Урок по теоретическому обучению "Кислород" по профессии "Сварщик"

Министерство образования и науки Пермского края

Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение

 «КРАЕВОЙ политехнический колледж»

ПЛАН УЧЕБНОГО ЗАНЯТИЯ

по теме: «Кислород»

                                                                         Разработала преподаватель: Чернов А.П.

План учебного занятия

Учебный предмет: «Специальная технология»

Специальность:       «Электрогазосварщик» 3 разряд

Тема программы:    «Сварочные материалы для газовой сварки и резки»

Тема учебного занятия:               « Кислород»

Цели:

Обучающая: сформировать знания о назначении, свойствах, способах получения, классификации  по чистоте, хранении и транспортировке кислорода;

Развивающая: способствовать развитию логического и технологического мышления при освоении темы;

Воспитательная: воспитание положительного интереса к изучаемому материалу;

Методическая: использование учебной презентации  и опорного конспекта для активизации учебно-познавательной деятельности учащихся.

Материально-техническое оснащение: опорный конспект, мультимедийная установка, компьютер, карточки-задания, презентация.

Тип учебного занятия: комбинированный

Межпредметные связи:  «Химия», «Охрана труда».

Структура учебного занятия

1. Организационный момент

2. Целевая установка мотивации предстоящей деятельности

3. Актуализация знаний

4. Формирование новых знаний по теме

5. Закрепление нового материала

6. Подведение итогов

7. Информация о домашнем задании

Ход учебного занятия

I.                   Организационный момент

1. Проверка наличия учащихся

2. Отметка отсутствующих

3. Проверка готовности к учебному занятию

II.                 Целевая установка мотивации предстоящей деятельности

Преподаватель: объявляет тему и цели учебного занятия, обращает внимание на актуальность и значимость изучаемого материала.

III.             Актуализация знаний

Преподаватель: на прошлом занятии мы изучили тему: «Сварочная проволока», вы получили задание подготовить ответы на вопросы темы.  Прежде чем приступить к изучению нового материала, проведём проверку домашнего задания, предлагаю вам выполнить письменную работу по карточкам-заданиям. Для выполнения этой работы вам необходимо разделиться на две группы.

Раздаются карточки-задания.

IV.             Формирование новых знаний по теме

Преподаватель:

Тема нашего учебного занятия: «Кислород». Вы уже  знаете, какая сварочная проволока применяется для газовой сварки и резки металлов.

Сегодня на учебном занятии мы продолжим изучение темы «Сварочные материалы для газовой сварки и резки металлов» и начнем изучать газы, которые используют при данном виде сварки, в частности – это кислород.

На учебном занятии мы с вами рассмотрим следующие вопросы:

1. Свойства кислорода.

2. Основные способы получения кислорода.

3. Характеристика марок газообразного технического кислорода.

4. Хранение и транспортировка кислорода.

5. Опасные факторы и меры безопасности при работе с кислородом.

6. Применение  и значение кислорода при сварке и резке металлов.

Преподаватель раскрывает и объясняет поставленные вопросы.

1.      Свойства кислорода

Преподаватель:

    Кислород (при нормальных условиях) – бесцветный газ без вкуса и запаха, активно поддерживающий процесс горения. Немного тяжелее воздуха, его плотность при 0°С и давлении 760 мм рт. ст. составляет 1,43 кг/м³. Мало растворим в воде и спирте.

            При охлаждении до -183°С и давлении 760 мм рт. ст. кислород превращается в бледно-голубую жидкость без запаха, а при -218,8°С – замерзает.

Кислород наиболее распространен на Земле. В земной коре (около 47% по массе) существует в связанном виде, в атмосфере (около 23% по массе) – в свободном.

2.      Основные  способы получения кислорода

Преподаватель:

Основные способы получения кислорода:

• из воздуха путем его очищения от механических примесей, влаги и углекислоты, сжатия в компрессорах, охлаждения до сжижения и последующего разделения на кислород и азот при медленном повышении температуры: азот, имеющий меньшую температуру кипения, испаряется и отводится в окружающую среду, а кислород накапливается в жидком виде (криогенная ректификация);
• электролизом дистиллированной воды, протекающим по формальной реакции:
  2H₂O → O₂↑ + 2H₂↑ ;
  поскольку чистая вода практически не проводит ток, в нее добавляются электролиты, например, KOH или NaOH;
• в лабораторных условиях – каталитическое разложение пероксида водорода H₂O₂, разложение нагреванием оксидов тяжелых металлов (например, оксида ртути HgO), перманганата калия KMnO₄, хлората калия KClO₃ и др.

3.      Характеристика марок газообразного технического кислорода

Преподаватель:

Кислород газообразный  технический, согласно ГОСТ 5583-78, выпускается двух сортов: первого и второго. Его характеристики указаны в табл. 1.

Таблица 1.  Характеристики марок газообразного технического кислорода (ГОСТ 5583-78)

Параметр	Кислород газообразный технический
	первого сорта	второго сорта
Объемная доля кислорода O2, %, не менее	99,7	99,5 (в ряде случаев – 99,2)
Объемная доля водяных паров, %, не более	0,007	0,009
Объемная доля водорода H2, %, не более (только для кислорода, полученного электролизом воды)	0,3	0,5
Содержание углекислоты CO2, окиси углерода CO, газообразных кислот и оснований, озона O3 и других газов-окислителей	Не нормируется
Содержание щелочи (только для кислорода, полученного электролизом воды)	Кусок фильтровальной бумаги (смоченный раствором фенолфталеина, разбавленного водой в соотношении 1:10) в стеклянной трубке с пропускаемым кислородом (0,1–0,2 дм3/мин в течение 8–10 минут) не должен окраситься в красный или розовый цвет
Запах	Не нормируется

Характеристики жидкого технического кислорода указаны в табл. 2.

Таблица 2. Характеристики марок жидкого технического кислорода (ГОСТ 6331-78)

Параметр	Кислород жидкий технический
	первого сорта	второго сорта
Объемная доля кислорода O2, %, не менее	99,7	99,5 (в ряде случаев – 99,2)
Объем углекислоты CO2 в 1 дм3жидкого кислорода при 760 мм рт. ст. и 20°С, см3, не более	2,0 (по согласованию с потребителем – 3,0)	3,0 (по согласованию с потребителем – не норм.)
Содержание ацетилена C2H2, масла	Отсутствие
Содержание окиси углерода CO, газообразных кислот и оснований, озона O3 и других газов-окислителей	Не нормируется
Содержание влаги и механических примесей	На внутренней поверхности колбы после испарения 1 дм3 кислорода не должно быть водяных капель и твердых частиц (при комнатной температуре)
Запах	Не нормируется

4.      Хранение и транспортировка кислорода

Преподаватель:

Технический кислород транспортируют  в баллонах,  по трубопроводу, а в жидком виде — в специальных сосудах с хорошей теплоизоляцией.

 Для превращения жидкого кислорода в газ используют гази­фикаторы или насосы с испарителями для жидкого кис­лорода. При нормальном атмосферном давлении и тем­пературе 20° С 1 дм³ жидкого кислорода при испарении дает 860 дм³ газообразного. Поэтому доставлять кисло­род к месту сварки целесообразно в жидком состоянии, так как при этом в 10 раз уменьшается масса тары, что позволяет экономить металл на изготовление баллонов, уменьшать расходы на транспортировку и хранение баллонов.

Давление кислорода, транспортируемого по трубопроводу, должно быть согласовано между изгото­вителем и потребителем.

К месту сварки кислород до­ставляется в кислородных баллонах.

Баллон с кислородом (рис.1) окрашен в голубой цвет, с надписью «Кислород» черного цвета (ПБ 10-115-96, ГОСТ 949-73). Номинальное давление газообразного кислорода в баллоне и автореципиенте при 20°С (ГОСТ 5583-78) составляет 150 кгс/см² (14,7 МПа) или 200 кгс/см² (19,6 МПа).

                                Рис. 1 Устройство кислородного баллона и вентиля               

            Допустимое давление кислорода в баллонах в зависимости от температуры указано в табл. 3.

Таблица 3. Допустимое давление кислорода в баллонах в зависимости от температуры (при номинальном давлении 150 кгс/см² / 20°С)

Температура, °С	-50	-40	-30	-20	-10	0	+10	+20	+30	+40	+50
Давление в баллоне, кгс/см2	99	107	124	129,5	134,5	139,5	145	150	155	160	172

5.      Опасные факторы и меры безопасности при работе с кислородом

Преподаватель:

Опасные факторы и меры безопасности при работе с кислородом:

• кислород не токсичен, сам по себе не взрывоопасен и не горюч, однако является сильным окислителем и активно поддерживает горение различных материалов, в особенности органических и других горючих веществ; поэтому для работы в соприкосновении с кислородом должны применяться только разрешенные для этого материалы;
• при контакте сжатого кислорода под давлением более 30 кгс/см² с жирами и маслами происходит их мгновенное окисление, сопровождающееся выделением теплоты, что может привести к их воспламенению, а при определенных условиях – к взрыву; в связи с этим при работе с кислородом необходимо следить, чтобы баллоны, оборудование и одежда персонала не имели следов жиров и масел;
• такие вещества как дерево, уголь, бумага, асфальт и др., пропитанные жидким кислородом, способны детонировать;
• во избежание пожаров содержание кислорода в воздухе рабочих помещений не должно быть больше 23% по объему; помещения, в которых возможно превышение объемной доли кислорода, должны оснащаться вытяжной вентиляцией и средствами контроля воздуха; в таких помещениях необходимо ограничивать пребывание людей и исключать присутствие легковоспламеняющихся веществ;
• после нахождения в среде с повышенным содержанием кислорода запрещается приближаться к огню, курить, необходимо проветрить одежду в течение 30 минут;
• жидкий кислород поражает слизистую оболочку глаз, а при попадании на кожу вызывает обморожение ткани; отбор проб сжиженного газа должен производиться в защитных очках и рукавицах;
• баллоны и трубопроводы, предназначенные для транспортирования кислорода, нельзя использовать для хранения и транспортирования других газов; необходимо применять меры для предотвращения загрязнения баллонов маслом, их соударений, падений, а также нужно предохранять их от нагревания источниками тепла и атмосферных осадков.

6.      Применение  и значение кислорода при сварке и резке

Кислород – важнейший газ для сварки и резки. При сжигании горючего газа в воздухе образуется пламя с температурой не более 2000°C, а в технически чистом кислороде она может превышать 2500–3000°C. Именно такая температура пламени практически пригодна для сварки многих металлов.

При газопламенной обработке обычно используется кислород с объемным содержанием 99,2–99,7% и выше. Для неответственных видов газовой сварки, пайки, поверхностной закалки и других способов нагрева газовым пламенем может применяться кислород чистотой 92–98%.

Для сварки и резки используют кислород в газообразном виде, поступающий от баллона, газификационной установки (СГУ-1, СГУ-4, СГУ-7К, СГУ-8К, ГХ-0,75, ГХК-3 и др.) или автономной станции (КГСН-150, К-0,15, К-0,4, К-0,5 и др.). При значительных объемах потребления кислород безопаснее и экономически целесообразнее хранить и транспортировать в жидком, а не газообразном виде, несмотря на неизбежные потери при испарении сжиженного газа.

Превращение жидкого кислорода в газообразный осуществляется в газификационных установках – насосных или безнасосных. Примером насосной установки может служить стационарная установка СГУ-1, предназначенная для газификации непереохлажденного кислорода и наполнения реципиентов и баллонов под давлением до 240 кгс/см² (24 МПа).

V.                Закрепление нового материала

Преподаватель:

И так, мы сегодня с вами изучили тему: «Кислород». Для закрепления изученного материала необходимо ответить на экспресс-опрос:

1.      Перечислите свойства кислорода

Эталон ответа:

Кислород (при нормальных условиях) – бесцветный газ без вкуса и запаха, активно поддерживающий процесс горения. Немного тяжелее воздуха, его плотность при 0°С и давлении 760 мм рт. ст. составляет 1,43 кг/м³. Мало растворим в воде и спирте. При охлаждении до -183°С и давлении 760 мм рт. ст. кислород превращается в бледно-голубую жидкость без запаха, а при -218,8°С – замерзает.

2.      Перечислите и охарактеризуйте основные способы получения кислорода Эталон ответа:

Основные способы получения кислорода:

·         из воздуха путем его очищения от механических примесей, влаги и углекислоты, сжатия в компрессорах, охлаждения до сжижения и последующего разделения на кислород и азот при медленном повышении температуры;

·         электролизом дистиллированной воды;

·         в лабораторных условиях – каталитическое разложение пероксида водорода H₂O₂, разложение нагреванием оксидов тяжелых металлов , перманганата калия KMnO₄, хлората калия KClO₃ и др.

3.      Перечислите сорта и чистоту технического кислорода, применяемого при газовой сварке и резке металлов

Эталон ответа:

Кислород газообразный технический выпускается двух сортов:

 - первого  с чистотой 99,7 %;

 - второго с чистотой 99,5 %.

4.      Поясните условия хранения и транспортировку  технического кислорода

Эталон ответа:

Технический кислород транспортируют  в баллонах,  по трубопроводу, а в жидком виде — в специальных сосудах с хорошей теплоизоляцией.

5.      Поясните, в какой цвет окрашиваются кислородные баллоны и какое номинальное давление газа должно быть в баллоне?

Эталон ответа:

Баллон с кислородом окрашивается в голубой цвет, с надписью «Кислород» черного цвета Номинальное давление газообразного кислорода в баллоне при температуре  20°С составляет 150 кгс/см² (14,7 МПа) или 200 кгс/см² (19,6 МПа).

6.      Перечислите опасные факторы при работе с кислородом.

Эталон ответа:

Опасные факторы при работе с кислородом:

• кислород не токсичен, сам по себе не взрывоопасен и не горюч, однако является сильным окислителем и активно поддерживает горение различных материалов, в особенности органических и других горючих веществ;
• при контакте сжатого кислорода под давлением более 30 кгс/см² с жирами и маслами происходит их мгновенное окисление, сопровождающееся выделением теплоты, что может привести к их воспламенению, а при определенных условиях – к взрыву;
• такие вещества как дерево, уголь, бумага, асфальт и др., пропитанные жидким кислородом, способны детонировать;
• во избежание пожаров содержание кислорода в воздухе рабочих помещений не должно быть больше 23% по объему;
• жидкий кислород поражает слизистую оболочку глаз, а при попадании на кожу вызывает обморожение ткани;
• баллоны и трубопроводы, предназначенные для транспортирования кислорода, нельзя использовать для хранения и транспортирования других газов.

7.      Перечислите меры безопасности при работе с кислородом

Эталон ответа:

Меры безопасности при работе с кислородом:

• для работы в соприкосновении с кислородом должны применяться только разрешенные для этого материалы;
• при работе с кислородом необходимо следить, чтобы баллоны, оборудование и одежда персонала не имели следов жиров и масел;
• помещения, в которых возможно превышение объемной доли кислорода, должны оснащаться вытяжной вентиляцией и средствами контроля воздуха; в таких помещениях необходимо ограничивать пребывание людей и исключать присутствие легковоспламеняющихся веществ;
• после нахождения в среде с повышенным содержанием кислорода запрещается приближаться к огню, курить, необходимо проветрить одежду в течение 30 минут;
• отбор проб сжиженного газа должен производиться в защитных очках и рукавицах;
• необходимо применять меры для предотвращения загрязнения баллонов маслом, их соударений, падений, а также нужно предохранять их от нагревания источниками тепла и атмосферных осадков.

8.      Пояснить значение кислорода для газовой сварки и резки металлов

Эталон ответа:

 Кислород – важнейший газ для сварки и резки. При сжигании горючего газа в воздухе образуется пламя с температурой не более 2000°C, а в технически чистом кислороде она может превышать 2500–3000°C. Именно такая температура пламени практически пригодна для сварки многих металлов.

VI.             Подведение итогов

Преподаватель подводит итог работы, анализируя ответы учащихся  в экспресс-опросе. Организовывает проведение рефлексии по пройденному учебному занятию: учащиеся поднимают заготовленные листы с рожицами:

        побольше таких учебных занятий, поучительно

         понравилось, но не всё, интересно

         не понравилось, скучно

VII.          Информация о домашнем задании

И.И.Соколов «Газовая сварка и резка металлов. -М.: Высшая школа, 1981, стр.22-24