Air Products Home

News ReleaseČistota technických plynů

May 01, 2007 Lehigh Valley, Pa.

Technické plyny, aniž bychom si to často uvědomovali, ovlivňují téměř všechna průmyslová odvětví. Technické plyny jsou základem budoucího pokroku a/nebo udržují současný stav vědy, techniky a civilizace. Můžeme se s nimi setkal od strojírenství, přes elektrotechniku, sklářský a hutní průmysl, až po čištění odpadních vod, nebo kalibrace analytických přístrojů v laboratořích. Poodhlédneme-li na okamžik od techniky, zjistíme že technické plyny se používají také v potravinářství při konzervaci potravin a sycení nápojů. Pro život jsou důležité medicinální plyny, které pomáhají zachraňovat lidské životy v lékařství.

Možná si také kladete otázku „Čím jsou všechny tyto plyny odlišné?“ Jaký je vlastně rozdíl mezi kyslíkem pro řezání plamenem a kyslíkem pro laser. Kde je hranice mezi oxidem uhličitým pro nápoje a pro hasící přístroje? Odpověď zdaleka ne jednoduchá zní: „v čistotě.“ Čistota je hranicí rozdělující plyny do skupin technických, potravinářských a medicinálních. Čistota je ale také faktorem ovlivňujícím cenu a užitnou hodnotu technických plynů.

Základní pojmy čistoty

V definici čistoty bývá obvykle obsah nečistot uváděn v jednotkách ppm. Jde o výraz pro jednu miliontinu ppm (parts per million). Obdobně jako procento (jedna setina) či promile (jedna tisícina) se používá pro znázornění poměru jedné části vůči celku. Například 1% = 10 000 ppm, nebo 1 ‰ = 1 000 ppm.

tabulka 1. – Přehled obvyklého značení čistoty plynů

označení čistota plynů zbytkové nečistoty v ppm zbytkové nečistoty v %
2.0 99,0 % 10000 ppm 1 %
2.5 99,5 % 5000 ppm 0,5 %
3.0 99,9 % 1000 ppm 0,1 %
3.5 99,95 % 500 ppm 0,05 %
4.8 99,998 % 20 ppm 0,002 %
5.0 99,999 % 10 ppm 0,001 %
5.5 99,9995 % 5 ppm 0,0005 %
7.0 99,99999 % 0,1 ppm (100 ppb) 0,00001 %

Příklady různých aplikací jednotlivých technických plynů

Kyslík

Nejsledovanější nečistotou v kyslíku je vlhkost. Pro standardní kyslík 2.5 je obvyklá míra vlhkosti 30 ppm, zatímco u čistšího kyslíku 3.5 je hodnota vlhkosti více než 3x menší. Obecně platí, že přítomnost molekuly vody v procesním plynu při řezání laserem snižuje celkovou účinnost procesu. Další nečistotou v kyslíku bývá dusík. Ten je sice inertní a tak na první pohled by nemusel „vadit“. Ovšem obecně platí, že čím více inertního – tedy reakcí se nezúčastňujícího plynu, tak procesní atmosféra má menší oxidační účinek a je tedy, zjednodušeně řečeno, méně aktivní.

Technický kyslík - standardní – čistota 2.5 – použití např. pro běžné autogenní aplikace – tedy tepelné dělení s hořlavými plyny, nahřívání plamenem, pájení plamenem. Pro tyto aplikace je čistota kyslíku 2.5 dostačující a použití čistšího produktu by samozřejmě sice bylo možné, ale nepřineslo by ve výsledku žádný markantní rozdíl v kvalitě či produktivitě.

Kyslík 3.5 – (tzv. laserový kyslík) se používá zejména pro technologie s vyšší koncentrací energie na jednotku plochy – tedy např. pro plazmové a laserové tepelné dělení. V tomto případě však použití čistšího produktu má za následek zvýšení kvality řezu či zvýšení řezných rychlostí.

Argon

Základní a často hlavní nečistotou v argonu je kyslík. U technického argonu čistoty 4.6 se obsah O2 pohybuje pod 5 ppm. a u argonu 4.8 je limit nastaven jen na 3 ppm kyslíku. Vlhkost je další sledovanou nečistotou u argonu.

Technický argon 4.6.- běžná čistota na trhu s technickými plyny – Argon se používá nejčastěji jako ochranná atmosféra pro metody svařování elektrickým obloukem (technologie MIG a TIG).

Technický argon 4.8.- běžná čistota dodávaná firmou Air Products. Základní použití této ochranné atmosféry je shodné s argonem čistoty 4.6. Ovšem čistější argon 4.8 je možno použít i na oxidačně reaktivnější materiály, jako jsou barevné a neželezné kovy např. měď, titan. Rovněž lepších výsledků vykazuje i svařování hliníkových slitin v argonu 4.8. Tento čistší argon se dále využívá i jako ochranná atmosféra při svařování nekonvenčními metodami – jako např. plazmou či laserem.

Argon 5.2 Premier – plyn s vyšší čistotou. Používá se pro speciální aplikace – např. pro plynovou chromatografii.

Ve vysoce čistých argonech jsou obsahy sledovaných nečistot až řádově nižší než u 4.8. Například argon 5.2 Premier obsahuje vody max. 2 ppm a dusíku max. 4 ppm. Nevyšší v současnosti dodávaná kvalita je Argon BIP® Plus 6.6 u kterého je max. obsah H2O 0,02 ppm, max. O2 0,01 ppm a max. N2 0,3 ppm.

Dusík

Nečistotami u dusíku se rozumí opět kyslík a vlhkost.
Technický dusík 4.6 což je běžná čistota, se používá nejčastěji jako ochranná inertní atmosféra ve slévárenství, sklářství, balení potravin, vinařství, ale také například pro huštění pneumatik. Dusíkem se formuje kořen při svařování u materiálů které nejsou náchylné na tvorbu nitridů. Dusík se používá také k nitridaci povrchů při tepelném zpracování ocelí.

Technický dusík 4.8 běžná čistota dodávaná firmou Air Products. Základní použití plynu této čistoty se opět prolíná s aplikacemi dusíku 4.6. Je ale vhodný pro citlivější procesy jako např. řezání korozivzdorných ocelí laserem. Dusíkové plazmy atd. Nižší obsahy kyslíku a vody v této čistotě zaručují menší poškození spotřebních dílů u dusíkové plazmy.

Dusík 5.2 Premier – plyn s vyšší čistotou. Používá se pro speciální aplikace například jako rezonátorový plyn pro plynové CO2 lasery. Použití dusíku o nižších čistotách by mělo jednak za následek nejen nižší výkon laserového generátoru, ale především by mohlo způsobit poškození laserového zdroje, jehož následná oprava je velmi nákladná. Maximální obsahy nečistot v dusíku 5.2 jsou 2 ppm H2O, 3 ppm kyslíku. Nejčistější v současnosti dodávaný dusík BIP® Plus 6.8 obsahuje maximálně 0,02 ppm H2O a pouze 0,01 ppm kyslíku.

CO2

Technický oxid uhličitý 2.5 - běžná čistota na trhu s technickými plyny – se používá např. pro aplikace vytvrzování slévárenských forem, dále jako ochranná atmosféra při obloukovém svařování či pro plnění hasících přístrojů. Případně jako medium pro cementaci ocelí.

Oxid uhličitý 4.5 - plyn s vyšší čistotou. Používá se pro speciální aplikace – např. jako rezonátorový plyn pro plynové CO2 lasery.

Medicinální a potravinářské plyny

Plyny určené pro lékařské a medicinální účely jsou definovány českým a evropským lékopisem. Důraz v jejich čistotě je kladen především na zdraví škodlivé látky. Například u medicinálního kyslíku není hlavní problém znečištění dusíkem, nebo argonem, ale obsahy oxidu uhelnatého, případně oxidu uhličitého jsou pečlivě sledovány. Dalším z možných znečištění medicinálních a potravinářských plynů je biologická kontaminace.

Další způsoby znečištění

Při použití vysoce čistých plynů musíme dbát také na další možné zdroje znečištění. Není možné používat čisté plyny s nevhodným příslušenstvím: poškozené a/nebo zkorodované rozvody, poškozené a nevhodné hadice. Za toto znečištění obvykle odpovídá uživatel a mnohdy může mnohonásobně přesáhnout maximální povolené limity pro jednotlivé plyny. Vysoká čistota plynu je častokrát zbytečně degradována vadným příslušenstvím, nebo technologickou nekázní. Při takovém selhání je nutno například rozvody argonu opětovně inertizovat, došlo-li k jejich odtlakování.

Connect with us on:

|
X

This site uses cookies to store information on your computer. Some are essential to make our site work; others help us to better understand our users. By using the site, you consent to the placement of these cookies. Read our Legal Notice to learn more.

Close