气焊与气割基础知识

气焊
qìhàn
气焊英文为 oxygen fuel gas welding (简称OFW）。

利用可燃气体与助燃气体混合燃烧生成的火焰为热源，熔化焊件和焊接材料使之达到原子间结合的一种焊接方法。

助燃气体主要为氧气，可燃气体主要采用乙炔、液化石油气等。

所使用的焊接材料主要包括可燃气体、助燃气体、焊丝、气焊熔剂等。

特点设备简单不需用电。

设备主要包括氧气瓶、乙炔瓶（如采用乙炔作为可燃气体）、减压器、焊枪、胶管等。

由于所用储存气体的气瓶为压力容器、气体为易燃易爆气体，所以该方法是所有焊接方法中危险性最高的之一。

优点
a.设备简单、使用灵活；
b.对铸铁及某些有色金属的焊接有较好的适应性；
c.在电力供应不足的地方需要焊接时，气焊可以发挥更大的作用。

缺点
a.生产效率较低；
b.焊接后工件变形和热影响区较大；
c.较难实现自动化。

器材
气焊丝和气焊熔剂
（1）气焊丝
气焊时，焊丝不断地送入熔池内，并与熔化的基本金属熔合形成焊缝。

焊缝的质量在很大程度上与气焊丝的化学成分和质量有关。

常用气焊丝的型号和用途如下：
1）结构钢焊丝一般低碳钢焊件采用的焊丝有H08A；重要的低碳钢焊件用H08Mn和H08MnA；中强度焊件用H15A；强度较高的焊件用H15Mn。

焊接强度等级为300～350MPa的普通碳素钢时，采用H08A、H08Mn和H08MnA 等焊丝。

焊接优质碳素钢和低合金结构钢时，可采用碳素结构钢焊丝或合金结构钢焊丝，如H08Mn、H08MnA、H10Mn2以及H10Mn2MoA等。

2）铸铁用焊丝铸铁焊丝分为灰铸铁焊丝和合金铸铁焊丝，其型号、化学成分可参见相关国家标准。

（2）气焊熔剂
1）气焊熔剂的作用气焊过程中，被加热的熔化金属极易与周围空气中的氧或火焰中的氧化合生成氧化物，使焊缝中产生气孔和夹渣等缺陷。

为了防止金属的氧化及消除已经形成的氧化物，在焊接有色金属、铸铁以及不锈钢等材料时必须采用气焊熔剂。

2）常用气焊熔剂及选用气焊熔剂应根据母材金属在气焊过程中所产生的氧化物的种类来选用。

所选用的熔剂应能中和或溶解这些氧化物。

汉语拼音：qìgē；英语：[gas cutting]
气割枪
气割就是用氧-乙炔（或其它可燃气体，如丙烷、天然气等）火焰产生的热能对金属(如钢板、型钢或铜锭)的切割。

气割所用的可燃气体主要是乙炔、液化石油气和氢气。

可燃气体与氧气的混合及切割氧的喷射是利用割炬来完成的，割炬的结构如图所示，它比焊炬多一根氧气导管。

气割简介
利用可燃气体同氧混合燃烧所产生的火焰分离
气割割炬
材料的热切割，又称氧气切割或火焰切割。

气割时，火焰在起割点将材料预热到燃点，然后喷射氧气流，使金属材料剧烈氧化燃烧，生成的氧化物熔渣被气流吹除，形成切口。

气割用的氧纯度应大于99％；可燃气体一般用乙炔气，也可用石油气、天然气或煤气。

用乙炔气的切割效率最高，质量较好，但成本较高。

气割设备主要是割炬和气源。

割炬是产生气体火焰、传递和调节切割热能的工具，其结构影响气割速度和质量。

采用快速割嘴可提高切割速度，使切口平直，表面光洁。

手工操作的气割割炬，用氧和可燃气体的气瓶或发生器作为气源。

半自动和自动气割机还有割炬驱动机构或坐标驱动机构、仿形切割机构、光电跟踪或数字控制系统。

大批量下料用的自动气割机可装有多个割炬和计算机控制系统。

被气割的金属材料应具备下列条件：①在纯氧中能剧烈燃烧，其燃点和熔渣的熔点必须低于材料本身的熔点。

熔渣具有良好的流动性，易被气流吹除。

②导热性小。

在切割过程中氧化反应能产生足够的热量，使切割部位的预热速度超过材料的导热速度，以保持切口前方的温度始终高于燃点,切割才不致中断。

因此,气割一般只用于低碳钢、低合金钢和钛及钛合金。

气割是各个工业部门常用的金属热切割方法，特别是手工气割使用灵活方便，是工厂零星下料、废品废料解体、安装和拆除工作中不可缺少的工艺方法。

气割原理
是利用可燃气体与氧气混合燃烧的火焰热能将工件切割处预热到一定温度后，喷出高速切割氧流，使金属剧烈氧化并放出热量，利用切割氧流把熔化状态的金属氧化物吹掉，而实现切割的方法。

金属的气割过程实质是铁在纯氧中的燃烧过程，而不是熔化过程。

气割要求
气割时应用的设备器具除割炬外均与气焊相同。

气割过程是预热一燃烧一吹渣过程，但并不是所有金属都能满足这个过程的要求，只有符合下列条件的金属才能进行气割。

1.金属在氧气中的燃烧点应低于其熔点；
2.气割时金属氧化物的熔点应低于金属的熔点；
3.金属在切割氧流中的燃烧应是放热反应；
4.金属的导热性不应太高；
5.金属中阻碍气割过程和提高钢的可淬性的杂质要少。

符合上述条件的金属有纯铁、低碳钢、中碳钢和低合金钢以及铁等。

其它常用的金属材料如：铸铁、不锈钢、铝和铜等，则必须采用特殊的气割方法（例如等离子切割等）。

目前气割工艺在工业生产中得到了广泛的应用。

气割特点
优点
1. 切割钢铁的速度比刀片移动式机械切割工艺快;
2. 对于机械切割法难于产生的切割形状和达到的切割厚度,气割可以很经济地实现;
3. 设备费用比机械切割工具低;
4. 设备是便携式的,可在现场使用;
5. 切割过程中,可以在一个很小的半径范围内快速改变切割方向;
6. 通过移动切割器而不是移动金属块来现场快速切割大金属板;
7. 过程可以手动或自动操作.
缺点
1. 尺寸公差要明显低于机械工具切割;
2. 尽管也能切割象钛这些易氧化金属,但该工艺在工业上基本限于切割钢铁和铸铁;
3. 预热火焰及发出的红热熔渣对操作人员可能造成着火和烧伤的危险;
4. 燃料燃烧和金属氧化需要适当的烟气控制和排风设施;
5. 切割高台金钢铁和铸铁需要对工艺流程进行改进;
6. 切割高硬度钢铁可能需要割前预热,割后继续加热,来控制割口边缘附近钢铁的金相结构和机械性能.
7. 气割不推荐用于大范围的远距离切割.
气焊与气割属明火作业，具有高温、高压、易燃易爆的特点，且经常与可燃、易燃物质以及压力容器打交道，存在着较大的火灾爆炸危险性。

气焊与气割所使用的乙炔、氢气、煤气、天然气、液化石油气等都是易燃易爆气体。

氧气具有强烈的助燃性，化学性质（O2）极为活泼，稍不注意，容易发生燃烧和引起爆炸。

气焊与气割所使用的设备、器具，如乙炔发生器、乙炔瓶、液化石油气罐、氧气钢瓶均属受压或高压容器，本身就具有较大的危险因素.
气焊与气割的火焰温度高，作业过程中熔融的金属火星到处飞溅，若溅到周围可燃物上，能引起阴燃造成火灾，尤其在进行气割时，温度更高，熔融的金属氧化物更多，飞溅的距离范围更大，造成火灾的危险性也就更为突出。

气焊的使用面较广，薄型的金属容器如汽油桶、气油箱以及各种各样的金属容器，在维修时都离不开气焊，钢筋连接时也用到气焊，往往由于这些容器内残留的汽油和易燃气体接触到焊、割火焰而引起爆炸。

在焊、割建筑工地，还会遇到许多可燃、易爆物质以及各种受压容器和管道。

气焊、气割使用的设备和能源虽然都有一定的火灾危险性，但火灾爆炸事故的发生，主要不在于这些设备和能源本身，而绝大多数是由于在气焊、气割作业中思想麻痹，操作不当，制度不严，安全措施落实不力而引起的。

气焊与气割的基本原理和安全特点
1．气焊的基本原理
气焊是利用可燃气体与助燃气体，通过焊炬进行混合后喷出，经点燃而发生剧烈的氧化燃烧，以此燃烧所产生的热量去熔化工件接头部位的母材和焊丝而达到金属牢固连接的方法。

(1)气焊应用的设备和工具
气焊应用的设备包括氧气瓶、乙炔瓶以及回火防止器等。

应用的工具包括焊炬、减压器以及胶管等。

(2)常用的气体及氧炔火焰
气焊使用的气体包括助燃气体和可燃气体。

助燃气体是氧气；可燃气体有乙炔、液化石油气和氢气等。

乙炔与氧气混合燃烧的火焰叫做氧炔焰。

按氧与乙炔的不同比值，可将氧炔焰分为中性焰、碳化焰(也叫还原焰)和氧化焰三种。

①中性焰中性焰燃烧后无过剩的氧和乙炔。

它由焰芯、内焰和外焰三部分组成。

焰芯呈尖锥形，色白而明亮，轮廓清楚。

离焰芯尖端2—4mm处化学反应最激烈，因此温度最高，为3100～3200℃。

内焰呈蓝白色，有深蓝色线条；外焰的颜色从里向外由淡紫色变为橙黄色。

火焰呈中性焰。

②碳化焰碳化焰燃烧后的气体中尚有部分乙炔未燃烧。

它的最高温度为2700～3000℃。

火焰明显，分为焰芯、内焰和外焰三部分。

③氧化焰氧化焰中有过量的氧。

由于氧化焰在燃烧中氧的浓度极大，氧化反应又非常剧烈，因此焰芯、内焰和外焰都缩短，而且内焰和外焰的层次极为不清，我们可以把氧化焰看作由焰芯和外焰两部分组成。

它的最高温度可达3100～3300℃。

由于火焰
中有游离状态的氧，因此整个火焰有氧化性。

气焊时，火焰的选择要根据焊接材料而定。

(3)气焊丝
气焊用的焊丝起填充金属的作用，焊接时与熔化的母材一起组成焊缝金属。

常用气焊丝有碳素结构钢焊丝、合金结构钢焊丝、不锈钢焊丝、铜及铜合金焊丝、铝及铝合金焊丝、铸铁焊丝等。

在气焊过程中，气焊丝的正确选用十分重要，应根据工件的化学成分、机械性能选用相应成分或性能的焊丝，有时也可用被焊板材上切下的条料作焊丝。

(4)气焊熔剂(焊粉)
为了防止金属的氧化以及消除已经形成的氧化物和其他杂质，在焊接有色金属材料时，必须采用气焊熔剂。

常用的气焊熔剂有不锈钢及耐热钢气焊熔剂、铸铁气焊熔剂、铜气焊熔剂、铝气焊熔剂。

气焊时，熔剂的选择要根据焊件的成分及其性质而定。

2．气割的基本原理
气割是利用可燃气体与氧气混合燃烧的预热火焰，将金属加热到燃烧点，并在氧气射流中剧烈燃烧而将金属分开的加工方法可燃气体与氧气的混合及切割氧的喷射是利用割炬来完成的。

气割所用的可燃气体主要是乙炔、液化石油气和氢气等。

归纳起来，氧炔焰气割过程是：预热一燃烧一吹渣。

并不是所有金属都能被气割，只有符合下列条件的金属才能被气割：
(1)金属能同氧剧烈反应，并放出足够的热量。

(2)金属导热性不应太高。

(3)金属燃烧点要低于它的熔点。

(4)金属氧化物的熔点要低于金属本身的熔点
(5)生成的氧化物应该易于流动。

符合上述条件的金属：有纯铁低碳钢、中碳钢和低合金钢以及钛等。

其他常用的金属材料如：铸铁、不锈钢及耐酸钢、铝和铜等则必须采用特殊的气割方法。

3．气焊与气割的安全特点
(1)火灾、爆炸和灼烫
气焊与气割所应用的乙炔、液化石油气、氢气和氧气等都是易燃易爆气体；氧气瓶、乙炔瓶、液化石油气瓶都属于压力容器。

在焊补燃料容器和管道时，还会遇到其他许多
易燃易爆气体及各种压力容器，同时又使用明火，如果设备和安全装置有故障或者操作人员违反安全操作规程等，都有可能造成爆炸和火灾事故。

在气焊与气割的火焰作用下，氧气射流的喷射，使火星、熔珠和铁渣四处飞溅，容易造成灼烫事故。

较大的熔珠和铁渣能引着易燃易爆物品，造成火灾和爆炸。

因此防火防爆是气焊、气割的主要任务。

(2)金属烟尘和有毒气体
气焊与气割的火焰温度高达3000℃以上，被焊金属在高瘟作用下蒸发、冷凝成为金属烟尘。

在焊接铝、镁、铜等有色金属及其他合金时，除了这些有毒金属蒸气外，焊粉还散发出燃烧物；黄铜、铅的焊接过程中都能散发有毒蒸气。

在补焊操作中，还会遇到其他毒物和有害气体。

尤其是在密闭容器、管道内的气焊操作，可能造成焊工中毒事故。

防火防爆是气焊与气割安全工作的重点
首先，气焊与气割所使用的介质如电石、乙炔等的燃爆危险性都很大，而且同时存在氧气，一旦遇到火源，很容易发生燃烧爆炸。

其次，乙炔发生器是容易发生着火爆炸的设备。

一旦发生回火，乙炔胶管和氧气胶管也可能发生着火爆炸。

再次，在存有可燃爆炸性混合气体和其它易燃物的场所，气焊火焰及气焊时产生的火星、熔珠和熔渣都有可能成为火灾爆炸事故的点火源。

乙炔--氧气火焰温度为3100～ 3300℃，较大的熔珠和熔渣能飞溅到距操作点 5米以外的地方，如遇到可燃爆炸性混合气体或可燃易燃物品，就可能发生火灾爆炸事故。

所以说，火灾和爆炸是气焊的主要危险，防火与防爆是气焊与气割安全工作的重点。

气焊、气割工安全技术操作规程
1、电焊工学员必须在指导老师的指导下操作。

2、工作前应穿戴好防护用品，查看工作环境是否符合安全要求。

3、焊枪嘴子应避免碰击，使用前应检查有无堵塞，工作发生回火现象时，不得用手握折导管制止回火，应立即将乙炔气门关闭，并及时检查。

4、乙炔、氧气胶皮管，其长度应在15米以上，装过油类或补过的胶管禁止使用。

5、胶皮导管两端接头应用卡子卡紧，保证严密不漏气，乙炔与氧气导管其颜色应有区别。

6、氧气瓶标记要清楚，使用前要仔细检查，开启氧气瓶或乙炔气瓶时动作应缓慢，并使用专用工具。

7、不准焊接承有压力的容器，内有压力的容器和装过易燃易爆等危险化学品的容器，焊接时就先除压、清洗、景干，并将所有能打开的泄压口、通风口全部打开，经检查柏方可焊接。

8、焊接工作场所内，不准存放易燃易爆物品，焊接工件上不准有油迹。

9、在焊、割铜、锌、铅等金属物或涂有油漆、颜料工件时，工作地点必须通风良好，操作者须戴防护用品。

10、存放氧气瓶、乙炔瓶的场所应悬挂“严禁烟火”的警示牌，并配备灭火器材。

气焊与气割设备
两种设备是相同的，包括氧气瓶、乙炔发生器或其他可燃气体供气源、回火防止器和减压器等。

他们使用不同的工具，分别为焊炬和割炬。

1.氧气瓶。

是一种储存和运输氧气用的高压容器，外表面涂天蓝色漆，并标有明显的黑字“氧气”。

氧气瓶内氧气压力为15兆帕（150公斤力/平方厘米）。

2.乙炔发生器。

是利用电石和水相互作用制取乙炔的设备。

乙炔发生器分为低压式和中压式两类。

低压式乙炔发生器制取乙炔压力为45千帕（0.45公斤力/平方厘米）；中压式乙炔发生器制取乙炔压力在45～150千帕（0.45～1.5公斤力/平方厘米）之间。

现在多数使用排水式中压乙炔发生器。

低压式浮桶乙炔发生器由于安全性能差已逐渐淘汰。

3.溶解乙炔气瓶。

利用乙炔大量溶解在丙酮溶液中的特点，利用溶解乙炔气瓶来储存和运输乙炔气。

与用乙炔发生器直接制取乙炔相比，采用溶解乙炔具有下列许多优点：（1）由于溶解乙炔气是由专业化工厂生产的，可节省电石30％左右。

（2）溶解乙炔气的纯度高，有害杂质和水分含量很少，焊接质量高。

（3）乙炔瓶比乙炔发生器具有较高的安全性，因此允许在热车间和锅炉房使用。

而在这些场所是不允许使用乙炔发生器的，其原因是避免从发生器中漏出气态乙炔，造成爆炸着火。

（4）乙炔瓶可以在低温度情况下工作，不存在水封回火防止器及胶管中水分结冰而停止供气的现象，对北方寒冷地区更具有优越性。

（5）焊接设备轻便，操作简单，工作地点也较清洁卫生。

因为没有电石、给水、排水和储存电石渣的装置，也省去经常性的加料、排渣和看管发生器等操作事项。

（6）溶解乙炔气的压力高，能保持焊炬和割炬的工作稳定。

4.回火防止器。

是在气焊、气割过程中一旦发生回火时，能自动切断气源，有效地堵截回火气流方向回烧，防止乙炔发生器（溶解乙炔气瓶）爆炸的安全装置。

5.减压器。

减压器是把储存在气瓶内的高压气体减到所需要的工作压力，并保持稳定供气的装置。

减压器有氧气用、乙炔气用等种类，不能相互混用。

气焊工安全操作技术基本要求
1、气焊工必须经过有关部门安全技术培训，取得特种作业操作证后，方可独立上岗操作；明火作业必须履行审批手续。

2、施焊场地周围应清除易燃、易爆物品或进行覆盖、隔离。

3、氧气瓶、乙炔瓶必须按照《气瓶安全监察规程》的规定，严格进行技术检验，合格后方能使用。

如果超出有效期，不得使用。

应远离高温、明火和熔融金属飞溅物10米以上，氧气瓶避免直接受热。

4、氧气瓶、氧气表及焊割工具上，严禁沾染油脂。

5、氧气瓶、乙炔瓶应有防震胶圈，旋紧安全帽，避免碰撞和剧烈震动，并防止曝晒。

冻结时应用热水加热，不准用火烤。

氧气瓶、乙炔瓶必须按规定单独摆放，使用时确保两者间的安全距离。

6、点火时，焊枪口不准对人，正在燃烧的焊枪不得放在工件或地面上。

7、不得手持连接胶管的焊枪爬梯、登高。

8、严禁在带压的容器或管道上焊、割，焊接带电设备时必须尢切断电源。

9、在贮存过易燃、易爆及有毒物品的容器或管道上焊、割时，应先把容器或管道清理干净，并将所有的孔、口打开。

10、铅焊时，场地应通风良好，皮肤外露部位应涂护肤汕脂，工作完毕应洗漱。

11、工作完毕，应将氧气瓶、乙炔瓶的气阀关好。

氧气瓶应拧上安全罩。

检查操作场地，确认无着火危险，方准离开。

气焊工安全操作规程
1、工作前检查所有设备、工具并达到完好，防护用品齐全。

2、凡独立操作的气焊工，必须持证上岗。

3、氧气瓶、乙炔瓶必须立放，严禁倒置。

氧气瓶、乙决瓶禁止接触明火，应加遮护，
不得在烈日下曝晒和受高温热源辐射。

冬季工作时，防止氧气胶管、乙炔胶管冻坏，须用不含油脂的蒸汽或热水暖化，严禁明火烘烤。

5、禁止用明火和其他热源加热气瓶。

6、氧气瓶、乙决瓶相互间距离不得小于5m。

7、氧气瓶、乙炔瓶与明火的距离不得小于10m
8、搬运氧气瓶、乙炔瓶，应轻抬轻放。

无保护帽、防震圈的气瓶不得搬运或装车。

乙炔气瓶上的易熔物热离地面。

9、气割时，工件应用非可燃物垫离地面。

10、当焊、割炬回火或边疆产生爆鸣时，应及时切断乙炔气。

11、施工完毕后，关闭全部阀六，禁止漏气，存放到指定地点。

气焊-正文
利用气体燃烧的火焰作为热源的焊接方法（见图）。

乙炔 (C
2H
2
)是最常用的可燃气
体。

氧和乙炔燃烧的化学过程是 2C
2H
2
+SO
2
→4CO+2H
2
+3O
2
+热量→4CO
2
+2H
2
O+热量。

形成的
火焰可调节成4种形式，分别适用于不同金属和合金的焊接（见表）。

氧乙炔火焰生成的氢和二氧化碳对熔化金属有一定的保护作用。

气焊一般是手工操作，常用于焊接 6毫米以下的薄板和小直径管材以及修补焊接。

气焊适用于多种金属材料的焊接，设备简单、成本低廉、焊炬操作灵便，在小批量薄件（最薄 0.5毫米）焊接、全位置安装焊（如锅炉低压管安装）和修补焊等方面应用较普遍。

气焊-气焊的优点
(a) 设备简单、费用低、移动方便、使用灵活。

(b) 通用性强，对铸铁及某些有色金属的焊接有较好的适应性。

（C）由于无需电源，因而在无电源场合和野外工作时有实用价值。

气焊-气焊的缺点
(a)生产效率较低。

气焊火焰温度低，加热速度慢。

（b）焊接后工件变形和热影响区较大，加热区域宽，焊接热影响区宽，焊接变形大。

(C)焊接过程中，熔化金属受到的保护差，焊接质量不易保证。

（D）较难实现自动化。