氣焊與氣割的安全技術(shù)

1、 氣焊與氣割的安全技術(shù) 一、 概述 （一） 氣焊與氣割的基本原理和平安特點(diǎn) 氣焊是利用可燃?xì)怏w與氧氣混合燃燒的火焰，將金屬連接處熔化，使之堅(jiān)固連接的焊接方法。 氣焊所用的可燃?xì)怏w主要有乙炔和液化石油氣。 氣焊使用的設(shè)備包括：氧氣瓶、乙炔發(fā)生器（或乙炔氣瓶）。應(yīng)用的器具有：焊炬、減壓器、橡皮氣管等。這些設(shè)備和器具的應(yīng)用狀況如圖1所示。 焊縫的填充材料稱為焊絲，依據(jù)不同的焊件分別選擇低碳鋼、鑄鐵、黃銅、青銅等焊絲。焊接鑄鐵、不銹鋼和有色金屬時(shí)，還需要加焊粉，其目的是熔解和清除焊件上的氧化膜，并在熔池表面形成熔渣，愛護(hù)熔池不被氧化，排解熔池中的氣體、氧化物及其它雜質(zhì)，改善熔池中的氣體、氧化物及其它雜

2、質(zhì)，改善熔池中液態(tài)的流淌性，獲得優(yōu)質(zhì)接頭。例如焊接鋁材時(shí)，采納氯化物（KCl、NaCl）和氟化物（NaF）等組成的焊粉。 氣焊主要應(yīng)用于薄鋼板、鑄鐵件、刀具和有色金屬的爆件、硬質(zhì)合金等材料的堆焊以及磨損零件的補(bǔ)焊。 氣割是利用可燃?xì)怏w與氧氣混合燃燒的預(yù)熱火焰，將被切割金屬加熱到燃燒點(diǎn)，并在氧氣射流中猛烈燃燒而將金屬分開的加工方法。可燃?xì)怏w與氧氣的混合以及切割氧的噴射是利用割炬來完成的。氣割所用的可燃?xì)怏w主要是乙炔。 氣割所用的設(shè)備和器具，除割炬外均與氣焊相同。 氣割在工業(yè)企業(yè)中廣泛應(yīng)用于各種碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼的下料工序。 氣焊與氣割過程中都存在著擔(dān)心全和有害因素，所使用的乙炔、丙烷、氫氣

3、和氧氣等都是易燃易爆氣體；乙炔瓶、氧氣瓶、液化石油氣瓶和乙炔發(fā)生器等，均屬于壓力容器。在焊補(bǔ)燃料容器和管道時(shí)，還會(huì)遇到其它易燃易爆氣體及各種壓力容器。由于在氣焊和氣割操作中需要與可燃?xì)怏w和壓力容器接觸，同時(shí)又使用明火，假如焊接設(shè)備或平安裝置有缺陷，或者違反平安操作規(guī)程，就有可能造成爆炸和火災(zāi)事故。在氣焊火焰的作用下，尤其是氣割時(shí)氧氣射流的噴射，使火星、熔珠和鐵渣四處飛濺，簡(jiǎn)單造成灼、燙傷事故。而且熔珠和鐵渣能飛濺到距離操作點(diǎn)5m以外，遇有易燃易爆物品，也會(huì)引起火災(zāi)或爆炸事故。氣焊、氣割時(shí)，其火焰溫度高達(dá)3000以上，被焊接金屬會(huì)散發(fā)出金屬蒸氣。如焊接黃銅時(shí)產(chǎn)生大量鋅蒸氣；焊接鋁時(shí)產(chǎn)生鋁和氧化鋁

4、的蒸氣等有害物質(zhì)。焊粉也會(huì)產(chǎn)生氯鹽和氟鹽的燃燒后產(chǎn)物。在焊接過程中，還會(huì)遇到工件等其它方面產(chǎn)生的毒氣和毒物。這些有害物質(zhì)都有損于焊工的平安和健康，尤其是在密閉容器、管道內(nèi)的焊接作業(yè)，更可能造成焊工中毒。 （二） 易燃易爆氣體的性質(zhì) 1 乙炔 它也叫電石氣，是不飽和的碳?xì)浠衔?，化學(xué)式是Csub2subHsub2sub，在常溫下和大氣壓力下是無色氣體。工業(yè)用的乙炔有特別臭味，這是因含有Hsub2subS和PHsub3sub等雜質(zhì)。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，乙炔的密度為1.17kg/msup3sup，比空氣稍輕。 乙炔的自燃點(diǎn)為480，在空氣中的著火點(diǎn)為428。它與空氣混合燃燒時(shí)火焰溫度為2350，而與氧氣燃

5、燒時(shí)火焰溫度為31003300。乙炔的燃燒火焰在空氣中傳播的最高速度為2.87m/s，在氧氣中傳播的最高速度為13.5m/s。 2） 壓力 增加壓力也促使和加速乙炔的聚合和分解。溫度和壓力對(duì)乙炔的聚合作用與爆炸分解的關(guān)系可用圖2的曲線表示。 從圖中看出，在溫度等于或低于540，壓力小于3×10sup5supPa（3個(gè)表壓）時(shí)，乙炔主要是聚合過程。當(dāng)壓力為1.5×10sup5supPa，溫度超過580時(shí)，就開頭乙炔的爆炸分解。壓力越高，聚合作用能夠轉(zhuǎn)化為乙炔爆炸分解所必需的溫度就越低。依據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，乙炔發(fā)生器工作壓力極限不超過15×10sup5supPa（表壓），溫

6、度達(dá)不到580，乙炔只是聚合作用，不會(huì)引起爆炸分解。 3） 觸媒劑 觸煤劑能把乙炔分子吸附在自己表面上，使乙炔局部濃縮增高，加速了乙炔分子之間的聚合和爆炸分解。 4） 存放容的器外形和大小 器壁有阻力和冷卻作用，容器管徑越小，越不易爆炸。 5） 乙炔純度 乙炔與空氣、氧氣混合時(shí)，增加爆炸的危急性。乙炔與空氣混合的爆炸極限為2.281%，自然溫度為305。乙炔與氧氣混合的爆炸極限為2.893%。含713%乙炔的乙炔-空氣混合氣和含有30%乙炔的乙炔-氧氣混合氣，爆炸波傳播速度可達(dá)300m/s，爆炸壓力可超過35×10sup6supPa。 6） 乙炔與銅等金屬及其鹽類長(zhǎng)期接觸，會(huì)生成乙炔

7、銅等爆炸性化合物，當(dāng)受到摩擦或沖擊時(shí)就會(huì)發(fā)生爆炸。 乙炔和氯、次氯酸鹽等化合，遇光或加熱就會(huì)燃燒或爆炸。 工業(yè)用乙炔往往含有磷化氫、硫化氫，這是由于電石中含有微量磷化鈣和硫化鈣其與水作用生成的。 磷和硫不僅降低焊縫質(zhì)量，還易自燃。氣態(tài)磷化氫在溫度為100時(shí)就會(huì)自燃。一般規(guī)定乙炔中磷化氫含量低于0.08%，硫化氫含量低于0.15%。當(dāng)乙炔在空氣中含量達(dá)到40%時(shí)，因含有磷化氫、硫化氫及一氧化碳等有害氣體，長(zhǎng)期接觸會(huì)引起中毒，損傷中樞神經(jīng)系統(tǒng)。 2 液化石油氣 它的主要成分是丙烷（Csub3subHsub8sub），含量為5080%，還有丁烷（Csub4subHsub10sub）、丁烯（Csub4

8、subHsub8sub）等。在常溫柔大氣壓下是氣態(tài)，若加上（815）×10sup5supPa的壓力即成為液態(tài)，裝入瓶?jī)?nèi)貯存、運(yùn)輸。液化石油氣的密度為1.82.5kg/msup3sup。 液化石油氣完全燃燒需氧量大，燃燒不充分會(huì)產(chǎn)生一氧化碳，會(huì)使人中毒。液化石油氣本身也有肯定的毒性，在空氣中濃度10%時(shí)有中毒的危急。 液化石油氣的幾種主要成分均能與空氣、氧氣構(gòu)成有爆炸性氣體，但爆炸極限范圍小。與空氣混合，丙烷的爆炸極限為2.19.5%，丁烷為1.58.5%，丁烯為1.79.6%。液化石油氣與氧氣混合的爆炸極限范圍為3.264%。 液化石油氣燃燒火焰溫度低，它比乙炔平安，適用于鋼材切割及

9、有色金屬焊接。 3 氫氣 氫氣是無色無味的氣體，比重為0.07，是最輕的氣體。它集中速度快，導(dǎo)熱性高，極易漏泄，點(diǎn)火能量低，是極危急的易燃易爆氣體。 氫氧火焰的溫度可達(dá)2770，應(yīng)用于水下火焰切割。 氫氣與空氣混合可形成爆鳴氣，其爆炸極限范圍為480%，氫氣與氧氣混合氣的爆炸極限范圍4.6593.5%，氫氣與氯氣的混合氣（1：1）受光即行爆炸，它的自燃點(diǎn)為240。氫與氟化合時(shí)能發(fā)生爆炸，甚至在陰暗處也會(huì)爆炸，因此它是一種擔(dān)心全的氣體。 4 氧氣 氧是一種無色、無味、無毒的氣體。比重為1.1053。它是一種活潑的助燃?xì)怏w，是強(qiáng)氧化劑，與可燃?xì)怏w混合燃燒的火焰溫度高。有機(jī)物在氧氣里的氧化反應(yīng)，具有

10、放熱性質(zhì)。增高氧的壓力和溫度，會(huì)使氧化反應(yīng)顯著加快，并增加放出的熱量。當(dāng)壓縮的氣態(tài)氧與礦物油、油脂微小分散的可燃物質(zhì)（炭粉、有機(jī)物纖維等）接觸時(shí)，能夠發(fā)生自燃。氧的突然壓縮所放出的熱量、摩擦熱和金屬固體微粒的碰撞熱、高速氣流中的靜電火花放電等，也可以引起火災(zāi)。因此當(dāng)使用氧氣時(shí)，特殊是壓縮狀態(tài)下，必需留意不要使它與易燃物質(zhì)相接觸。 氧氣能與全部可燃?xì)怏w和液體燃料的蒸汽混合形成爆炸性的混合氣，這些混合氣體具有很寬的爆炸極限范圍。 氧氣越純，它的燃燒火焰溫度越高。焊接用的氧氣純度一般為二級(jí)，即含氧量不低于98.5%。氧氣瓶?jī)?nèi)的壓力一般為1.5×10sup7supPa，輸送管道內(nèi)氧氣壓為（5

11、15）×10sup5supPa。 二、 電石使用平安 （一） 電石的物理、化學(xué)性質(zhì) 電石即碳化鈣，分子式為CaCsub2sub。它是堅(jiān)硬的塊狀體，呈紫褐色或深灰色，密度為2.2g/cmsup3sup。一般電石塊大小為280mm，小于2mm的很少使用。工業(yè)用的電石含碳化鈣約70%，含雜質(zhì)氧化鈣約24%，含碳、硅鐵、磷化鈣、硫化鈣等共為6%左右。因有以上雜質(zhì)，所以有臭味。 1 電石與水的化合作用 電石屬于遇水燃燒的危急品。它與水化合極為活躍，同時(shí)生成乙炔氣和氫氧化鈣，并放出大量的熱。 這時(shí)電石奪去氫氧化鈣所含水而分解，熟石灰呈密實(shí)態(tài)包圍在電石塊外層，阻擋電石連續(xù)分解，引起猛烈地過熱，當(dāng)溫

12、度超過300，壓力超過1.5×10sup5supPa（1.5表壓），就可能引起乙炔的燃燒爆炸。為使電石分解過程正常和防止爆炸，要供應(yīng)乙炔發(fā)生器足夠的水量，一般1kg電石需要515kg水（其中包括冷卻水），并要準(zhǔn)時(shí)換水。 2 電石分解速度 電石與水作用的分解速度（或乙炔氣生成速度）是以1kg電石在分解時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的乙炔氣體積（1）來表示。它與電石的純度、粒度、水的純度和溫度等因素有關(guān)。 （1） 電石、水的純度高，分解速度快。水溫高也能加速分解。水中含有氫氧化鈣，分解速度就減慢。 （2） 電石塊尺寸越小，分解速度越快。電石尺寸大，分解速度慢，而每kg電石的乙炔總生成量增加。在電石與水接觸的最初24mm內(nèi)分解速度最快，隨著電石表面漸漸粘附熟石灰，分解速度也減慢。電石粒度與分解時(shí)間的關(guān)系見表1。 表 表1 電石粒度與分解時(shí)間的關(guān)系 表1中所謂完全分解時(shí)間，是以電石產(chǎn)生乙炔總量的98%時(shí)所用的時(shí)間。 不同粒度的電石完全分解時(shí)間也不同。因此，在設(shè)計(jì)乙炔發(fā)生器時(shí)，要考慮并規(guī)定出電石的大小。在使用中假如違反規(guī)定，采納了小顆粒的電石，則發(fā)生器內(nèi)氣體的壓力快速增加。部分乙炔就會(huì)經(jīng)平安閥排入大氣，造成鋪張，當(dāng)平安閥失效時(shí)，就會(huì)發(fā)生事故；反之，采納了大