Качество превыше объема или о давлении в баллонах CO2

Для хранения и транспортировки сжатых, сжиженных и растворенных газов, находящихся под давлением, применяют стальные баллоны. Баллоны имеют различную вместимость — от 0,4 до 55 дм3.

Баллоны представляют собой стальные цилиндрические сосуды, в горловине которых имеется конусное отверстие с резьбой, куда ввертывается запорный вентиль. Для каждого газа разработаны свои конструкции вентилей, что исключает установку кислородных вентилей на ацетиленовый баллон и наоборот. На горловину плотно насаживают кольцо с наружной резьбой для навертывания предохранительного колпака, который служит для предохранения вентиля баллонов от возможных ударов при транспортировке.

Баллоны для сжатых, сжиженных и растворенных газов изготовляют из бесшовных труб углеродистой и легированной стали. Для сжиженных газов при рабочем давлении не свыше 3 МПа допускается применение сварных баллонов.

В зависимости от рода газа, находящегося в баллоне, баллоны окрашивают снаружи в условные цвета, а также соответствующей каждому газу краской наносят наименование газа. Например, кислородные баллоны окрашивают в голубой цвет, а надпись делают черной краской, ацетиленовый — в белый и красной краской, водородные — в темно-зеленый и красной краской, пропан — в красный и белой краской. Часть верхней сферической части баллона не окрашивают и выбивают на ней паспортные данные баллона: тип и заводской номер баллона, товарный знак завода-изготовителя, масса порожнего баллона, вместимость, рабочее и испытательное давление, дата изготовления, клеймо ОТК и клеймо инспекции Госгортехнадзора, дата следующего испытания. Баллоны периодически, через каждые пять лет, подвергают осмотру и испытанию.

Основные типы баллонов, применяемых для хранения и транспортировки кислорода, азота, водорода и других газов, приведены в таблице.

Кислородные баллоны

Для газовой сварки и резки кислород доставляют в стальных кислородных баллонах типа 150 и 150 Л. Кислородный баллон представляет собой стальной цельнотянутый цилиндрический сосуд 3, имеющий выпуклое днище 1, на которое напрессовывается башмак 2; вверху баллон заканчивается горловиной 4. В горловине имеется конусное отверстие, куда ввертывается запорный вентиль 5. На горловину для защиты вентиля навертывается предохранительный колпак 6.

Наибольшее распространение при газовой сварке и резке получили баллоны вместимостью 40 дм3. Эти баллоны имеют размеры: наружный диаметр — 219 мм, толщина стенки — 7 мм, высота — 1390 мм. Масса баллона без газа 67 кг. Они рассчитаны на рабочее давление 15 МПа, а испытательное — 22,5 МПа.

Чтобы определить количество кислорода, находящегося в баллоне, нужно вместимость баллона (дм3) умножить на давление (МПа). Например, если вместимость баллона 40 дм3 (0,04 м3), давлением 15 МПа, то количество кислорода в баллоне равно 0,04х15=6 м3.

Рисунок 1 — Кислородный баллон

На сварочном посту кислородный баллон устанавливают в вертикальном положении и закрепляют цепью или хомутом. Для подготовки кислородного баллона к работе отвертывают колпак и заглушку штуцера, осматривают вентиль, чтобы установить, нет ли на нем жира или масла, осторожно открывают вентиль баллона и продувают его штуцер, после чего перекрывают вентиль, осматривают накидную гайку редуктора, присоединяют редуктор к вентилю баллона, устанавливают рабочее давление кислорода регулировочным винтом редуктора. При окончании отбора газа из баллона необходимо следить, чтобы остаточное давление в нем было не меньше 0,05-0,1 МПа.

При обращении с кислородными баллонами необходимо строго соблюдать правила эксплуатации и техники безопасности, что обусловлено высокой химической активностью кислорода и высоким давлением. При транспортировке баллонов к месту сварки необходимо твердо помнить, что запрещается перевозить кислородные баллоны вместе о баллонами горючих газов. При замерзании вентиля кислородного баллона отогревать его надо ветошью, смоченной в горячей воде.

Причинами взрыва кислородных баллонов могут быть попадания на вентиль жира или масла, падения или удары баллонов, появление искры при слишком большом отборе газа (электризуется горловина баллона) нагрев баллона каким-либо источником тепла, в результате чего давление газа в баллоне станет выше допустимого.

Таблица 1 — Типы баллонов для сжиженных газов

Влияние температуры на давление в баллончике с CO2

Температура влияет на давление CO2 в баллончике, а значит на начальную скорость пульки. Получить «золотую середину» возможно при оптимальных показателях окружающей среды. Летом эффективность «воздушки» будет выше, чем зимой.

Пример:

стреляя из газовой пневматики при +25 градусов Цельсия, давление внутри баллончика CO2 составит 63 бара, а при температуре ниже 0 – не выше 34 бар.

Кроме того, в момент отстрела оружия, на доли секунды, происходит естественное падение давления в емкости: углекислый газ расширяется и становится чуть холоднее. Однако, после выравнивания атмосфер, температура CO2 возвращается к прежним значениям – нагревается. Рекомендуется одиночная стрельба из газобаллонного пистолета или винтовки.

Ацетиленовые баллоны

Питание постов газовой сварки и резки ацетиленом от ацетиленовых генераторов связано с рядом неудобств, поэтому в настоящее время большое распространение получило питание постов непосредственно от ацетиленовых баллонов. Они имеют те же размеры, что и кислородный. Ацетиленовый баллон заполняют пористой массой из активированного древесного угля (290- 320 г на 1 дм3 вместимости баллона) или смесь угля, пемзы и инфузорной земли. Массу в баллоне пропитывают ацетоном (225-300 г на 1 дм3 вместимости баллона), в котором хорошо растворяется ацетилен. Ацетилен, растворяясь в ацетоне и находясь в порах пористой массы, становится взрывобезопасным и его можно хранить в баллоне под давлением 2,5-3 МПа. Пористая масса должна иметь максимальную пористость, вести себя инертно по отношению к металлу баллона, ацетилену и ацетону, не давать осадка в процессе эксплуатации. В настоящее время в качестве пористой массы применяют активированный древесный дробленый уголь (ГОСТ 6217-74) с размером зерен от 1 до 3,5 мм. Ацетон (химическая формула СН3СОСН3) является одним из лучших растворителей ацетилена, он пропитывает пористую массу и при наполнении баллонов ацетиленом растворяет его. Ацетилен, доставляемый потребителям в баллонах, называется растворенным ацетиленом.

Рисунок 2 — Ацетиленовый баллон

Максимальное давление ацетилена в баллоне составляет 3 МПа. Давление ацетилена в полностью наполненном баллоне изменяется при изменении температуры:

Давление наполненных баллонов не должно превышать при 20°С 1,9 МПа.

При открывании вентиля баллона ацетилен выделяется из ацетона и в виде газа поступает через редуктор и шланг в горелку или резак. Ацетон остается в порах пористой массы и растворяет новые порции ацетилена при последующих наполнениях баллона газом. Для уменьшения потерь ацетона во время работы необходимо ацетиленовые баллоны держать в вертикальном положении. При нормальном атмосферном давлении и 20°С в 1 кг (л) ацетона растворяется 28 кг (л) ацетилена. Растворимость ацетилена в ацетоне увеличивается примерно прямо пропорционально с увеличением давления и уменьшается с понижением температуры.

Для полного использования емкости баллона порожние ацетиленовые баллоны рекомендуется хранить в горизонтальном положении, так как это способствует равномерному распределению ацетона по всему объему, и с плотно закрытыми вентилями. При отборе ацетилена из баллона он уносит часть ацетона в виде паров. Это уменьшает количество ацетилена в баллоне при следующих наполнениях. Для уменьшения потерь ацетона из баллона ацетилен необходимо отбирать со скоростью не более 1700 дм3/ч.

Для определения количества ацетилена баллон взвешивают до и после наполнения газом и по разнице определяют количество находящегося в баллоне ацетилена в кг.

Пример. Масса баллона с ацетиленом 89 кг, порожнего — 83 кг, следовательно, количество ацетилена в баллоне равно: по массе — 89-83=6 кг, по объему — 6/1,09=5,5 м3 (1,09 кг/м3 — плотность ацетилена при атмосферном давлении и температуре 20°С).

Масса пустого ацетиленового баллона складывается из массы самого баллона, пористой массы и ацетона. При отборе ацетилена из баллона вместе с газом расходуется 30- 40 г ацетона на 1 м3 ацетилена. При отборе ацетилена из баллона необходимо следить за тем, чтобы в баллоне остаточное давление было не менее 0,05-0,1 МПа.

Использование ацетиленовых баллонов вместо ацетиленовых генераторов дает ряд преимуществ: компактность и простота обслуживания сварочной установки, безопасность и улучшение условий работы, повышение производительности труда газосварщиков. Кроме того, растворенный ацетилен содержит меньшее количество посторонних примесей, чем ацетилен, получаемый из ацетиленовых генераторов.

Причинами взрыва ацетиленовых баллонов могут быть резкие толчки и удары, сильный нагрев (свыше 40°С).

Типы походного газового оборудования

Плитки

Самым распространённым типом газовых горелок в России, использующихся туристами, рыбаками, охотниками, грибниками и даже дачниками, являются плитки, работающие от цангового баллона. С виду они действительно напоминают обычную конфорку городской газовой плиты. Большинство их весьма громоздко и подходит для дачи и автокемпинга, но никак не для пешего похода, когда всё имущество приходится нести «на своих двоих». Но самые компактные плитки, получившие в народе название «краб» и «тюльпан», мы всё же рассмотрим.

Первая названа так за характерный цвет корпуса и внешнюю схожесть с членистоногим, вторая — за устройство ветрозащиты, схожее по виду с лепестками цветка. Наверное, это самое простое и дешёвое походное газовое оборудование, позволяющее комфортно приготовить еду и сварить кофе вдали от цивилизации. Работают такие горелки от повсеместно встречающихся в продаже дешёвых цанговых баллонов.

Преимущества: дешевизна, устойчивость, пъезоподжиг, встроенная защита от ветра у «тюльпана»; Недостатки: избыточные вес и объём, невысокое качество изготовления, низкая надёжность подключения баллона.

Горелки-насадки на резьбовой баллон

Самые лёгкие и компактные горелки, поскольку опорой конструкции в данном случае выступает газовый баллон. Такие горелки подходят для одиночного и парного, но малопригодны для группового туризма. Дело в ограничениях на размеры посуды, накладываемых высотой конструкции. Чем больше котелок, тем менее устойчива будет система, опирающаяся на дно баллона.

Своеобразным рекордсменом в классе стала горелка BRS-3000T, вес которой составляет всего 25 граммов. Правда, при этом конструкция оказалась довольно чувствительной к повреждениям. Сейчас ажиотаж вокруг неё утих, и можно сказать, что вес прочной и надёжной резьбовой горелки начинается от 45 граммов. Это, например, модели MSR Pocket Rocket 2, Kovea Supalite Ti, Fire Maple Hornet и Polaris. Есть ещё несколько горелок от китайских производителей, вес которых колеблется от отличных 45 до приемлемых 100 граммов, но однозначно рекомендовать их к покупке я не могу.

Преимущества: лёгкость, компактность, надёжность присоединения к баллону; Недостатки: низкая устойчивость системы, опирающейся на баллон (частично решается с помощью переходников и специальных подставок под баллоны), неудобство использования посуды объёмом более литра.

Горелки со шлангом

Наиболее универсальный выбор для групповых походов. Как правило, эти горелки имеют устойчивые опоры и широкие лапки для посуды. Шланг, соединяющий горелку с баллоном, позволяет удобно располагать последний, согревать теплом рук или переворачивать (актуально для горелок, оборудованных системой предварительного подогрева топлива).

Система предварительного подогрева, которой оборудованы некоторые горелки, представляет собой трубку, петлёй проходящую в непосредственной близости от конфорки. Смесь в жидком состоянии, попадающая в шланг из перевёрнутого резьбой вниз баллона, от нагрева трубки быстро переходит в газообразное состояние и уже подогретой подаётся в конфорку. Этот приём даёт возможность безопасного и комфортного использования всесезонных газовых смесей в условиях низких температур.

Горелки Ecos Hurricane с ветрозащитой и Track Sharp с предподогревом газовой смеси

Гибкое соединение является как сильной, так и слабой стороной таких систем. Давление в местах сгиба, случайный перегрев, производственный брак приводят к нарушению герметичности соединения или к разрушению материала, из которого изготовлена подводка, что может привести к нестабильной работе или даже вынудить группу сойти с маршрута. Поэтому имеет смысл дублировать походный источник огня, благо вес горелок со шлангом это позволяет: например, модель Blade от фирмы Fire Maple, изготовленная из титана, отяготит группу всего на сто граммов.

Преимущества: универсальность, устойчивость, в некоторых моделях есть встроенная защита от ветра и предварительный подогрев топлива; Недостатки: при аккуратном обращении их почти нет.

Интегрированные системы приготовления пищи

Эта история больше не о горелках, а о посуде: за счёт использования радиатора на дне котелка, хорошей ветрозащиты и механического соединения котелка и горелки в единое целое изобретателям JetBoil удалось свести расход газа к минимуму. Сейчас подобные системы выпускают многие производители снаряжения — Kovea, Fire Maple, MSR и прочие, а название джетбойл стало нарицательным, как ксерокс или джип. Пожалуй, это идеальный вариант для туриста-одиночки или группы из двух-трёх человек, использующих в качестве источника пищи сублимированную еду или консервы в реторт-упаковке.

Кстати, я опробовал такую систему для приготовления пищи в походе при помощи термоса, чуть позже обязательно расскажу подробнее об этом интересном опыте. Подойдёт она и для специфического питания разнообразными хлопьями с колбасой и салом, которое я практиковал год назад (почитать об этом можно здесь). Кроме того, большинство известных мне систем, в том числе и моя FireMaple X3, позволяют использовать горелку отдельно от комплектного котелка, как обычную насадку. Для этого в комплекте присутствует насадка из нержавейки. Таким образом, даже имея рацион под кипяток, будет на что поставить сковородку грибов или рыбы.

Преимущества: устойчивость и безопасность использования, ветрозащищённость, экономичность; Недостатки: довольно большой объём за счёт радиатора, трудности с приготовлением чего-то, кроме кипятка и супов, сложности с мытьём.

Баллоны для пронан-бутана

Баллоны для пропан-бутана изготовляют согласно ГОСТ 15860-84 сварными из листовой углеродистой стали. Основное применение нашли баллоны вместимостью 40 и 50 дм3. Балонны для пропан-бутана окрашиваются в красный цвет с белой надписью «пропан».

Баллон для пропан-бутана представляет собой цилиндрический сосуд 1, к верхней части которого приваривается горловина 5, а к нижней — днище 2 и башмак 3. В горловину ввертывается латунный вентиль 6. На корпус баллона напрессовываются подкладные кольца 4. Для защиты вентиля баллона служит колпак 7.

Баллоны рассчитаны на максимальное давление 1,6 МПа. Из-за большого коэффициента объемного расширения баллоны для сжиженных газов заполняют на 85-90% от общего объема. Норма заполнения баллонов для пропана — 0,425 кг сжиженного газа на 1 дм3 вместимости баллона. В баллон вместимостью 55 дм3 наливается 24 кг жидкого пропан-бутана. Максимальный отбор газа не должен превышать 1,25 м3/ч.

Рисунок 3 — Баллон для пропап-бутана

Переходники

Разнообразные переходники позволяют использовать горелки с баллонами, изначально для них не предназначенными. Например, самым распространённым случаем является необходимость подключить к резьбовой горелке со шлангом дешёвый цанговый баллон. Для этого к разъёму горелки присоединяется переходник, а уже к нему — газ. Такие переходники бывают с опорой, помогающей фиксировать капризную ёмкость с топливом в нужном положении.

Минус всех переходников — образование в системе дополнительного «слабого места». У горелок со шлангом их и без того три: соединение шланга с горелкой, с регулятором пламени, резьба между регулятором и баллоном. А с использованием переходника неизбежно образуется четвёртое. Чтобы снизить риски, я использую переходник «резьба-цанга» с опорой для горелки-насадки. Эта конструкция более устойчива, чем прямое соединение горелки с резьбовым газовым баллоном, поскольку ёмкость с топливом служит дополнительной точкой опоры. В то же время соединений в получившейся системе всего два: резьба между горелкой и переходником и соединение с баллоном.

Хранение и транспортировка баллонов

Транспортировка баллонов разрешается только на рессорных транспортных средствах, а также на специальных ручных тележках или носилках. При бесконтейнерной транспортировке баллонов должны соблюдаться следующие требования:

• на всех баллонах должны быть до отказа навернуты предохранительные колпаки;
• кислородные баллоны должны укладываться в деревянные гнезда (разрешается применять металлические подкладки с гнездами, оклеенными резиной или другими мягкими материалами);
• кислородные баллоны должны укладываться только поперек кузова машины так, чтобы предохранительные колпаки были в одной стороне; укладывать баллоны допускается в пределах высоты бортов;
• баллоны должны грузить рабочие, прошедшие специальный инструктаж.

Перевозка в вертикальном положении кислородных и ацетиленовых баллонов допускается только в специальных контейнерах. Совместная транспортировка кислородных и ацетиленовых баллонов на всех видах транспорта запрещается, за исключением транспортировки двух баллонов на специальной тележке к рабочему месту. В летнее время баллоны должны быть защищены от солнечных лучей брезентом или другими покрытиями. Баллоны в пределах рабочего места разрешается перемещать кантовкой в наклонном положении. На рабочих местах баллоны должны быть прочно закреплены в вертикальном положении.

Экология

Использованные газовые баллоны нужно увозить с собой и утилизировать с бытовым мусором в населёнке. Для этого их можно проколоть специальным ключом или даже самым простеньким ножом (давление в пустом баллоне близко к атмосферному) и сплющить камнем или тяжелым ботинком. Вес использованного баллона — от 100 (цанговый) до 220 (большой резьбовой) граммов — не должен отяготить рюкзак человека, который принёс его в лес полным.

Вряд ли возможно очистить лес от старого мусора, но не плодить нового — по силам каждому! Берегите природу, друзья, и ваши походы станут не только приятнее, но и безопаснее.

Требования к маркировке газовых баллонов согласно ГОСТ Р ИСО 14175

Для того чтобы не вводить в заблуждение уточняем, что данная маркировка не имеет ничего общего с данными, которые должны быть указаны на сферической части каждого баллона согласно нормативным документам на оборудование, работающее при избыточном давлении (дата проведения и следующего технического освидетельствования, клеймо организации, проводившей техническое освидетельствование и т.д.).

Итак, на каждом сосуде или баллоне с газом должна быть прикреплена бирка или ярлык на которой должна быть указана информация:

• наименование предприятия-изготовителя или поставщика
• торговая марка
• обозначение газа согласно стандарту
• предупреждения о вреде здоровью
• предупреждение о соблюдении техники безопасности

Газовые резаки, лампы, обогреватели

Газовые резаки широко распространены в строительстве, а вот для того, чтобы придумать им применение в походе, придётся постараться. Мне приходит в голову только помощь в разведении костра зимой или в сырую погоду.

Светильники, работающие от газовых баллонов, являются снаряжением скорее кемпинговым. С учётом расхода газа в 40-80 граммов на час работы прибора обычный электрический фонарик с парой запасных батареек видится гораздо более удобным и лёгким вариантом.

Почти так же обстоит дело с газовыми обогревателями. Лучшее применение им — кемпинг в холодное время, зимняя рыбалка с палаткой, охота. Расход газа составляет от 60 граммов в час у компактных палаточных моделей до 120 у мощных систем, способных отапливать помещения до 15 квадратных метров. Некоторые, например Kovea Fire Ball, позволяют готовить пищу параллельно с обогревом пространства и могут стать альтернативой печке для зимних походов выходного дня.