气焊与气割技术知识培训教程

气焊与气割技术知识培训教程内容摘要：

到摩擦冲击时就会发生爆炸。 因此凡供乙炔使用的器材都不能用银和含铜量 70％以上的铜合金 制造。 (5)乙炔与氯、次氯酸盐等化合，在日光照射下以及加热等外界条件下就会发生燃烧和爆炸。 所以乙炔燃烧失火时，绝对禁止使用四氯化碳灭火。 2，乙炔与空气、氧气和其它气体混合气的爆炸性 (1)乙炔及其它可燃气体凡与空气或氧气混合时就提高了爆炸危险性。 乙炔和其他可燃气体与空气和氧气混合气的爆炸 (发火 )范围见表 2— 3。 表 23 可燃气体与空气和氧气混合气的爆炸极限 可燃气体名称 可燃气体在混合气中含量 (％容积 ) 空气中 氧气中 乙炔 氢 一氧化碳 甲烷 天然气 石油气 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 乙炔与空气或纯氧的混合气如果其中任何一种达到了自燃温度 (与空气混合气体的自燃温度为 305℃，与氧气混合气体的自燃温度为 300℃ )就是在大气压力下也能爆炸。 是否会达到自燃温度而导致爆炸，基本上只决定于其中乙炔的含量。 (2)乙炔中混入与其不发生化学反应的气体，如氮气、甲烷、一氧化碳、水蒸汽、石油气等，或把乙炔熔解在 液体里，能够降低乙炔的爆炸性。 这是因为乙炔分子之间被其它气体或液体的微粒所隔离，因而使进行爆炸的连锁反应条件变坏的缘故。 乙炔能够溶解在许多液体中，特别是有机液体中，如丙酮等。 在 15℃、 0． 1MPa 时， 1升丙酮能溶解23 升乙炔，在压力增大到 1． 42MPa 时 1 升丙酮能溶解乙炔约 400升。 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。 13 (三 )乙炔中的杂质及毒性 1．乙炔中含磷化氢 工业用的乙炔中经常含有磷化氢 (PH3)。 这是由于电石中含有少 量磷化钙等杂质，当电石与水接触时生成磷化氢。 乙炔中磷化氢的含量取决于电石的纯度。 在未经净化的乙炔内，可能含有 0． 03％～ 1． 8％ 容积 )的磷化氢。 磷化氢的自燃点很低。 气态磷化氢 (PH3)在温度为 100℃时，就会自燃，而液态磷化氢 (P 2H4)甚至在稍低于 100℃时也会自燃。 因而，当乙炔中含有空气，又有磷化氢存在时，就可能构成乙炔一空气混合气的爆炸起火。 2．乙炔中含硫化氢 硫化氢 (H2S)是由于电石中含有硫化钙、硫化铝和碳酸钙等杂质，经水分解而生成的。 乙炔中硫化氢的含量，在很大程度上 ，取决于硫化钙与水的作用。 因硫化氢能溶解于水，并在其生成与分解时，与水的温度有关。 如在充足的水中进行分解时，可以减少乙炔中硫化氢的含量。 乙炔中硫化氢含量的范围是 0． 08％～1． 5％ (容积 )。 硫化氢和磷化氢都是乙炔中的有害杂质。 在焊接时，其中的硫和磷可能转移到熔接处的金属中，而使焊缝质量变坏。 一般规定，乙炔中磷化氢的含量不得超过 0． 2％；硫化氢的含量应小于 0． 1％ (按容积计算 ) 3．乙炔中含空气 乙炔中的空气一般是在乙炔发生器装换电石时进入的。 也可能有溶解在水中的空气和吸附 在电石表面上的空气混入乙炔里。 因为空气和乙炔混合比在很宽的范围内都能使乙炔燃烧和爆炸，所以它是有害的杂质，应尽量减少其含量。 在通常情况下，由固定式乙炔发生器制取的乙炔中，空气的含量不超过 0． 5％。 而用移动式发生器制取的乙炔中，空气的含量不超过 1％～ 1． 5％。 乙炔中空气的含量超过 10％时，就不能用于火焰加工。 4．乙炔的毒性 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。 二、液化石油气 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 50％～ 80％，其余是丙烯 (C3H6)、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 0． 8～ 1． 5MPa)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 1． 8～ 2． 5kg／ m3，比空气重，但其液体的比重则比水、汽油轻。 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 2020～ 2850℃ ，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20％～ 30％。 石油气除越来越广泛地应用于钢材的切割外，还用于焊接有色金属。 国外还采用乙炔与石油气混合后作为焊接气源。 14 石油气有以下特点和安全要求： (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)石油气燃烧的化学反应式 (以丙烷为代表 )为： C3H8+5O2=3CO2+4H2O+2350kJ／ mol 即一份丙烷 (石油气 )需要五份氧气与之化合 (但实际需要量要比理论上多 10％ )才能完全燃烧。 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 2． 17％～ 9． 5％； 1． 15％～ 8． 4％和 1． 7％～ 9． 6％，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 3． 2％～ 64％，有关石油气与氧气混合的 燃烧爆炸性能见表 2— 4 表 2－ 4 液化气－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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 3． 2 6． 0 6． 7 12． 9 19． 1 33． 1 36． 2 43 51． 5 64 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 (4)气态石油气比空气重 (比重约为空气的 1． 5 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，而且易挥发。 如果以液体流动会扩散成 350 倍的气体，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工，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。 (6)石油气瓶内部的压力与温度成正比。 在零下 40℃时，压力为 0． 1MPa，在 20℃时为 0． 7MPa， 40℃时为 2MPa。 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。 (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。 15 (8)石油气点火时，要先点燃引火物后再开气，不要颠倒次序。 三、氢气 氢是一种无色无味的气体，比重 0． 07，比空气轻 14． 38 倍，是最轻的气体。 它具有最大的扩散速度和很高的导热性，其导热效能比空气大七倍，极易漏泄，点火能力低，被公认为是 一种极危险的易燃易爆气体。 氢在空气中的自燃点为 560℃，在氧气中的自燃点为 450℃。 氢氧火焰的温度可达 2770C，氢具有很强的还原性。 在高温下，它可以从金属氧化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。 氢与空气混合可形成爆鸣气，其爆炸极限为 4％～ 80％，氢与氧混合气的爆炸极限为 4． 65％～ 93． 9％，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。 四、氧气 (一 )氧气的物理化学性质 氧气 (O2)是一种无色无味无毒的气体，比空气略重，微溶于水。 常压下，氧气在－ 183℃时变为淡蓝色的液体，在－ 218℃时变成雪花状的淡蓝色的固体。 工业上用的大量氧气主要采用空气液化法制取。 就是把空气引入制氧机内，经过高压和冷却，使之凝结成液体，然后让它在低温下挥发，根据各种气体元素的沸点不同，来提取纯氧。 氧气不能燃烧，但能助燃，是强氧化剂，与可燃气体混合燃烧可以得到高温火焰。 如前边讲过的与乙炔混合燃烧时的温度可达 3200℃以上，所以氧气广泛应用于气焊气割行业。 (二 )氧气的安全特点 有机物在氧气里的氧化反应具有放热的性质即在反应进行时放出大量的热量。 增高氧的压力和温度，会使氧化反应显著加快，在一定的条件下，由于物质氧化得越来越多和氧化过程温度增高而增加放出的热量，使有机物在压缩或加热的氧气里的氧化过程加速进行。 当压缩的气态氧与矿物油、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。 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。 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。 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。 多孔性有机物质 (炭、炭黑、泥炭、羊毛纤维等 )，浸透了液态氧 (所谓液态炸药 )，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，应当经常注意到氧的上述性质。 氧气越纯，则可燃混合气燃烧的火焰温度越高。 焊接用的氧气纯度一般分 为二级，一级纯度的含氧量不低于 99． 2％，二级纯度的不低于 98． 5％。 氧气用压缩机压进氧气瓶或各种管道，氧气瓶内工作压力为 15MPa，输送管道内的压力为 0． 5～ 15MPa。 16 五、特利Ⅱ气 特利Ⅱ气主要以丙烯为原料，再辅以一定比例的添加剂，经过物理混合而成。 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Ⅱ气与溶解乙炔相比有如下特点： (1)特利Ⅱ气的单瓶充装量是乙炔的 2． 5～ 3 倍，增加了气瓶的使用周期。 (2)特利Ⅱ气在空气中的爆炸极限只为 2． 4％～ 10． 5％，而溶解乙炔则是 2． 2％～ 81． 0％，所以较乙炔安全、无分解爆炸危险。 (3)在使用过程中，特利Ⅱ气不发生逆火。 (4)特利Ⅱ气切割精度比溶解乙炔高、割缝较光滑，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。 (5)特利Ⅱ气在使用过程中对环境无污染、对人体也无害。 使用特利Ⅱ气的主要缺点是：预热时间稍长。 第四节 电石和乙炔发生器 (站 )的使用安全要求 一、电石的使用安全要求 (一 )电石的物理化学性质及毒性 电石是碳化钙的俗称 ，是钙与碳的化合物，其分子式为 CaC2。 从外表上看，它是坚硬的块状物体，断面呈现深灰色或棕色， 电石的制造是将焦炭和氧化钙放在电炉中熔炼，其反应式为： CaO+3C＝ CaC2+CO－ 4500kJ／ mol 将溶液注入钢锭模中，并在模中凝固，再按所需大小进行粉碎，然后装入电石桶。 一般电石块的大小为 2～ 80mm，小于 2mm 的电石很少使用。 工业用电石平均含有 70％的 CaC2，杂质 CaO 约占 24％，其余碳、硅铁、磷化钙和硫化钙等共占 6％。 1．电石与水的化合作用 电石属于遇水 燃烧危险品。 电石与水化合极为活跃，同时生成乙炔气和氢氧化钙 (熟石灰 )，并放出大量的热，可以使乙炔燃烧引起火灾和爆炸。 电石与水的化合反应式为： CaC2+2H2O＝ C2H2+Ca(OH) 2+130kJ／ mol 这里应当指出，电石和水有很大的化学亲合力，它甚至能使空气中的水蒸汽或含在盐类中的结晶水分解。 因此，当水量不足、化学反应过程得不到很好的冷却时，上述电石分解的热量可能使反应区的温度上升很高。 如果温度不超过 200℃，就可能按下列反应生成 CaO。 CaC2+Ca(OH) 2＝ C2H2+2CaO 在这种情况下，电石因夺去 Ca(OH)2中所含的水分而分解，熟石灰成密实的外皮包围着电石块，能使它们淤积并且剧烈地过热。 当温度超过 300℃，压力超过 150kPa，就可引起。