气焊和气割安全(1).docx

气焊和气割的安全分析 在生产中，利用可燃气体与助燃气体混合燃烧所释放出的热量作为热源进行金属材料的焊接或切割，是金属材料热加工常用的工艺方法之一。直到现在，气焊与气割技术在现代工业生产中仍有极其重要的地位，用途很广。一、气焊的基本原理气焊是利用可燃气体和氧气在焊枪中混合后，由焊嘴中喷出点火燃烧，燃烧产生热量来熔化焊件接头处和焊丝形成牢固的接头。如图2-1所示，气焊主要应用于薄钢板、有色金属、铸铁件、刀具的焊接以及硬质合金等材料的堆焊和磨损件的补焊。 图2-1 气焊和气割安全 1.气焊应用的设备和器具气焊所用的设备包括氧气瓶、乙炔发生器、乙炔瓶、回火防止器、焊炬、减压器以及胶管等。气焊设备组成如图2-2所示。图2-2 气焊设备组成1-焊丝；2-焊件；3-焊炬；4-乙炔发生器；5-回火防止器；6-氧气减压器；7-氧气橡皮管；8-乙炔橡皮管；9-氧气瓶 2气焊用材料(1)气焊丝(填充材料) 气焊用的焊丝起填充金属的作用，与熔化的母材一起组成焊缝金属，因此应根据母材材质的化学成分选择成分类型相同的焊丝，而且化学成分必须符合有关国家标准要求。焊丝可分为低碳钢、铸铁、青铜和铝等，也可以用被焊材料切下的条料作焊丝。在气焊过程中正确选用焊丝是很重要的，因为它不断地送入熔池并与熔化的金属熔合成焊缝，所以，焊丝的质量直接影响着焊缝的质量。一般对气焊丝有如下要求：焊丝的化学成分应基本上与焊件符合，以保证焊缝具有足够的力学性能；焊丝表面应无油脂、锈斑及油漆等污物；焊丝应能保证焊缝具有必要的致密性，即不产生气孔及夹渣等缺陷；焊丝的熔点应与焊件熔点相近，并在熔化时不应有强烈的熔化飞溅和蒸发现象。(2)气焊熔剂(气焊粉) 气焊过程中被加热的金属极易生成氧化物，使焊缝产生气孔及夹渣等缺陷。为了防止氧化及消除已形成的氧化物，在焊接有色金属、铸铁以及不锈钢等材料时，通常需要加气焊熔剂。在气焊过程中，将熔剂直接加到熔池内，使其与高熔点的金属氧化物形成熔渣浮在上面，将熔池与空气隔离，防止熔池金属在高温时被继续氧化。因此气焊熔剂的作用主要有：保护熔池；减少有害气体浸人；去除熔池中形成的氧化物杂质；增加熔池金属的流动性。气焊时，熔剂的选择要根据焊件的成分及其性质而定。其要求如下：熔剂应具有很强的化学反应能力，即能迅速溶解一些氧化物，或与一些高熔点化合物作用后，生成新的低熔点和易挥发的化合物；熔剂熔化后黏度要小，流动性要好，产生的熔渣熔点要低，密度要小，熔化后易于浮在熔池表面。不应对焊件有腐蚀等作用，生成的熔渣要容易清除等。气焊熔剂按所起的作用不同可分为化学作用气焊熔剂和物理溶解气焊熔剂两大类，常用气焊熔剂的种类、用途和性能见表2-1。  3气焊常用的气体及氧乙炔火焰特性气焊应用的气体包括助燃气体和可燃气体，助燃气体是氧气，可燃气体是乙炔、液化石油气和氢气等，一般以乙炔气作可燃气的最为普遍。乙炔与氧气混合燃烧的火焰称为氧乙炔焰，按氧与乙炔的混合比不同可分为中性焰、碳化焰和氧化焰三种。纯乙炔焰和氧乙炔焰构造和形状见图2-3。 图2-3 纯乙炔焰和氧乙炔焰构造和形状 (1)中性焰 氧气与乙炔的混合比为112时，得到的火焰称为中性焰。中性焰燃烧后无过剩的氧和乙炔。焊接时主要应用中性焰。中性焰有时也称为轻微碳化焰，火焰由焰心、内焰和外焰三部分组成，其中内焰微微可观。在中性焰的焰心与内焰之间，燃烧生成的一氧化碳(CO)、氢气(H2)与熔化金属相作用，使氧化物还原。内焰温度达30503150，所以用中性焰焊接时，都应用内焰来熔化金属。一般中性焰适用于焊接碳钢和有色金属材料。(2)碳化焰 碳化焰在火焰的内焰区域中尚有部分乙炔燃烧，氧气与乙炔的比值小于1(085095)，火焰比中性焰长，内焰的最高温度为27003000。由于过剩的乙炔焰分解为碳(C)和氢(H2)，游离状态的碳会渗到熔池中去，使焊缝金属的含碳量增高，所以用碳化焰焊接低碳钢，会使焊缝强度提高，但塑性降低。另外，过多的氢进入熔池，使焊缝产生气孔及裂纹，因此，碳化焰不适用于低碳钢、合金钢的焊接，而适用于碳钢、铸铁及硬质合金等材料的焊接。(3)氧化焰 氧化焰在燃烧过程中氧的浓度较大，氧和乙炔的比值大于12(1317)，氧化反应剧烈，整个火焰缩短，而且内焰与外焰层次不清，最高温度为31003300。氧化焰具有氧化性，如果用来焊接一般的钢件，则焊缝中的气孔和氧化物是较多的，同时熔池产生严重的沸腾现象，使焊缝的强度、塑性和韧性变坏，严重地降低焊缝质量。除了锰钢、黄铜外，一般钢件的焊接不能用氧化焰，因此，这种火焰很少被应用。 4气焊时的主要工艺参数工艺参数是保证焊接质量的重要条件，应根据工件的材质、厚度及焊接位置等条件进行合理选择。气焊时主要工艺参数有：火焰性质和能率；焊丝直径；焊嘴与工件间的倾斜角度；焊接速度。二、气割的基本原理 氧气切割是利用预热火焰将被切割的金属预热到燃点(即该金属在氧气中能剧烈燃烧的温度)，再向此处喷射高纯度、高速度的氧气流，使金属燃烧形成金属氧化物熔渣。金属燃烧时放出大量的热能使熔渣熔化，且由高速氧气流吹掉，与此同时，燃烧热和预热火焰又进一步加热下层金属，使之达到燃点，并自行燃烧。这种预热一燃烧一去渣的过程重复进行，即形成切口，移动割炬就把金属逐渐割开，这就是气割过程的基本原理。由此可见，金属的气割过程实质上是金属在纯氧中燃烧的过程。并不是所有的金属都能气割，只有需要切割的金属材料具备以下条件才能实现气割。(1)能同氧发生剧烈的氧化反应，并放出足够的热量，以保证把切口前缘的金属层迅速地加热到燃烧点。(2)金属的热导率不能太高，即导热性应较差，否则气割过程的热量将迅速散失，使切割不能开始或被中断。(3)金属的燃烧点应低于熔点，否则金属的切割将成为熔割过程。(4)金属的熔点应高于燃烧生成氧化物的熔点，否则高熔点的氧化物膜会使金属和气割氧隔开，造成燃烧过程中断。 (5)生成的氧化物应该易于流动，否则切割时生成的氧化物熔渣本身不被氧气流吹走，而妨碍切割进行。普通碳钢和低合金钢符合上述条件，气割性能较好；高碳钢及含有易淬硬元素(如铬、钼、钨、锰等)的中合金和高合金钢，可气割性较差。不锈钢含有较多的铬和镍，易形成高熔点的氧化膜(如Cr2O3)，铸铁的熔点低，铜和铝的导热性好(铝的氧化物熔点高)，它们属于难于气割或不能气割的金属材料。 三、气焊和气割的安全分析 气焊和气割时的危险性，主要是容易形成爆炸和火灾，以及焊接有色金属引起的中毒两大类危险事故。1爆炸和火灾爆炸和火灾是气焊和气割中的主要危险。气焊和气割应用的乙炔、电石、液化石油气和氧气等，都是属于容易发生爆炸和着火危险的物质，其设备乙炔发生器、氧气瓶、乙炔瓶和液化石油气瓶等，是具有爆炸和着火危险的压力容器或可燃料容器，而且操作过程中的回火、四处飞溅的火星是危险的着火源，上述不安全因素的同时存在，容易构成爆炸和火灾事故的条件。2焊接有色金属引起的中毒在焊接镁、铝和铜等有色金属及其合金时，除了蒸发出有毒的金属氧化物蒸气外，焊粉还会散发出氯和氟盐的燃烧产物等有害物质，在作业空间狭小(锅炉、密闭容器和管道等)和通风不良时，容易造成焊工中毒。此外，气焊和气割还会发生灼烫、高处坠落和物体打击工伤事故。