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  • 气体火焰切割(气割)

    时间:2022-09-13关注:1243

      1.气割原理

      气割的实质是金属在氧中的燃烧过程。它利用可燃气体和氧气混合燃烧形成的预热火焰,将被切割金属材料加热到其燃烧温度,由于很多金属材料能在氧气中燃烧并放出大量的热,被加热到燃点的金属材料在高速喷射的氧气流作用下,就会发生剧烈燃烧,产生氧化物,放出热量,同时氧化物熔渣被氧气流从切口处吹掉,使金属分割开来,达到切割的目的。

      气割过程包括三步:①火焰预热--使金属表面达到燃点;②喷氧燃烧--氧化、放热(上部金属燃烧放出的热量加热下部金属到燃点);③吹除熔渣--金属分离。

      气割的特点:设备简单、使用方便;切割速度快、生产效率高;成本低、适用范围广;可切割各种形状的金属零件,厚度可达1000mm;主要切割碳钢、低合金钢;可用于毛坯,亦可用于开坡口或割孔。

      2.气割使用气体

      气割使用气体分为两类,即助燃气体和可燃气体。助燃气体是氧气,可燃气体是乙炔气或液化石油气等。气体火焰是助燃气体和可燃气体混合燃烧而成,形成火焰的温度可达3150℃以上,最适宜于焊接和切割。

      纯氧本身不能燃烧,但在高温下非常活泼,当温度不变而压力增大时,氧气可与油类发生剧烈化学反应而自燃,产生强烈爆炸,所以要严防氧气瓶与油脂接触。

      乙炔气(C₂H₂)又称为石油气,为不饱和的碳氢化合物,是一种可燃气体。乙炔温度超过300℃或压力超过 0.15MPa时,遇火就会爆炸。当空气中乙炔的体积分数为2.2%——81%时,遇到明火常压下也会爆炸,所以焊接和气割现场要特别注意通风。

      液化石油气是裂化石油的副产品,主要由丙烷(体积占50%——80%)、丁烷等组成,在常压下为气态,在0.8——1.5kPa压力下可变为液态。其中,丙烷在纯氧中燃烧的火焰温度可达2800℃左右,达到完全燃烧所需的氧气量比乙炔约大1倍,但其燃烧速度约为乙炔的一半。当丙烷与空气混合,若丙烷的体积分数为 2.3%——9.5%时,遇有火星也会爆炸。

      气割常用的可燃气体为乙炔气。

      3.实现气割的条件

      金属材料只有满足下列条件,才能进行气割:

      1)金属材料的燃点必须低于熔点。低燃点是金属进行气割的基本条件,否则,切割时金属将在燃烧前先行熔化,使之变为熔割过程,不仅割口宽、极不整齐,而且易粘连,达不到切割质量要求。

      2)燃烧生成的金属氧化物的熔点,应低于金属本身的熔点,同时流动性要好,否则,就会在割口表面形成固态氧化物,阻碍氧流与下层金属的接触,使切割过程不能正常进行。

      3)燃量,且金本的导热性要差,保下层金属有足够的预热温度,使切割过程能连续进行。

      4)碍气过程进行和提高钢的淬硬性的杂质要少。

      满足上述条件的金属材料有纯铁、低碳钢、中碳钢和普通低合金钢,而铸铁、高碳钢高合金钢及铜、铝等有色金属及合金,均难以气割。例如,铸铁不能用普通方法气割,是因为其燃点高于熔点,并产生高熔点的二氧化硅,且氧化物的粘度大、流动性差,高速氧流不易把它吹除。此外,由于铸铁的含碳量高,碳燃烧时产生一氧化碳及二氧化碳气体,降低了切割氧的纯度,也造成气割困难。

      4.气割设备及工具

      (1储存氧气的容器(图641),常用氧气瓶容积为40L,工作压力为15MPa,可以储存6m氧气。氧气瓶瓶体上部装有瓶阀,通过旋转手轮可开关瓶阀并能控制氧气的进出流量。瓶帽旋在瓶头上,以保护瓶阀。

      氧气瓶外表应漆成天蓝色,并用黑漆标明“氧气”字样

      (2)乙瓶乙炔瓶是一种储存和运输乙用的压力容器(见图642),是用优质碳素结构钢或低合金结构钢经轧制而成的圆柱形无缝瓶体,瓶体外表漆成白色,并用红漆标注“乙炔”字样。在瓶内装有浸满丙酮的多孔性填料,使乙炔气能稳定、安全地储存在瓶内。使用时,溶解在丙酮内的乙炔分解出来,通过乙炔瓶阀流出,而丙酮仍留在瓶内,以便溶解再次压人的乙炔。乙炔瓶阀下面填料中心部分的长孔内放有石棉,其作用是帮助乙炔从多孔填料中分解出来。

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