气焊与气割设备的安全使用

气焊常用的气体

气焊常用的气体火焰是氧-乙炔焰，七个用预热气体主要有氧气、乙炔和液化石油气等。

一、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－182.96℃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。

    二、乙炔

　　(一)乙炔的物理化学性质

　　乙炔(C₂H₂)，又名电石气，是不饱和的碳氢化合物，在常温和大气压力下，它是一种无色气体，工业用乙炔中，因为混有硫化氢(H₂S)及磷化氢(PH₃)等杂质，故具有特殊的臭味。在标准状态下，密度为1．17kg／m³，比空气稍轻，－83℃时乙炔可变成液体，－85℃时乙炔将变为固体，液体和固体乙炔在一定条件下可能因摩擦和冲击而爆炸。

　　乙炔是理想的可燃气体，与空气混合燃烧时所产生的火焰温度为2350℃，而与氧气混合燃烧时所产生的火焰温度为3100～3300℃，因此用它足以熔化金属进行焊接，乙炔完全燃烧反应式如下：

2C₂H₂+5O₂＝4CO₂+2H₂O+Q　　(放热)

　　从上式看出：1体积的乙炔完全燃烧需要2．5体积的氧。

　　(二)乙炔的爆炸性及溶解性

　　乙炔是一种危险的易燃易爆气体。它的自燃点低(305℃)，点火能量小(0．019毫焦)。在一定条件下，很容易因分子的聚合，分解而发生着火、爆炸。

　　1．纯乙炔的分解爆炸性

　　纯乙炔的分解爆炸性，首先决定于它的压力和温度，同时与接触介质、乙炔中的杂质、容器形状等有关。

　　(1)当温度超过200～300℃时，乙炔分子就开始聚合，而形成其它更复杂的化合物，如苯(C₆H₆)、苯乙烯(C₈H₈)、萘(C₁₀H₈)、甲苯(C₇H₈)等。聚合作用是放热的，气体温度越高，聚合作用速度越快，因而放出的热量就会促成更进一步的聚合。当温度高于500℃时，未聚合的乙炔就会发生爆炸分解。如果在聚合过程中将热量急速排除，则反应只限于一部分乙炔的聚合作用，而分解爆炸则可避免。

　　乙炔是吸热化合物，即由元素组成乙炔时需要消耗大量的热，当乙炔分解时即放出它在生成时所吸收的全部热量：C₂H₂→2C+H₂+226kJ／mol。分解时生成物是细粒固体碳及氢气。如果这种分解是在密闭容器(如乙炔发生器、乙炔瓶)内进行的，则由于温度的升高，压力急剧增大10～13倍而引起爆炸。

　　增加压力也能促使和加速乙炔的聚合和分解。温度和压力对乙炔的聚合作用与爆炸分解的关系可用图2—9的曲线表示。从图中可以看出，在温度等于或低于540℃，压力小于0．3MPa时，乙炔主要是聚合过程。当压力为150kPa。而温度超过580℃时，就能形成乙炔分解爆炸。压力越高，聚合作用能促进乙炔分解爆炸所需要的温度就越低。根据这一特点，现用的乙炔发生器工作压力极限不超过150kPa。一般在乙炔发生器的电石分解区或集气室中，是不可能达到这一温度和发生爆炸的。一旦由于某种原因(如电石的局部过热)而温度过高时，就应该及时地采取冷却降温措施，把能量导出，那么乙炔就只是聚合而不会引起爆炸分解。

气焊与气割设备

气焊与气割设备主要由气瓶、减压器、焊炬、割炬及橡胶软管等组成。

一、常用气瓶的安全使用
      用于气焊与气割的氧气瓶和氢气瓶属于压缩气瓶，乙炔气瓶属于溶解气瓶，石油气瓶属于液化气瓶。

1、气瓶简介
      (1)氧气瓶
      氧气瓶是一种贮存和运输氧气的专用高压容器。氧气瓶通常用优质碳素钢或低合金结构钢轧制成无缝圆柱形容器。常用气瓶容积40L，瓶内氧气压力为15MPa，可以贮存6 m³的氧气。

氧气瓶在出厂前，除对氧气瓶的各个部件进行严格检查外，还需对瓶体进行水压试验，一般试验的压力为工作压力的1.5倍。并在瓶体上部球面部位作明显的标志。标志上标明：瓶号、工作压力和试验压力、下次试压日期、检查员的钢印、制造厂检验部门的钢印、瓶的容量和重量、制造厂、出厂日期等。此外，氧气瓶在使用过程中亦必须定期作内外部表面检验和水压试验；氧气瓶表面为天蓝色，并用黑漆标明“氧气”字样。
      (2)乙炔瓶  
      乙炔瓶是贮存和运输乙炔气的专用容器，其外形与氧气瓶相似。它的构造要比氧气瓶复杂，主要因为乙炔不能以高的压力压入普通的气瓶内，而必须利用乙炔能溶解于丙酮的特性，采取必要的措施，才能把乙炔压入钢瓶内。乙炔的瓶体是由优质碳素结构钢或低合金结构钢经轧制焊接而成。

一般乙炔瓶内能溶解6～7kg的乙炔。乙炔瓶的工作压力是1.5MPa，水压试验的压力为6MPa。乙炔瓶表面为白色，并标注红色的“乙炔”和“火不可近”字样。

乙炔瓶的容积为25L、40L、60L等多种规格，由有之炭素钢或者低合金钢制成。多孔性填料通常有质轻而多孔的活性炭、木屑、浮石合硅藻土合制而成。使用的乙炔瓶每3年应至少检验1次，并在瓶体肩部规定的位置打上检验单位代号、此次检验日期及下次检验日期等规定的钢印标记。制造出厂的钢瓶，也应在瓶体肩部规定的部位打上规定内容（与氧气瓶类似）的钢印标记。
      (3)液化石油气瓶
      液化石油气瓶是贮存液化石油气的专用容器。按用量及使用方法不同，气瓶贮存量分别为10kg、15kg、50kg等多种规格，还可以制造容量为1t、2t或更大的贮气罐。气瓶材质选用16Mn、A3钢或20号优质碳素钢制成。气瓶的最大工作压力为1．6MPa，水压试验3MPa。气瓶通过试验鉴定后在气瓶的金属铭牌上标志类似氧气瓶所标明的内容。气瓶表面为银灰色，并有“液化石油气”红色字样。
   2、气瓶爆炸事故的原因
     (1)气瓶的材质、结构和制造工艺不符合安全要求。
     (2)由于保管和使用不善，受日光曝晒、明火、热辐射等作用。
     (3)在搬运装卸时，气瓶从高处坠落，倾斜或滚动等发生剧烈碰撞冲击。
     (4)气瓶瓶阀无瓶帽保护，受振动或使用方法不当等，造成密封不严、泄漏甚至瓶阀损坏、高压气流冲出。
     (5)开气速度太快，气体迅速流经瓶阀时产生静电火花。
     (6)氧气瓶瓶阀、阀门杆或减压阀等上粘有油脂，或氧气瓶内混入其他可燃气体。
     (7)可燃气瓶(乙炔、氢气、石油气瓶)发生漏气。
     (8)乙炔瓶内填充的多孔性物质下沉，产生净空间，使乙炔气处于高压状态。   
     (9)乙炔瓶处于卧放状态或大量使用乙炔时，丙酮随同流出。
     (10)石油气瓶充灌过满，受热时瓶内压力过高。  
     (11)气瓶未作定期技术检验。   
     3．气瓶的安全使用  
     (1)氧气瓶  
     ①氧气瓶在出厂前必须按照《气瓶安全监察规程》的规定，严格进行技术检验。检验合格后。应在气瓶的球面部分作明显标志。
     ②充灌氧气瓶时必须首先进行外部检查，并认真鉴别瓶内气体，不得随意充灌。   
     ⑧氧气瓶在运送时必须戴上瓶帽，并避免相互碰撞，不能与可燃气体的气瓶、油料以及其他可燃物同车运输。搬运气瓶时，必须使用专用小车，并固定牢固。不得将氧气瓶放在地上滚动。
     ④氧气瓶应直立放置，且必须安放稳固，防止倾倒。
     ⑤取瓶帽时，只能用手或板手旋转，禁止用铁器敲击。
     ⑥在瓶阀上安装减压器之前，应拧开瓶阀，吹尽出气口内的杂质，并轻轻地关闭阀门。装上减压器后，要缓慢开启阀门，开得太快容易引起减压器燃烧和爆炸。
     ⑦在瓶阀上安装减压器时／与阀口连接的螺母要拧得坚固，以防止开气时脱落，人体要避开阀门喷出方向。   
     ⑧严禁氧气瓶阀、氧气减压器、焊炬、割炬、氧气胶管等粘上易燃物质和油脂等，以免引起火灾或爆炸。
     ⑨夏季使用氧气瓶时，必须放置在凉棚内，严禁阳光照射；冬季不要放在火炉和距暖气太近的地方，以防爆炸。
     ⑩冬季要防止氧气瓶阀冻结。如有结冻现象，只能用热水和蒸气解冻，严禁用明火烘烤，也不准用铁敲击，以免引起瓶阀断裂。
     (11)氧气瓶内的氧气不能全部用完，最后要留0.1—0.2MPa的氧气，以便充氧时鉴别气体的性质和防止空气或可燃气体倒流入氧气瓶内。   
     ⑩气瓶库房和使用气瓶时，都要远离高：温、明火、熔融金属飞溅物和可燃易爆物质等。一般规定相距10m以上。
     ⑩氧气瓶必须做定期检查(3年一次)，合格后才能继续使用。
     (14)氧气瓶阀着火时，应迅速关闭阀门，停止供气，使火焰自行熄灭。如邻近建筑物或可燃物失火，应尽快将氧气瓶移到安全地点，防止受火场高热而引起爆炸。   
     (2)乙炔瓶  
     使用乙炔瓶时除必须遵守氧气瓶的安全使用外，还应严格遵守下列各点：   
     ①乙炔瓶不应遭受剧烈振动和撞击，以免引起乙炔瓶爆炸。
     ②乙炔瓶在使用时应直立放置，不能躺卧，以免丙朋流出，引起燃烧爆炸。   
     ⑧乙炔减压器与乙炔瓶阀的连接必须可靠，严禁在漏气情况下使用。
     ④开启乙炔瓶阀时应缓慢，不要超过一转半，一般只需开启3／4转。
     ⑤乙炔瓶体表面的温度不应超过30～40℃，因为温度高会降低丙酮对乙炔的溶解度，而使瓶内乙炔压力急剧增高。
     ⑥乙炔瓶内的乙炔不能全部用完，最后必须留0．03MPa以上的乙炔气。应将瓶阀关紧，防止漏气。    
     ⑦当乙炔瓶阀冻结时，不能用明火烘烤。必要时可用40℃以下的温水解冻。    
     ⑧使用乙炔瓶时，应装置于式回火防止器，以防止回火传人瓶内。    
     (3)液化石油气瓶     
     ①同氧气瓶①～(14)条。
     ②石油气对普通橡胶管和衬垫的腐蚀作用，易造成漏气，所以必须采用耐油性强的橡胶管和衬垫。
     ⑧石油气比空气重，易于向低处流动，而且易挥发，遇到明火会引起燃烧事故，因此，使用场地要通风良好，便于空气对流。
     ④石油气瓶内部的压力与温度成正比。随着温度的升高，气瓶内的压力也增高，所以石油气瓶应远离热源和暖气片。
     ⑤冬季使用石油气瓶可用40℃以下温水加热，严禁火烤或沸水加热。    
     ⑥过量的石油气可导致人窒息，因此使用时必须注意通风。
     ⑦石油气点火时，先点燃引火物再开气。
     ⑧不得自行倒出石油气残液，以防遇火引起火灾。
     总之，各类气瓶在使用过程中必须根据国家《气瓶安全监察规程》要求进行定期技术检验。
     在集中供应焊接切割用气的情况下，乙炔、氧气等是用导管输送的。输气的管道均属于压力管道。因此，其设计、制定、安装和使用维修既要考虑输送介质的特点，更要符合国家各部门对压力管道的规定要求。
     二、气焊与气割工具的安全使用  
     焊炬、割炬是进行气焊与气割工作的主要工具。在使用中，应能方便地调节氧与可燃气体的比例和热量大小，同时重量要轻，安全可靠。

    二、焊炬的安全使用
     (1)焊炬的分类     
     按可燃气体与氧气的混合方式分为射吸式和等压式两类；按可燃气体种类分为乙炔、氢、石油气等类型；按火焰数目分为单焰和多焰；按使用方法分为手工和机械两类。
     目前国内使用焊炬多数为射吸式。在这种焊炬中，乙炔的流动主要靠氧气的射吸作用，所以不论使用中压或低压乙炔都能使焊炬正常工作。   
     (2)焊炬的安全使用
     ①射吸式焊炬，在点火前必须检查其射吸性能是否正常，以及焊炬各连接部位及调节手轮的针阀等处是否漏气。
     ②经以上检查合格后，才能点火。点火时先开启乙炔轮，点燃乙炔并立即开启氧气调节手轮，调节火焰。这种点火方法与先开氧气后开乙炔的方法相比较，具有的优点是，可以避免点火时的鸣爆现象，容易发现焊炬堵塞等弊病，火焰由弱逐渐变强，火焰燃烧平稳等。其缺点是，刚点火时冒黑烟，影响环境卫生。也可以在点火时先把氧气调节手轮稍微开启，再开启乙炔调节手轮并立即点火。此方法可消除冒黑烟的缺点，但焊炬一旦有堵塞时氧气有可能进人乙炔通道，形成回火条件。从安全操作要求，建议采用前面一种操作方法。  
    ⑧火焰停止使用时，应先关乙炔调节手轮，以防止发生回火和产生黑烟。
     ④焊炬的各气体通路均不允许沾染油脂，以防氧气遇到油脂而燃烧爆炸。
     ⑤根据焊件的厚度选择适当的焊炬及焊嘴。并用板手将焊嘴拧紧，拧到不漏气为止。
     ⑥在使用过程中，如发现气体通路或阀门有漏气现象，应立即停止工作，消除漏气后，才能继续使用。  
     ⑦不准将正在燃烧的焊炬随手卧放在焊件或地面上。
     ⑧焊嘴头被堵塞时，严禁嘴头与平板摩擦，而应用通针清理，以消除堵塞物。  
     ⑨工作暂停或结束后，应将氧气和乙炔瓶关闭，并将压力表的指针调至零位。同时还要将焊炬和胶管盘好，挂在靠墙的架子上或拆下橡皮管将焊炬存放在工具箱内。
     使用焊炬时应当注意尽可能防止产生回火。引起回火的主要原因有：
     ①由于熔化金属的飞溅物、碳质微粒及乙炔的杂质等堵塞焊嘴或气体通道。    
     ②焊嘴过热，混合气体受热膨胀，压力增高，流动阻力增大，焊嘴温度超过400℃，部分混合气体即在焊嘴内自燃。    
     ③焊嘴过分接近熔融金属，焊嘴喷孔附近的压力增大，混合气体流动不畅通。
     ④胶管受压、阻塞或打折等，致使气体压力降低。
     上述四种原因造成混合气体的流动速度低于燃烧速度而产生回火。
    如果操作中发生回火，应急速关闭乙炔调节手轮，再关闭氧气调节手轮。    
     2．割炬   
     (1)割炬的分类
     按预热火焰中氧气和乙炔的混合方式，分为射吸式和等压式两种，其中以射吸式割炬的使用最为普遍。按割炬用途又分为普通割炬、重型割炬以及焊、割两用炬等。  
     (2)割炬的安全使用    
     以上介绍的焊炬的安全使用也同样适合于射吸式割炬。但是使用射吸式割炬时还应注意以下两点：   
     ①在开始切割前，工作表面的厚漆皮、厚锈皮和油水污物等应加以清理，防止锈皮伤人，在水泥地面上切割时，在垫高工件或者被切割处工件下方垫上钢板，防止水泥地面爆皮伤人。
     ②在正常工作结束时，应先关闭切割氧调节手轮，再关闭乙炔和预热氧调节手轮。在回火时应快速地按以上顺序关闭各调节手轮。   
     3．减压器
     减压器的作用是用来表示瓶内气体及减压后气体的压力，并将气体从高压降低到工作需要压力。同时，不论高压气体的压力如何变化，它能使工作压力基本保持稳定。  
    减压器的安全使用应注意以下几点：   
     ①减压器上不得沾染油脂。如有油脂必须擦净后才能使用。
     ②安装减压器之前，要略打开氧气瓶阀门，吹除污物，预防灰尘和水分带入减压器内。   
     ③装卸减压器时必须注意防止管接头螺纹损坏滑牙，以免旋装不牢固射出。    
     ④减压器出口与氧气胶管接头处必须用铁丝或管卡夹紧。
     ⑤打开减压器时，动作必须缓慢，瓶阀嘴不应朝向人体方向。
     ⑥在工作过程中必须注意观察工作压力表的压力数值，工作结束后应从气瓶上取下减压器，加以妥善保存。
     ⑦减压器冻结时，要用热水和蒸汽解冻，严禁用火烘烤。在减压器加热后，应吹除其中的残留水分。
     ⑧各种气体的减压器不能换用。
     ⑨减压器必须定期检修，压力表必须定期校验。  
     4．氧气与乙炔胶管
     (1)胶管着火爆炸的主要原因
     ①胶管里已形成了乙炔与氧气或乙炔与空气的混合气。
     ②由于回火引起爆炸。     
     ⑧由于挤压硬伤、磨损、腐蚀或保管维护不当，致使胶管老化、强度降低或漏气。
     ④制造质量不符合安全要求。
     ⑤氧气胶管沾有油脂或因高速气流产生的静电火花等。
     (2)氧气与乙炔胶管的安全使用
     ①应分别按照GB2550—92氧气胶管国家标准和GB2551—92乙炔胶管国家标准规定保证制造质量。胶管应具有足够的抗压强度和阻燃特性。  
     ②在保存、运输和使用胶管时必须维护、保持胶管的清洁和不受损坏。    
     ③新胶管在使用前，必须先把胶管内壁滑石粉吹除干净，防止焊割炬的通道堵塞。    
     ④氧气与乙炔胶管不准互相代用和混用，不准用氧气吹除乙炔胶管内的堵塞物。     
     ⑤气焊与气割工作前，应检查胶管有无磨损、划伤、穿孔、裂纹、老化等现象，并及时修理和更换；     
     ⑥氧气、乙炔胶管与回火防止器等导管连接时，管径相互吻合，并用管卡或细铁丝夹紧。
     ⑦严禁使用被回火烧损的胶管。   
     ⑧乙炔管在使用中脱落、破裂或着火时，应首先关闭焊炬或割炬的所有调节手轮，将火焰熄灭，然后停止供气。