焊接用气体.doc

焊 接 用 气 体焊接用气体主要是指气体保护焊（二氧化碳气体保护焊、惰性气体保护焊）中所用的保护性气体和气焊、切割时用的气体，包括二氧化碳（CO2）、氩气（Ar）、氦气（He）、氧气（O2）、可燃气体、混合气体等。焊接时保护气体既是焊接区域的保护介质，也是产生电弧的气体介质；气焊和切割主要是依靠气体燃烧时产生的热量集中的高温火焰完成，因此气体的特性（如物理特性和化学特性等）不仅影响保护效果，也影响到电弧的引燃及焊接、切割过程的稳定性。1 焊接用气体的分类根据各种气体在工作过程中的作用，焊接用气体主要分为保护气体和气焊、切割时所用的气体。1.1 保护气体保护气体主要包括二氧化碳（CO2）、氩气（Ar）、氦气（He）、氧气（O2）和氢气（H2）。国际焊接学会指出，保护气体统一按氧化势进行分类，并确定分类指标的简单计算公式为：分类指标=O2%+1/2CO2%。在此公式的基础上，根据保护气体的氧化势可将保护气体分成五类。类为惰性气体或还原性气体，M1类为弱氧化性气体，M2类为中等氧化性气体，M3和C类为强氧化性气体。保护气体各类型的氧化势指标见表1。焊接黑色金属时保护气体的分类见表2。表1 保护气体各类型的氧化势指标类型M1M2M3C氧化势指标1155991616表2 焊接黑色金属时保护气体的分类分 类气体数目混合比（以 体积百分比表示）%类 型焊缝金属中的含氧量/%氧 化 性惰 性还原性CO2O2ArHeH21121002775100余惰性0.02218595余100还原性M1222413余余弱氧化性0.020.04M223215305151448余余余中等氧化性0.040.07M3223304052091246余余余强氧化性0.07C12100余201.2 气焊、切割用气体根据气体的性质，气焊、切割用气体又可以分为两类，即助燃气体（O2）和可燃气体。可燃气体与氧气混合燃烧时，放出大量的热，形成热量集中的高温火焰（火焰中的最高温度一般可达20003000），可将金属加热和熔化。气焊、切割时常用的可燃气体是乙炔，目前推广使用的可燃气体还有丙烷、丙烯、液化石油气（以丙烷为主）、天然气（以甲烷为主）等。几种常用可燃气体的物理和化学性能见表3。表3 几种常用可燃气体的物理和化学性能气体乙炔（C2H2）丙烷（C3H8）丙烯（C3H6）丁烷（C4H10）天然气（CH4）氢（H2）分子相对质量26444258162密度（标准状态下）/kgm-31.171.851.822.460.710.0815.6时相对于空气质量比（空气=1）0.9061.521.482.00.550.07着火点/335510455502645510总热值kJ/m35296385746811821214823768110048kg/m35020851212492044938056233理论需氧量（氧-燃气体积比2.554.56.52.00.5 实际耗氧量（氧-燃气体积比）1.13.52.61.50.25中性焰温度/氧气中燃烧31002520287025402600空气中燃烧263021162104213220662210火焰燃烧速度/ms-1氧气中燃烧845.511.2空气中燃烧5.83.95.511.0 爆炸范围 （可燃气体的体积分数/%）氧气中2.8932.3552.1535.5624.096空气中2.5802.5102.4101.98.45.3144.1746.2 焊接用气体的特性不同焊接或切割过程中气体的作用也有所不同，并且气体的选择还与被焊材料有关，这就需要在不同的场合选用具有某一特定物理或化学性能的气体甚至多种气体的混合。焊接和切割中常用气体的主要性质和用途见表4，不同气体在焊接过程中的特性见表5。表4 焊接常用气体的主要特征和用途气体符号主 要 性 质在焊接中的应用二氧化碳CO2 化学性质稳定，不燃烧、不助燃，在高温时能分解为CO和O，对金属有一定氧化性。能液化，液态CO2蒸发时吸收大量热，能凝固成固态二氧化碳，俗称干冰 焊接时配用焊丝可用为保护气体，如CO2气体保护焊和CO2+O2、CO2+Ar等混合气体保护焊氩气Ar 惰性气体，化学性质不活泼，常温和高温下不与其他元素起化学作用 在氩弧焊、等离子焊接及切割时作为保护气体，起机械保护作用氧气O2 无色气体，助燃，在高温下很活泼，与多种元素直接化合。焊接时，氧进入熔池会氧化金属元素，起有害作用 与可燃气体混合燃烧，可获得极高的温度，用于焊接和切割，如氧-乙炔火焰、氢-氧焰。与氩、二氧化碳等按比例混合，可进行混合气体保护焊乙炔C2H2 俗称电石气，少溶于水，能溶于酒精，大量溶于丙酮，与空气和氧混合形成爆炸性混合气体，在氧气中燃烧发出3500高温和强光 用于氧-乙炔火焰焊接和切割氢气H2 能燃烧，常温时不活泼，高温时非常活泼，可作为金属矿和金属氧化物的还原剂。焊接时能大量熔于液态金属，冷却时析出，易形成气孔 焊接时作为还原性保护气体。与氧混合燃烧，可作为气焊的热源氮气N2 化学性质不活泼，高温时能与氢氧直接化合。焊接时进入熔池起有害作用。与铜基本上不反应，可作保护气体 氮弧焊时，用氮作为保护气体，可焊接铜和不锈钢。氮也常用于等离子弧切割，作为外层保护气表5 不同气体在焊接过程中的特性气体成 分弧柱电位梯度电 弧稳定性金属过渡特性化学性能焊缝熔深形状加热特性CO2纯度99.9%高满意满意，但有些飞溅强氧化性扁平形熔深较大Ar纯度99.995%低好满意蘑菇形He纯度99.99%高满意满意扁平形对焊件热输入比纯Ar高N2纯度99.9%高差差在钢中产生气孔和氮化物扁平形2.1 二氧化碳气体（CO2）（1）CO2气体的性质CO2气体是氧化性保护气体，CO2有固态、液态、气态三种状态。纯净的CO2气体无色、无味。CO2气体在0和1atm（101325Pa）下，密度是1.9768g/L，是空气的1.5倍。CO2易溶于水，当溶于水后略有酸味。CO2气体在高温时发生分解（CO2CO+O，-283.24kJ），由于分解出原子态氧，因而使电弧气氛具有很强的气体性。在高温的电弧区域里，因CO2气体的分解作用，高温电弧气氛中常常是三种气体（CO2、CO、和O2）同时存在。CO2气体的分解程度与焊接过程中的电弧温度有关，随着温度的升高，CO2气体的分解反应越剧烈，当温度超过5000K时，CO2气体几乎全部发生分解。CO2气体的分解度与温度的关系见图1。液态CO2是无色液体，其密度随温度变化而变化，当温度低于-11时比水密度大，高于-11则比水密度小，饱和CO2气体的性能见表6。CO2由液态变为气态的沸点很低（-78），所以工业用CO2一般都是使用液态的，常温下即可汽化。在0和1atm下，1液态CO2可汽化成CO2气体509L。表6 饱和压力CO2气体的性能温度/压力/MPa密度/kgL-1质量比热容/105Jkg-1K-1温度/压力/MPa密度/kgL-1质量比热容/105Jkg-1K-1液体气体液体气体液体气体液体气体50403020100.671.01.421.962.580.8670.8970.9310.9711.0255.438.227.019.514.23.143.333.523.723.946.56.546.556.566.560+10+20+30+313.484.405.727.187.321.081.171.301.632.1610.47.525.293.002.164.194.464.775.275.596.546.476.35.95.59(2)CO2气体的存储焊接用的CO2气体常为装入钢瓶的液态CO2,既经济又方便。CO2钢瓶规定漆成黑色，上写黄色“液化二氧化碳”字样。焊接常用气体的钢瓶颜色标记见表7。表7 焊接常用气体的钢瓶颜色标记气体符号瓶色字样字色色环气体符号瓶色字样字色色环氢氧空气氮乙炔二氧化碳H2O2N2C2H2CO2淡绿淡蓝黑黑白黑氢氧空气氮乙炔不可近火液化二氧化碳大红黑白淡黄大红黄淡黄白白白黑甲烷丙烷丙烯氩氦液化石油气CH4C3H8C3H6ArHe棕棕棕银灰银灰银灰甲烷液化丙烷液化丙烯氩氦液化石油气白白淡黄深绿深绿大红淡黄白白 工作压力为19.6MPa加色环一道，工作压力为29.4MPa加色环二道。CO2气体标准钢瓶通常容量为40，可灌装25的液态CO2。25液态CO2约占钢瓶容积的80%，其余20%左右的空间则充满了汽化的CO2。钢瓶压力表上所指示的压力值就是这部分气体的饱和压力。此压力大小和环境温度有关，温度升高，饱和气压增大；温度降低，饱和气压亦减小。只有当钢瓶内液态CO2已全部挥发成气体后，瓶内气体的压力才会随着CO2气体的消耗而逐渐下降。一标准钢瓶中所盛的液态CO2可以汽化成12725L CO2气体，根据焊接时CO2气体流量的选择（见表8），若焊接时CO2气体平均消耗量为10L/min，则一瓶液态CO2可连续使用约24h。表8 焊接时CO2气体流量的选择焊 接 方 法细丝CO2焊粗丝CO2焊粗丝大电流CO2焊CO2气体流量/Lmin-151515252550标准CO2钢瓶满瓶时的压力为5.07.0MPa,随着使用中瓶内压力的降低,溶于液态CO2中水分的汽化量也随之增多。CO2气体中的水分与瓶中压力的关系见图6.2。经验表明，当瓶中气体压力低于0.98MPa时(温度为20),钢瓶中的CO2不宜再继续使用，因为此时液态CO2已基本挥发完,如继续使用,焊缝金属将产生气孔等焊接缺陷,此时必须重新灌装CO2气体。（3）焊接用CO2气体的纯度液态CO2中可溶解质量分数为0.05%的水，多余的水则成自由状态沉于瓶底。这些水在焊接过程中随CO2一起挥发并混入CO2中，直接进入焊接区。因此水分是CO2气体中最主要的有害杂质。CO2气体湿度不同时焊缝金属的含氢量见表9。CO2露点与焊缝金属含氢量的关系见图3。表9 CO2气体湿度不同时焊缝金属的含氢量CO2气体的湿度/gm-3每1kg焊缝金属中的含氢量/mgCO2气体的湿度/gm-3每1kg焊缝金属中的含氢量/mg0.851.3529451.9215.004755随着CO2气体中水分的增加(即露点温度的提高),焊缝金属中含氢量逐渐升高,塑性下降,甚至产生气孔等缺陷,因此焊接用的CO2气体必须具有较高的纯度,焊接用液体CO2的技术要求见表10。国内一般要求CO299%，O20.1%,H2O0.05%；国外有时还要求CO299.8%,H2O0.0066%,露点低于-40(相当于GB的类)。表10 焊接用液体CO2的技术要求（GB 605285）指标名称类%类%一级二级三级CO2含量水分含量99.80.00599.50.0599.00.1099.0如果在生产现场使用的市售CO2气体水分含量较高、纯度偏低时,应该做提纯处理，经常采用的方法如下。a、将新灌CO2气体钢瓶倒立静置12h，使水分沉积在底部，然后打开倒置钢瓶的气阀，根据瓶中含水量的不同，一般放水23次，每次放水间隔约30min，放水结束后将钢瓶放正。b、经放水处理后的钢瓶在使用前先放气23min，因为上部的气体一般含有较多的空气和水分，而这些空气和水分主要是灌瓶时混入瓶内的。c、在CO2供气管路中串接高压干燥器和低压干燥器，干燥剂可采用硅胶、无水氧化钙或脱水硫酸铜，以进一步减少CO2气体中的水分，用过的干燥剂烘干后可重复使用。d、当瓶中气压降低到0.98MPa时，不再使用。当通风不良或狭窄空间内采用CO2作保护气体施焊时，须加强通风措施，以免因CO2浓度超过国家规定的允许浓度（30kg/m2），而影响焊工身体健康。2.2氩气（Ar）（1）氩气的性质氩气是空气中除氮、氧之外，含量最多的一种稀有气体，其体积分数约0.935%。氩气无色无味，在0和1atm（101325Pa）下，密度是1.78g/L,约为空气的1.25倍。氩气的沸点为-186，介于氧气（-183）和氮气（-196）的沸点之间。分馏液态空气制取氧气时，可同时制取氩气。氩气是一种惰性气体，焊接时既不与金属起化学反应，也不溶解于液态金属中，因此可以避免焊缝中金属元素的烧损和由此带来的其他焊接缺陷，使焊接冶金反应变得简单并容易控制，为获得高质量的焊缝提供了有利条件。Ar、He、H2、N2的热导率与温度的关系见图4。由此可见，氩气的热导率最小，又属于单原子气体，高温时不会因分解而吸收热量，所以在氩气中燃烧的电弧热量损失较小。氩气的密度较大，在保护时不易漂浮散失，保护效果良好。焊丝金属很容易呈稳定的轴向射流过渡，飞溅极小。（2）氩气的存储氩气可在低于-184下以液态形式储存和运输，但焊接时多使用钢瓶装的氩气，氩气钢瓶规定漆成银灰色，上写绿色（氩）字。目前我国常用氩气钢瓶的容积为33L、40L、44L，在20以下，满瓶装氩气压力为15MPa。氩气钢瓶在使用中严禁敲击、碰撞；瓶阀冻结时，不得用火烘烤；不得用电磁超重搬运机搬运氩气钢瓶；夏季要防日光暴晒；瓶内气体不能用尽；氩气钢瓶一般应直立放置。（3）焊接用氩气的纯度氩气是制氧的副产品，因为氩气的沸点介于氧和氮之间，差值很小，所以在氩气中常残留一定数量的其他杂质。按我国现行规定，焊接用氩气的纯度应达到99.99%，具体技术要求按GB 484284和GB 1064289的规定（见表11）执行。不同材质焊接时所使用的氩气纯度见表12。表11 焊接用氩气的纯度要求指标名称氩气(GB 484284)高纯度氩气(GB 1062489)工业用氩优等品一级品合格品氩含量()/%氮含量()/%氧含量()/%氢含量()/%碳含量()/%水分含量()/%99.990.0070.0010.00050.0010.00299.99960.00020.00010.000050.000050.0000199.99930.00040.00010.00010.00010.0002699.9990.00050.00020.00010.00020.0004注：气体的含量用体积分数表示；水分的含量用质量分数表示。表12 不同材质焊接时所使用的氩气纯度被 焊 材 料各气体含量/%ArN2O2H2O钛、锆、钼、铌及其合金铝、镁及其合金、铬镍耐热合金铜及铜合金、铬镍不锈钢99.9899.999.70.010.040.080.0050.050.0150.070.070.07焊接中如果氩气的杂质含量超过规定标准，在焊接过程中不但影响对熔化金属的保护，而且极易使焊缝产生气孔、夹渣等缺陷，影响焊接接头质量，加剧钨极的烧损量。2.3 氦气（He）（1）氦气的性质氦气也是一种无色、无味的惰性气体，与氩气一样也不知其他元素组成化合物，不易溶于其他金属，是一种单原子气体，沸点为-269。氦气的电离电位较高，焊接时引弧困难。与氩气相比它的热导率较大，在相同的焊接电流和电弧强度下电压高，电弧温度高，因此母材输入热量大，焊接速度快，弧柱细而集中，焊缝有较大的熔透率。这是利用氦气进行电弧焊的主要优点，但电弧相对稳定性稍差于氩弧焊。氦气的原子质量轻，密度小，要有效地保护焊接区域，其流量要比氩气大得多。由于价格昂贵，只在某些具有特殊要求的场合下应用，如核反应堆的冷却棒、大厚度的铝合金等关键零部件的焊接。氩气和氦气在焊接过程中的特性比较见表13。表13 氩气和氦气在焊接过程中的特性比较气 体符 号特 性氩气Ar 电弧电压低：产生的热量少，适用于薄金属的钨极氩弧焊良好的清理作用：适合焊接形成难熔氧化皮的金属，如铝、铝合金及含铝量高的铁基合金容易引弧：焊接薄件金属时特别重要气体流量小：氩气比空气密度大，保护效果好，比氦气受空气的流动性影响小适合立焊和仰焊：氩气能较好地控制立焊和仰焊时的熔池，但保护效果比氦气差焊接异种金属：一般氩气优于氦气氦气He电弧电压高：电弧产生的热量大，适合焊接厚金属和具有高热导率的金属热影响区小：焊接变形小，并得到较高的力学性能气体流量大：氦气比空气密度小，气体流量比氩气大0.22倍,氦气对空气流动性比较敏感,但氦气对仰焊和立焊的保护效果好自动焊速度高：焊接速度大于66mm/s时，可获得气孔和咬边较小的焊缝由于氦气电弧不稳定，阴极清理作用也不明显，钨极氦弧焊一般采用直流正接，即使对于铝、镁及其合金的焊接也不采用交流电源。氦弧发热量大且集中，电弧穿透力强，在电弧很短时，正接也有一定的去除氧化膜效果。直流正接氦弧焊接铝合金时，单道焊接厚度可达12mm，正反面焊可达20mm。与交流氩弧焊相比，熔深大、焊道窄、变形小、软化区小、金属不易过烧。对于热处理强化铝合金，其接头的常温及低温力学性能均优于交流氩弧焊。（2）焊接用氦气的纯度作为焊接用保护气体，一般要求氦气的纯度为99.9%99.999%，此外还与被焊母材的种类、成分、性能及对焊接接头的质量要求有关。一般情况下，焊接活泼金属时，为防止金属在焊接过程中氧化、氮化，降低焊接接头质量，应选用高纯度氦气。焊接用氦气的技术要求见表14。表14 焊接用氦气的技术要求指标名称高纯氦纯 氦工业用氦一级品二级品一级品二级品氦含量()/%99.99999.9999.9999.998氖含量()/10-64.01525(Ne+H2)800(Ne+H2+O2+Ar)2.0%氢含量()/10-61.03.05.0氧总含量()/10-61.03.05.029氮含量()/10-62.0102050CO含量()/10-60.51.01.0不作规定不作规定CO2含量()/10-60.51.01.0甲烷含量()/10-60.51.01.0水分含量()/10-63.0101530注：表中气体的含量用体积分数表示；水分含量用质量分数表示。2.4 氧气的性质（1）氧气的性质氧气在常温常压下是一种无色、无臭、无味、无毒的气体。在0和1atm（101325Pa）下氧气密度为1.43kg/m3，比空气大。氧的液化温度为-182.96，液态氧呈浅蓝色。常温时，氧则以化合物和游离态大量存在于空气和水中。氧气本身并不能燃烧，但它是一种化学性质极为活泼的助燃气体，能与很多元素化合，生成氧化物。通常情况下把激烈的氧化反应称为燃烧。气焊和切割正是利用可燃气体和氧燃烧所放出的热量作为热源的。（2）氧气的制取制取氧气的方法很多，如化学法、电解水法及液化空气法等。但在工业上大量制取氧气时，都采用液化空气法。就是将空气压缩，并且冷却到-196以下，使空气变成液体，然后再升高温度，当液体空气的温度上升到-196时，空气中的氮则蒸发变成气体，但温度继续升高到-183时，氧开始气化。再用压缩机将气体氧压缩到120150atm，装入专用的氧气瓶中，以便使用和储存。（3）氧气的存储氧气的存储和运输一般都将氧气装在专用的氧气瓶中，并且氧气瓶外部应涂上天蓝色油漆，用黑色油漆写上“氧气”两字以作标志。氧气瓶应在使用过程中每隔35年应在充气工厂进行检验，即检查气瓶的容积、质量，查看气瓶的腐蚀和破裂程度。常用氧气瓶的尺寸和装气量见表15。工作过程中氧气的供气量主要靠气瓶上的减压器进行调节，气瓶用减压器的主要技术参数见表16，减压器常见故障及防止措施见表17。表15 常用氧气瓶的尺寸和装气量外形尺寸/mm内容积/L瓶重/瓶阀型号装气量/m3(20,14.7MPa条件下)外 径高 度2191150203347QF-2铜阀512502036535.51370204057614802044606.515702047637表16 气瓶用减压器的主要技术参数减压器型号QD1QD-2AQD-2ADJ-6SJ7-10QD-20QW2-16/0.6名称单级氧气减压器双级氧气减压器单级乙炔减压器单级丙烷减压器压力表规格/MPa高压表024.5024.5024.5024.5024.5024.5024.5低压表03.9201.56800.39203.9203.9200.24500.157最高工作压力/MPa进气侧14.714.714.714.714.71.961.96工作侧2.450.980.1961.961.960.1470.059工作压力调节范围/MPa0.12.450.10.980.010.20.12.00.11.960.010.050.020.05最大供气能力/m3h气口孔径/mm65354安全阀泄气压力/MPa2.83.81.11.62.162.160.20.30.070.1重量/4222322外形尺寸/mm200200210165170160165170160170200142200170220170185315165190160表17 减压器常见故障及防止措施常 见 故 障故障部位及原因防止措施及修理 减压器漏气 减压器连接部分漏气，螺纹配合松动或垫圈损坏 拧紧螺钉；更新垫圈或加石棉绳 安全阀漏气；活门垫料损坏或弹簧变形 调整弹簧；更换新活门垫料（青钢纸和石棉绳） 减压器上盖薄膜损坏或拧不紧，造成漏气 更换橡胶薄膜或拧紧螺钉 减压表针爬高(自流),调节螺钉松开后，气体流出（低压表针继续上升） 活门或门座上有污物，活门密封垫或活门座不平；回动弹簧损坏，压紧力不足 将活门污物去净，将活门不平处用细纱布磨平，如有裂纹，更换新的，调整弹簧长度 氧气瓶阀打开时，高压表表针指示有氧，但低压表不动作或动作不灵敏 调节螺钉已拧到底，但工作压力不升或升得很少，其原因是主弹簧损坏或传动杆弯曲 拆开减压器盖，更换主弹簧和传动杆 工作时氧气压力下降，或表针有剧烈跳动，原因为减压器内部冻结 用热水加热解冻后，把水分吹干低压表已指示工作压力，但使用时突然下降，原因是氧气瓶阀门没有完全打开 进一步打开氧气阀门与气态氧相比，液态氧具有耗能低、供给的氧气纯度高（可达99.9%以上）、运输效率高等优点。因此工业用氧有时也以液态氧方式供应。向使用单位或现场供应液态氧的方式如下。a、在使用部门设置气态氧储罐，由装备气化装置和压缩装置的液态运输槽车向储罐充装气态氧。b、在使用部门设置液态储罐和气化装置，由液氧运输槽车向储罐充装液态氧。c、将小型液氧容器和相应的气化器装在推车上，配置在使用现场，并按使用需要在现场随时移动，这种方式只限于用氧量不大的工厂和现场。液态氧储罐有移动式和固定式两种，移动式液氧容器的规格和主要技术参数见表18，固定式液氧容器的规格和主要技术参数见表19。表18 移动式液氧容器的规格和主要技术参数型 号CD4-50CD4-100CD4-175型 号CD4-50CD4-100CD4-175技术参数容器内容积/L50100175技术参数高度/mm116011501535工作压力/MPa1.3721.3721.372外径/mm322505505日蒸发率/%2.52.31.21.6 推车质量/4581117空容器质量/6090115表19 固定式液氧容器的规格和主要技术参数型 号CF-2000CF-3500CF-5000CF-10000技术参数 几何容积/m32.103.685.2510.5 有效容积/m323.5510 内筒内径/mm1200140014002000 外筒内径/mm1700200020002600 日蒸发率/%0.90.550.450.4 供气能力/m3h-1按用户需求选配（外径长度）/mm17123245201638002024500026204318公称压力/MPa0.1960.7841.5680.1960.7841.5680.1960.7841.5680.1960.7841.568空容器质量/1.92.02.34.44.65.05.35.66.07.87.89.0由于氧气是一种助燃气体,性质极为活泼，当气瓶装满时，压力高达150个大气压。在使用过程中，如不谨慎就有发生爆炸的危险，因此，在使用和运输氧气过程中，应特别注意以下几点。a、防油。禁止戴着沾有油渍的手套去接触氧气瓶及其附属设备；运输时，绝对不能和易燃物和油类放在一起。b、防震动。氧气瓶必须牢固放置，防止受到震动，引起氧气爆炸。竖立时，应用铁箍或链条固定好；卧放时，应用垫木支撑防止滚动，瓶体上最好套上两个胶皮减震圈。运输时，应用专车进行运送。c、防高温。氧气瓶无论放置还是运输时，都应离开火源不少于10m。离开热源不少于1m。夏天，在室外阳光下工作，必须用帆布等遮盖好，以防爆炸。d、防冻。冬季使用氧气瓶时，如果氧气瓶开关冻结了，应用热水浸过的抹布盖上使其解冻。绝对禁止用火去加热解冻，以免造成爆炸事故。e、开启氧气瓶开关前，检查压紧螺母是否拧紧。旋转手轮时，必须平稳，不能用力过猛，人应站在出氧口一侧。使用氧气时，不能把瓶内的氧气全部用完，至少剩余13个大气压的氧气。f、氧气瓶不使用时，必须将保护罩罩在瓶口上，以防损坏开关。g、修理氧气瓶开关时，应特别注意安全，防止氧气瓶爆炸。（4）焊接用氧气的纯度由于工业用氧气通常都是采用液化空气法制取的，所以在氧气中常含有氮，焊接和切割时有氮气的存在，不但使火焰温度降低，影响生产效率，而且氮气还会与熔化的铁水化合，使之变成氮化铁，降低焊缝的强度。因此氧气的纯度对气焊、切割的效率和质量有很大影响，用于气焊和切割的氧气纯度越高越好，尤其是切割时，为实现切口下缘无粘渣，氧气纯度至少在99.6%以上。焊接用气态氧的技术要求见表20。对质量要求高的气焊、切割应采用纯度高的类或类一级氧气，以获得所需要的导热强度。氧气也常用作惰性气体保护焊时的附加气体，以起到细化熔滴，克服电弧阴极斑点的飘移，增加母材热量输入，提高焊接速度等作用。表20 焊接用气态氧的技术要求指 标 名 称 类 类氧含量(体积分数)/%99.599.599.2水分游离水()/mL100100露点()/432.5 可燃气体焊接用可燃性气体种类繁多，但目前在气焊、切割中应用最多的是乙炔气（C2H2），其次是石油气。也有根据本地区的条件或所焊（割）材料采用氢气、天然气或煤气等作为可燃气体。在选用可燃性气体时应考虑以下因素。a、发热量要大，也就是单位体积可燃气体完全燃烧放出的热量要大。b、火焰温度要高，一般是指在氧气中燃烧的火焰最高温度要高。c、可燃气体燃烧时所需要的氧量要少，以提高其经济性。d、爆炸极限范围要小。e、运输相对方便。（1）乙炔（C2H2）1）乙炔的性质乙炔是未饱和的碳氢化合物（C2H2），在常温和1大气压（101325Pa）下是无色气体。一般情况下焊接用乙炔，因含有H2S及PH3等杂质而有一种特殊的气味。乙炔在纯氧中燃烧的火焰，温度可达3150左右，热量比较集中，是目前在气焊和切割中应用最为广泛的一种可燃性气体。乙炔密度为1.17kg/m3。乙炔的沸点为-82.4，温度在-83.6时成为液体，温度低于-85时成为固体。气体乙炔可溶入水、丙酮等液体中。在15和1大气压下，1L丙酮中能溶解23L乙炔，压力增大时，乙炔在丙酮中的溶解度越大。当压力增加到1.42MPa时，1L丙酮中能溶解约400L乙炔。乙炔属于易爆炸气体，其爆炸特性如下。a、纯乙炔当压力达0.15MPa，温度达580600时，遇火就会发生爆炸，发生器和管路中乙炔的压力不得大于0.13MPa。b、乙炔与空气或氧气混合时，爆炸性会大大增加。乙炔与空气混合，按体积计算，乙炔占2.2%81%时；乙炔与氧气混合，按体积计算，乙炔占2.8%93%时，混合气体达到自燃温度（乙炔和空气混合气体的自燃温度为305，乙炔与氧气混合气体的自燃温度为300）或遇到火星时，在常压下也会发生爆炸。乙炔与氯气、次氯酸盐等混合，受日光照射或受热就会发生爆炸。乙炔与氮、一氧化碳、水蒸气混合会降低爆炸的危险性。c、乙炔如与铜、银等长期接触也能生成乙炔铜和乙炔银等爆炸物质。d、乙炔溶解在液体中，会大大降低爆炸性。e、乙炔的爆炸性与储存乙炔的容器形状和大小有关。容器直径越小，越不容易发生爆炸。乙炔储存在有毛细管状物质的容器中，即使压力增加到2.65MPa时也不会发生爆炸。2）工业用乙炔主要采用乙炔发生器由水分解工业用电石得到。制取乙炔常用的乙炔发生器种类很多，按压力可以分为中压乙炔发生器（产生表压力为0.00690.127MPa乙炔气体的乙炔发生器）和低压乙炔发生器(产生表压力低于0.0069MPa乙炔气体的乙炔发生器)；按照电石与水接触方式的不同，可分为排水式、电石入水和排水联合式；按位置形式不同，可分为移动式和固定式。中压乙炔发生器的种类及技术性能见表21。对于质量要求高的气焊，应采用经过净化和干燥处理的乙炔。工业用电石是由生石灰和焦炭在电炉中熔炼而成的。乙炔气焊和切割用的电石质量等级与性能应符合表22中规定的要求。表21 中压乙炔发生器的种类及技术性能型 号Q3-0.5Q3-1Q3-3Q4-5Q4-10 正常生产率/m3h-10.513510 乙炔工作压力/MPa0.0450.10.0450.10.0450.10.10.120.0450.1 安全阀漏气压力/MPa0.1150.1150.1150.150.15 防爆膜爆破压力/MPa0.180.280.180.280.180.280.180.280.180.28发气室乙炔最高温度/9090909090 电石一次装入量/2.45.013.012.525.5 电石允许颗粒度/mm2550508025505080255050801525152525505080 发生器水容量/L3065330338818 结构形式排水式排水式排水式联合式联合式安装形式移动式移动式固定式固定式固定式外形尺寸/mm长5151210105014501700宽50567577013701800高9301150175521802690净重(不含水和电石)/45115260750980表22 乙炔气焊和切割用的电石质量等级与性能指 标 名 称指 标一级品二级品三级品四级品电石粒度/mm80200发气量/L-130528526523550803052852552355080300280250230乙炔中PH3含量(体积分数)/%0.080.080.080.08乙炔中H2S含量(体积分数)/%0.150.150.150.153)乙炔的存储由于乙炔受压时容易引起爆炸，因此不能采取加压直接装瓶的方法来储存。工业上通常利用其在丙酮中溶解度大的特性，将乙炔灌装在盛有丙酮或多孔物质的容器中，通常称为溶解乙炔或瓶装乙炔。乙炔瓶体通常被漆成白色，并漆有“乙炔”红色字样。瓶内装有浸满丙酮的多孔性填料，可使乙炔以1.5MPa的压力安全地储存在瓶内。使用时，必须使用乙炔减压器将乙炔压力降低到低于0.103MPa方可使用。多孔性填料通常用质轻而多孔的活性炭、木屑、浮石和硅藻土等混合制作。焊接时，一般要求乙炔的纯度大于98%，规定的灌装条件是：温度15时，充装压力不得大于1.55MPa。瓶装乙炔由于具有安全、方便、经济等优点，是目前大力推广应用的一种乙炔供给方法。（2）石油气石油气是石油加工过程中的产品或副产品。切割中使用的石油气有单质气体，如丙烷、乙烯；也有炼油的副产品多组分混合气，通常为丙烷、丁烷、戊烷和丁烯等混合物。1）丙烷（C3H8）丙烷是切割中常用的燃气，相对分子质量为44.094。总热值比乙炔高，但单位质量分子的燃烧热低于乙炔，火焰温度较低，且火焰热量比较分散。丙烷在纯氧中完全燃烧时的化学反应式为C3H8+5O23CO2+4H2O （1）由上式可知，1个体积丙烷完全燃烧的理论耗氧量为5个体积。当丙烷在空气中燃烧时，实际耗氧量3.5个体积即形成中性火焰，火焰的温度为2520。而氧化焰的最高温度约为2700。氧-丙烷中性火焰的燃烧速度为3.9m/s，回火的危险性较小，爆炸范围较窄，在氧气中为23%95%。但耗氧量比乙炔高，因着火点高，不容易着火。2）丙烯（C3H6）丙烯的相对分子质量为42.078，总热值比丙烷低，但火焰温度较高。丙烯在纯氧中完全燃烧的化学反应式为 C3H6+4.5O23CO2+3H2O (2)1个体积丙烷完全燃烧的理论耗氧量为4.5个体积。在空气中燃烧时形成中性火焰的实际耗氧量为2.6个体积。中性火焰的温度为2870。当丙烯与氧的混合比为1：3.6时即成氧化焰，可获得较高的火焰温度。由于丙烯的耗氧量低于丙烷，而火焰温度又较高，国外曾一度用作切割气体。3）丁烷（C4H10）丁烷的相对分子质量为58.12，其总热值高于丙烷。丁烷在纯氧中完全燃烧的化学反应式为 C4H10+6.5O24CO2+5H2O1个体积丁烷完全燃烧的理论耗氧量为6.5个体积。在空气中燃烧时形成中性火焰的实际耗氧量为4.5个体积，比丙烷高。丁烷与氧或空气的混合气体爆炸范围窄（体积分数为1.5%8.5%）,不易发生回火。但因其火焰温度低，因此不能单独用作切割的燃气。4）液化石油气液化石油气是石油工业的一种副产品，主要成分为丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10）、丙烯（C3H6）、丁烯（C4H8）和少量的乙炔（C2H2）、乙烯（C2H4）、戊烷（C5H12）等碳氢化合物。液化石油气在普通温度和大气压下，组成液化石油气的这些碳氢化合物以气态存在，但只要加上约为0.81.5MPa的压力就会变为液体以便于瓶装存储和运输。工业上一般使用气态的石油气。气态石油气是一种略带臭味的无色气体，在标准状态下，石油气比空气密度大，其密度约为1.82.5/m3。液化石油气的几种主要成分均能与空气或氧气构成具有爆炸性的混合气体，但爆炸混合比值范围较小，与使用乙炔相比价格便宜，比较安全，不会发生回火。液化石油气安全燃烧所需氧气量比乙炔大，火焰温度较乙炔低，燃烧速度也较慢，故液化石油气的割炬也应做相应的改制，要求割炬有较大的混合气体喷出截面，以降低流出速度，保证良好的燃烧。采用液化石油气切割，必须注意调节液化石油气的供气压力，一般是通过液化石油气的供气设备来调节。液化石油气的供气设备主要包括气体钢瓶、气化器和调节器。气体钢瓶 根据用户用量及使用方式，钢瓶容量也有所不同。工业上常采用30容量钢瓶，如果单位液化石油气用量较大，还可制造1.5t和3.5t的大型储气罐。钢瓶的制造材料可采用16Mn钢、甲类钢Q235或20号优质碳素钢等。钢瓶最大工作压力为1.6MPa，水压试验为3MPa。液化石油气钢瓶外表涂银灰色，并标明“液化石油气”字样。常用液化石油气钢瓶的规格见表23。钢瓶实验鉴定后，固定在瓶体上的金属牌应注明制造厂商、编号、质量、容量、制造日期、实验日期、工作压力、实验压力等，并标有制造厂检查部门的钢印。表23 常用液化石油气钢瓶的规格类 别容积/L外径/mm壁厚/mm全高/mm自重/材质耐压试验水压/MPa1212.515202934473253353802.52.5364565011.512.82016Mn16MnQ235333气化器 又称蛇管式换热器,其构造如图5所示。管内通液化石油掘，管外通4050的热水，以供给液化石油气蒸发所需要的热量。管外所通热水可由外部供给，也可以用本身的液化石油气燃烧来加热。加热水所消耗的燃料仅占整个石油气气化量的2.5%左右。通常在用户量较大、液化石油气中丁烷含量大、饱和蒸气压低、冬季在室外作业等情况下才要考虑使用气化器。调压器 构造如图6所示。调压器有两个作用，一是将钢瓶内的压力降至工作时所需要的压力，二是稳定输出压力并保证供气量均匀。调压器最大优点在于其输出气体的压力可在一定范围内调节。一般民用调压器用于切割一般厚度的钢板，其输出压力为23MPa。民用调压器只要通过更换弹簧，其输出压力就可提高至25MPa左右。但在改制时必须保证安全阀弹簧处不漏气，具体的办法是拧紧安全阀弹簧。如果液化石油气的用量太大，则应使用大型调压器，如果用乙炔瓶罐装液化石油气，则可使用乙炔调压器。对于切割一般厚度的钢板，减压器的输出压力：手工切割时为2.5MPa左右，自动切割时为1030MPa。必须用明火点燃，点燃后再增加氧气和石油气量，需调至火焰最短，呈蓝色，伴有呜呜声响时火焰温度最高，方可进行预热和切割。（3）天然气天然气是油气田的产物，其成分随产地而异，主要成分是甲烷（CH4），也属于碳氢化合物。甲烷在常温下为无