske instalacije gašenje požara.

Pokazatelji kvalitete plina argona visoke čistoće TU 6-21-12-94

Skladištenje i transport argona

Plin argon se skladišti i transportira u obojanim cilindrima siva boja s natpisom "ARGON" zelene boje.

Argon visoke čistoće skladišti se i transportira u cilindrima obojanim sivom bojom s bijelim natpisom “HIGH PURITY ARGON”.

Tekući argon se skladišti i transportira u posebnim kriogenim spremnicima.

Komprimirani i tekući argon pripada klasi opasna roba. Stoga prijevoz kojim se prevozi argon mora biti opremljen u skladu s pravilima za prijevoz opasnih tvari.

Opasnosti i sigurnosne mjere

Inertni plinovi imaju fiziološki učinak, što se očituje u njihovim narkotičnim učincima na tijelo. Narkotičko djelovanje udisanja argona javlja se tek kada tlak zraka preko 0,2 MPa.