第七章气焊与气割安全技术.ppt

第一节气焊与气割的基础知识一 气焊气焊是利用可燃气体与助燃气体混合燃烧的火焰去熔化工件接处的金属和焊丝而达到金属间牢固连接的方法 特点 没备简单 操作方便 实用性强等 所用的设备及工具 包括氧气瓶 乙炔瓶 或乙炔发生器 回火防止器 焊炬 减压器及氧气输送管 乙炔输送管等 如图7 l所示 气焊用的焊丝起填充金属的作用 焊接时与熔化的母材一起组成缝金属 因此 应根据工件的化学成份 机械性能选用不同成份或性能的焊丝 有时也可用以被焊板材上切下的条料作焊丝 焊接有色金属 铸铁和不锈钢时 还应采用焊粉 熔剂 用以消除覆盖在焊材及熔池表面上的难溶的氧化膜和其他杂 质 并在熔池表面形成一层熔渣 保护熔池金属不被氧化 排除熔池中的气体 氧化物及其他杂质 提高熔化金属的流动性 使焊接顺利并保证质量和成形 气焊主要用于 薄钢板 低熔点材料 有色金属及其合金 铸铁件 硬质合金刀具等材料的焊接 以及磨损 报废零件的补焊 构件变形的火焰矫正等 二 气割气割是利用可燃气体与氧气混合燃烧的火焰热能将工件切割处预热到一定温度后 喷出高速切割氧流 使金属剧烈氧化并放出热量 利用切割氧流把熔化状态的金属氧化物吹掉 而实现切割的方法 金属的气割过程实质是铁在纯氧中的燃烧过程 而不是熔化过程 可燃气体与氧气的混合及切割氧的喷射是利用割炬来完成的 气割所用的可燃气体主要是乙炔 液化石油气和氢气 气割时应用的设备器具除割炬外均与气焊相同 工艺过程 气割过程是预热一燃烧一吹渣过程 符合下列条件的金属才能使用气割 1 气割时金属氧化物的熔点应低于金属的熔点 2 金属在切割氧流中的燃烧应是放热反应 3 金属在氧气中的燃烧点应低于其熔点 4 金属中阻碍气割过程和提高钢的可淬性的杂质要少 5 金属的导热性不应太高 符合上述条件的金属有纯铁 低碳钢 中碳钢和低合金钢以及钛等 其他常用的金属材料如 铸铁 不锈钢 铝和铜等 则必须采用特殊的气割方法 例如等离子切割等 三 气焊与气割的优缺点 一 气焊气焊的优点 1 设备简单 使用灵活 2 对铸铁及某些有色金属的焊接有较好适应性 3 电力供应不足时 气焊可发挥更大作用 气焊的缺点 1 生产效率低 2 焊接后工件易变形 热影响区较大 3 较难实现自动化 二 气割气割的优点 设备简单 使用灵活 气割的缺点 1 对切口两侧的金属成份产生影响 2 工件易变形 第二节气焊与气割常用气体可燃气体 能够燃烧 并在燃烧中释放大量热量的气体 称之为可燃气体 助燃气体 本身不燃烧 但可以支持其他可燃物质燃烧的气体 称之为助燃气体 气焊气割常用的可燃气体有乙炔 C2H2 氢气 H2 液化石油气等 常用的助燃气体是氧气 O2 一 乙炔 一 乙炔的物理化学性质乙炔 C2H2 又名电石气 是不饱和的碳氢化合物 在常温和大气压力下 它是一种无色 无味 气体 工业用乙炔中 因为混有硫化氢 H2S 及磷化氢 PH3 等杂质 故具有特殊的臭味 在标准状态下 密度为1 17kg m3 比空气稍轻 83 时乙炔可变成液体 85 时乙炔将变为固体 液体和固体乙炔在一定条件下可能因摩擦和冲击而爆炸 乙炔是理想的可燃气体 与空气混合燃烧时所产生的火焰温度为2350 而与氧气混合燃烧时所产生的火焰温度为3100 3300 因此用它足以熔化金属进行焊接 乙炔完全燃烧反应式如下 2C2H2 502 4CO2 2H20 放热 从上式看出 1体积的乙炔完全燃烧需要2 5体积的氧 二 乙炔的爆炸性及溶解性乙炔是一种危险的易燃易爆气体 它的自燃点低 305 点火能量小 O 019毫焦 在一定条件下 很容易因分子的聚合 分解而发生着火 爆炸 1 纯乙炔的分解爆炸性纯乙炔的分解爆炸性 首先决定于它的压力和温度 同时与接触介质 乙炔中的杂质 容器形状等有关 1 当温度超过200 300 时 乙炔分子就开始聚合反应 而形成其他更复杂的化合物 如苯 C6H6 苯乙烯 C8H8 萘 C10H8 甲苯 C7H8 等 聚合反应是放热的 气体温度越高 聚合作用速度越快 因而放出的热量就会促成更进一步的聚合 当高于500 时 未聚合的乙炔就会发生爆炸分解 如果在聚合过程中将热量急速排除 则反应只限于一部分乙炔的聚合 而分解爆炸则可避免 乙炔是吸热化合物 即由元素组成乙炔时需要消耗大量的热 当乙炔分解时即放出它在生成时所吸收的全部热量 C2H2 2C H2 226Kj mol 分解时生成物是细粒固体碳及氢气 如果这种分解是在密闭容器 如乙炔发生器 乙炔瓶 内进行的 则由于温度的升高 压力急剧增大10 13倍而引起爆炸 增加压力也能加速乙炔的聚合和分解 温度和压力对乙炔的聚合反应与爆炸分解的关系可用图7 2曲线表示 从图中可以看出 在温度等于或低于540 压力小于300kPa时 乙炔主要是聚合过程 当压力为150kPa 而温度超过580 时 就能形成乙炔分解爆炸 压力越高 促进乙炔分解爆炸所需要的温度就越低 根据这一特点 现用的乙炔发生器工作压力极限不超过150kPa 2 乙炔的分解爆炸与触煤剂有关 当压力为400kPa时 与发热的小铁管表面接触而产生爆炸的最低温度为 有铁屑时为520 有黄铜时为500 520 有活性炭时为400 有碳化钙时为500 有氧化铁时为280 有氧化铜时为240 有氧化铝时为490 有紫铜屑时为460 有铁锈 氧化铁 时为280 300 这些触媒剂能把乙炔分子吸附在自己表面上 结果使乙炔的局部浓度增高而加速了乙炔分子之间的聚合和爆炸分解 3 乙炔的分解爆炸与存放的容器形状和大小有关 容器的直径越小 则越不容易爆炸 在毛细管中 由于管壁冷却作用及阻力 爆炸的可能性会大为降低 根据这个原理 目前使用的乙炔胶管孔径都不太大 管壁也比较薄 对防止乙炔在管道内爆炸是有利的 4 乙炔与铜 银 水银等金属或其盐类长期接触时 会生成乙炔铜 Cu2C2 和乙炔银 Ag2C2 等爆炸性混合物 当受到摩擦冲击时就会发生爆炸 因此凡供乙炔使用的器材都不能用银和含铜量70 以上的铜合金制造 5 乙炔与氯 次氯酸盐等化合 在日光照射下以及加热等外界条件下就会发生燃烧和爆炸 所以乙炔燃烧失火时 绝对禁止使用四氯化碳灭火 2 乙炔与空气 氧气和其他气体混合气的爆炸性 1 乙炔及其他可燃气体凡与空气或氧气混合时就提高了爆炸危险性 乙炔和其他可燃气体与空气和氧气混合气的爆炸 发火 范围见表7 1 乙炔与空气或纯氧的混合气 如果其中任何一种达到了自燃温度 与空气混合气体的自燃温度为305 与氧气混合气体的自燃温度为300 就是在大气压力下也能爆炸 是否会达到自燃温度而导致爆炸 基本上只决定于其中乙炔的含量 2 乙炔中混入与其不发生化学反应的气体 如氮气 甲烷 一氧化碳 水蒸气 石油气等 或把乙炔熔解在液体里 能够降低乙炔的爆炸性 这是因为乙炔分子之间被其他气体或液体的微粒所隔离 因而使进行爆炸的连锁反应条件破坏的缘故 乙炔能够溶解在许多液体中 特别是有机液体中 如丙酮等 在l5 O lMPa时 1L丙酮能溶解23L乙炔 在压力增大到1 42MPa时1L丙酮能溶解乙炔约400L 人们就是利用乙炔能大量溶于丙酮溶液中这个特性 将乙炔装入乙炔瓶内来储存 运输和使用的 三 乙炔中的杂质及毒性l 乙炔中含磷化氢工业用的乙炔中经常含有磷化氢 PH3 这是由于电石中含有少量磷化钙等杂质 当电石与水接触时生成磷化氢 乙炔中磷化氢的含量取决于电石的纯度 在未经净化的乙炔内 可能含有0 03 1 8 容积 的磷化氢 磷化氢的自燃点很低 气态磷化氢 PH3 在温度为100 时 就会自燃 而液态磷化氢 P2H4 甚至在稍低100 时也会自燃 因而 当乙炔中含有空气 又有磷化氢存在时 就可能构成乙炔 空气混合气的爆炸起火 2 乙炔中含硫化氢硫化氢 H2S 是由于电石中含有硫化钙 硫化铝和碳酸钙等杂质 经水分解而生成的 乙炔中硫化氢的含量 在很大程度上 取决于硫化钙与水的作用 因硫化氢能溶解于水 并在其生成与分解时 与水的温度有关 如在充足的水中进行分解时 可以减少乙炔中硫化氢的含量 乙炔中硫化氢含量的范围是0 08 1 5 容积 硫化氢和磷化氢都是乙炔中的有害杂质 在焊接时 其中的硫和磷可能转移到熔接处的金属中 而使焊缝质量变坏 一般规定 乙炔中磷化氢的含量不得超过0 2 硫化氢的含量应小于O 1 按容积计算 3 乙炔中含空气乙炔中的空气一般是在乙炔发生器装换电石时进入的 也可能有溶解在水中的空气和吸附在电石表面上的空气混入乙炔里 因为空气和乙炔混合比在很宽的范围内都能使乙炔燃烧和爆炸 所以它是有害的杂质 应尽量减少其含量 在通常情况下 由固定式乙炔发生器制取的乙炔中 空气的含量不超过O 5 而用移动式发生器制取的乙炔中 空气的含量不超过1 1 5 乙炔中空气的含量超过l0 时 就不能用于火焰加工 4 乙炔的毒性乙炔中毒现象比较少见 它主要表现为中枢神经系统损伤 其症状轻度的表现为 精神兴奋 多言 嗜睡 走路不稳等 重度的表现为 意识障碍 呼吸困难 发呆 瞳孔反应消失 昏迷等 也有表现为狂躁 无故哭笑等精神症状 二 液化石油气液化石油气 简称石油气 是石油炼制工业的副产品 其主要成分是丙烷 C3H8 大约占50 80 其余是丙烯 C3H6 丁烷 C4HlO 等 在常温和大气压力下 组成石油气的这些碳氢化合物以气态存在 但是只要加上不大的压力 一般为O 8 1 5MPa 即变为液体 液化后便于装入瓶中贮存和运输 在标准状态下 石油气的密度为1 8 2 5kg m3 比空气重 但其液体的密度则比水 汽油轻 石油气燃烧的温度比乙炔火焰温度低 丙烷在氧气中燃烧的温度为2000 2850 用于气割时 金属预热时间需稍长 但可减少切口边缘的过烧现象 切割质量较好 在切割多层迭板时 切割速度比乙炔快20 30 石油气除越来越广泛地应用于钢材的切割外 还用于焊接有色金属 国外还采用乙炔与石油气混合后作为焊接气源 石油气有以下特点和安全要求 1 石油气易挥发 闪点低 其中的主要成分丙烷挥发点为 42 闪点 20 所以在低温时 它的易燃性就是很大的 2 石油气燃烧的化学反应式 以丙烷为代表 为 C3H8十502 3CO2十4H20十235kJ mol即1份丙烷 石油气 需要5份氧气与之化合 但实际需要量要比理论上多1O 才能完全燃烧 若供氧不足 燃烧不充分 会产生一氧化碳 使人中毒 严重时有致命危险 3 组成石油气的几种气体都能和空气形成爆炸性混合气 但是它们的爆炸极限范围比较窄 例如丙烷 丁烷和丁烯的爆炸极限分别为2 17 9 5 1 l5 8 4 和1 7 9 6 比乙炔要安全得多 但石油气和氧气混合气有较宽的爆炸极限 范围为3 2 64 有关石油气与氧气混合的燃烧爆炸性能见表7 2 4 气态石油气比空气重 密度约为空气的1 5倍 易于向低处流动而滞留积聚 液化石油气比汽油轻 能飘浮在水沟的液面上 随水流动并在死角处聚集 而且易挥发 如果以液体流动会扩散成350倍的气体 在使用 贮存石油气时 应采取安全措施 如暖气沟进出口应砌砖抹灰 电缆沟进出口应填装沙土 下水道应装水封等 室内应有良好通风 通风口除设在高处外 还应设在低处 有利于对流 5 石油气对普通橡胶导管和衬垫有腐蚀性 能引起漏气 必须采用耐油性强的橡胶导管和衬垫 不能随便更换而采用普通橡皮管和衬垫 6 石油气瓶内部的压力与温度成正比 在 40 时 压力为0 1MPa 在20 时为O 7MPa 40 时为2Mpa 所以石油气瓶与热源 暖气等应保持1 5m以上的安全距离 更不许用火烤 7 石油气有一定毒性 空气中含量很少时 人呼吸了一般不会中毒 但当它的浓度较高时 就会引起人的麻醉 在浓度大于10 的空气中停留3分钟后 就会使人头脑发晕 8 石油气点火时 要先点燃引火物后再开气 不要颠倒次序 三 氢气氢气 H2 是一种无色无味的气体 比重0 07 比空气轻14 38倍 是最轻的气体 它具有最大的扩散速度和很高的导热性 其导热效能比空气大7倍 极易泄漏 点火能力低 被公认为是一种极危险的易燃易爆气体 氢在空气中的自燃点为560 在氧气中的自燃点为450 氢氧火焰的温度可达2770 氢具有很强的还原性 在高温下 它可以从金属氧化物中夺取氧而使金属还原 它广泛地被应用于水下火焰切割 以及某些有色金属的焊接和氢原子焊等 氢与空气混合可形成爆鸣气 其爆炸极限为4 80 氢与氧混合气的爆炸极限为4 65 93 9 氢与氯气的混合比为 1 1 时 见光即行爆炸 当温度达240 时即能自燃 氢与氟化合时能发生爆炸 甚至在阴暗处也会发生爆炸 因此它是一种很不安全的气体 四 氧气 一 氧气的物理化学性质氧气 02 是一种无色无味无毒的气体 比空气略重 微溶于水 常压下 氧气在 183 时变为淡蓝色的液体 在 218 时变成雪花状的淡蓝色的固体 工业上用的大量氧气主要采用空气液化法制取 就是把空气引入制氧机内 经过高压和冷却 使之凝结成液体 然后让它在低温下挥发 根据各种气体元素的沸点不同 来提取纯氧 氧气不能燃烧 但能助燃 是强氧化剂 与可燃气体混合燃烧可以得到高温火焰 如前边讲过的与乙炔混合燃烧时的温度可达3200 以上 所以氧气广泛应用于气焊气割作业 二 氧气的安全特点有机物在氧气里的氧化反应具有放热的性质 即在反应进行时放出大量的热量 增高氧的压力和温度 会使氧化反应显著加快 在一定的条件下 由于物质氧化得越来越多和氧化过程温度增高而增加放出的热量 使有机物在压缩或加热的氧气里的氧化过程加速进行 当压缩的气态氧与矿物油 油脂或细微分散的可燃物质 碳粉 有机物纤维等 接触时 能够发生自燃 时常成为失火或爆炸的原因 氧的突然压缩所放出的热量 摩擦热和金属固体微粒碰撞热 高速度气流中的静电火花放电等 也都可以成为火灾的最初因素 因此 当使用氧气时 尤其是在压缩状态下 必须经常注意不要使它与易燃物质相接触 氧几乎能与所有可燃气体和液体燃料的蒸气混合而形成爆炸性混合气 这种混合气具有很宽的爆炸极限范围 所以氧气减压表禁油 多孔性有机物质 炭 炭黑 泥炭 羊毛纤维等 浸透了液态氧 所谓液态炸药 当遇火源或在一定的冲击力下就会产生剧烈的爆炸 在焊接及其他气体火焰加工过程中使用氧气时 应当经常注意到氧的上述性质 氧气越纯 则可燃混合气燃烧的火焰温度越高 焊接用的氧气纯度一般分为二级 一级纯度的含氧量不低于99 2 二级纯度的不低于98 5 氧气用压缩机压进氧气瓶或各种管道 氧气瓶内工作压力为15MPa 输送管道内的压力为O 5 15MPa 五 特利 气特利 气主要以丙烯 C3H6 为原料 再辅以一定比例的添加剂 经过物理混合而成 是金属切割 加热 焊接的一种新型气体 可以用来代替溶解乙炔 特利 气与溶解乙炔相比有如下特点 1 特利 气的单瓶充装量是乙炔的2 5 3倍 增加了气瓶的使用周期 2 特利 气在空气中的爆炸极限只为2 4 lO 5 而溶解乙炔则是2 2 81 O 所以较乙炔安全 无分解爆炸危险 3 在使用过程中 特利 气不发生逆火 4 特利 气切割精度比溶解乙炔高 割缝较光滑 而且在切割过程中没有熔渣回跳引起的灭火及回火引起的工作中断 5 特利 气在使用过程中对环境无污染 对人体也无害 使用特利 气的主要缺点是 预热时间稍长 第三节气焊与气割设备及安全操作焊炬 割炬是进行气焊与气割工作的重要工具 本节分别从焊炬 割炬的作用与分类及安全使用等方面介绍 一 焊炬 一 焊炬的作用和分类作用 焊炬又称焊枪 是将可燃气体和氧气按一定比例均匀地混合 以一定的速度从焊嘴喷出 形成一定能率 一定成分 适合焊接要求和稳定燃烧的火焰 焊炬的好坏直接影响气焊的焊接质量 因而要求焊炬应具有良好的调节氧气与可燃气体的比例和火焰能率的性能 使混合气体喷出的速度等于或大于燃烧速度 以使火焰稳定地燃烧 同时还要求焊炬的重量要轻 使用时应操作方便 安全可靠 分类按可燃气体与氧气的混合方式分为射吸式和等压式两类 按可燃气体种类分为乙炔 氢 石油气等类型 按火焰数目分为单焰和多焰 按使用方法分为手工和机械两类 目前国内使用焊炬多数为射吸式 在这种焊炬中 乙炔的流动主要靠氧气的射吸作用 所以不论使用中压或低压乙炔都能使焊炬正常工作 二 射吸式焊炬的构造和工作原理图7 3所示为目前使用较广的HO1 6射吸式焊炬 它主要由主体 乙炔调节阀 氧气调节阀 喷嘴 射吸管 混合气管 焊嘴 手柄 乙炔管接头和氧气管接头等部分组成 HOl 6型焊炬的主体由黄铜 HPb59 1 制成 在手柄下侧装有氧气调节阀及其阀针和喷嘴 在手柄前端装有乙炔调节阀及其阀针 旋拧上述调节阀 可使阀针前后位置移动 从而控制氧气或乙炔的开放和关闭 同时也调整了流量 以便控制焊接火焰的能率 喷嘴是根据射吸式原理 将氧气和乙炔按一定比例混合 并以一定流速从射吸管射出 然后进入混合气管再从焊嘴喷出 射吸管用射吸管螺母紧固在焊炬主体的左侧 焊嘴通过螺纹连接旋紧在混合气管的前端 混合气管与射吸管采用银钎料钎焊 乙炔近气管和氧气进气管也采用银钎料钎焊 连接在主体的右上侧 并在进气管的另一端焊上气管接头 供连接橡皮气管用 使用HOl 6型焊炬 打开氧气调节阀 氧气立即从喷嘴快速射出 这样 在喷嘴的外围形成真空 即产生负压和吸力 这时再打开乙炔调节阀 乙炔就会聚集在喷嘴的外围 由于氧气射流的负压作用 喷嘴外围的乙炔很快被氧气吸入射吸管 进入混合气管再从焊嘴喷出 HOl 6型焊炬利用射吸收作用 使高压 0 1 O 8MPa 氧与压力较低 O 001 O 1MPa 的乙炔均匀地按照一定比例混合 体积比约为1 1 并以相当高的流速喷出 无论是低压乙炔 还是中压乙炔都能保证焊炬的正常工作 图7 4所示为HO2 1型换管式微型焊炬 它是一种特殊用途的焊炬 主要适用于焊接较薄的和低熔点的金属 能焊接0 2 1mm的板材 H02 1型换管式微型焊炬的构造和工作原理基本上和HOl 6型焊炬相同 主要区别是采用换管形式来更换焊嘴 焊矩备有3个焊嘴 可以根据不同的板厚来选择适当的焊嘴及混合气管的射吸管 炬还备有专门的通针 供通畅焊炬通道使用 三 焊炬的安全使用 1 射吸式焊炬 在点火前必须检查其射吸性能是否正常 以及焊炬各连接部位及调节手轮的针阀等处是否漏气 2 经以上检查合格后 才能点火 点火时先开启乙炔轮 点燃乙炔并立即开启氧气调节手轮 调节火焰 这种点火方法与先开氧气后开乙炔的方法相比较 具有的优点是 可以避免点火时的鸣爆现象 容易发现焊炬是否堵塞等弊病 火焰由弱逐渐变强 火焰燃烧平稳等 其缺点是 刚点火时冒黑烟 影响环境卫生 也可以在点火时先把氧气调节手轮稍微开启 再开启乙炔调节手轮并立即点火 此方法可消除冒黑烟的缺点 但焊炬一旦有堵塞时氧气有可能进入乙炔通道 形成回火条件 从安全操作要求 建议采用前面一种操作方法 3 点火时应先把氧阀门稍打开 再开启乙炔阀门点火 停止操作时应先关闭乙炔阀门 灭火后再关氧阀门 以防止发生回火和产生黑烟 4 焊炬各部位严禁沾染油脂 以防氧气遇到油脂而燃烧爆炸 5 根据焊件的厚度选择适当的焊炬及焊嘴 并用扳手将焊嘴拧紧 拧到不漏气为止 6 在使用过程中 如发现气体通路或阀门有漏气现象 应立即停止工作 消除漏气后 才能继续使用 7 不准将正在燃烧的焊炬随手卧放在焊件或地面上 8 焊嘴头被堵塞时 严禁嘴头与平板摩擦 而应用通针清理 以消除堵塞物 9 工作暂停或结束后 应将氧气和乙炔瓶关闭 并将压力表的指针调至零位 同时还要将焊炬和胶管盘好 挂在靠墙的架子上或拆下橡皮管将焊炬存放在工具箱内 使用焊矩时应当注意尽可能防止产生回火 引起回火的主要原因有 1 由于熔化金属的飞溅物 碳质微粒及乙炔的杂质等堵塞焊嘴或气体通道 2 焊嘴过热 混合气体受热膨胀 压力增高 流动阻力增大 焊嘴温度超过400 部分混合气体即在焊嘴内自燃 3 焊嘴过分接近熔融金属 焊嘴喷孔附近的压力增大 混合气体流动不畅通 4 胶管受压 阻塞或打折等 致使气体压力降低 上述4种原因造成混合气体的流动速度低于燃烧速度而产生回火 如果操作中发生回火 应急速关闭乙炔调节手轮 再关闭氧气调节手轮 二 割炬 一 割炬的作用和分类作用 是使氧与乙炔按比例进行混合 形成预热火焰 并将高压纯氧喷射到被切割的工件上 使被切割金属在氧射流中燃烧 氧射流并把燃烧生成的熔渣 氧化物 吹走而形成割缝 按预热火焰中氧气和乙炔的混合方式 分为射吸式和等压式两种 其中以射吸式割炬的使用最为普遍 按割炬用途又分为普通割炬 重型割炬以及焊 割两用炬等 二 GOl 30割炬G01 30型割炬是常用的一种射吸式割炬 能切割2 30mm厚的低碳钢板 割炬备有3个割嘴 可根据不同板厚进行选用 1 G01 30型割炬的构造GOl 30型割炬的构造详见图7 5 割炬主要由主体 乙炔调节阀 预热氧调节阀 切割氧调节阀 喷嘴 射吸管 混合气管 切割氧气管 割嘴 手柄以及乙炔管接头和氧气管接头等部分组成 GOl 30型割炬的构造可分为两部分 一是预热部分 其构造与射吸式焊炬相同 二是切割部分 由切割氧气调节阀 切割氧气管以及割嘴等组成 2 割嘴的工作原理GO1 30型割炬使用的割嘴为环形割嘴 其结构详见图7 6 b 割嘴的构造与焊嘴 图7 6 a 不同 焊嘴上混合气喷孔为一小圆孔 因此气焊火焰呈圆锥形 而割嘴上的混合气喷孔呈环形 组合式割嘴 或梅花形 整体式割嘴 如图7 6 c 因此 形成的气割火焰呈环状分布 割嘴的工作原理是 气割时 先稍微开启预热氧调节阀 再打开乙炔调节阀并立即点火 然后增大预热氧流量 氧气与乙炔混合后从割嘴混合气孔喷出 形成环形预热火焰 对工件进行预热 待起割处被预热至燃点时 立即开启切割氧调节阀 使金属在氧气流中燃烧 并且氧气流将割缝处的熔渣吹掉 不断移动焊炬 在工件上形成割缝 图7 6割嘴与焊嘴的截面结构比较 a 焊嘴 b 环形割嘴 c 梅花形割嘴 GOl 100型和GOl 300型割炬的构造和工作原理与GOl 300型割炬相同 区别仅在于割炬的尺寸和割嘴的大小不同 GOl 100型和GOl 300型割炬可分别切割10 100mm和100 300mm厚的工件 三 GD 100型割炬GD1 100型割炬是等压式割炬 能切割5 40mm厚的低碳钢工件 割炬备有3个割嘴 可根据不同的板厚进行选用 GD1 1OO型等压式割炬的构造和射吸式割炬不同 其特点是乙炔与预热氧的混合是在割嘴接头与割嘴间的空隙内完成的 割嘴采用整体式梅花形割嘴 这种割嘴切割时 火焰燃烧稳定 不易回火 割炬重量较小 0 6kg 使用较为灵便 GD1 100型割炬的构造详见图7 7 主要由主体 乙炔调节阀与预热氧调节阀 切割氧调节阀 割嘴接头 割嘴及乙炔气管 预热氧气管和切割氧气管等组成 GD 100型割炬的构造 四 割炬的安全使用 1 选择合适的割嘴 应根据切割工件的厚度 选择合适的割嘴 装配割嘴时 必须使内嘴和外嘴保持同心 以保证切割氧射流位于预热火焰的中心 安装割嘴时注意拧紧割嘴螺母 2 检查射吸情况 射吸式割炬经射吸情况检查正常后 方可把乙炔皮管接上 以不漏气并容易插上 拔下为准 使用等压式割炬时 应保证乙炔有一定的工作压力 3 火焰熄灭的处理 点火后 当拧预热氧调节阀调整火焰时 若火焰立即熄灭 其原因是各气体通道内存有脏物或射吸管喇叭口接触不严 以及割嘴外套与内嘴配合不当 此时 应将射吸管螺母拧紧 无效时 应拆下射吸管 清除各气体通道内的脏物及调整割嘴外套与内套间隙 并拧紧 4 割嘴芯漏气的处理 预热火焰调整正常后 割嘴头发出有节奏的 叭 叭 声 但火焰并不熄灭 若将切割氧开大时 火焰就立即熄灭 其原因是割嘴芯处漏气 此时 应拆下割嘴外套 轻轻拧紧嘴芯 如果仍然无效 可再拆下外套 并用石棉绳垫上 5 割嘴头和割炬配合不严的处理 点火后火焰虽正常 但打开切割氧调节阀时 火焰就立即熄灭 其原因是割嘴头和割炬配合面不严 此时应将割嘴拧紧 无效时应拆下割嘴 用细砂纸轻轻研磨割嘴头配合面 直到配合严密 6 回火的处理 当发生回火时 应立即关闭切割氧调节阀 然后关闭乙炔调节阀及预热氧调节阀 在正常工作停止时 应先关切割氧调节阀 再关乙炔和预热氧调节阀 7 保持割嘴通道清洁 割嘴通道应经常保持清洁光滑 孔道内的污物应随时用通针清除干净 8 清理工件表面 工件表面的厚锈 油水污物要清理掉 在水泥地面上切割时应垫高工件 以防锈皮和熔渣在水泥地面上爆溅伤人 前面介绍的焊炬使用方法 基本上也适用于割炬 三 减压器 一 减压器的作用和分类由于气瓶内压力较高 而气焊和气割所需的压力却较小 所以需要用减压器来把储存在气瓶内的较高压力的气体降为低压气体 并应保证所需的工作压力自始至终保持稳定状态 总之 减压器是将高压气体降为低压气体 并保持输出气体的压力和流量稳定不变的调节装置 1 减压作用 2 稳压作用 3 示压作用 减压器按用途不同可分为氧气减压器和乙炔减压器等 还可分为集中式和岗位式两类 按构造不同可分为单级式和双级式两类 按工作原理不同可分为正作用式和反作用式两类 目前 常见的国产减压器以单级反作用式和双级混合式 第一级为正作用式 第二级为反作用式 两类为主 二 减压器的构造和工作原理下面分别介绍QD 1型氧气减压器 SJ7 10型氧气减压器和QD 20型乙炔减压器的构造和工作原理 QD 1型氧气减压器属于单级反作用式 其进气口最高压力为15MPa 工作压力调节范围为0 1 2 5Mpa QD 1型氧气减压器主要由本体 罩壳 调压螺钉 调压弹簧 弹性薄膜装置 减压活门与活门座 安全阀 进气口接头 高压表 低压表等部分组成 详见图7 8 QD 1型减压器的本体由黄铜制成 弹性薄膜装置 由弹簧垫块 薄膜片 耐油橡胶平垫片等组成 被紧压在罩壳与本体之间在罩壳内装有调压弹簧并在其上部旋有调压螺钉 当旋拧调压螺钉时 通过活门顶杆使减压活门作不同程度的开启和关闭 调节氧气的减压程度或停止供氧 在减压器的本体上设有与低压室相通的安全阀 当减压器发生故障 低压气室的压力超过安全阀开启压力时 氧气压力大于2 9MPa时开始泄气 在压力达到3 9MPa时完全打开 氧气便自动冲开安全阀而逸出 这样 既保证低压表不因受到冲击而损坏 又避免了超过工作压力的气体流出而造成的其他事故 QD 1型减压器进气接头处螺纹尺寸为G15 875mm 接头的内径尺寸为5 5mm 出气接头内径尺寸为6mm 其最大流量为80m3 h 减压器本体上还装有高压氧气表和低压氧气表 分别指示高压气室 即氧气瓶内 和低压气室内的压力 即工作压力 高压氧气表的量程为O 25MPa 低压氧气表的量程为O 4MPa 使用QD 1型减压器时 当顺时针旋拧调节螺钉时 可顶开减压活门 高压氧气便从缝隙中流入低压室 由于氧气在低压室内体积发生膨胀而使压力降低 即减压作用 详见图7 9 在使用过程中 如果气体输送量减少 即低压室压力增高 通过薄膜片压缩调压弹簧 带动减压活门向下移动 使开启程度逐渐减小 反之 减压活门的开启程度就会逐渐增大 当氧气瓶内的氧气压力逐渐下降时 在高压室中促使减压活门关闭的作用力也就逐渐减小 即减压活门的开启程度逐渐增大 结果仍保证了低压室内氧气的工作压力稳定 这就是减压器的稳定作用 SJ7 10型氧气减压器属于双级式减压器 其进气口最高工作压力为15MPa 工作压力调节范围为O 1 2MPa 由于是通过了两级调压 因而工作压力更加稳定 流量也比一般减压器大 SJ7 10型双级式氧气减压器主要由本体 第一减压系统 第二减压系统 气调铜管 安全阀 进气口接头 出气口接头 高压表和低压表等部分组成 详见图7 l0 SJ7 1O减压器的本体是由黄铜 HPb59 1 制成 两级减压系统的构造基本相似 均由活门顶杆 调压弹簧 弹性薄膜装置 减压活门等零部件组成 第一级减压系统主要用于将高压气体自动降低为中压气体 降至压力为2MPa 然后送入第二级减压系统 在第二级减压系统 当旋拧调压螺钉时 通过调压弹簧 弹性薄膜装置及活门顶杆 使减压活门作不同程度的开启和关闭 以用来调节由第一减压系统送入的氧气的减压程度或停止供气 SJ7 10型双级式氧气减压器的构造 气调铜管是一种用紫铜制作的补偿管 其主要作用是当高压供气源的压力急剧下降时 使输出供使用的低压气体仍能保持稳定的工作压力 双级式减压器除具有工作压力稳定 受瓶内压力高低影响较小的特点外 还具有能基本消除气体消耗量增加时所产生的过冷和冰冻现象的优点 多用于氧气汇流排 几只钢瓶汇流供气 和氧气切割中 SJ7 10型双级式减压器进气接头螺母螺纹尺寸为l5 875mm 接头的内径尺寸为7mm 出气接头的内径尺寸可按不同需要选用5mm或9mm两种 在本体上安装的高压氧气表的量程为O 25MPa 低压氧气表的量程为O 4MPa SJ7 l0型双级式减压器的工作原理详见图7 11 当减压器处在非工作状态时 应使调压螺钉逆时针旋转 直至调压弹簧处于松弛状态 当氧气瓶阀开启时 高压氧气从进气口流入第一减压系统 由于弹簧的作用 气压自动降到2MPa后进入第二级减压系统 当使用减压器时 顺时针旋转调压螺钉 通过调压弹簧 弹性薄膜装置 活门顶杆 克服承压弹簧的压力把减压活门顶开 使气体经过两次减压后进入低压气室内 再由出气口供给工作地点使用 一般双级式减压器是正作用式和反作用式混合应用的结构 这样可以使升压特性和减压特性相互抵消 因而减压器输出的低压气体能更稳定地保持工作压力 使之不随瓶内气体压力的改变而发生变化 QD 20型单级乙炔减压器供瓶装溶解乙炔减压用 QD 2O型乙炔减压器进口最高压力为2MPa 工作压力的调节范围为0 01 0 15MPa QD 20型单级乙炔减压器的构造和工作原理与单级式氧气减压器 QD 1型 基本相同 所不同的是乙炔减压器与乙炔瓶阀连接采用夹环和紧固螺钉来加以固定 详见图7 12 QD 20型单级乙炔减压器装有安全阀 当输出压力大于O 18MPa时开始泄气 在输出压力达到O 24MPa时安全阀打开 QD 20型减压器的工作压力为O 15MPa时的最大流量为9m3 h 乙炔减压器本体装有高压乙炔表 量程为O 2 5MPa 低压乙炔表 量程为O O 25MPa 在乙炔减压器的压力表上均有指示该压力表最大许可工作压力的红线 以便使用中严格控制 乙炔减压器的外壳漆成白色 氧气减压器的外壳漆成天蓝色 应严格加以区别 三 减压器的安全使用使用减压器应按下述规则执行 1 氧气瓶放气或开启减压器时动作必须缓慢 如果阀门开启速度过快 减压器工作部分的气体因受绝热压缩而温度大大提高 这样有可能使有机材料制成的零件如橡胶填料 橡胶薄膜纤维质衬垫着火烧坏 并可使减压器完全烧坏 另外 由于放气过快产生的静电火花以及减压器有油污等 也会引起着火燃烧烧坏减压器零件 2 减压器安装前及开启气瓶阀时的注意事项 安装减压器之前 要略打开氧气瓶阀门 吹除污物 以防灰尘和水分带入减压器 在开启气瓶阀时 瓶阀出气口不得对准操作者或他人 以防高压气体突然冲出伤人 减压器出气口与气体橡胶管接头处必须用退过火的铁丝或卡箍拧紧 防止送气后脱开发生危险 3 减压器装卸及工作时的注意事项 装卸减压器时必须注意防止管接头丝扣滑牙 以免旋装不牢而射出 在工作过程中必须注意观察工作压力表的压力数值 停止工作时应先松开减压器的调压螺钉 再关闭氧气瓶阀 并把减压器内的气体慢慢放尽 这样 可以保护弹簧和减压活门免受损坏 工作结束后 应从气瓶上取下减压器 加以妥善保存 4 减压器必须定期校修 压力表必须定期检验 这样做是为了确保调压的可靠性和压力表读数的准确性 在使用中如发现减压器有漏气现象 压力表针动作不灵等 应及时维修 5 减压器冻结的处理 减压器在使用过程中如发现冻结 应用热水或蒸气解冻 绝不能用火焰或红铁烘烤 减压器加热后 必须吹掉其中残留的水分 6 减压器必须保待清洁 减压器上不得沾染油脂 污物 如有油脂 必须在擦拭干净后才能使用 7 各种气体的减压器及压力表不得调换使用 如用于氧气的减压器不能用于乙炔 石油气等系统中 减压器的常见故障及其排除方法详见表7 3 四 橡皮管及气焊辅助工具 一 橡皮管和橡皮管接头橡皮管可分为氧气皮管和乙炔皮管 GB2550 92规定 氧气橡胶管为蓝色 原标准规定为红色 工作压力2MPa 爆破压力6MPa GB2551 92规定 乙炔橡胶管为红色 原标准规定为黑色 工作压力0 3MPa 内径为8mm或10mm 两种管子因耐压不同 不能红代蓝使用 气焊 气割用的橡皮管要求柔软 重量轻 便于操作 必须能够承受足够的气体压力 新的橡皮管在首次使用时 要先把橡皮管内的滑石粉吹干净 以防焊炬内部的通道被堵塞 在使用橡皮管时 应注意不得使其沾染油脂 并要防止火烫和折伤 已经老化的橡皮管应停止使用 及时换用新管 橡皮管的长度一般不应小于5m 若操作地点离气源较远时 可根据实际情况将两副橡皮管用管接头连接起来使用 但必须用卡箍或细铁丝绑扎牢固 橡皮管接头是橡皮管与减压器 焊炬 乙炔发生器和乙炔供给点等的连接接头 连接接头的形式有3种 详见图7 13橡皮管接头的连接嘴上车有数条凹槽 主要是为了保证接头处的气密性 并保证橡皮管用卡子或铁丝绑扎在连接嘴上而不脱落 接头的螺母用于将接头旋拧到减压器或焊炬上 为了区别氧气皮管的接头和乙炔皮管的接头 在乙炔皮管接头的螺母上刻有1 2条槽 橡皮管接头的螺母的螺纹尺寸一般为Ml6 1 5 二 气焊辅助工具气焊作业中使用的辅助工具有清理焊缝用的工具 如钢丝刷 凿子 手锤 锉刀等 连接和启闭气体通路的工具 如钢丝钳 活扳手 卡子及铁丝等 清理焊嘴和割嘴用的工具如通针等 气焊工所用的上述工具必须专用和放在专门的工具箱内 不得沾有油污 每个焊工都应备有粗细不等的三棱式钢质通针一组 以便在工作中清除堵塞在焊嘴或割嘴内的脏物 气焊工在气焊操作时 应配戴护目镜 以保护眼睛不受火焰强光的刺激和能比较清楚地观察熔池 同时还可以防止飞溅物溅入眼内 护目镜的颜色和深浅 应根据施工现场 焊炬的大小和被焊材料的性质来选择 一般宜用3 7号的黄绿色镜片 气焊 气割时点火的工具采用点火枪比较安全方便 但对于某些着火点较高的可燃气体 如液化石油气 必须用明火点燃 当用火柴点燃时 必须把划着了的火柴 从焊嘴和割嘴的后面送到焊嘴或割嘴上 以防止手被烧伤 五 乙炔化学净化器及干燥器 一 乙炔的化学净化从乙炔发生器中制取的乙炔含有硫化氢 磷化氢 水蒸气和氮气等杂质 这些杂质对焊缝质量 火焰温度和焊割工具都有一定程度的危害 其中硫化氢和磷化氢是乙炔中最有害的杂质 硫化氢不仅能使焊缝产生热裂纹 而且对焊炬 割炬具有腐蚀作用 磷化氢侵入焊缝后 会使焊接接头发生冷脆现象 并会显著地降低金属的耐腐蚀性能 乙炔中含有水蒸气 氮气 都会使火焰的温度降低 当乙炔中含有5 的水蒸气时 火焰的温度降低约33 因此 气焊焊接重要产品时 乙炔需要化学净化和干燥 乙炔的净化过程包括水洗 化学净气和干燥过程 由于乙炔中的杂质除磷化氢外 大部分能溶解于水 所以 乙炔发生器生产的乙炔在使用前经过水洗 可以除去硫化氢等杂质 同时还能使乙炔冷却 化学净气是指乙炔通过化学净化剂去除所含