焊割工业解读实用手册Word文档格式.docx
《焊割工业解读实用手册Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《焊割工业解读实用手册Word文档格式.docx（36页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
1、氧气的特性
2、采用氧气管道输送氧气的注意点
3、使用氧气瓶注意点
6.2使用丙烷气的安全技术
1、丙烷气体的特性
2、采用乙炔气管道输送乙炔气的注意点
3、使用乙炔瓶的注意点
4、使用乙炔发生器注意点
6.3使用乙炔气体的俺去技术
1、乙炔气的特性
2、此阿勇乙炔气管道送乙炔气的注意点
3、使用乙炔瓶注意点
6.4使用减压器的注意点
6.5使用液化石油气瓶注意点
第7章液态氧在气割中的应用解读
7.1氧气的性质
7.2液氧的制取
7.3氧气的纯度等级
7.4液氧储槽构成的解读
7.5液氧储槽附属器具
7.6液氧与钢瓶氧气经济性比较
焊割工艺解读实用手册
A册：
气割工艺解读手册
第1章钢材切割原理解读
1.1钢材切割原理
图
在常温或低温状态下，金属在氧气中是不会燃烧的，只有金属在氧气中到达到一定的温度时（即达到燃点）金属才会发生燃烧
氧-乙炔火焰气割时利用气体火焰将金属预热到能在氧气中燃烧的温度（对于碳钢，这个温度约为1100~1150℃）。
使金属燃烧产生的氧化物和少量熔化了的铁组成液态熔渣，同时借助于高压氧气流的作用把它吹出而形成气割缝，从而达到金属被气割的目的。
金属在氧气中剧烈燃烧的过程就是金属气割的过程。
2、金属达到气割的3个条件是什么？
否则不能完成金属气割的过程。
金属达到气割必须满足3个条件：
1）被气割金属的燃点必须杜宇金属的熔点，这是金属气割的最基本条件按。
否则，金属在其温度尚未达到燃点就开始熔化，成为金属液态溶液，就不能成为氧气-燃气气割，而只能成为熔割。
2）金属在高压氧气流内剧烈的燃烧所生成的氧化物熔渣的熔点应该比金属本身的熔点低，而且流动性良好。
否则，氧化物由于其熔点较高，不能以液态从切口中排除，就会产生粘渣现象，妨碍气割过程的顺利进行，导致很难保证切口整齐。
几种金属熔点及其氧化物的熔点见表1.1-1
3）金属在氧气中燃烧时放出的热量应该比较大，至少应大于金属本身的到热量。
否则热量散发较快，不能保证下层金属有足够的预热温度，就难于维持气割过程的正常进行。
低碳钢在气割时，由于铁在氧气中的燃烧放出的热量占总热量的70%以上，是预热钢材的主要来源，而只有30%热量由预热火焰提供。
因此，获得气割持续顺利的进行。
表1.1-1几种金属及其氧化物的熔点
金属
金属熔点（℃）
氧化物熔点（℃）
纯铁
1535
1300~1500
低碳钢
1500
高碳钢
1300~1400
灰铸钢
1200
铜
1084
1230~1336
铝
658
2050
鉻
1550
1990
镍
1450
铅
327
锌
419
1800
从表1.1-1我们可以知道，铜、铝、鉻、镍、铅、锌等金属的氧化物的熔点高于金属本身的特点的熔点，在一般情况下，不能用氧-乙炔气割来进行切割。
高碳钢、灰铸铁的氧化物的熔点和金属本身的熔点基本相同，用普通的氧-乙炔火焰气割也比较困难。
3、钢材的钢种及钢材化学成分中的各种化学元素对气割性能的影响
1）钢材的钢种对气割性能的影响见表1.1-2
表1.1-2不同金属的气割性能
气割性能
钢（含碳量0.4%一下）
气割性能良好
钢（含碳量0.4%~0.5%）
气割性能良好，为防止发生裂纹，气割区要预热至200℃,并在气割后要缓冷退火，退火温度为650℃
钢（含碳量0.5%~0.7%）
气割性能一般。
气割区要预热至700℃并在气割后退火
钢（含碳量0.7%以上）
气割性能极差，实质上难以气割
铸钢
不能气割。
有时使用特殊方法气割（如氧矛熔割
高锰钢
气割性能良好，如能预热，则气割质量更好
高鉻钢
不能气割
低鉻鉏合金钢
18-8型鉻镍不锈钢
可以气割，但要有要求有特殊的操作技术（如氧-溶剂切割等）
铜和铜合金
铝和铝合金
2）钢材化学成分中的各种化学元素对气割性能的影响见表1.1-3
表1.1-3钢的化学元素对气割性能的影响
化学元素
对气割性能的影响
C碳
含量是在0.4%一下，气割性能良好；
含量超过0.4%时，金属在气割表面上猝火，具有很高硬度，易产生裂纹，气割时要预热，含量超过0.7%时，气割过程恶化
Mn锰
不妨碍气割过程
Si硅
含量在4%以下时，对气割过程没有影响，含量过多则困难
Cr铬
含量在1.5%以下时，对气割过程没有影响
Ni镍
含量是在7%以上，有利于改善气割性能，在含量高（达34%）时也可气割
Mo钼
气割有困难
W钨
含量是在10%以下，使气割速度降低；
含量在10~20%时，气割有困难；
含量在超过20%时，不能气割
Cu铜
含量不超过0.7%时，对气割过程没有影响
Al铝
含量不大，对气割过程那个没有影响，含量超过10%时，不能气割
V钒
含量不大时，可使气割性能改善
S硫P磷
含量在钢中所能允许的范围内，对气割过程没有影响
低碳钢由于其含碳量较低，并符合上诉一些条件，所以它的气割性能最好。
铸铁中由于含碳量比较高，金属本身的熔点降低，影响了气割表面的质量，而且由于含硅量高，熔渣中氧化硅的含量也较高，使熔渣的粘度增高，造成了气割的困难。
不锈钢及耐酸钢中由于铬的含量较高，而铬的氧化物熔点有较高，同样增加了熔渣的粘度，给气割造成了很大的困难。
气割过程由3各阶段组成：
1）预热阶段（预热火焰使金属达到燃点温度）
2）金属在氧气中燃烧过程（高压氧气使金属燃烧并形成金属氧化物-气割氧化熔渣）
3）高压氧的气流将其自身形成的氧化物割透吹透并排除气割熔渣于割缝外）
1）氧气中若含过量的杂质和水份，则在气割过程中吸收火焰热量，从而降低割速并影响气割表面光洁度
2）高压氧的压力太低，则气割过程中氧化反应减缓，不利气割顺利稳速进行
3）高压氧的压力太大，造成强烈的冷却作用，使气割速度降低
第2章氧-乙炔气体火焰的特点及其应用
2.1氧-乙炔火焰名称及化学反应方程式
采用乙炔气体作为可燃烧气体和采用氧气作为辅助燃气体混合燃烧形成的火焰，称为氧-乙炔火焰
2、什么是氧-乙炔混合燃烧化学反应方程式？
氧和乙炔气体混合燃烧发生化学反应方程式：
2C2H2+5O2→4CO2+2H2O……[2.1-1]
[2.1-1]式中C2H2：
乙炔（气）O2：
氧气
CO2：
二氧化碳（气）H2O：
水（液体）
也就是说，氧气和乙炔气混合燃烧后生成CO2（二氧化碳）和水（水份）。
当我们在气割后钢板表面常常出现水份痕迹，除了钢板表面潮气外，还含有氧-乙炔化学反应生产的水份。
2.2氧-乙炔火焰的种类及其特点
1、氧-乙炔火焰的种类我们知道，氧-乙炔火焰是由氧气和乙炔互相混合后燃烧而产生的，当改变混合气体中氧气和乙炔气相互之间的比值关系，那未燃烧后形成火焰形状、构造和性质也随之改变。
根据氧气和乙炔混合比不同，我们把火焰分为中性焰、氧化焰和炭化焰三种。
三种火焰的外观图2.1-1所示
采用氧-乙炔火焰气割时选择重型火焰
2.3中性焰的化学反应极其火焰温度
中性焰是由氧气和乙炔按1~1.2：
1的比例混合燃烧而形成的一种火焰，它由焰心、内焰|、外焰三部分组成，见图2.1-1
焰心是未燃烧的混合气体刚从焊嘴喷出来收人燃烧后温度上升的部分，在这一部分进行着乙炔的部分分解，分解过程为：
C2H2→2C+H2+O（热量）………[2.3-1]
分解后产生出来微小的碳粒层经燃烧放射出耀眼的白光，使焰心呈现出明显的轮廓。
焰心始端的温度约1000℃左右，末端温度约3000℃左右。
内焰是整个火焰最重要的部分，在这一部分，进行着氧气和乙炔气燃烧的第一阶段，在这一阶段按下列方程式进行反应：
C2H2+O2→2CO+H2…..[2.3-2]
反应结果产生了一氧化碳气体和氢气的混合物，该混合物对许多金属氧化物具有还原作用。
内焰是整个火焰内温度最高的部分，在离焰心末端3毫米处的温度达到最大值，约在3050~3150℃之间，整个内焰呈蓝白色，有杏核形的深蓝色线条。
中性焰的外焰是整个火焰最外层的部分，在该部分进行着乙炔燃烧的第二阶段，其反应按下述方程式：
2CO2+H2+3/2O2→2CO2+H2O…..[2.3-3]
实质上，由于外焰是最外层部分，外界空气也带着氧气和氮气进入到火焰中参加反应，所以在这部分在这部分还存在有氮的成分。
该部分火焰的温度从里至外下降，温度变化范围从2500℃下降至1200℃左右。
整个外焰呈桔红色。
这个火焰的温度最高部分在离焰心末端2~6毫米范围内，具体数据为：
离焰心末端3毫米处：
3150~3050℃
离焰心末端4毫米处：
3050~2850℃
离焰心末端11毫米处：
2850~2650℃
离焰心末端25毫米处：
2650~2450℃
点燃焊炬或割炬后，逐渐增加氧气流量，火焰有长变短，颜色由淡红色编程蓝白色，当焰心、内焰和外焰的轮廓相当的清楚时。
就可以取得标准的中性焰。
由图2.11可知
1）氧化焰的焰心呈青白色，焰心短而尖（焰心的长度约3~4mm）氧化焰最高温度约3500℃
2）炭化焰是在中性焰的基础上减少氧量或增加乙炔量便可得到炭化焰。
炭化焰轮廓不清楚，火焰苗变长，焰心长度约6~8mm
3）中性焰轮廓清晰，分为焰心，内焰和外焰。
内焰是温度最高处，最高温度可达3050~3150℃，中性焰长度适中，其焰心长度约5mm。
2.4关于割嘴与工件表面的切割距离
1、采用中性火焰进行气割的过程，割嘴与工件表面的合理距离是中性火焰的焰心长度而定，中性火焰的焰心长度与选用气割参数有关（钢板厚度、割嘴号码）
2、割嘴与工件表面的合理距离割嘴与工件表面的合理距离公式：
1=K+a……[2.4-1]
式中1：
割嘴与工件表面的合理距离（mm）
K：
系数（mm）手工气割k=2.0~4.0半自动气割k=3.0~5.0
手动气割k=5.0~7.0mm
a：
焰芯长度（mm），中性焰a近似5mm
第3章氧丙烷气体火焰气割特点及其应用
3.1氧-丙烷气体火焰气割特点
3.1.1何谓丙烷气体（液化）（C3H3）?
液化丙烷气体是液化石油气体（一种多种成分可燃气体的混合物，主要成分分为丙烷C3H3丁烷C4H10，还含有一定数量其他可燃气体）成分中的一种可燃气体，气分子式为C3H8,
3.1.2为什么采用氧——丙烷火焰取代氧——乙炔火焰
1、氧-乙炔火焰的特点
1）工业乙炔气由碳化钙CaC2（又由电石）与水相互作用分解而制取。
其化学反应方程式为：
CaC2+2H2O→C2H2+Ca（OH）2[3.1-1]
250升C2H2/1KGCaC2
2）工业电视制取：
生石灰（CaC）+焦炭在电炉中熔炼后注入钢模中凝固而制取
化学反应式为：
CaC+3C→高温CaC2+CO
3）乙炔容易爆炸，运输、携带和储存均不方便：
4）使用一切种稍有不慎，易发生回火，甚至产生严重的爆炸事故。
5）由于电石都是电炉炼制的，生产一吨电石通常要消耗300度电、600公斤优质碳、50公斤电极材料和一吨生石灰，成本甚高，价格昂贵，供应紧张。
2、选用氧丙烷火焰的优点：
1）丙烷液化气价格低廉2）安全性比乙炔高3）丙烷气的发热量（20485千卡/米3）高于乙炔气（12600千卡/米3），1.63倍）。
3.2氧-丙烷气体火焰的特点（与氧乙炔火焰比较）
1、1立方米的丙烷需要5立方的氧才能完全燃烧，而1立方的乙炔只需要2.5立方米的氧就可以完全燃烧。
因此，丙烷液化石油气达到完全燃烧时所需的氧气量要比乙炔所需的氧气量大。
2、燃烧速度与混合气体的组成、浓度、温度、压力和空间特性等都有关系。
在空气中丙烷的燃烧速度仅为乙炔的三分之一左右，而在氧气中则为乙炔的四分之一左右。
因此，要求割炬有较大的混合气的喷出截面来降低流出浓度，才能保证良好的燃烧。
3、丙烷在氧气中的燃烧温度，当两者比例为1：
3.5时为2100℃，当两者比例为1：
5（C3H8:
O2）时为2700℃；
而乙炔与氧气的比例为1：
1.15时燃烧温度能够达到3100℃.因此，液化石油丙烷气的火焰燃烧要比易趣的火焰温度低，气割时预热时间要稍长。
4、燃烧热即单位体积或单位质量的可燃气体完全燃烧时的发热量。
丙烷与乙炔的单位重量发热量是接近的。
丙烷为11，300千卡/公斤（低热值），乙炔为11，900千卡/公斤；
但单位体积发热量丙烷20，485千卡/米3，（最低热值），乙炔为12，600千卡/米3（最低热值），即丙烷的发热量为乙炔的1.63倍。
丙烷液化石油气与乙炔在气割时的主要燃烧特征如下：
5、液化石油气（丙烷）与乙炔气燃烧特征比较（见表3.2-1和表3.2-2）
表3.2-1液化石油气（丙烷）与乙炔燃烧特性
可燃气体种类
氧与可燃气体的体积比
最低着火点
（℃）
燃烧速度（米/秒）
火焰温度（℃）
气态燃烧热
（千卡/米3）
以丙烷为主要液化石油气
3.5
510
2.0
2100
20，485
乙炔
1.15
305
7.5
3100
12，600
表3.2-2乙炔、丙烷和甲烷的特性
名称
乙炔（C2H2）
丙烷（C3H8）
甲烷（CH4）
比重
与空气相比
气态（公斤/米3）
液态（千卡/公斤）
0.9056
1.091
——
1.523
1.867
0.509
0.715
最低热值
气态（千卡/米3）
11，600
10，972
7，500~8，500
燃烧范围、（混合气体中燃烧气体的含量%体积）
在空气中
在氯气中
2.2~65
2.8~93
2.3~9.5
5.2~18.8
与空气混合式的最低自然温度（℃）
510~580
燃烧需氧量（氧与燃烧气体的体积比）
完全燃烧的理论值
2.5:
1
5.0：
2
理论值
中性焰
实际值
1.0:
1.1~1.2:
1.5：
1~2.5：
气割时割炬中供给的氧气及可燃气体混合比
1.15:
3.5：
4.7②
1.5③
在氧气中
（氧：
乙炔=1.15：
1）
2.0（氧：
丙烷=3.5：
3.5（氧：
丙烷=5：
在空气中理论燃烧温度（℃）
2325
2043
与氧混合燃烧的火焰温度（℃）
3100（氧：
1850
注：
1、乙炔比重为20℃、760mmHg时的比重，丙烷为15℃、760mmHg时的比重。
2、乙炔占10%（体积）
3、丙烷占4%（体积）
6、何谓液化石油气?
所谓液化石油气，就是一种多种成分可燃气体的混合物。
它的成分因来源不同而各有差异，但通常是主要成分是丙烷（C3H8）。
丁烷（C4H10），还含有一点数量的丙烯（C3H6），丁烯（C4H8）和少量的乙烷（C2H6）乙烯（C2H4）茂稀（C5H12）等碳氢化合物，这些物质在常温常压下都是气体，为了便于贮存和运输，都先把它们加压变成液体，然后装在钢瓶中使用，液化气便由此得名。
7、氧-液化石油气火焰可以进行钢材的切割吗？
液化石油气的主要成分为丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10）的可燃气体，因此，氧-液化石油气火焰可进行钢材的切割。
第4章氧-乙炔火焰及氧-丙烷火焰气割工艺与操作技术
4.1氧-乙炔火焰及氧-斌玩火焰气割的操作技术
1、火焰气割开启程序
1）微开可燃气体（丙烷或乙炔）
2）点火后再加大可燃气体流量
3）点火在加大可燃气体流量同时，开启氧气阀门（即俗称软风、慢风）并交替调节氧气和丙烷，使此预热火焰调节成为中性焰（或轻微氧化焰）
4）最后打开高压氧气（快风）阀门，使冲击的高压氧气流程为尖挺，细长的高速风线，以一定的移动速度进行火焰气割
2、火焰气割结束进程：
1）迅速关闭高压气割氧气阀（高压氧）并将割嘴太高；
2）关闭可燃气阀
3）关闭预热氧气阀
×
如果，较长时间停止切割工作，应将供氧气和可燃气体管道阀关闭
3、割嘴与工件表面距离（视焰芯长度予以调节）：
1）割嘴离工件表面距离较大，则气割质量较差，气割速度较慢和浪费火焰消耗量，割嘴离工件表面距离太小，容易烧毁割嘴，氧化皮容易堵塞割嘴孔而造成灭火。
2）割嘴与工件表面合理距离公式（见第2章）
3）割薄板是割嘴可抬高一些；
割厚板时割嘴可压低一点
4、割炬发生回火或割嘴发生爆裂的原因：
1）预热氧气压力太小2）割炬受热太高3）割嘴堵塞
5、割炬发生回火或割嘴发生爆裂采取措施：
1）立即关闭割炬上的可燃气体（乙炔或丙烷）阀门
2）复查氧气瓶剩余容量（压力）够否？
3）将割炬浸入冷水中冷却片刻
4.2氧-乙炔火焰及氧-丙烷火焰气割工艺
1、氧-乙炔气割工艺参数（见表4.2-1）
2、氧-乙炔射吸式割炬型号技术参数见表4.2-2
3、根据钢板厚度选择以下参数：
1）选择切割氧气压力：
钢板越厚，切割氧气压力越大，钢板厚度≤100mm，气割氧气压力P=2~7kg/cm2
δ=4~10mm，P=2~3.5kg/cm2；
δ=12~14mm，P=3.7~4.5kg/cm2；
δ=42~100mm，P=4.8~7.0kg/cm2
2）选择切割速度：
钢板越厚，气割速度越慢（或小）
δ=4~10mm，V=500mm/分；
δ=12~40mm，V=320mm/分~180mm/分；
δ=42~100mm，V=170mm/分~130mm/分
3）选择割嘴号码：
钢板越厚，割嘴号码越大。
δ=2~10mm，割嘴号N=1#；
δ=12~25mm，N=2#~4#；
δ=28~50mm，N=3#~5#；
δ=52~100mm，N=5#~6#
氧-丙烷火焰气割与氧乙炔火焰工艺参数比较
表4.2-3氧、丙烷气割工艺参数
切割板厚度
（mm）
〈10
10~20
20~30
30~40
40~50
50~60
气体压力
（N/mm2）
0.69~0.78
丙烷
0.02~~0.03
0.03~0.04
0.04
0.04~0.05
004~0.05
0.05
气割速度
（mm/mm）/分
400~500
400~420
350~400
200~350
表4.2-1氧、乙炔气割工艺参数
切割板厚度（mm）
30~50
50~100
切割氧气（高压气）
自动、半自动
0.5~1.5
0.8~1.5
1.2~1.5
1.7~2.1
2.1~2.2
气体压力（N/mm2）
0.1~0.3
0.15~0.34
0.19~0.37
0.16~0.41
手工
0.1~0.49
0.39~0.59
0.59~0.69
0.59~0.78
0.02
0.001~0.12
气割速度（mm/mm）/分
自动
450~800
360~600
350~480
250~380
160~350
半自动
500~600
有氧-丙烷和氧-乙炔火焰比较可知
1、切割同样厚度工件，氧-丙烷火焰的氧气压力较大；
2、切割同样厚度工件，氧-丙烷火焰的切割速度较慢
表4.2-2氧-乙炔火焰射吸式割炬的技术指标
割炬型号
G01-30
G01-100
G01-300
割嘴号码
3
4
割炬孔径（毫米）
0.6
0.8
1.0
1.3
1.6
1.8
2.2
2.6
3.0
气割厚度范围（毫米）
2~10
10~25
25~30
30~100
100~150
150~200
200~250
250~300
氧气压力（公斤/厘米2）高压氧
2.5
5.0
6.5
8.0
10.0
乙炔压力（公斤/厘米2）
0.01~1
氧气消耗量（米3/小时）
1.4
2.2~2.7
3.5~4.2
5.5~7.3
9.0~10.8
11.0~14.0
14.5~18.0
19.0~26.0
乙炔消耗量（米3/小时）
210
310
35
升级会员 