【正文】 厚板時更為顯著。氧氣純度降低，會使金屬氧化過程緩慢、切割 速度降低，同時氧的消耗量增加。一般說來，對于厚度大、熔點高的焊件，焊接速度要慢些，以避免產(chǎn)生未熔合的 8 缺陷；而對于厚度薄、熔點低的焊件，焊接速度要快些，以避免產(chǎn)生燒穿和使焊件過熱而降低焊接質(zhì)量?！?90176。 4．焊嘴傾斜角的選擇 焊嘴的傾斜角是指焊嘴中心線與焊件平面之間的夾角。焊嘴號越大火焰能率也越大。一般平焊應比其它焊接位置選用粗一號的焊絲，右焊法比左焊法選用的焊絲要適當粗一些。各種金屬材料氣焊時火焰種類的選擇詳見表 2— 1。由于氧氣的供應量較多，使整個火焰具有氧化性。此外，過多的氫會進入熔池，促使焊縫產(chǎn)生氣孔和裂紋。碳化焰中含有游離碳，具有較強的還原作用和一定的滲碳作用。 外焰溫度為 1200～ 2500℃。內(nèi)焰位于碳素微粒層外面，呈藍白色，有深藍色線條。 (二 )中性焰 中性焰是氧與乙炔體積的比值 (O2／ C2H2)為 1． 1～ 1． 2 的混合氣燃燒形成的氣體火焰，中性焰在第一燃燒階段 既無過剩的氧又無游離的碳。氫氧焰是最早的氣焊利用的氣體火焰，由于其燃燒溫度低(溫度可達 2770℃ )，且容易發(fā)生爆炸事故，未被廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)，目前主要用于 鉛的焊接及水下火焰切割等。在焊接鎂、銅、鉛等有色金屬及其合金時，除了這些金屬蒸汽之外，焊劑還散發(fā)出氯鹽的燃燒產(chǎn)物；黃銅的焊接過程中蒸發(fā)的大量鋅蒸汽，鉛的焊接過程中蒸發(fā)鉛和氧 化鉛蒸汽等有害物質(zhì)。其缺點是對切口兩側(cè)金屬的成份和組織產(chǎn)生一定的影響、以及引起被割工件的變形等。氣割過程是預熱 — 燃燒 — 吹渣過程，但并不是所有金屬都能滿足這個過程的要求，只有符合下列條件的金屬才能進行氣割。 氣焊用的焊絲起填充金屬的作用，焊接時與熔化的母材一起組成焊縫金屬。這是利用化學能轉(zhuǎn)變成熱能的一種熔化焊接方法。 氣焊應用的設備及工具包括氧氣瓶、乙炔瓶 (或乙炔發(fā)生器 )、回火防止器、焊炬、減壓器及氧氣輸送管、乙炔輸送管等。金屬的氣割過程實質(zhì)是鐵在純氧中的燃燒過程，而不是熔化過程。 (三 )氣焊與氣割的優(yōu)缺點 (1)氣焊的優(yōu)點是： (a)設備簡單、使用靈活； (b)對鑄鐵及某些有色金屬的焊接有較好的適應性； (c)在電力供應不足的地方需要焊接時，氣焊可以發(fā)揮更大的作用。 在氣焊火焰的作用下，尤其是氣割時氧氣射流的噴射，使熔珠和鐵渣四處飛濺，容易造成灼燙事故。乙炔與氧混合燃燒形成的火焰，稱為氧 — 乙炔焰。 乙炔 (C2H2)在氧氣 (O2)中的燃燒過程可以分為兩個階段，首先乙炔在加熱作用下被分解為碳 (C)和氫(H2)，接著碳和混合氣中的氧發(fā)生反應生成一氧化碳 (CO)，形成第一階段的燃燒；隨后在第二階段的燃燒是依靠空氣中的氧進行的，這時一氧化碳和氫氣分別與氧發(fā)生反應分別生成二氧化碳 (CO2)和水 (H2O)。 在焰芯內(nèi)部進行著第一階段的燃燒。 3．外焰 處在內(nèi)焰的外部，外焰的顏色從里向外由淡紫色變?yōu)槌赛S色。 圖 23 中性焰的溫度分布情況 此外，火焰在橫斷面上的溫度是不同的，斷面中心溫度最高，越向邊緣，溫度就越低。碳化焰的外焰特別長，呈橘紅色，由水蒸汽、二氧化碳、氧氣、氫氣和碳素微粒組成。氧化焰的焰芯呈淡紫藍色，輪廓不明顯；外焰呈藍色，火焰挺直，燃燒時發(fā)出急劇的“嘶嘶”聲。氣割時，通常使用氧化焰。 焊絲直徑常根據(jù)焊件厚度初步選擇，試焊后再調(diào)整確定。 3．火焰能率的選擇 火焰能率指單位時間內(nèi)可燃氣體 (乙炔 )的消耗量，單位為 L／ h。如焊接較厚的焊件、熔點較高的金屬、導熱性較好的銅、鋁及其合金時，就要選用較大的火焰能率，才能保證焊件焊透；反之， 7 在焊接薄板時，為防止焊件被燒穿，火焰能率應適當減小。一般說來，在焊接工件的厚度大、母材熔點較高或?qū)嵝暂^好的金屬材料時，焊嘴的傾斜角要選得大一些；反之，焊嘴傾斜角可選得小一些 ?！?100176。若切割氧壓力過高，則切割縫過寬，切割速度降低，不僅浪費氧氣，同時還會使切口表面粗糙，而且還將對割件產(chǎn)生強烈的冷卻作用。 (2)氣割速度 一般氣割速度與工件的厚度和割嘴形式有關，工件愈厚，氣割速度愈慢，相反，氣割速度應較快。 氣割時，預熱火焰應采用中性焰或輕微氧化焰。～ 45176。 10 圖 2— 8 割嘴與工件間的傾角示意圖 割嘴與工件間的傾角對氣割速度和后拖量產(chǎn)生直接影響，如果傾角 選擇不當，不但不能提高氣割速度，反而會增加氧氣的消耗量，甚至造成氣割困難。 乙炔是理想的可燃氣體，與空氣混合燃燒時所產(chǎn)生的火焰溫度為 2350℃，而與氧氣混合燃燒時所產(chǎn)生的火焰溫度為 3100～ 3300℃，因此用它足以熔化金屬進行焊接，乙炔完全燃燒反應式如下： 2C2H2+5O2＝ 4CO2+2H2O+Q (放熱 ) 從上式看出： 1 體積的乙炔完全燃燒需要 2． 5 體積的 氧。如果在聚合過程中將熱量急速排除，則反應只限于一部分乙炔的聚合作用，而分解爆炸則可避免。而溫度超過 580℃時，就能形成乙炔分解爆炸。在毛細管中，由于管壁冷卻作用及阻力，爆炸的可能性會大為降低。 表 23 可燃氣體與空氣和氧氣混合氣的爆炸極限 可燃氣體名稱 可燃氣體在混合氣中含量 (％容積 ) 空氣中 氧氣中 乙炔 氫 一氧化碳 甲烷 天然氣 石油氣 2． 2～ 81． 0 3． 3～ 8L 5 11． 4～ 77． 5 4． 8～ 16． 7 4． 8～ 14． 0 3． 5～ 16． 3 2． 8～ 93． 0 4． 6～ 93． 9 15． 5～ 93． 9 5． 0～ 59． 2 乙炔與空氣或純氧的混合氣如果其中任何一種達到了自燃溫度 (與空氣混合氣體的自燃溫度為 305℃，與氧氣混合氣體的自燃溫度為 300℃ )就是在大氣壓力下也能爆炸。這是由于電石中含有少 量磷化鈣等雜質(zhì)，當電石與水接觸時生成磷化氫。因硫化氫能溶解于水，并在其生成與分解時，與水的溫度有關。在通常情況下，由固定式乙炔發(fā)生器制取的乙炔中，空氣的含量不超過 0． 5％。在標準狀態(tài)下，石油氣的密度為 1． 8～ 2． 5kg／ m3，比空氣重，但其液體的比重則比水、汽油輕。但是它們的爆炸極限范圍比較窄。所以石油氣瓶與熱源、暖氣電等應保持 1． 5m 以上的安全距離，更不許用火烤。它廣泛地被應用于水下火焰切割，以及某些有色金屬的焊接和氫原子焊等。如前邊講過的與乙炔混合燃燒時的溫度可達 3200℃以上，所以氧氣廣泛應用于氣焊氣割行業(yè)。在焊接及其它氣體火焰加工過程中使用氧氣時，應當經(jīng)常注意到氧的上述性質(zhì)。 (3)在使用過程中，特利Ⅱ氣不發(fā)生逆火。 1．電石與水的化合作用 電石屬于遇水 燃燒危險品。 考慮到上述各種原因，分解一公斤電石實際上一般需要 5～ 15 公斤水 (包括分解用水和冷卻用水 )。當塊的尺寸加大時，分解速度隨之減緩，而每公斤電石的乙炔總生成量則增加。反之，大塊電石 分解速度緩慢，氣體壓力不穩(wěn)定，影響焊接工作的順利進行。 (二 )電石發(fā)生爆炸失火的原因 (1)由于包裝不嚴，電石受潮，桶內(nèi)空間形成乙炔與空氣的爆炸性混合氣。 2．電石的儲存 (1)制好的電石應立即裝入電石桶內(nèi)。 (4)電石庫的照明設備應采用防爆燈。泡沫滅火器作用時的化學反應式為： 2NaHCO3+H2SO4＝ Na2SO4+2H2O+2CO2 水分可以助長和擴大火勢，這是因為電石和金屬鈉、鉀等一樣，都是屬于忌水物 質(zhì)。 3．電石的使用 (1)禁止使用火焰或可能引起火星的 工具開電石桶。為了保障操作工人的人身安全，防止 工傷事故發(fā)生和減少經(jīng)濟損失，國家標準 GB 9448《焊接與切割安全》中在電石、電石坑方面做了一些明文規(guī)定。 (3)安全設備 (一個或數(shù)個 )，用以防止壓力升高至允許壓力以上。 (2)缺少必要的安全裝置 (如安全閥、回火防止器等 )或安全裝置失靈。這類事故一般都發(fā)生于發(fā)氣室內(nèi)。其作用是發(fā)生回火時防止火焰進入貯氣罐、主罐或進入乙炔管道內(nèi)。 1．回火防止器 回火防止器是發(fā)生器不可缺少的安全裝置。 ④容易控制、 檢查、清洗和維修。頂部有足夠面積的泄壓膜 2，當發(fā)生回火爆炸時能及時泄出爆炸壓力，并能自動切斷氣源。 ④乙炔容易產(chǎn)生帶粘性油質(zhì)的雜質(zhì)，因此應經(jīng)常檢查逆止閥的密封性。 這種回火防止器比水封式回火防止器優(yōu)越些，但其最大缺 點是當發(fā)生回火時不能切斷氣源。鋁箔片的特點是延伸性和彈性都小，脆性大，并有足夠的強度，使用時間長，氣密性好。 圖 2— 13 彈簧式安全閥 1— 彈簧 2— 閥桿 3— 閥芯 4— 閥體 5— 調(diào)節(jié)螺栓 為使安全閥經(jīng)常保持靈敏有效，在乙炔發(fā)生器運行中應經(jīng)常保持安全閥的清潔，并定期作排氣試驗，防止安全閥 的排氣管、閥體彈簧等被乙炔中的灰渣、粘性雜質(zhì)及其它臟物堵塞。表盤上最高工作壓力的刻度處，標出紅色標記，例如中壓乙炔發(fā)生器的壓力表，在 0． 15MPa 處為紅色刻度線。 (四 )乙炔發(fā)生器安全使用要求 乙炔發(fā)生器的操作人員必須經(jīng)過專門訓練，熟悉其結(jié)構(gòu)和作用原理，并經(jīng)安全技術考核合格。 2．使用前的準備工作 首先檢查乙炔發(fā)生器的安全裝置、管路、閥門和操縱機構(gòu)等。 3．乙炔發(fā)生器的起動 乙炔發(fā)生器起動前應檢查回火防止器的水位及發(fā)生器的各活動機件等，待一切正常后，才能打開進水閥給電石送水，或通過操 縱桿讓電石等下降與水接觸產(chǎn)生乙炔，然后觀察乙炔壓力表、各處接頭及安全閥等是否正常。水滴式乙炔發(fā)生器如發(fā)現(xiàn)有水從發(fā)氣室排出門溢出，而且壓力表指針不動，則表示電石已完全分解，可以清渣。它是由瓶體、膠圈、瓶箍、瓶閥和瓶帽五部分組成。 表 2— 6 氧氣瓶規(guī)格 顏色 工作壓力 (MPa) 容積 (L) 外徑尺寸 (mm) 瓶體高度 (mm) 重量 (kg) 水壓試驗 壓力 (MPa) 采用瓶閥規(guī)格 天藍 15 33 Φ 219 1150177。隔膜式閥門氣密性好，但容易損壞，使用壽命短?；铋T向上移動，氣門開啟，瓶內(nèi)的氧氣從出氣口噴出。 為使氣瓶能平穩(wěn)直立的放置，在瓶底部裝有底座，瓶閥裝有瓶帽。使用乙炔時應控制排放量，不能任意罰暾，否則會連同丙酮一起噴。另外瓶體裝有兩道防震膠圈。瓶閥活門上下移動的范圍為 1． 5～ 3mm。 圖 2— 18 活瓣式氧氣瓶閥 28 活瓣式瓶閥結(jié)構(gòu)主要有閥體、密封墊圈、手輪、壓緊螺母、閥桿、開關片、活門及安全裝置等組成。2 QF2 型銅閥 40 1370177。為使氧氣瓶平穩(wěn)直立的放置，制造時把瓶底擠壓成凹弧面形狀。 工作結(jié)束 (包括換電石時 )打開發(fā)生器蓋子時若發(fā)生著火，應立即蓋上蓋子，使隔絕空氣，并立即提升電石籃使其離開水面，待冷卻降溫后才能再開蓋放水。 冬季起動時，中壓移動式乙炔發(fā)生器有時在起動數(shù)分鐘后，壓力表的指針仍靜止不動，這是由于電石在溫度很低的冷水中分解慢的緣故，不一定是故障。 25 灌水時必須按規(guī)定 灌入沒有任何油污或其它雜質(zhì)的潔凈水。嚴禁安置在鍛打、鑄造和熱處理等加工車間和正在運行的鍋爐房內(nèi)。 圖 2— 14 壓力表 1— 彈簧彎管 2— 支座 3— 表殼 4— 接頭 5— 油絲 6— 拉桿 7— 扇齒輪 8— 小齒輪 (1)壓力表應保持潔凈，表盤上的玻璃明亮清晰，指針指出的壓力值能清楚易見。禁止擰緊調(diào)節(jié)螺栓，甚至用鐵絲捆死閥門或使用失效安全閥的錯誤做法來消除泄漏。當發(fā)生爆炸時，不但能及時順利泄壓，而且破裂的膜片也不會傷人。根據(jù)這一特點所以在乙炔發(fā)生器的發(fā)氣室、貯氣室和回火防止器等罐體的適當部位設置一定面積的泄壓膜 (脆性材料 )，構(gòu)成薄弱環(huán)節(jié)。 圖 2— 12是中壓干式回火防止器。水位也不宜過高，以免乙炔帶水過多，影響火焰溫度。 (2)回火防止器的分類： ①按工作壓力分為低壓式 (0． 01MPa 以下 )，中壓式 (0． 01～ 0． 15MPa)回火防止器。當焊炬或割炬發(fā)生回火時，能有效的堵截回火火焰竄入發(fā)生器內(nèi)，從而防止乙炔發(fā)生器發(fā)生爆炸事故。 21 (b)防爆泄壓裝置。當泄壓孔 沒有足夠的面積時，往往把發(fā)生器炸壞。 (4)裝料換料時遇明火，機件之間或機件與硅鐵之間相互摩擦碰撞產(chǎn)生火星。 目前我國廣泛采用的排水式中壓乙炔發(fā)生器，主要由發(fā)氣室、回火防止器、貯氣罐和發(fā)生器外殼等組成，下部裝有小輪，可移動常用的 Q3— 1 型排水式中壓乙炔發(fā)生器結(jié)構(gòu)如圖 2— 10 所示。 二、乙炔發(fā)生器 (站 )的使用要求 (一 )乙炔發(fā)生器的種類和構(gòu)造 乙炔發(fā)生器是利用電石和水相互作用以制取乙炔的設備?？针娛霸谖唇?jīng)安全處理之前，不能接觸明火，更不能直接焊接，否則是很危險的。使用二氧化碳滅火劑最為適宜，但二氧化碳滅火劑也有缺點。電燈開關應采用封閉式的， 裝在庫房外面。桶蓋要蓋嚴，庫內(nèi)嚴禁煙火。 (3)貯存電石的場所地面太低、潮濕或漏水等，電石受潮分解。當發(fā)