第四章气焊与气割作业

1、目的要求：目的要求：1、了解、了解的基本原理和适用范围。的基本原理和适用范围。 2、了解常用气体的性质，熟练掌握其使用、了解常用气体的性质，熟练掌握其使用 安全要求。安全要求。 3、掌握焊炬、割距、阻火装置及附件的结、掌握焊炬、割距、阻火装置及附件的结 构，熟练掌握其安全使用要求。构，熟练掌握其安全使用要求。 4、明确、明确的安全操作。的安全操作。重点、难点：重点、难点：常用气体的安全使用要求。常用气体的安全使用要求。 气焊与气割设备的安全操作要求。气焊与气割设备的安全操作要求。 学方法：启发式学方法：启发式 课时安排：共三课时课时安排：共三课时4、气焊用的设备及工具：氧气瓶 、乙炔瓶（或乙炔

2、发生器） 、回火防止器、减压器 、焊矩 、氧气输送管、乙炔输送管等。这些设备器具在工作时的应用情况见图41。 图41 气焊应用的设备和器具 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。 5、气焊用的焊丝。 作用：填充金属。 常用气焊丝的牌号有：H08和H08A等。 选用：根据工件的化学成分、机械性能选用不同成分或性能的焊丝，有时用被焊板材上切下的条料作焊丝。 说明：焊接有色金属、铸铁和不锈钢时，应采用焊粉。 目的：消除覆盖在焊材及熔池表面上的难溶的氧化膜和其他杂质，并在熔池表面形成一层熔渣保护熔池。6、气焊主要用于焊接：薄钢

3、板、低熔点材料（有色金属及其合金）、铸铁件、硬质合金刀具等。还用于磨损、报废零件的补焊，构件变形的火焰矫正等。二、气焊与气割的安全特点二、气焊与气割的安全特点气焊与气割的主要危险是火灾与爆炸，因此，防火、防爆是气焊、气割的主要任务。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。 在气焊火焰的作用下，尤其是气割时氧气射流的喷射，使熔珠和铁渣四处飞溅

4、，容易造成灼烫事故。而且较大的熔珠和铁渣能飞溅到距操作点5米以外的地方，引燃可燃易爆物品，从而发生火灾与爆炸。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，尤其是在密闭容器、管道内的气焊、气割操作等均会对焊接作业人员造成危害，也有可能造成焊工中毒。 图4-2 氧-乙炔火焰 (a)中性焰 (b)碳化焰 (c)氧化焰 1焰芯 2内焰 3外焰 二、气焊的工艺参数二

5、、气焊的工艺参数 气焊工艺参数包括焊丝直径、火焰能率、焊嘴与工件的倾角、焊接速度和气体压力等。 1焊丝直径的选择焊丝的直径应根据焊件的厚度、坡口的形式、焊缝位置、火焰能率等因素确定。在火焰能率一定时，如果焊丝过细，则焊接时焊件尚未熔化，焊丝已熔化下滴，容易造成熔合不良和焊波高低不平、焊缝宽窄不一等缺陷；如果焊丝直径过大，则熔化焊丝所需要的加热时间就会延长，使工件焊接热影响区增大，降低焊接质量。 （1）焊件厚度。 表41焊丝直径与工件厚度的关系工作厚度(mm) 1.02.0 2.03.0 3.05.0 焊丝直径(mm) 1.02.0 2.03.0 3.04.0 焊丝直径与工件厚度的关系见表41

6、倾角：是指焊嘴中心线与焊件平面之间的夹角。详见图43。倾斜角大，热量集中，升温就快；反之，热量不集中，升温就慢。 焊嘴倾斜角的大小主要取决于焊件的厚度、母材的熔点及导热性。焊件越厚，导热性及熔点越高，越应采用较大的焊嘴倾斜角。相反，则采用较小的焊嘴倾斜角。 焊接碳素钢时，焊嘴倾斜角与焊件厚度的关系如图44图4-4 焊嘴倾斜角与焊件厚度的关系 不同材料的焊件，选用的焊嘴倾角也不同。如：焊接导热性较大的焊件时，焊嘴倾角为6080；焊接低熔点铝及铝合时，焊嘴倾角接近10。 焊嘴倾角在气焊过程中应根据施焊情况进行变化。在焊接刚开始时，为了迅速形成熔池，采用的焊嘴倾角为8090；当焊接结束时，为了更好地

7、填满弧坑和避免焊穿，应将焊嘴的倾斜角度逐渐减小，并使焊嘴对准焊丝或熔池交替地加热。在气焊过程中，焊丝对焊件表面的倾斜角一般为3040，与焊嘴中心线的角度为90100，如图45所示。图4-5 焊嘴与焊丝的相对位置 4焊接速度的选择 焊接速度应根据焊工的操作熟练程度，在保证焊接质量的前提下，尽量提高焊接速度，以减少焊件的受热程度并提高生产率。一般说来，对于厚度大、熔点高的焊件，焊接速度要慢些，以避免产生未熔合的缺陷；而对于厚度薄、熔点低的焊件，焊接速度要快些，以避免产生烧穿和使焊件过热而降低焊接质量。 5、气体压力的选择 主要来自氧气和乙炔压力，应选择调整合适。 三、焊接方向图4-6 气焊的焊接方

8、向 a 右焊法 b 左焊法 气焊操作是右手握焊炬，左手拿焊丝，可以向右焊（右焊法），也可向左焊（左焊法）。如图4-6所示。 右焊法是焊炬在前，焊丝在后。这种方法是焊接火焰指向已焊好的焊缝，加热集中，熔深较大，火焰对焊缝有保护作用，容易避免气孔和夹渣，但较难掌握。此种方法适用于较厚工件的焊接，而一般厚度较大的工件均采用电弧焊，因此右焊法很少使用。 左焊法是焊丝在前，焊炬在后。这种方法是焊接火焰指向未焊金属，有预热作用，焊接速度较快，可减少熔深和防止烧穿，操作方便、适宜焊接薄板和低熔点金属。用左焊法，还可以看清熔池，分清熔池中铁水与氧化铁的界线，因此左焊法在气焊中被普遍采用。 四、操作要点 1、焊

9、炬和焊丝的摆动在焊接过程中，焊炬有三种运动，一是沿着焊接方向的移动；二是沿焊缝作横向摆动；三是打圆圈摆动。焊丝除与焊炬同时沿焊接方向移动和沿焊缝作横向摆动外，还有上下跳动：为了获得优良美观的焊缝，焊炬和焊丝应相互配合，作如图11所示的均匀协调的摆动。 在焊接某些有色金属时，还要用焊丝不断搅动熔池，促使气体析出和各种氧化物上浮。2、起焊 起焊的注意事项如下： (1)刚开始加热焊件时，为提高加热速度，焊嘴与焊件之间应采用较大的倾斜角。在加热焊件的同时，将焊丝末端伸进外焰进行预热。 (2)待焊件加热至熔化状态(形成熔池)后，应立即加进焊丝。当焊丝熔滴滴入熔池后，再微微向前移动焊炬，形成新的熔池。应当

10、强调指出，在焊件加热尚未形成熔池之前，不要过早加进焊丝；否则，焊丝熔化滴落会产生未融合。 (3)当两块钢板厚度不相同时，火焰的主要热量应偏向厚板方向。 3、收尾 收尾时，由于焊缝温度较高，为防止熔池扩大，避免烧穿，此时应减小焊嘴与焊件之间的倾斜角，继续向熔池送入焊丝熔滴，将焊缝末尾的熔池填满后，火焰才能移开。 综上所述，收尾的要领是：倾斜角小，焊速快、加丝快、慢离开。 4、火焰调节 刚点燃的火焰通常为碳化焰。然后逐渐开大氧气阀，将碳化焰调整为中性焰，如继续增加氧气（或减少乙炔）就可得到氧化焰。除焊黄铜调为氧化焰，焊铸铁调为碳化焰外，气焊一般都用中性焰。 5、火焰高度 焊接过程中应当用内焰加热焊

11、件和焊丝，一般保持焰心尖端离焊件熔池表面24。 6、焊缝接头 焊接中途停顿后，要在焊缝停顿处重新起焊和焊接时，应用火焰把原熔池重新加热至熔化形成新的熔池后，再填入焊丝重新开始焊接，并注意焊丝熔滴应与熔化的原焊缝金属充分熔合。接头时要与前焊缝重叠510mm，在重叠处要注意少加或不加焊丝。 7、 钢板厚度不同时的火焰偏向 当两块钢板厚度不相同时，火焰的主要热量应偏向厚板方向。焊接间隙较大的焊件和薄焊件时，为防止工件烧穿，可用焊丝挡住焰心，使火焰的高温部位不直接作用在焊件上。 表42 液化石油气与氧气混合气的燃爆范围序号液化气在混合气中占的体积百分数燃爆情况123456789103260671291

12、913313624351564爆声微弱有 爆 声有 爆 声有 爆 声爆声较响爆 声 响爆 声 响爆 声 响爆声、强烈发光爆声、强烈发光（2）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。（3）石油气燃烧的化学反应式(以丙烷为代表)为：C3H8+5O2=3CO2+4H2O+2350kJmol 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。 (4)气态石油气比空气重(约为空气的15倍)，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。 (5)液态石油气易挥发，如果从气瓶中滴漏出来

13、，会扩散成体积为350倍的气体。（6）石油气对普通橡胶导管和衬垫有腐蚀 作用，能造成胶管和衬垫的穿孔或破裂。 2、液化石油气的安全使用要求（1）使用和储存石油气瓶的车间和库房的下水道排出口，应设置安全水封；电缆沟进出口应填装砂土，暖气沟进出口应砌砖抹灰，防止石油气窜入其中发生火灾爆炸。（2）不得擅自倒出石油气残液，以防遇火成灾。（3）石油气瓶内部的压力与温度成正比。所以石油气瓶与热源、暖气、电等应保持 1 5m 以上的安全距离，更不许用火烤。 (4) 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，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，会使人头脑

14、发晕。 (5) 石油气点火时，要先点燃引火物，然后打开气阀，不要颠倒次序。 1、压缩纯氧的危险性（1）增加氧的纯度和压力会使氧化反应显著地加剧。金属的燃点随着氧气压力的增加而降低。（2）当压缩纯氧与矿物油、油脂或细微分散的可燃物质(碳粉、有机物纤维等)接触时，能够发生自燃，时常成为失火或爆炸的原因。 （3）氧几乎能与所有可燃气体和液体燃料的蒸气混合而形成爆炸性混合气，这种混合气具有很宽的爆炸极限范围，所以氧气减压表禁油。 2、使用安全要求（1）严禁用以通风换气。（2）严禁作为气动工具动力源。（3）严禁接触油脂和有机物。（4）严禁用来吹扫工作服。 图4-7 氧气瓶1-瓶帽；2-瓶阀；3-瓶箍；4

15、-防振圈；5-瓶体；6-标识 2、乙炔瓶 乙炔瓶是一种储存和运输乙炔用的压力容器。结构如图4-8所示。瓶体内装着浸满丙酮的多孔性填料，使乙炔稳定而又安全地储存在乙炔瓶内。使用时打开瓶阀，溶解于丙酮内的乙炔就分解出来，通过瓶阀流出乙炔气体。瓶口中心的长孔内放置过滤用的不锈钢丝网和毛毡 (或石棉)。瓶里的填料可以采用多孔而轻质的活性炭、硅藻土、浮石、硅酸钙、石棉纤维等。 瓶体外表面漆白色，并标注红色的“乙炔”和“火不可近”字样。图 4-8 乙炔气瓶 3、液化石油气瓶 液化石油气瓶的外形如图4-9所示。一般采用16Mn及优质碳素钢等薄板材料制造。气瓶壁厚 气瓶储存量分别为10kg、15kg、30kg

16、等。如果用量很大，还可制造容量为1535t的大型储罐，气瓶漆银灰色，并用红色写上“液化石油气”字样。图4-9 液化石油气瓶 瓶体最大工作压力为156MPa，水压试验压力为3MPa。（二）气瓶发生爆炸事故的原因和安全措施 1、氧气瓶 （1）发生爆炸事故的原因。 乙炔瓶使用时必须配合合格的乙炔专用减压器和回火防止器。 乙炔瓶距火源应10m以上，夏日不得在烈日下暴晒，瓶温不得超过40。 乙炔瓶运输、存放和使用时只能直立，不能横躺卧放。 特别要注意，乙炔瓶应轻装轻卸，用小车输送，严禁人抬、肩扛或在地上滚动。不得遭受剧烈震动或撞击，以免填料下沉形成净空间。 存放乙炔瓶的室内应注意通风换气，防止泄露的乙炔

17、气滞留。 乙炔瓶的充灌应分两次进行。第一次充气后的静置时间不少于8小时，然后再进行第二次充灌。 瓶内气体严禁用尽。 3、液化石油气瓶 （1）液化石油气瓶 充灌过满，受热时瓶内压力剧增。 气瓶角阀、O形垫圈漏气。（2）安全措施 同氧气瓶安全措施的。气瓶充灌必须按规定留出汽化空间，不得充灌过满。 衬垫、胶管等必须采用耐油性强的橡胶，不得随意更换衬垫和胶管，以防因受腐蚀而发生漏气。 冬季使用石油气瓶时，可在用气过程中以低于40的温水加热，但严禁用火烤或沸水加热，不得靠近加热炉或暖气片等热源。 使用和储存液化石油气瓶的车间和库房下水道的排出口，应设置安全水封。电缆沟进出口应填装砂土，暖气沟进出口应砌砖

18、抹灰，防止气体窜入其中发生火灾爆炸。 液化石油气瓶内剩余残液应退回充气站处理，不得自行倒出液化石油气残液以防遇火成灾。应经常检查减压器的工作性能是否正常。 4减压器安全 要求 各种气体专用的减压器，禁止换用。 减压器在专用气瓶上应安装牢固。采用螺纹连接时，应拧足5个螺纹以上，采用专门夹具加紧时，装卡应平整牢靠。 同时使用两种不同气体进行焊接、气割时，不同气瓶减压器的出口端都应各自装有单向阀，防止相互倒灌。 禁止用棉、麻绳或一般橡胶等易燃物料作为氧气减压器的密封垫圈。禁止油脂接触氧气减压器。 不准在减压器上挂放任何物件。（三）气瓶的定期检验和涂色 气瓶在使用过程中必须根据国家气瓶安全监察规程和溶

19、解乙炔瓶安全监察规程的要求，进行定期技术检验。充装无腐蚀性气体的气瓶，每三年检验一次；充装有腐蚀性气体的气瓶，每两年检验一次。气瓶在使用过程中如发现有严重腐蚀损伤或有怀疑时，可提前进行检。 乙炔瓶在使用过程中不再进行水压试验，只作气压试验，试验压力为3.5 MPa，所用气体为纯度不低于90%的干燥氮气。气瓶的用途漆色标字的内容标字的颜色氮黑色氮淡黄色乙炔白色乙炔大红氢淡绿色氢大红二氧化碳铝白色二氧化碳黑色氧浅蓝色氧黑色各种气瓶涂的颜色和标志，见表43表43气瓶的漆色5、工作原理： 打开氧气调节阀，氧气经喷射管从喷射孔快速射出，并在喷射孔外围形成真空而造成负压（吸力）；再打开乙炔调节阀，乙炔即聚

20、集在喷射孔的外围；由于氧射流负压的作用，乙炔很快被氧气吸入混合室和混合气体通道，并从焊嘴喷出，形成了焊接火焰。 图图 410 H410 H0101-6-6型焊炬的构造型焊炬的构造1焊嘴 2混合气管 3射吸管 4射吸管螺母 5乙炔调节阀 6乙炔进气管 7乙炔管接头 8氧气管接头 9氧气进气管 10手柄 11氧气调节阀 12主体 13乙炔阀针 14氧气阀针 15喷嘴 射吸式焊炬外形图 及内部构造 图411所示为H02-1型换管式微型焊炬。它是一种特殊用途的焊炬，主要适用于焊接较薄的和低熔点的金属，能焊接021mm的板材。 图411 H02-1型换管式微型焊炬的构造1换管 2混合气管 3射吸管 4喷

21、嘴 5射吸管螺母 6氧气调节阀 7手捏管 8氧气管接头 9乙炔管接头 10乙炔调节阀 11乙炔阀针 12主体 13氧气阀针 H02-1型换管式微型焊炬的构造和工作原理基本上和H01-6型焊炬相同，主要区别是采用换管形式来更换焊嘴。焊炬备有三个焊嘴，可以根据不同的板厚来选择适当的焊嘴及混合气管的射吸管。焊炬还备有专门的通针。 4124121割嘴 2切割氧气管 3切割氧调节阀 4氧气管接头 5乙炔管接头 6乙炔调节阀 7手柄 8预热氧调节阀 9主体 10氧气阀针 11喷嘴 12射吸管螺母 13射吸管 14混合气管 15乙炔阀针图图412 G0130412 G0130型射吸式割炬构造型射吸式割炬构造

22、 G0130型割炬使用的割嘴为环形割嘴，其结构详见图413(b)。割嘴的构造与焊嘴(图413(a)不同。焊嘴上混合气喷孔为一小圆孔，因此气焊火焰呈圆锥形。而割嘴上的混合气喷孔呈环形(组合式割嘴)或梅花形(整体式割嘴)，如图413(c)。因此，形成的气割火焰呈环状分布。 图413 割嘴与焊嘴的截面结构比较(a)焊嘴 (b)环形割嘴 (c)梅花形割嘴（2）割嘴的工作原理： 气割时，先稍微开启预热氧调节阀，再打开乙炔调节阀并立即点火。然后增大预热氧流量，氧气与乙炔混合后从割嘴混合气孔喷出，形成环形预热火焰，对工件进行预热。待起割处被预热至燃点时，立即开启切割氧调节阀，使金属在氧气流中燃烧，并且氧气流

23、将割缝处的熔渣吹掉，不断移动焊炬，在工件上形成割缝。 图图414 GD1100型割炬的构造型割炬的构造 1割嘴 2割嘴接头 3切割氧气管 4乙炔气管 5切割氧调节阀 6主体 7氧气管接头 8乙炔管接头 9预热氧调节阀 10预热氧气管1、构造：如图4142、特点：乙炔与预热氧的混合是在割嘴接头与割嘴间的空隙内完成的。 一、从业人员要求 从业人员必须经过安全技术培训，持证上岗。二、作业场所要求 。 通风良好，物料摆放整齐，有照明，有通道，有灭火器材。三、作业前的准备 1、操作人员必须按规定穿戴劳动防护用品。 2、焊接场所10m以内不得存放易燃易爆物品。 3、在禁火区 内进行焊、割工作之前，必须到有关部门办理动火许可证，并采取安全措施后方能工作。 4、高空作业时，必须系好安全带。 5、禁止在输电线路下放置乙炔瓶、氧气瓶等气焊设备