Gazy techniczne są obecne w wielu procesach przemysłowych, choć często pozostają niewidocznym elementem produkcji. Wykorzystuje się je podczas spawania konstrukcji stalowych, w piecach przemysłowych, przy wykonywaniu elektroniki, a także w przemyśle spożywczym czy chemicznym. Odpowiednio dobrane gazy wpływają na przebieg procesów technologicznych, jakość materiałów oraz bezpieczeństwo pracy instalacji. W artykule wyjaśniamy, jak wygląda ich produkcja, jakie metody stosuje się w przemyśle, a także w jakich procesach są wykorzystywane. Przeczytaj koniecznie, by wiedzieć, dlaczego odgrywają tak dużą rolę!
Czym są gazy techniczne i gdzie znajdują zastosowanie?
Gazy techniczne to substancje gazowe wykorzystywane w procesach przemysłowych, technologicznych oraz laboratoryjnych. Mogą występować jako czyste gazy lub jako mieszaniny o określonych proporcjach składników. Do najczęściej stosowanych należą tlen, azot, argon, hel, wodór i dwutlenek węgla. Każdy z nich posiada określone właściwości fizyczne i chemiczne, które decydują o jego zastosowaniu w przemyśle. Gazy przemysłowe wykorzystuje się najczęściej w:
- spawalnictwie i obróbce metali,
- procesach metalurgicznych,
- przemyśle chemicznym,
- produkcji żywności,
- elektronice i energetyce.
Jak wygląda proces produkcji gazów przemysłowych?
Podstawową metodą produkcji gazów przemysłowych jest separacja powietrza atmosferycznego. Powietrze składa się głównie z azotu, tlenu i niewielkich ilości argonu, dlatego stanowi naturalne źródło tych gazów. Proces rozpoczyna się od pobrania powietrza i jego dokładnego oczyszczenia. Usuwane są pyły, wilgoć oraz dwutlenek węgla, które mogłyby zakłócić dalsze etapy produkcji. Następnie powietrze zostaje sprężone i schłodzone do bardzo niskiej temperatury. W wyniku intensywnego chłodzenia następuje jego skroplenie. Powstaje wówczas mieszanina ciekłych składników, która trafia do kolumn destylacyjnych. Później następuje rozdzielanie gazów na podstawie różnic temperatury wrzenia. Dzięki temu możliwe jest oddzielenie azotu, tlenu, a także argonu i uzyskanie gazów o wysokiej czystości technologicznej. Otrzymane gazy mogą zostać sprężone do wysokiego ciśnienia i napełnione do butli lub zbiorników magazynowych. Część produkcji przeznacza się również do skraplania, co umożliwia transport w postaci gazów ciekłych.
Produkcja gazów ciekłych i ich magazynowanie
W wielu instalacjach przemysłowych stosuje się gazy ciekłe, ponieważ zajmują znacznie mniejszą objętość niż gazy w stanie sprężonym. Dzięki temu możliwe jest przechowywanie i transport dużych ilości produktu. Proces skraplania polega na znacznym obniżeniu temperatury gazu oraz odpowiednim zwiększeniu ciśnienia. Dla przykładu ciekły azot powstaje w temperaturze około –196°C, natomiast ciekły tlen w temperaturze około –183°C. Tak niskie temperatury wymagają zastosowania instalacji kriogenicznych oraz specjalnych zbiorników o wysokiej izolacyjności. Zbiorniki te posiadają podwójne ścianki, a także warstwę próżniową, która ogranicza przenikanie ciepła z otoczenia. Gazy ciekłe transportuje się najczęściej w cysternach lub magazynuje w dużych zbiornikach przy zakładach przemysłowych.
Gazy techniczne do spawania – przygotowanie mieszanin
Spawalnictwo jest jedną z branż, w których gazy przemysłowe odgrywają istotną rolę. W zależności od metody spawania stosuje się różne rodzaje oraz ich mieszaniny. Najczęściej wykorzystywane gazy techniczne do spawania to:
- argon,
- dwutlenek węgla,
- hel,
- mieszaniny argonu z CO₂ lub tlenem.
Gazy te tworzą atmosferę ochronną wokół łuku spawalniczego i ciekłego metalu. Dzięki temu ogranicza się dostęp tlenu i azotu z powietrza, które mogłyby powodować powstawanie wad spoin. Mieszaniny gazów przygotowuje się w instalacjach dozujących, które umożliwiają bardzo precyzyjne łączenie poszczególnych składników. Gotowe produkty trafiają następnie do butli lub systemów zasilania instalacji spawalniczych.
Zastosowanie gazów do obróbki cieplnej
Gazy do obróbki cieplnej wykorzystywane są w piecach przemysłowych podczas procesów takich jak hartowanie, wyżarzanie czy nawęglanie stali. Odpowiednia atmosfera gazowa pozwala kontrolować reakcje chemiczne zachodzące na powierzchni metalu. W procesach tych stosuje się między innymi azot, wodór oraz specjalne mieszanki gazów technologicznych. Ich zadaniem jest ograniczenie utleniania metalu i zapewnienie stabilnych warunków obróbki. Dobór odpowiedniego składu gazu wpływa na strukturę materiału oraz jego właściwości mechaniczne.
Kontrola jakości i bezpieczeństwo produkcji gazów
Produkcja gazów technicznych odbywa się w instalacjach o wysokim poziomie automatyzacji. Każdy etap – od separacji powietrza, przez skraplanie, aż po napełnianie zbiorników – jest monitorowany przez systemy kontrolne. Laboratoria analityczne sprawdzają czystość gazów oraz obecność ewentualnych zanieczyszczeń. W przypadku zastosowań przemysłowych nawet niewielkie odchylenia parametrów mogą wpływać na przebieg procesów technologicznych. Duże znaczenie ma również bezpieczeństwo transportu i przechowywania. Zarówno gazy sprężone, jak i gazy ciekłe wymagają stosowania odpowiednich zbiorników oraz instalacji zabezpieczających.
Produkcja gazów technicznych opiera się na zaawansowanych technologiach separacji powietrza, procesach kriogenicznych oraz precyzyjnym przygotowaniu mieszanin gazowych. Dzięki nowoczesnym instalacjom możliwe jest uzyskanie produktów o wysokiej czystości i parametrach dostosowanych do wymagań konkretnych procesów przemysłowych. Substancje te znajdują szerokie zastosowanie m.in. w spawalnictwie, metalurgii czy obróbce cieplnej metali, gdzie odpowiadają za utrzymanie odpowiedniej atmosfery technologicznej i stabilny przebieg procesów produkcyjnych. Właściwie dobrane gazy techniczne do spawania oraz obróbki cieplnej pozwalają uzyskać powtarzalne rezultaty i wysoką jakość obrabianych materiałów!
