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气焊与气割的工具

时间:2022-11-02 百科知识 版权反馈
【摘要】:焊炬是气焊及软、硬钎焊时,用于控制火焰进行焊接的工具。乙炔靠氧气的射吸作用吸入射吸管。等压式焊炬是指燃烧气体和氧气两种气体具有相等或接近于相等的压力。割炬按可燃气体与氧气混合的方式不同可分为射吸式割炬和等压式割炬两种,割炬的型号及主要技术数据见表5-6。割炬的每个连接部位应具备良好的气密性。在气焊气割过程中,气体火焰伴有爆鸣声进入焊(割)炬,并熄灭或在喷嘴重新点燃的现象称回火。

(一)减压器

将高压气体降为低压气体的调节装置称为减压器。

1.减压器的作用

减压器又称压力调节器,它的作用有两个:减压作用与稳压作用。

2.减压器的分类

(1)按用途不同可分为集中式和岗位式。

(2)按构造不同可分为单级式和双级式。

(3)按工作原理不同可分为正作用式和反作用式。

目前国内生产的减压器主要是单级反作用式和双级混合式两类(目前使用QD2A单极氧气减压器,它的安全阀泄气压力为1.568~1.72MPa)。

3.减压器的安全使用技术

(1)安装氧气减压器之前,先打开氧气瓶阀门吹除污物,以防灰尘和水分带入减压器内,然后关闭氧气瓶阀门再装上减压器。在开启气瓶阀时,操作者不应站在瓶阀出气口前面,以防止高压气体突然冲击伤人。

(2)应预先将减压器调压螺钉旋松后才能打开氧气瓶阀,开启氧气瓶阀时要缓慢进行不要用力过猛,以防高压气体损坏减压器及高压表。

(3)减压器不得附有油脂,如有油脂,应擦洗干净后再使用。

(4)调节工作压力时,应缓缓地旋转调压螺钉,以防高压气体冲坏弹性薄膜装置或使低压表损坏。

(5)用于氧气的减压器应涂蓝色,乙炔减压器应涂白色,不得相互换用。

(6)减压器冻结时,可用热水或蒸汽解冻,不许用火烤。冬天使用时,可在适当距离安装红外线灯加温减压器,以防冻结。

(7)减压器停止使用时,必须先把调节螺钉旋松再关闭氧气瓶阀,并把减压器内的气体全部放掉,直到低、高压表的指针指向零值为止,高压氧是指压力在3MPa以上。

(8)开启氧气瓶阀后,检查各部位有无漏气现象,压力表是否工作正常,待检查完毕后再接氧气橡皮管。

(9)减压器必须定期检修,压力表必须定期校验,以确保调压可靠和读数准确。

4.减压器的故障排除

减压器由于使用不当或其他因素会产生各种故障,现将故障特征、可能产生的原因及消除方法列于表5-5。

表5-5 减压器的常见故障及其消除方法

(二)焊炬、割炬

1.焊炬

焊炬是气焊及软、硬钎焊时,用于控制火焰进行焊接的工具。焊炬的作用是将可燃气体和氧气按一定比例混合,并以一定的速度喷出燃烧,生成具有一定能量、成分和形状的稳定火焰。

焊炬的好坏直接影响着焊接质量。因此,要求焊炬能很好地调节和保持氧气和可燃气体比例以及火焰大小,并使混合气体喷出速度等于燃烧速度,以形成稳定的燃烧;同时焊炬本身的质量要轻,气密性要好,还要耐腐蚀和耐高温。

气焊炬按气体的混合方式分为射吸式焊炬和等压式焊炬两类;按火焰的数目分为单焰和多焰两类;按可燃气体的种类分为乙炔用、氢用、汽油用等;按使用方法分为手工和机械两类。

(1)射吸式焊炬。射吸式焊炬是可燃气体靠喷射氧流的射吸作用与氧气混合的焊炬。乙炔靠氧气的射吸作用吸入射吸管。因此它适用于低压及中压乙炔气(0.001~0.1MPa)。射吸式焊炬的结构如图5-9所示。

图5-9 射吸式焊炬

1—乙炔阀;2—乙炔导管;3—氧气导管;4—氧气阀;5—喷嘴;6—射吸管;7—混合室气管;8—焊嘴

(2)等压式焊炬。等压式焊炬是指燃烧气体和氧气两种气体具有相等或接近于相等的压力。燃烧气依靠自己的压力与氧混合。

等压式焊炬结构十分简单,只要保证进入焊炬的压力正常,火焰就能稳定燃烧。焊炬在施焊使用时,发生回火的可能性很小。但这种焊炬不能使用低压乙炔发生器,只能使用乙炔瓶或中压乙炔发生器。

等压式焊炬主要结构如图5-10所示。

图5-10 等压式焊炬

1—混合室;2—调节阀;3—氧气导管;4—乙炔导管

2.割炬

割炬是气割的主要工具,可以安装或更换割嘴,调节预热火焰气体流量和控制切割氧流量。

割炬按可燃气体与氧气混合的方式不同可分为射吸式割炬和等压式割炬两种,割炬的型号及主要技术数据见表5-6。目前射吸式割炬使用较多,按用途不同可分为普通割炬、重型割炬和焊割两用炬等。

割嘴的构造与焊嘴不同,如图5-11所示,焊嘴上的喷射孔是小圆孔,所以火焰呈圆锥形;而割嘴上的混合气体喷射孔是环形或梅花形的,因此作为气割预热火焰的外形呈环状分布。

图5-11 割嘴与焊嘴的截面比较

(a)焊嘴;(b)割嘴

1)射吸式割炬的工作原理

气割时,先逆时针方向稍微开启预热氧调节阀,再打开乙炔调节阀,使氧气与乙炔在喷嘴内混合后,经过混合气体通道从割嘴喷出,并立即点火,经适当调节后形成所需的环形预热火焰,对割件进行预热。待割件预热至燃点时,即逆时针方向开启高压氧调节阀,此时高速氧气流将割缝处的金属氧化并吹除,随着割炬的不断移动即在割件上形成割缝。射吸式割炬工作原理如图5-12所示。

表5--6 割炬的型号及主要技术数据

注:割炬型号含义:G—割炬;0—手工;1—射吸式;2—等压式;30、1 0 0、3 0 0—切割低碳钢的最大厚度分别为3 0 m m、1 0 0 m m、3 0 0 m m。

图5-12 射吸式割炬工作原理图

1—割嘴;2—切割氧通道;3—切割氧开关;4—乙炔调节阀;5—预热氧气调节阀;6—混合气体管路

2)割炬安全使用要求

(1)焊炬和割炬应符合《射吸式焊炬》(JB/T6969—1993)和《射吸式割炬》(JB/T6970—1993)等标准的要求。

(2)由于割炬内通有高压氧气,因此割嘴的各个部分和各处接头的紧密性要特别注意,以免漏气。割炬的每个连接部位应具备良好的气密性。

(3)切割时,飞溅出来的金属微粒与熔渣微粒较多,喷孔易堵塞,孔道内易黏附飞溅物,因此要经常用通针通,以免发生回火。射吸式割炬的构造如图5-13所示。

图5-13 射吸式割炬的构造

1—切割氧气管;2—切割氧气阀;3—氧气管;4—乙炔管;5—乙炔调节阀;6—预热氧调节阀;7—射吸管;8—混合气管;9—割嘴

(4)内嘴必须与高压氧通道紧密连接,以免高压氧漏入环形通道而把预热火焰吹熄。

(5)装配割嘴时,必须使内嘴与外嘴严格保持同心,这样才能保证切割用的纯氧射流位于环形预热火焰的中心。

(6)发生回火时,应立即关闭切割氧气阀和乙炔调节阀,然后关闭预热氧调节阀。

3.气割气焊火焰

采用乙炔与氧混合燃烧所形成的火焰称为氧乙炔火焰。氧和乙炔气体混合燃烧发生化学反应的方程式为

通过调节氧气阀门和乙炔阀门,可改变氧气和乙炔的混合比例,得到三种不同的火焰:中性焰、碳化焰和氧化焰。气焊时一般采用中性焰,它由焰芯、内焰和外焰三部分组成。

(1)焰芯是火焰中靠近焊炬(或割炬)喷嘴孔的呈锥状而发亮的部分。其长度随混合气体的喷射速度加大而增长,在此区域主要是乙炔加热分解为游离碳和氢,是为乙炔燃烧的准备阶段。炽热的游离碳使焰芯发出明亮的白光,但温度却不很高。

(2)内焰是火焰中含碳气体过剩时,在焰芯周围明显可见的富碳区,只在碳化焰中有内焰。颜色较暗,在此区域碳和氧剧烈燃烧后产生一氧化碳,是乙炔(氧与乙炔比例小于1)的不完全燃烧阶段,它的温度范围在2800~3200℃,离芯焰尖端2~4mm处温度最高,可达3100~3200℃。内焰中是还原性气体,故CO体积占60%~66%,H2体积占34%~40%,对焊接熔池能起保护作用。

(3)外焰是火焰中围绕焰芯或内焰燃烧的火焰,呈淡蓝色。在此区域吸取了空气中的氧,使乙炔达到完全燃烧,生成物为二氧化碳和水蒸气,并有周围空气中的氧和氮混入,故具有一定的氧化性,温度也比较低。

(三)回火保险器

在气焊气割过程中,气体火焰伴有爆鸣声进入焊(割)炬,并熄灭或在喷嘴重新点燃的现象称回火。回火有持续回火和回烧两种。

发生回火的根本原因是:由于混合气体从焊炬或割炬的喷射孔内喷出的速度小于混合气体燃烧速度。

为了防止火焰倒燃进入乙炔瓶或乙炔发生器内,就必须在乙炔软管与乙炔瓶或乙炔发生器的中间装置专门的防止回火的设备,这个专门的设备就是回火保险器。回火保险器的作用:当焊炬或割炬发生回火时,一是把倒燃的火焰与乙炔发生器(或乙炔瓶)隔绝开来;二是在回火发生后立即断绝乙炔的来路,这样待残留在回火保险器内的乙炔烧完后,倒燃的火焰也就自行熄灭了。

1.回火保险器的分类

(1)按通过的乙炔压力不同可分为低压式(0.01MPa以下)和中压式(0.01~0.05MPa)两种。

(2)按作用原理不同可分为水封式和干式两种。

(3)按构造不同可分为开式和闭式两种。

(4)按装置的部位不同可分为集中式和岗位式两种。

目前国内常用的水封式回火保险器,有低压开式和中压闭式两种类型,常用的干式回火保险器主要有中压防爆膜式和中压干式等类型。

2.回火保险器的安全使用技术

(1)安装在乙炔发生器上的回火保险器,其流量、压力必须与该发生器的乙炔生产率、压力相适应。

(2)多人使用一个乙炔发生器时,除在发生器附近安置一个总的回火保险器外,应在每个工作岗位上再安装一个回火保险器。每个岗位上的回火保险器只允许接一把焊炬或割炬。

(3)使用期满1年应对泄压阀(用压缩空气)进行泄压值调试,确保严密性。

(4)严禁使用漏气及泄压装置失灵的回火保险器。

(5)回火保险器的防爆膜在回火爆破后,必须及时更换符合安全规定的防爆膜。

(6)若发现流量少、阻力增加,可能是过滤器被水或某物堵塞,应旋下端盖,取出过滤器,浸于丙酮中清洗,并用压缩空气吹干后方可装配,再经阻火性能试验合格后方可继续使用。

(7)弹簧、复位拉簧、O形密封圈等应每年更换一次。

(四)辅助工具

(1)护目镜。焊工应根据材质和需要选择镜片颜色和深浅。护目镜的作用是:保护焊工眼睛不受火焰亮光的刺激;防止金属微粒的飞溅而损伤眼睛。

(2)点火枪。使用手枪式点火枪最为安全方便。

(3)胶管。氧气瓶和乙炔瓶中的气体须用胶管输送到焊炬和割炬中。胶管按照《气体焊接设备焊接、切割和类似作业用橡胶软管》(GB/T2550—2016)的规定,氧气胶管为蓝色,允许工作压力为1.5MPa;乙炔胶管为红色,允许工作压力为0.3MPa。

通常,氧气管的内径为8mm,乙炔管的内径为10mm。无论氧气管和乙炔管均要耐磨、耐高温。连接焊、割炬胶管长度不能短于10m,一般以10~15m为佳,太长了会增加气体流动阻力,消耗气体。焊、割炬用胶管禁止接触油污及漏气,并且严禁互换使用。

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