Svařování atomárním vodíkem

Irving Langmuir se zabýval studiem ionizovaného plynu v elektrickém oblouku, tzv. plazmatem. Během tohoto studia se zaměřil i na chování atomárního vodíku. Výsledek své práce zúročil v patentové přihlášce[1], kterou si podal v roce 1924, v níž popisuje hoření elektrického oblouku mezi dvěma elektrodami z ohnivzdorného materiálu ve vodíkové atmosféře za atmosférického tlaku.

Proud vodíku prochází elektrickým obloukem, který disociuje molekuly H₂ na atomy. Při tom je absorbováno velké množství energie z oblouku. Endotermická reakce popisuje tento proces:[2]

H₂ → H + H − 422 J.[3]

Při tomto procesu je absorbováno velké množství energie (disociační energie) z oblouku. Proudící vodík se tak stává plamenem a tedy i nositelem energie.[3][4] V okamžiku kdy atomy vodíku dopadnou na relativně chladný podklad (např. svarový kov), dojde k jejich rekombinaci a vzniku dvouatomární formy za uvolnění obrovského množství tepla:[2]

H + H → H₂ + 422 J.[3][4]

Molekuly H₂ vyhoří také, ale za uvolnění nižšího objemu tepla.[3]

Teplota plamene dosahuje 3400 °C[2], 3700 °C[3], 4000 °C[5]. Pro srovnání, teplota dosažitelná při hoření kyslíko-acetylénového plamene je 3300 °C a kyslíko-vodíkového plamene je 2800 °C.[3] Je to třetí nejteplejší plamen po hoření dikyanu při 4525 °C a dikyanoacetylenu při 4987 °C. Zařízení bývá nazýváno hořák atomárního vodíku nebo Langmuirův hořák. Dosahovaná teplota je postačující po tavení wolframu a jiných těžkotavitelných prvků.

Vodík také působí mj. jako ochranná atmosféra, která chrání roztavený kov před kontaminací nežádoucími prvky, zejména uhlíkem, dusíkem a kyslíkem.[5] Použití ochranné atmosféry pak nevyžaduje tavidla. Hoření oblouku není závislé na zapojení elektrického obvodu, jako u metod obloukového svařování, protože oblouk hoří mezi dvěma elektrodami. Svařovat lze s i bez přídavného materiálu. Jako svařovací zdroj se používá svařovací transformátor, který pracuje s vysokým napětím až do 300 V (300 až 800 V[3]), ale malými proudy v oblasti 10 až 20 A.[4]

Svařování atomárním vodíkem se komerčně využívalo krátce ve 30. letech 20. století, zvláště v Německu.[4] Posléze bylo nahrazeno postupy svařování v ochranných atmosférách inertních plynů – metoda TIG (WIG) nebo MIG – v okamžiku, kdy byly snadno dostupné inertní plyny o požadované čistotě.[3]