15887873230云南焊工培训：气焊与气割要注意哪些方面？
气焊与气割
气焊（割）是利用可燃气体与助燃气体混合燃烧时放出的热量作为热源，焊接（或切割）工件的一种工艺方法。它具有设备简单、操作方便、质量可靠、成本低、适用性好等特点。因此，气焊（割）技术在工业生产、建筑施工中得以广泛应用。
气焊（割）不仅能对钢材进行下料和坡口准备，还能焊接薄板和低熔点材料（有色金属及其合金），以及进行钎焊、构件变形的火焰矫正等。气焊（割）是金属材料加工的主要方法之一。
气焊设备、工具及材料
一、气焊设备及工具的使用方法
气焊设备及工具主要包括氧气瓶、乙炔瓶、减压器、焊炬等，辅助工具包括氧气胶管、乙炔胶管、护目镜、点火枪及钢丝刷等。
1. 氧气瓶
气瓶是储存和运输氧气的一种高压容器。气瓶的容积为 40 L，在 15 MPa 压力下可储存6m的氧气。氧气瓶主要由瓶体、瓶帽、瓶阀及瓶箍等组成，如图 2—1 所示。
（1）瓶体 瓶体是用合金钢经热挤压制成的圆筒形无缝容器。它的外表涂天蓝色，并标注黑色"氧气"字样。
（2）瓶阀 瓶阀是控制瓶内氧气进出的阀门。目前，主要采用活瓣式氧气瓶阀，如图 2—2 所示。这种瓶阀使用方便，可用扳手直接开启和关闭。
使用时，如果用手轮按逆时针方向旋转，则开启瓶阀;手轮顺时针旋转则关闭瓶阀。瓶的一侧装有安全膜。当瓶内压力超过规定值时，安全膜片即自行爆破放气，从而保证了氧气瓶的安全。
（3）氧气瓶的使用方法
1）在使用时，氧气瓶应直立放置，安放稳固，防止倾倒。只有在特殊情况下才允许卧放，但瓶头一端必须垫高，并防止滚动。
2）开启氧气瓶时，焊工应站在出气口的侧面，先拧开瓶阀，吹掉出气口内杂质，再与氧气减压器连接。开启和关闭氧气瓶阀时动作不要过猛。
3）氧气瓶内的氧气不能全部用完，至少要保持0.1～0.3 MPa 的压力，以便充氧时便于鉴别气体性质及吹除瓶阀内的杂质，还可以防止使用中可燃气体倒流或空气进入瓶内。
4）夏季露天操作时，氧气瓶应放在阴凉处，避免阳光的强烈照射。
采用如图2—3 所示的方法消除氧气瓶阀的泄漏现象。用扳手将压紧螺母扳紧，如图2—3a所示。如果无效时，应顺时针旋动手轮，将瓶阀阀门关紧。然后卸掉手轮及压紧螺母，取出损坏的密封垫圈（图2—3b）。接着，换上新的密封垫圈，并用扳手将压紧螺母扳紧，最后将手轮重新装好。
2.乙炔瓶
乙炔瓶是一种储存和运输乙炔的容器。它主要由瓶体、瓶 阀、瓶 内 的多孔性填料 等 组成，如图2-4 所示。
（1）瓶体 乙炔瓶体是由低合金钢板经轧制焊接制成的。瓶体的外表漆成白色，并标注红色"乙炔"字样。瓶内最高压力为 1.5 MPa。为了稳定而安全地储存乙炔，瓶内装着浸满丙酮的多孔性填料。填料多采用多孔轻质的活性炭、浮石、硅酸钙及石棉纤维等。目前，广泛采用硅酸钙。
（2） 乙炔瓶阀 它是控制瓶内乙炔进出的阀门。其构造如图 2—5 所示。乙炔瓶阀与氧气瓶阀不同，没有旋转手轮。活门的开启和关闭是利用方孔套筒扳手转动阀杆上端的方形头实现的。阀杆逆时针方向旋转，瓶阀开启;反之，关闭瓶阀。乙炔瓶阀的阀体旁侧没有侧接头，因此必须使用带有夹环的乙炔减压器。
（3）乙炔瓶的使用方法
1）乙快瓶在使用时只能直立放置，不能横放。否则，瓶内的丙酮会流出，甚至会通过压器流 人乙炔胶管和焊炬内，引起燃烧或爆炸。
2）乙炔瓶应避免剧烈的振动和撞击，以免填料下沉形成空洞，影响乙炔的储存，甚至造成乙炔瓶爆炸。
3）乙炔瓶的表面温度不应超过30℃。温度过高会降低乙炔在丙酮中的溶解度，使瓶内的乙炔压力急剧增高。
4）工作时，使用乙炔的压力不能超过0.15 MPa，输出流量不能超过1.5m2/h。
5）乙炔减压器与乙炔瓶的瓶阀连接必须可靠，严禁在漏气的状况下使用。
6）乙炔瓶内的乙炔不能全部用完。当高压表的读数为零，低压表的读数为0.01 ～ 0.03 MPa 时，应立即关闭瓶阀。
由于乙炔是易燃、易爆气体，因此焊工在使用乙炔瓶时必须小心谨慎，应严格遵守乙炔瓶的安全使用规程。
3.减压器
（1）减压器的作用 减压器具有减压和稳压的作用。
1）减压作用 虽然气瓶内压力较高，但是气焊（割）时所需的工作压力却较小。例如，氧气的工作压力一般要求为0.1～0.4 MPa，乙炔的工作压力最高为0.15 MPa。因此，需要用减压器把储存在气瓶内的高压气体降为低压气体，才能输送到焊炬内使用。
2）稳压作用 随着气体的消耗，气瓶内气体的压力逐渐下降，即在气焊工作中气瓶内的气体压力是时刻变化的。这种变化会影响气焊过程的顺利进行。因此，就需要使用减压器保持输出气体的压力和流量不受气瓶内气体压力下降的影响，使工作压力自始至终保持稳定。
（2）减压器的分类 按用途不同，减压器可分为氧气减压器和乙炔减压器，还可分为集中式和岗位式。按构造不同，减压器可分为单级式和双级式。按工作原理不同，减压器可分为正作用式、反作用式及双级混合式。国内比较常用的是单级反作用式和双级混合式。
（3）减压器的构造 氧气、乙炔和丙烷等气体所用的减压器，在工作原理、构造和使用方法上基本相同。不同之处是∶乙炔减压器与乙炔瓶的连接是用特殊的夹环，并用紧固螺栓加以固定。
（4）减压器的使用方法
1）安装减压器之前，要稍微打开氧气瓶阀门，吹除污物，以防灰尘和水分带入减压器。同时，还要检查减压器接头螺纹是否损坏，应保证减压器接头螺纹与氧气瓶阀连接达到 5 扣以上，以防安装不牢高压气体射出伤人;还要检查高压表和低压表的表针是否处于零位。
2）在开启瓶阀时，瓶阀出气口不得对准操作者或者他人，以防高压气体突然冲出竹人。将减压器的调压螺钉旋松，使其处于非工作状态，以免开启瓶阀时损坏减压器。
3）在气焊工作中，必须注意观察工作压力表的压力数值。调节工作压力时，要缓慢其旋进调压螺钉，以免高压氧冲坏弹簧、薄膜装置和低压表。停止工作时，应先关闭高压气并的瓶阀，然后放出减压器内的全部余气，放松调压螺钉使表针降到零位。
4）减压器上不得沾染油脂、污物。如果有油脂，应擦拭干净再用。
5）严禁不同气体的减压器及压力表替换使用。
6）减压器如果有冻结现象，应用热水或水蒸气解冻，绝不允许使用火焰烘烤。
4.焊矩
焊炬是气焊时用以控制气体流量、混合比及火焰，并进行焊接的工具。焊炬的好坏直挖影响气焊的焊接质量，因此要求焊炬具有良好的调节性能，以保持氧气及可燃气体的比例及火焰能率的大小，使火焰稳定地燃烧。同时，焊炬的质量要轻，气密性要好，操作方便，但用安全可靠。
（2）低压焊炬工作原理及使用方法 根据可燃气体压力不同，焊炬可分为低压式焊炸和等压式焊炬。因为等压式焊炬不能使用低压乙炔，所以现在很少采用。本书主要介绍低压式焊炬
可燃气体压力低于0.007 MPa 的焊炬称为低压焊炬。可燃气体靠喷射氧流的射吸作用与氧混合，所以又称为射吸式焊炬。低压焊炬又分为换嘴式和换管式2 种。低压焊炬及其阀门调节法如图2—8 所示。
1、打开氧气调节阀，氧气即从喷嘴口快速射出，并在喷嘴外围造成负压（即产生吸力）;再打开乙炔调节阀，乙炔气即聚集在喷嘴的外围。由于氧射流负压的作用，聚集在喷嘴外围的乙炔很快地被氧气吸入，并按一定的比例（体积比约为1∶1）与氧气混合，同时以相当高的流速经过射吸管，混合后从焊嘴喷出。
2、低压焊炬的使用方法
①首先要根据焊件的厚度来选择适当的焊炬和焊嘴，然后检查焊炬的射吸情况。接上氧气胶管，拧开乙炔阀和氧气阀，将手指轻轻地按在乙炔进气管接头上。如果手指感到有一股吸力，则表明射吸能力正常;如果手指没有感到吸力，甚至氧气从乙炔接头上倒流，则表明射吸情况不正常，禁止使用。
②焊炬射吸检查后，将乙炔管接头与乙炔胶管接好，检查焊炬其他各气体通道及各气阀是否正常。
③点火时，应先把氧气阀稍微打开，再打开乙炔阀。点火后立即调整火焰达到正常形状。
④停止使用焊炬时，应先关乙炔阀，后关氧气阀，以防止回火和减少烟尘。5.辅助工具
（1）氧气胶管和乙炔胶管 根据国家标准《气体焊接设备 焊接、切割和类似作业用橡胶软管》（GB/T 2550—2007）规定，气焊中氧气胶管为蓝色或者黑色，内径为φ8 mm;乙炔胶管为红色，内径为φ10 mm。2 种胶管不能互换，更不能用其他胶管代替。
（2）护目镜 护目镜主要起保护焊工眼睛不受火焰亮光的刺伤及遮挡金属飞溅的作用其次用来观察熔池的情况。护目镜的颜色应根据焊工的视力及被焊材料的性质来选择。一般选用 3～7号的黄绿色镜片为宜。
（3）点火枪 使用手枪式点火枪最为安全方便。用火柴点火时，应把划着的火柴从焊嘴后面送到焊嘴上，以免烧伤手。
（4）钢丝刷、錾子、锤子、锉刀等 主要用来清理焊缝。
（5）钢丝钳和活扳手等 主要用来连接和开启、关闭气体通路。
二、气焊与气割所用材料
气焊与气割所用材料主要指气焊丝、气焊熔剂、助燃气体和可燃气体等。助燃气体使用的是氧气。可燃气体使用的种类很多，如乙炔气、氢气、天然气和液化石油气等。目前应用最普遍的是乙炔气，其次是液化石油气。
1.氧气
（1）氧气的性质 在常温、常压下，氧呈气态，是一种无色、无味、无毒的气体。在标准状态（0℃，0.1 MPa）下，氧气的密度是1.429 kg/m2，比空气略重。当温度降到-183℃时，氧气由气体转化为淡蓝色的液体。当温度降到-218℃时，液态氧又转化为淡蓝色的固体。
氧气是一种化学性质极为活泼的气体，它能与许多元素化合生成氧化物，同时放出热量。氧气本身不能燃烧，但却具有强烈的助燃作用。因此当工业高压氧气一旦与油脂等易燃物质相接触（点燃），会发生剧烈的氧化反应而引起爆炸。所以，在操作中不允许气焊设备及工具等沾染上油脂。
（2）氧气的纯度为了保证气焊与气割的质量，提高生产效率及减小氧气的消耗量，要求氧气的纯度越高越好。工业所用氧气一般分为2 级。
一般情况下，由氧气厂和氧气站供应的氧气可以满足气焊和气割的要求。对于质量要求更高的焊应采用一级纯度的氧。气割时，氧气纯度不应低于 98.5%。
2. 乙炔
（1）乙炔的性质 乙炔在常温、常压下呈气态。乙炔是一种无色而带有特殊臭味的碳化合物，其化学式为C2H2。在标准状态下，其密度是1.179 kg/m2，比空气轻。乙炔的燃点为335℃。
乙炔是可燃气体。它与空气混合燃烧的火焰温度为2 350℃，而与氧气混合燃烧的火焰温度为3 000～3 300℃，能迅速熔化金属而达到焊接或切割的目的。
乙炔是一种具有爆炸性的危险气体，当压力为 0.15 MPa，气体温度为580～600℃时，乙炔就会自行爆炸。乙炔与空气或氧气混合而成的气体，也具有爆炸性，乙炔的含量（按体积计算，以下同，略）在2.2%～81%范围内与空气形成的混合气体，以及乙炔的含量在 2.8%~93%范围内与氧气形成的混合气体，只要遇到火星就会立刻爆炸。
乙炔与铜或银长期接触后生成的乙炔铜（Cu，C，）或乙炔银（Ag，H，）是具有爆炸性的化合物。它们受到剧烈振动或加热到110～120℃时就会爆炸。所以，严禁用银或纯铜制造与乙炔接触的器具设备，但可用含铜量不超过70%的铜合金制造。乙炔和氯、次氯酸盐等反应会发生燃烧和爆炸，所以乙炔燃烧时绝对禁止用四氯化碳灭火。
乙炔爆炸时会产生高热，特别是产生高压气浪，其破坏力很强，使用乙炔时必须注意安全。
（2）乙炔的储存 如果将乙炔储存在毛细管内，可大大降低其爆炸性，即使把压力升高到2.65 MPa也不会爆炸。另外，利用乙炔能大量溶解于丙酮溶液的特性，可将乙炔装入乙炔瓶内（瓶内有丙酮溶液和活性炭）储存、运输和使用。
3.液化石油气
液化石油气是油田开发或炼油厂石油裂解的副产品，其主要成分是丙烷 （C3H8）、丁烷（C4H10）、丙烯（C3H6）、丁烯（C4H8）和少量的乙烷（C2H6）、乙烯（C2H4）等碳氢化合物。
工业上使用的液化石油气是一种略带臭味的无色气体。在标准状态下，其密度为1.8~2.5 kg/m2，密度比空气大。液化石油气在0.8～1.5 MPa的压力下，即由气态转化为液态，便于装入瓶内储存和运输。
液化石油气与空气或氧气形成的混合气体也具有爆炸性。但是它的爆炸危险的混合比值范围较小，因此使用时比乙炔安全。液化石油气的主要组成物是丙烷。丙烷在氧气中的燃烧温度为2 000～2 850℃，其火焰温度比氧—乙炔焰温度低，气割时预热时间相应要长一些。
液化石油气在氧气中的燃烧速度大约是乙炔在氧气中燃烧速度的一半，完全燃烧所消耗的氧气量比使用乙炔时大。因此，液化石油气用于气割时，应改造割炬，增大混合气体喷出截面，降低流速，以保证液化石油气燃烧完全。
在气割中，采用液化石油气代替乙炔，不仅割口光滑平整、不渗碳，而且经济实惠。所以，液化石油气作为一种新的可燃气体，已逐渐应用于钢材的气割和低熔点的有色金属焊接中。
4.丙烷
常温常压下，丙烷是一种无色、无臭、可燃、无毒的气体。其蒸气密度 1.52 g/L，比空气略大。其熔点为-187.7℃，爆炸极限为2.1% ～9.5%。丙烷的化学性质不太活泼，难溶于水。过量丙烷对人体具有麻醉性。但是，丙烷具有良好的热力学性能。丙烷燃烧时呈亮黄色。丙烷在充足的氧气中燃烧时，火焰温度达到2 800℃左右，其化学反应式如下∶
C3H8+50点燃3CO2+ 4H20
丙烷在氧气不充足的情况下燃烧时，生成一氧化碳和水。由于丙烷用于切割时切口质量好，并且比乙炔使用时安全，因此丙烷已经成为一种重要的工业气体。
（3）气焊熔剂的分类 按作用不同，气焊熔剂可分为 2 类∶化学反应熔剂、物理溶解熔剂。
1）化学反应熔剂 由一种或几种酸性氧化物或碱性氧化物构成，所以又称为酸性熔剂或碱性熔剂。
①酸性熔剂。由硼砂、硼酸及二氧化硅组成，主要用于焊接铜及铜合金、合金钢等。这类材料在焊接时形成的氧化亚铜、氧化锌、氧化铁等均为碱性氧化物，因此应选用酸性的硼砂和硼酸熔剂。
②碱性熔剂。如碳酸钾和碳酸钠等，主要用于焊接铸铁。焊接时，由于铸铁焊件熔池内形成高熔点（熔点为1 350℃）的酸性三氧化硅，所以应采用碱性熔剂。
使用酸性熔剂和碱性熔剂是利用酸碱中和反应的原理，消除难熔的酸性或碱性氧化物，避免生成气孔和夹渣，确保焊缝的致密性。
2）物理溶解熔剂 主要有氯化钠、氯化锂、氟化钠等，主要用于焊接铝及铝合金。由于焊接时，在熔池表面形成的三氧化二铝薄膜不能被酸性和碱性氧化物中和，会阻碍焊接的进行，因此利用上述物理溶解熔剂将三氧化二铝消除，从而使焊接顺利进行，以获得力学性能较高的焊接接头。
（4） 常用气熔熔剂的牌号及表示方法 气焊熔剂的牌号由 3 部分组成、第一部分，2 个字母"CJ"表示气焊熔剂;第二部分，1位数字表示用途，1表示不锈钢或耐热钢用，2表矛铸铁用，3表示铜及铜合金用，4表示铝及铝合金用;第三部分，2 位数字表示同一类型气焊熔剂的不同编号。
（5）气焊熔剂的选用和保存
1）气焊熔剂的选用 在气焊时，应根据母材在焊接过程中所产生的氧化物的种类来选用气焊熔剂，使所用的气焊熔剂能中和或溶解这些氧化物。
2）气焊熔剂的保存 气焊熔剂应保存在密封的玻璃瓶中，根据用量取用。取后要盖紧瓶盖，以避免气焊熔剂受潮或脏物进入。
三、氧一乙炔焰的性质及适用范围
氧—乙炔焰是氧与乙炔混合燃烧所形成的火焰。氧—乙炔焰的外形构造及火焰的温度分布与氧气和乙炔的混合比大小有关。
根据氧与乙炔混合比的大小不同，可得到3 种不同性质的火焰，即中性焰、碳化焰和氧化焰。
1.中性焰
中性焰是氧与乙炔混合比为1.1～1.2 时燃烧所形成的火焰。在一次燃烧（可燃气体与氧气预先按一定比例混合好的混合气体的燃烧）区内既无过量的氧，也无游离碳。由此可见，中性焰是乙炔和氧气量比例相适应的火焰。
中性焰的焰心外表面分布着乙炔分解所生成的碳素微粒层，因受高温而呈现出一个很清晰的焰心。在内焰处，乙炔在氧中燃烧生成的一氧化碳和氢气，能使熔池金属的氧化物还原，所以中性焰的内焰实际上并非中性，而是具有一定的还原性。
中性焰距焰心外2～4 mm 处的温度最高，达3150℃左右，此时热效率最高，保护效果也最好。因此，气焊时焰心离工件表面2～4 mm为宜。中性焰适用于低碳钢、中碳钢、低合金钢、不锈钢、紫铜、锡青铜及灰铸铁等材料的焊接（或气割）。
2.碳化焰
碳化焰是氧与乙炔的混合比小于1.1时燃烧所形成的火焰。因有过剩的乙炔存在，在火焰高温作用下分解出游离碳，在焰心周围出现了淡白色的内焰，其长度比焰心长1~2 倍，是一个明显可见的富碳区。
碳化焰的最高温度在2700~3000℃之间。在焊接低碳钢时，游离碳会渗入熔池，使焊编金属的含碳量增加，塑性下降;而且会有过多的氢进入熔池，使焊缝金属易产生气孔和裂纹
碳化焰具有较强的还原作用，也有一定的渗碳作用。轻微碳化焰适用于高碳钢、铸铁高速钢、硬质合金、蒙乃尔合金、碳化钨和铝青铜等材料的焊接（或气割），而强碳化焰泌有实用价值。
3.氧化焰
氧化焰是氧与乙炔混合比大于1.2 时燃烧所形成的火焰。氧化焰中有过量的氧，在尖焰芯外面形成一个有氧化性的富氧区。由于氧化反应剧烈，因此内焰和外焰分不清，整个焰都缩短了。氧化焰的最高温度为3100~3300℃。因为氧化焰会使焊缝金属氧化及形成孔，并加剧熔池中的沸腾，使焊缝中合金元素烧损，从而使焊缝组织变脆，降低了焊缝的能。因此，对于一般的碳钢和有色金属的焊接;很少采用氧化焰。焊接黄铜时，如果采用自硅焊丝，氧化焰会使熔池表层形成硅的氧化膜，可减少锌的蒸发，因此轻微氧化焰适用于铜、锰黄铜、镀锌铁皮等材料的焊接（或气割）。
由上述可知，焊接不同的金属材料，应采用不同性质的火焰才能获得优质焊缝。
