新版第八章 气焊与气割.ppt
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1、2023/2/28,1,热烈欢迎各位同仁参加取证学习,1,2023/2/28,第八章气焊与气割,2023/2/28,2,2,焊接与热切割作业,河北省特种作业人员安全技术培训考核系列教材,2023-2-28,2023/2/28,3,第八章 气焊与气割,第一节气焊与气割的基本原理、适用范围与安全特点,一、气焊 1.气焊的基本原理 气焊是利用气体燃烧的火焰作为热源的焊接方法,如图81所示。气焊所用的可燃气体很多,主要有乙炔(C2H2)、液化石油气丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)、丙烯(C3H6)等和氢气(H2)等。氧气(O2)为助燃气体。用乙炔和氧燃烧形成的火焰去熔化工件接缝处的金属和焊丝而达到
2、金属间牢固连接的方法即氧乙炔焊。,2023/2/28,4,第一节气焊与气割的基本原理、适用范围与安全特点,气焊设备示意图,气焊应用的设备及工具包括氧气瓶、可燃气瓶、回火防止器、焊炬、减压器及氧气输送管、乙炔输送管等。,2023/2/28,5,第一节气焊与气割的基本原理、适用范围与安全特点,2气焊的适用范围 气焊是利用化学能转变成热能的熔化焊接方法。其优点是:设备简单、操作方便、质量可靠、成本低、实用性强;对铸铁及某些有色金属的焊接有较好的适应性;在无电力供应的地方可以实施焊接。其缺点是:生产效率较低、焊后变形和热影响区较大、较难实现自动化。气焊主要应用于薄钢板、低熔点材料(有色金属及其合金)、
3、铸铁件、硬质合金刀具等材料的焊接,以及磨损、损坏零件的补焊、钎焊及构件变形的火焰矫正等。,2023/2/28,6,第一节气焊与气割的基本原理、适用范围与安全特点,二、气割 1气割的基本原理 气割是利用氧气与可燃气体混合燃烧的火焰热能,将工件切割处的金属预热到燃烧温度(燃点),然后向被加热到燃点的金属喷切割氧流,使切口处的金属发生剧烈燃烧,生成液态的熔渣,这些熔渣很快地被高速氧气流吹走,金属燃烧所释放出的热量对待切割的金属进行预热,随着割炬沿切割方向的移动,实现切割的方法。,气割过程,2023/2/28,7,第一节气焊与气割的基本原理、适用范围与安全特点,金属的气割过程实质是铁在纯氧中的燃烧过程
4、,而不是熔化过程,即预热燃烧吹渣的过程。只有符合下列条件的金属才能进行气割。(1)金属能同氧剧烈反应,并放出足够的热量。(2)金属导热性不应太高。(3)金属燃烧点要低于它的熔点。(4)金属氧化物的熔点要低于金属本身的熔点(5)生成的氧化物应该易于流动。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。气割设备与气焊设备基本相同,气焊时使用的是焊炬,气割时使用的是割炬。,2023/2/28,8,第一节气焊与气割的基本原理、适用范围与安全特点,2气割的适用范围 气割的优点是:效率高、成本低、设备简单、使用灵活。其缺点是:对切口两侧金属的成份和组织产生一定的影响以及引起被割工件的变形等,不
5、能切割铸铁及其他有色金属。气割主要用于钢材的下料、厚钢板破口的加工等。,氧气切割示意图,2023/2/28,9,第一节气焊与气割的基本原理、适用范围与安全特点,三、气焊与气割的安全特点 1火灾和爆炸 气焊与气割所用的乙炔、液化石油气、氢气等都是易燃易爆气体;氧气瓶、乙炔瓶、液化石油气瓶和乙炔发生器均属于压力容器;而在焊补燃料容器和管道时,还会遇到其它许多易燃易爆气体及各种压力容器,同时又使用明火;如果焊接设备和安全装置有故障,或者操作人员违反安全操作规程进行作业等,都有可能引起爆炸和火灾事故的发生。气割时在氧气射流喷射的作用下,使熔珠和铁渣四处飞溅,可使其飞溅到距操作点5米以外的地方,引燃可燃
6、易爆物品,从而发生火灾与爆炸。因此防火防爆是气焊、气割的主要任务。,2023/2/28,10,第一节气焊与气割的基本原理、适用范围与安全特点,2灼伤和烫伤 在气焊与气割火焰的作用下,尤其是气割时熔珠和铁渣四处飞溅,容易造成灼伤和烫伤事故。3金属烟尘和有毒气体 气焊与气割的火焰温度高达3200以上,被焊金属在高温作用下蒸发成金属蒸汽;在焊接镁、铜、铅等有色金属及其合金时,除了这些金属蒸汽之外,焊剂还散发出氯盐的燃烧产物,黄铜的焊接过程中蒸发的大量锌蒸汽,铅的焊接过程中蒸发铅和氧化铅蒸汽等有害物质;在焊补操作中,还会遇到产生其它有毒和有害气体。这些金属烟尘和有毒气体,特别是在密闭容器、管道内的气焊
7、、气割操作时会对焊接作业人员造成危害,也有可能造成焊工中毒。,2023/2/28,11,第二节 气焊与气割常用材料及使用安全要求,一、氧气 1氧气的性质 氧气(02)是一种无色、无味、无嗅的气体,比空气略重,微溶于水。标准大气压下液化温度为183,液氧系天蓝色、透明、易流动的液体;凝固温度为218,呈蓝色固体结晶。氧气不能燃烧,但能助燃,是强氧化剂。氧气与可燃气体混合燃烧可以得到高温火焰,用于气焊与气割,氧气的纯度高,则工作的质量好。工业上用的大量氧气主要采用空气液化法制取。工业用氧气按纯度分两级,一级氧气纯度不低于992,用于气焊;二级氧气纯度不低于985,用于气割。,2023/2/28,1
8、2,第二节 气焊与气割常用材料及使用安全要求,2氧气的安全特点 氧气的化学性质极为活泼,它几乎能与自然界除惰性气体外的一切元素化合,这种化合作用称为氧化反应,剧烈的氧化反应称为燃烧。氧气的化合能力是随着压力的增大和压力的增高而加强,因此当工业中常用的高压氧气如果与油脂等易燃物质接触时,就会发生剧烈的氧化反应而使易燃物自行燃烧,同时在高压和高温作用下促使氧化反应更加剧烈而引起爆炸。在使用氧气时,切不可使氧气瓶阀、氧气减压器、焊炬、割炬、氧气皮管等沾染油脂。,2023/2/28,13,第二节 气焊与气割常用材料及使用安全要求,当压缩的气态氧与细微分散的可燃物质如:碳粉、有机物纤维等接触时,能够发生
9、自燃;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,避免发生失火或爆炸。多孔性有机物质如:炭、炭黑、泥炭、羊毛纤维等,浸透了液态氧后被称为液态炸药,当遇火源或在一定的冲击力下就会产生剧烈的爆炸。在焊接及其它气体火焰加工过程中使用氧气时,应当加以注意。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。,2023/2/28,14,第二节 气焊与气割常用材料及使用安全要求,二、乙炔 1乙炔的性质 乙炔(C2H2)俗称电石气,纯净的乙炔是无色、无味的气体,比空气稍轻,微溶于水,在标准状态下,密度1.17kgm
10、3,83时乙炔可变成液体,85时乙炔将变为固体。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。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31003300,因此用它足以熔化金属进行焊接。,2023/2/28,15,第二节 气焊与气割常用材料及使用安全要求,2乙炔的安全特点 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(0019毫焦)。(1)纯乙炔在压力达O15Mpa,温度达580600时,遇火就会发生爆炸。(2)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
11、炔占2281,温度达305或遇到火星时,在常压下也会发生爆炸。乙炔与氧气混合,按体积计算乙炔占2893,温度达到305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。所以乙炔燃烧失火时,绝对禁止使用四氯化碳灭火。,2023/2/28,16,第二节 气焊与气割常用材料及使用安全要求,(3)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。(4)乙炔溶解在液体中,会大大降低爆炸性。乙炔与氮、一氧化碳、水蒸气混合会降低爆炸的危险性。(5)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,
12、即使压力增加到265MPa时也不会发生爆炸。(6)乙炔能够溶解在许多有机液体中,如丙酮等。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。(7)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。,2023/2/28,17,第二节 气焊与气割常用材料及使用安全要求,三、液化石油气 1液化石油气的性质 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5080,其余是丙烯(C
13、3H6)、丁烷(C4H10)、丁烯(C4H8)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0815MPa)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1825kgm3,比空气重,但其液体的比重则比水、汽油轻。,2023/2/28,18,第二节 气焊与气割常用材料及使用安全要求,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20002850,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2030。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
14、金属。国外还采用乙炔与石油气混合后作为焊接气源。,2023/2/28,19,第二节 气焊与气割常用材料及使用安全要求,2液化石油气的安全特点(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)石油气燃烧时,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217795;11584和1796,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3264。,2023/2/28,20,第二节 气焊
15、与气割常用材料及使用安全要求,(4)气态石油气比空气重,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。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。,2023/2/28,21,第二节 气焊与气割常用材料及使用安全要求,(6)石油气瓶内部的压力与温度成正比。在零下40时,压力为01MPa,在20
16、时为07MPa,40时为2MPa。所以石油气瓶与热源、电暖器等应保持15m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的空气中停留三分钟后,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。,2023/2/28,22,第二节 气焊与气割常用材料及使用安全要求,四、氢气 1氢气的性质 氢是一种无色无味的气体,密度非常小,只有空气的114,是最轻的气体。它具有最大的扩散速度和很高的导热性,极易漏泄。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
17、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。,2023/2/28,23,第二节 气焊与气割常用材料及使用安全要求,2氢气的安全特点 氢在空气中的自燃点为560,在氧气中的自燃点为450。点火能力低,被公认为是一种极危险的易燃易爆气体。氢与空气混合可形成爆鸣气,其爆炸极限为480,氢与氧混合气的爆炸极限为465939,氢与氯气的混合物为(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。,2023/2/28,24,第二节 气焊与气割常用材料及使用安全要求,五、特利气 1特
18、利气的性质 特利气主要以丙烯为原料,再辅以一定比例的添加剂,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。特利气切割精度比溶解乙炔高、割缝较光滑,特利气的单瓶充装量是乙炔的253倍,增加了气瓶的使用周期。,2023/2/28,25,2特利气的安全特点(1)特利气在空气中的爆炸极限只为24105,而溶解乙炔则是22810,所以较乙炔安全、无分解爆炸危险。(2)在使用过程中,特利气不发生逆火。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。(3)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。,第二节 气焊与气割常用材料
19、及使用安全要求,2023/2/28,26,第二节 气焊与气割常用材料及使用安全要求,六、焊丝 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焊缝金属。因此,应根据工件的化学成份、机械性能选用相应成份或性能的焊丝,有时也可用从被焊板材上切下的条料作焊丝。焊丝的牌号与主要用途见表81。,表81 焊丝的牌号与主要用途,2023/2/28,27,第二节 气焊与气割常用材料及使用安全要求,2023/2/28,28,第二节 气焊与气割常用材料及使用安全要求,2023/2/28,29,第二节 气焊与气割常用材料及使用安全要求,七、气焊熔剂 焊接有色金属、铸铁和不锈钢时,还应采用气剂(焊粉),用以消
20、除覆盖在焊材及熔池表面上的难溶的氧化膜和其它杂质,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、氧化物及其它杂质,提高熔化金属的流动性,使焊接顺利并保证质量和成形。气焊熔剂牌号与主要用途见表82。,表82 气焊熔剂牌号与主要用途,2023/2/28,30,第三节 气焊与气割设备、工具及使用安全要求,一、气瓶(一)气瓶的构造 用于气割与气焊的氧气瓶和氢气瓶属于压缩气瓶,乙炔瓶属于溶解气瓶,石油气瓶属于液化气瓶。1氧气瓶 氧气瓶是贮存和运输氧气的专用高压容器,其构造如图82所示。它是由瓶体、胶圈、瓶箍、瓶阀和瓶帽五部分组成。瓶体外部装有两个防震胶圈,瓶体表面为天蓝色,并用黑漆标
21、明“氧气”字样用以区别其它气瓶。为使氧气瓶平稳直立的放置,制造时把瓶底挤压成凹弧面形状;为了保护瓶阀在运输中免遭撞击,在瓶阀的外面套有瓶帽。目前,我国生产的氧气钢瓶最常见的容积为40L,当瓶内压力为15MPa表压时,该氧气瓶的氧气贮存量为6000L,即6m3。,2023/2/28,31,第三节 气焊与气割设备、工具及使用安全要求,氧气瓶在出厂前都要经过严格检验,并需对瓶体进行水压试验,氧气瓶一般使用三年后应进行复验,复验内容有水压试验和检查瓶壁腐蚀情况。有关气瓶的容积、重量、出厂日期、制造厂名、工作压力,以及复验情况等项说明,都应在钢瓶收口处钢印中反映出来。,图82 氧化气瓶的构图1瓶体 2胶
22、圈 3瓶箍 4瓶阀 5瓶帽体 6底座 7易熔塞,2023/2/28,32,第三节 气焊与气割设备、工具及使用安全要求,2乙炔气瓶 乙炔气瓶是贮存和运输乙炔气的压力容器,其外形与氧气瓶相似,但比氧气瓶略短、略粗,瓶体表面涂白漆,并印有“乙炔气瓶”、“不可近火”等红色字样。因乙炔不能用高压压入瓶内贮存,所以乙炔瓶的内部构造较氧气瓶要复杂得多。乙炔瓶内有微孔填料布满其中,而微孔填料中浸满丙酮,利用乙炔易溶解于丙酮的特点,使乙炔稳定、安全地贮存在乙炔气瓶中,具体构造如图83所示。,图83 乙炔气瓶构造图 1一瓶帽 2一瓶阀 3一分解网 4一瓶体 5一微孔填料(硅酸钙),2023/2/28,33,第三节
23、 气焊与气割设备、工具及使用安全要求,瓶阀下面中心连接一椎形不锈钢网,内装石棉或毛毡,其作用是帮助乙炔从丙酮溶液中分解出来。瓶内的填料要求多孔且轻质,目前广泛应用的是硅酸钙。为使气瓶能平稳直立的放置,在瓶底部装有底座,瓶阀装有瓶帽。为了保证安全使用,在靠近收口处装有易熔塞,一旦气瓶温度达到100左右时,易熔塞即熔化,使瓶内气体外逸,起到泄压作用。另外瓶体装有两道防震胶圈。乙炔瓶的容量为40L,一般乙炔瓶中能溶解67kg乙炔。使用乙炔时应控制排放量,不能任意排放,否则会连同丙酮一起喷出,造成危险。,乙炔气瓶出厂前,需经严格检验,并做水压试验。在靠近瓶口的部位,还应标注出容量、重量、制造年月、最高
24、工作压力、试验压力等内容。使用期间,要求每三年进行一次技术检验,发现有渗漏或填料空洞的现象,应报废或更换。,2023/2/28,34,第三节 气焊与气割设备、工具及使用安全要求,3氢气瓶 氢气瓶是贮存和运输氢气的高压容器,气瓶的承装压力为15MPa,其构造与氧气瓶相同。不同的是瓶体涂深绿色漆,并用红漆标明“氢气”,瓶阀出气口处螺纹为反向。由于氢气瓶是高压容器,氢气又是可燃气体,因此氢气瓶使用规则应参照氧气瓶和乙炔瓶的安全要求。,2023/2/28,35,第三节 气焊与气割设备、工具及使用安全要求,4液化石油气瓶 液化石油气瓶是贮存液化石油气的专用容器。按用量及使用方式不同,气瓶贮存量分别有10
25、kg、15kg、36kg等多种规格,如企业用量较大,还可以制造容量为1t、2t或更大的贮气罐。气瓶的最大工作压力为16MPa,。气瓶通过试验鉴定后,应将制造厂名、编号、重量、容量、制造日期、试验日期、工作压力、试验压力等项内容,固定在气瓶的金属铭牌上,应标有制造厂检验部门的钢印。该种气瓶属焊接气瓶,气瓶外表涂银灰色,并有“液化石油气”红色字样。,2023/2/28,36,第三节 气焊与气割设备、工具及使用安全要求,(二)气瓶发生爆炸事故的原因 1气瓶的材质、结构或制造工艺不符合安全要求。例如材料冲击值低,瓶体严重腐蚀,瓶壁厚薄不匀,有夹层等。2由于保管和使用不善,受日光曝晒、明火、热辐射等作用
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