焊接用气体

焊接用气体焊接用气体主要是指气体保护焊（二氧化碳气体保护焊、惰性气体保护焊）中所用的保护性气体 和气焊、切割时用的气体，包括二氧化碳（CO）、氩气（Ar）、氦气（He）、氧气（O）、可燃气体、 混合气体等。焊接时 保护气体既是焊接区域的保护介质，也是产生电弧的气体介质；气焊和切22割主要是依靠气体燃烧时产生的热量集中的高温火焰完成，因此气体的特性（如物理特性和化学 特性等）不仅影响保护效果，也影响到电弧的引燃及焊接、切割过程的稳定性。1.焊接用气体的分类根据各种气体在工作过程中的作用，焊接用气体主要分为保护气体和气焊、切割时所用的气体。1.1保护气体保护气体主要包括二氧化碳（CO）、氩气（Ar）、氦气（He）、氧气（O）和氢气（H）。国际焊接学会指出，保护气体统一按氧化势进行分类，并确定分类指标的简单计算公式为：分类指标 222=O%+1/2CO%。在此公式的基础上，根据保护气体的氧化势可将保护气体分成五类。I类为惰性22气体或还原性气体，M类为弱氧化性气体，M类为中等氧化性气体，M和C类为强氧化性气体。1保护气体各类型的氧化势指标见表1。焊接黑色金属时保护气体的分类见表2。32表1 保护气体各类型的氧化势指标类型IMMMC氧化势指标16焊接黑色金属时保护气体的分类表2类分气体数目%混合比（以 体积百分比表示）型类焊缝 金属 中的 含氧量氧化性惰性还原 性CO2O2ArHeH2I1 1 2100 7527 100 余惰性0.07C1 2100余99%，O V0.1%，HOV0.05%；国外有时还要求 CO99.8%，HOV0.0066%，露点2222低于-40C（相当于GB的I类）。 表10焊接用液体CO的技术要求（GB 605285）指标名称222% I类11类2一级二级三级含量CO水分含量299.8 X0.00599.5 X0.0599.0 X0.10399.0如果在生产现场使用的市售CO气体水分含量较高、纯度偏低时，应该做提纯处理，经常采用的方 法如下。a、将新灌CO气体钢瓶倒立静置12h，使水分沉积在底部，然后打开倒置钢瓶的气2阀，根据瓶中含水量的不同，一般放水23次，每次放水间隔约30min,放水结束后将钢瓶放 2正。b、经放水处理后的钢瓶在使用前先放气23min，因为上部的气体一般含有较多的空气和水分， 而这些空气和水分主要是灌瓶时混入瓶内的。c、在CO供气管路中串接高压干燥器和低压干燥器，干燥剂可采用硅胶、无水氧化钙或脱水硫酸 铜，以进一步减少CO气体中的水分，用过的干燥剂烘干后可重复使用。d、当瓶中气压降低22到0.98MPa时，不再使用。当通风不良或狭窄空间内采用CO作保护气体施焊时，须加强通风措施，以免因CO浓度超过国家 规定的允 ），而影响焊工身体健康。许浓度（30kg/mAr） 2.2氩气（1）氧气的性质（C和。222氧气无色无味，在0氧气是空气中除氮、氧之外，含量最多的一种稀有气体，其体积分数约 0.935%C）和氮气-183倍。氧气的沸点为-186C，介于氧气（1atm101325Pa）下，密度是1.78g/L, 约为空气的1.25 C）的沸点之间。分馏液态空气制取氧气时，可同时制取氧气。（-196因此可 以避免焊缝中金属元焊接时既不与金属起化学反应，氧气是一种惰性气体，也不溶解于液态金属 中，为获得高质量的焊缝提供了有利条素的烧损和由此带来的其他焊接缺陷，使焊接冶金反应变 得简单并容易控制，件。由此可见，氧气的热导率最小，又属于单原子气体，高温时的热导率 与温度的关系见图N4HAr、He、不会因分解而吸收热量，所以在氧气中燃烧的电弧热量损失较22小。氧气的密度较大，在保护时不易漂浮散失，保护效果良好。焊丝金属很容易呈稳定的轴向 射流过渡，飞溅极小。2（）氧气的存储C下以液态形式储存和运输，但焊接时多使用钢瓶装的 氧气，氧气钢瓶规定漆成银灰色，-184氧气可在低于上写绿色（氯）字。目前我国常用氧气钢瓶的容积为33L、40L、44L，在20C以下，满瓶装氧气压力为 15MPa。氧气钢瓶在使用中严禁敲击、碰撞；瓶阀冻结时，不得用火烘烤；不得用电磁超重搬运 机搬运氧气钢瓶；夏季要防日光暴晒；瓶内气体不能用尽；氧气钢瓶一般应直立放置。（3）焊接用氧气的纯度氧气是制氧的副产品，因为氧气的沸点介于氧和氮之间，差值很小，所以在氧气中常残留一定数 量的其他杂质。按我国现行规定，焊接用氧气的纯度应达到99.99%，具体技术要求按GB 4842 84和GB 10642-89的规定（见表11）执行。不同材质焊接时所使用的氧气纯度见表12。表11焊接用氩气的纯度要求指标名称氯气(GB 484284)高纯度氧气（GB 1062489）工业用氯优等品一级品合格 品氯含量（3）/% ）/%氮含量（氧 含量（W）/%氢含 量（3）/% ）/%碳含 量（WW）/%水分 含量（99.99 0.007 0.0010.0005 0.001 0.00299.9996 0.00020.0001 0.000050.00005 0.0000199.9993 0.00040.0001 0.0001 0.00010.0002699.9990.00050.00020.00010.00料焊材被各气体含量/%ArN2O2H2钛、锆、钼、铌及其合金 铝、镁及其 合金、铬镍耐热合金 铜及铜合金、铬 镍不锈钢99.98 3 399.9399.70.01 0.04 WW0.080.005 0.050.015 0.070.070.07O焊接中如果氩气的杂质含量超过规定标准，在焊接过程中不但影响对熔化金属的保护，而且极 易使焊缝产生气孔、夹渣等缺陷，影响焊接接头质量，加剧钨极的烧损量。2.3 氦气（He）（1）氮气的性质氮气也是一种无色、无味的惰性气体，与氩气一样也不知其他元素组成化合物，不易溶于其他金 属，是一种单原子气体，沸点为269C。氮气的电离电位较高，焊接时引弧困难。与氩气相比它 的热导率较大，在相同的焊接电流和电弧强度下电压高，电弧温度高，因此母材输入热量大，焊 接速度快，弧柱细而集中，焊缝有较大的熔透率。这是利用氮气进行电弧焊的主要优点，但电弧 相对稳定性稍差于氩弧焊。氮气的原子质量轻，密度小，要有效地保护焊接区域，其流量要比氩气大得多。由于价格昂贵， 只在某些具有特殊要求的场合下应用，如核反应堆的冷却棒、大厚度的铝合金等关键零部件的焊 接。氩气和氮气在焊接过程中的特性比较见表13。表13氧气和氦气在焊接过程中的特性比较气体符号氩气Ar 电弧 电压 低： 产生 的热 量少，适用 于薄 金属 的钨 极氩 弧焊 良好的 清理 作 用： 金 容 易引 弧： 焊接 薄件 金属 时特 别重 要 气体 流量 小： 氩气 比空 气密 度 大， 保护 效果 好， 比氦 气受 空气 的流 动性 影响 小 适合 立焊 和仰 焊： 氩气 能较 好地 控制 立焊 和仰 焊时 的熔池， 但保 护效 果比 氦气 差 焊接 异种 金 属： 一般 氩气 优于 氦气氦气He 电弧 电压 高： 电弧 产生 的热 量 大， 适合 焊接 厚金 属和 具有 高热 导率 的金 属 热影 响区 小： 焊接 变形 小， 并得 到较 高的 力学 性能 气体流 量 大： 敏 感， 但氦 气对 仰焊 和立 焊的 保护 效果 好 自动 焊速 度高：焊接 速度 大于适合焊接形成难熔氧化皮的金属如铝铝合金及含铝量高的铁基氦气对空气流动性 比气体流量比氩气氦气比空气密度小0.时，可获得气孔和咬边较小的焊66mm/s由于氦气电弧不稳定，阴极清理作用也不明显，钨极氦弧焊一般采用直流正接，即使对于铝、镁 及其合金的焊接也不采用交流电源。氦弧发热量大且集中，电弧穿透力强，在电弧很短时，正接 也有一定的去除氧化膜效果。直流正接氦弧焊接铝合金时，单道焊接厚度可达12mm，正反面焊 可达20mm。与交流氩弧焊相比，熔深大、焊道窄、变形小、软化区小、金属不易过烧。对于热 处理强化铝合金，其接头的常温及低温力学性能均优于交流氩弧焊。（2）焊接用氦气的纯度作为焊接用保护气体，一般要求氦气的纯度为99.9%99.999%，此外还与被焊母材的种类、成 分、性能及对焊接接头的质量要求有关。一般情况下，焊接活泼金属时，为防止金属在焊接过程 中氧化、氮化，降低焊接接头质量，应选用高纯度氦气。焊接用氦气的技术要求见表14。表14焊接用氢气的技术要求指标名称高纯氦纯氦工业用氦一级品二级品一级品二级 品3）/% （氦含量99.99999.9999.9999.998氖含量（0/10-64.01525800)W(Ne+H2(Ne+H2.02% W氢含量（W）/10-61.03.05.0氧总含量（W ）/10-61.03.05.029W氮含量()/10-62.0102050W含量 CO()/10-60.51.01.0不作规定不作规定6（CO含量）/10 20.51.01.0W甲烷含量()/10-60.51.01.0)/10(水分含量-63.0101530+Ar+注：表中气体的含量用体积分数表示；水分含量用质量分数表示。2.4氧气的性质(1) 氧气的性质氧气在常温常压下是一种无色、无臭、无味、无毒的气体。在0C和1atm (101325Pa)下氧气密 度为1.43kg/m3,比空气大。氧的液化温度为-182.96C，液态氧呈浅蓝色。常温时，氧则以化 合物和游离态大量存在于空气和水中。氧气本身并不能燃烧，但它是一种化学性质极为活泼的助燃气体，能与很多元素化合，生成氧化 物。通常情况下把激烈的氧化反应称为燃烧。气焊和切割正是利用可燃气体和氧燃烧所放出的热 量作为热源的。(2) 氧气的制取制取氧气的方法很多，如化学法、电解水法及液化空气法等。但在工业上大量制取氧气时，都采 用液化空气法。就是将空气压缩，并且冷却到-196C以下，使空气变成液体，然后再升高温度， 当液体空气的温度上升到-196C时，空气中的氮则蒸发变成气体，但温度继续升高到-183C时， 氧开始气化。再用压缩机将气体氧压缩到120150atm，装入专用的氧气瓶中，以便使用和储存。(3) 氧气的存储氧气的存储和运输一般都将氧气装在专用的氧气瓶中，并且氧气瓶外部应涂上天蓝色油漆，用黑 色油漆写上年应在充气工厂进行检验，即检查气瓶的容积、质量，53“氧气”两字以作标志。 氧气瓶应在使用过程中每隔.查看气瓶的腐蚀和破裂程度。常用氧气瓶的尺寸和装气量见表15。工作过程中氧气的供气量主要靠气瓶上的减压器进行调节，气瓶用减压器的主要技术参数见表16,减压器常见故障及防止 措施见表17。表15常用氧气瓶的尺寸和装气量外形尺寸/mm/L内容积瓶重/kg瓶阀型号C,1 4.7M Pa（2 0径夕卜度高2191150203347QF-2铜阀1250203653137020405720 148044601570204763/装气)条件 55.566.57表16气瓶用减压器的主要技术参数减压器型号QD1QD-2AQD-2ADJ-6SJ7-10QD-20QW2-16/0.6名称单级氧气减压器双级氧气减压器单级乙块 减压器单级 丙烷 减压 器压力表规格/MPa高压表024.5024.5024.5024.5024.524.5 024.50低压表03.9201.56800.39203.9203.9200.24500.157最高工作压/MPa力进气侧14.714.714.714.714.71.961.96工作侧2.450.980.1961.961.960.1470.059工作压力调节范围/MPa0.12.45 0.10.980.010.20.12.00.11.960.010.050.02h最大供气能力/m8040121809出气口孔径/mm65354安全阀泄气压力/MPa2.83.81.11.62.162.160.20.30.07重量/kg4222322/mm外形尺寸200X200X210165X170X160165X170X160170X200X142200X170X220185170X315XX1651600.050.1190表17减压器常见故障及防止措施常见故障故障部位及原因减压器漏气减压器连接部分漏气，螺纹配合松动 或垫圈损坏拧 紧螺 钉； 更新 垫圈 或加 石棉 绳安全阀漏气；活门垫料损坏或弹簧变 形调 整弹 簧； 钢纸 和石 棉 绳）减压器上盖薄膜损坏或拧不紧，造成 漏气更 换橡 胶薄 膜或 拧紧 螺钉减压表针爬高（自流），调节螺钉松开 后，气体流出（低压表针继续上升）活门或门座上有污物，活门密封垫或 活门座不平；回动弹簧损坏，压紧力不 足将 活门 污物 去 净， 将活 门不 平处 用细 纱布 磨 平， 如有 裂 纹， 更换 新 的， 调整 弹簧 长度氧气瓶阀打开时，高压表表针指曰刀、有 氧，但低压表不动作或动作不灵敏调节螺钉已拧到底，但工作压力不升 或升得很少，其原因是主弹簧损坏或传 动杆弯曲拆 开减 压器 盖， 更换主弹 簧和 传动 杆工作时氧气压力下降，或表针有剧烈 跳动，原因为减压器内部冻结用 热水 加热 解冻 后， 把水 分吹 干低压表已指示工作压力，但使用时突然 下降，原因是氧气瓶阀门没有完全打开进 一步 打开 氧气 阀门防止措施及修更换新活门垫（与气态氧相比，液态氧具有耗能低、供给的氧气纯度高（可达99.9%以上）、运输效率高等优点。 因此工业用氧有时也以液态氧方式供应。向使用单位或现场供应液态氧的方式如下。a、在使用部门设置气态氧储罐，由装备气化装置和压缩装置的液态运输槽车向储罐充装气态氧。、在使用部门设置液态储罐和气化装置，由液氧运输槽车向储罐充装液态氧。bc、将小型液氧容器和相应的气化器装在推车上，配置在使用现场，并按使用需要在现场随时移 动，这种方式只限于用氧量不大的工厂和现场。液态氧储罐有移动式和固定式两种，移动式液氧容器的规格和主要技术参数见表18,固定式液 氧容器的规格和主要技术参数见表19。表18移动式液氧容器的规格和主要技术参数型号CD4-50CD4-100CD4-175型号CD4-50CD4-100CD4175技术参数容器内容积/L50100175技术参数高度/mm116011501535工作压力/MPa1.3721.3721.372外径/mm322505505日蒸发率/%2.52.31.21.6推车质量/ kg4581117空容器质量/kg6090115表19固定式液氧容器的规格和主要技术参数号型CF-2000CF-3500 CF-5000CF-10000技 术 参 数几何容积/m32.103.68 5.2510.5有效容积/m23.5 510/mm内筒内径12001400 14002000外筒内径/mm17002000 20002600日蒸发率/%0.90.55 0.450.4供气能力/mh 按用户需求选配-13/mm （外径X长度）1712X32452016X38002024X50002620X4318/MPa公称压力0.1960.7841.5680.1960.7841.5680.1960.7841.5680.1960.784/空容器质量kg1.92.02.34.44.65.05.35.6 6.07.87.81.5689.0由于氧气是一种助燃气体,性质极为活泼，当气瓶装满时，压力高达150个大气压。在使用过程 中，如不谨慎就有发生爆炸的危险，因此，在使用和运输氧气过程中，应特别注意以下几点。a、防油。禁止戴着沾有油渍的手套去接触氧气瓶及其附属设备；运输时，绝对不能和易燃物和 油类放在一起。b、防震动。氧气瓶必须牢固放置，防止受到震动，引起氧气爆炸。竖立时，应用铁箍或链条固 定好；卧放时，应用垫木支撑防止滚动，瓶体上最好套上两个胶皮减震圈。运输时，应用专车进 彳亍运送。c、防高温。氧气瓶无论放置还是运输时，都应离开火源不少于10m。离开热源不少于1m。夏天， 在室外阳光下工作，必须用帆布等遮盖好，以防爆炸。d、防冻。冬季使用氧气瓶时，如果氧气瓶开关冻结了，应用热水浸过的抹布盖上使其解冻。绝 对禁止用火去加热解冻，以免造成爆炸事故。e、开启氧气瓶开关前，检查压紧螺母是否拧紧。旋转手轮时，必须平稳，不能用力过猛，人应 站在出氧口一侧。使用氧气时，不能把瓶内的氧气全部用完，至少剩余13个大气压的氧气。f、氧气瓶不使用时，必须将保护罩罩在瓶口上，以防损坏开关。g、修理氧气瓶开关时，应特别注意安全，防止氧气瓶爆炸。（4）焊接用氧气的纯度由于工业用氧气通常都是采用液化空气法制取的，所以在氧气中常含有氮，焊接和切割时有氮气 的存在，不但使火焰温度降低，影响生产效率，而且氮气还会与熔化的铁水化合，使之变成氮化 铁，降低焊缝的强度。因此氧气的纯度对气焊、切割的效率和质量有很大影响，用于气焊和切割 的氧气纯度越高越好，尤其是切割时，为实现切口下缘无粘渣，氧气纯度至少在99.6%以上。 焊接用气态氧的技术要求见表20。对质量要求高的气焊、切割应采用纯度高的I类或II类一级 氧气，以获得所需要的导热强度。氧气也常用作惰性气体保护焊时的附加气体，以起到细化熔滴， 克服电弧阴极斑点的飘移，增加母材热量输入，提高焊接速度等作用。.表20焊接用气态氧的技术要求指标名称I类II类）/%氧含量（体积分数399.599.5水分W游离水（）/mL100C)/W(露点4399.2100-2.5可燃气体），其次是石油气。也有根CH焊接用可燃性气体种类繁多，但目前在气焊、切割 中应用最多的是乙块气（据本地区的条件或所焊（割）材料采用氢气、天然气或煤气等作为可 22燃气体。在选用可燃性气体时应考虑以下因素。a、发热量要大，也就是单位体积可燃气体完 全燃烧放出的热量要大。、火焰温度要高，一般是指在氧气中燃烧的火焰最高温度要高。b、 可燃气体燃烧时所需要的氧量要少，以提高其经济性。c d、爆炸极限范围要小。e、运输相对 方便。）乙块（1CH 1）乙块的性质）下是无色气体。一般情况下焊接用乙大气压（101325Pa1H 22乙块是未饱和的碳氢化合物（C），在常温和 及块，因含有HSPH等杂质而有一种特殊的气味。22C左右，热量比较集中，是目前在气焊和切割中应用最为广泛的乙块在纯氧中燃烧的火焰，温 32度可达3150 一种可燃性气体。C时成为固体。C，温度在-83.6-85C时成为液体，温度低于。 乙块的沸点为乙块密度为1.17kg/m3-82.4乙块，压力增大时，乙块在丙1L15气体乙块可溶入水、 丙酮等液体中。在C和1大气压下，丙酮中能溶解23L乙块。丙酮中能溶解约时，1L400L酮中 的溶解度越大。当压力增加到1.42MPa乙块属于易爆炸气体，其爆炸特性如下。C时，遇火就 会发生爆炸，发生器和管路中乙块的压力不得5800.15MPaa、纯乙块当压力达，温度达600。 大于0.13MPa时；81%2.2%b、乙块与空气或氧气混合时，爆炸性会大大增加。乙块与空气混合， 按体积计算，乙块占时，混合气体达到自燃温度（乙块和空气混合气体的自燃温度乙块与氧 气混合，按体积计算，乙块占2.8%93%C ）或遇到火星时，在常压下也会发生爆炸。乙块与氯气、 次300305为C,乙块与氧气混合气体的自燃温度为 氯酸盐等混合，受日光照射或受热就会发生 爆炸。乙块与氮、一氧化碳、水蒸气混合会降低爆炸的危险性。、乙块如与铜、银等长期接触 也能生成乙块铜和乙块银等爆炸物质cd、乙块溶解在液体中，会大大降低爆炸性。、乙块的爆 炸性与储存乙块的容器形状和大小有关。容器直径越小，越不容易发生爆炸。乙块储存在有毛e 细管状物质的容器中，即使压力增加到2.65MPa时也不会发生爆炸。）工业用乙块主要采用乙块 发生器由水分解工业用电石得到。制取乙块常用的乙块发生器种类很多，按压2产0.127MPa 力可以分为中压乙块发生器（产生表压力为0.0069（乙块气体的乙块发生器）和低压乙块发生器； 按照电石与水接触方式的不同，可分为排水式、电石入水和乙块气体的乙块发生器0.0069MPa 生表压力低于）。21排水联合式；按位置形式不同，可分为移动式和固定式。中压乙块发生器 的种类及技术性能见表.对于质量要求高的气焊，应采用经过净化和干燥处理的乙块。工业用电石是由生石灰和焦炭在电 炉中熔炼而成的。乙块气焊和切割用的电石质量等级与性能应符合表22中规定的要求。表21中压乙焕发生器的种类及技术性能型号Q3-0.5Q3-1Q3-3Q4-5Q4-10正常生产率/m - h0.513510-13乙块工作压力/MPa0.0450.10.0450.10.0450.10.10.120.045安全阀漏气压力/MPa0.1150.1150.1150.150.15防爆膜爆破压力/MPa0.180.280.180.280.180.280.180.280.18C发气室乙块最高温度/9090909090/电石一次装入量kg2.45.013.012.525.5/mm电石允许颗粒度25X50 50X8025X50 50X8025X50 50X80152515X25X50X/L发生器水容量3065330338818结构形式排水式排水式排水式联合式联合 式安装形式移动式移动式固定式固定式固定 式/mm外形尺寸长5151210105014501700宽50567577013701800高9301150175521802690不含水和电石净重（）/kg451152607509800.10.28255080表22乙焕气焊和切割用的电石质量等级与性能名称指标指标一级品二级品三级品四级品电石粒度/mm80200发气量 /Lkg30528526523580 503052852552355080300280250230（乙块中PH含量体积分数）/%0.080.080.080.083（SH乙块中含量体积分数）/%0.150.150.150.153）乙块的存储工业上通常利用其在丙酮中溶解因此不能采取加压直接装瓶的方法来储存。由于 乙块受压时容易引起爆炸，度大的特性，将乙块灌装在盛有丙酮或多孔物质的容器中，通常称 为溶解乙块或瓶装乙块。1.5MPa瓶内装有浸满丙酮的多孔性填料，“乙块”乙块瓶体通常被漆成 白色，并漆有红色字样。可使乙块以方可使用。多孔性填的压力安全地储存在瓶内。使用时，必 须使用乙块减压器将乙块压力降低到低于0.103MPa料通常用质轻而多孔的活性炭、木屑、浮石 和硅藻土等混合制作。瓶。C时，充装压力不得大于，规定的灌装条件是：温度焊接时，一般要 求乙块的纯度大于98%151.55MPa装乙块由于具有安全、方便、经济等优点，是目前大力推广应 用的一种乙块供给方法。）石油气2 （石油气是石油加工过程中的产品或副产品。切割中使用 的石油气有单质气体，如丙烷、乙烯；也有炼油的副产品一一多组分混合气，通常为丙烷、丁 烷、戊烷和丁烯等混合物。）C1）丙烷（H。总热值比乙块高，但单位质量分子的燃烧热低于83乙块，丙烷是切割中常用的燃气，相对分子质量为44.094火焰温度较低，且火焰热量比较分散。丙烷在纯氧中完全燃烧时的化学反应式为）C3CO-1+5OH+4H （O22283.由上式可知，1个体积丙烷完全燃烧的理论耗氧量为5个体积。当丙烷在空气中燃烧时，实际耗 氧量3.5个体积即形成中性火焰，火焰的温度为2520C。而氧化焰的最高温度约为2700C。氧-丙烷中性火焰的燃烧速度为3.9m/s，回火的危险性较小，爆炸范围较窄，在氧气中为23% 95%。但耗氧量比乙块高，因着火点高，不容易着火。2）丙烯（CH）丙烯的相对分子质量为42.078，总热值比丙烷低，但火焰温度较高。丙烯在纯63氧中完全燃烧的化学反应式为CH+4.5O 3CO+3HO（2）1个体积丙烷完全燃烧的理论耗氧量为4.5个体积。在空气中燃烧时形成中性火焰的实际22326耗氧量为2.6个体积。中性火焰的温度为2870C。当丙烯与氧的混合比为1：3.6时即成氧化焰， 可获得较高的火焰温度。由于丙烯的耗氧量低于丙烷，而火焰温度又较高，国外曾一度用作切割气体。3）丁烷（CH）丁烷的相对分子质量为58.12，其总热值高于丙烷。丁烷在纯氧中完全燃烧的104化学反应式为CH+6.5O4CO+5HO1个体积丁烷完全燃烧的理论耗氧量为6.5个体积。在空气中燃烧时形成中性火焰的实际耗氧 241022量为4.5个体积，比丙烷高。丁烷与氧或空气的混合气体爆炸范围窄（体积分数为1.5%8.5%）, 不易发生回火。但因其火焰温度低，因此不能单独用作切割的燃气。4）液化石油气液化石油气是石油工业的一种副产品，主要成分为丙烷（CH）、丁烷（CH）、丙烯（CH）、丁烯（CH） 和少量的乙块（CH）、乙烯（CH）、戊烷（CH）等碳氢化合物。液化石油气在普通温度和大气 864310384压下，组成液化石油气的这些碳氢化合物以气态存在，但只要加上约为0.81.5MPa的压力1224225就会变为液体以便于瓶装存储和运输。工业上一般使用气态的石油气。气态石油气是一种略带臭味的无色气体，在标准状态下，石油气 比空气密度大，其密度约为1.82.5 kg/m3。液化石油气的几种主要成分均能与空气或氧气构成 具有爆炸性的混合气体，但爆炸混合比值范围较小，与使用乙块相比价格便宜，比较安全，不会 发生回火。液化石油气安全燃烧所需氧气量比乙块大，火焰温度较乙块低，燃烧速度也较慢，故 液化石油气的割炬也应做相应的改制，要求割炬有较大的混合气体喷出截面，以降低流出速度， 保证良好的燃烧。采用液化石油气切割，必须注意调节液化石油气的供气压力，一般是通过液化石油气的供气设备 来调节。液化石油气的供气设备主要包括气体钢瓶、气化器和调节器。 气体钢瓶根据用户用量及使用方式，钢瓶容量也有所不同。工业上常采用30 kg容量钢瓶，如果单位液化石油气用量较大，还可制造1.5t和3.5t的大型储气罐。钢瓶的制造材料可采用16Mn钢、甲类钢Q235或20号优质碳素钢等。钢瓶最大工作压力为1.6MPa， 水压试验为3MPa。液化石油气钢瓶外表涂银灰色，并标明“液化石油气”字样。常用液化石油 气钢瓶的规格见表23。钢瓶实验鉴定后，固定在瓶体上的金属牌应注明制造厂商、编号、质量、 容量、制造日期、实验日期、工作压力、实验压力等，并标有制造厂检查部门的钢印。表23常用液化石油气钢瓶的规格类另0容积/L外径/mm壁厚/mm全高/mm自重/kg材质耐压试验水压12.512kg kg 15 kg 20.29 34 47325 3353802.5 2.5 3645 65011.5 12.82016Mn 16MnQ235/MPa333 气化器又称蛇管式换热器，其构造如图5所示。管内通液化石油掘，管外通4050C的热水，以供给液化石油气蒸发所需要的热量。管外所通热水可由外部供给，也可以用本身的液化石油气燃烧来加热。加热水所消耗的燃料仅占 整个石油气气化量的2.5%左右。通常在用户量较大、液化石油气中丁烷含量大、饱和蒸气压低、 冬季在室外作业等情况下才要考虑使用气化器。 调压器构造如图6所示。调压器有两个作用，一是将钢瓶内的压力降至工作时所需要的压力，二是稳定输出压力并保证供气量均匀。调压器最大优点在于其输出气体的压力可在一定范围内调节。一般民用调压器用于切割一般厚度 的钢板，其输出压力为23MPa。民用调压器只要通过更换弹簧，其输出压力就可提高至25MPa 左右。但在改制时必须保证安全阀弹簧处不漏气，具体的办法是拧紧安全阀弹簧。如果液化石油 气的用量太大，则应使用大型调压器，如果用乙块瓶罐装液化石油气，则可使用乙块调压器。 对于切割一般厚度的钢板，减压器的输出压力：手工切割时为2.5MPa左右，自动切割时为10 30MPa。必须用明火点燃，点燃后再增加氧气和石油气量，需调至火焰最短，呈蓝色，伴有呜呜 声响时火焰温度最高，方可进行预热和切割。（3）天然气天然气是油气田的产物，其成分随产地而异，主要成分是甲烷（CH4），也属于碳氢化合物。甲烷 在常温下为无色、有轻微臭味的气体，其液化温度为-162C，与空气或氧气混合时也会发生爆炸， 甲烷与氧的混合气体爆炸范围为5.4%59.2%（体积分数）。甲烷在氧气中燃烧速度为5.5m/s。甲 烷在纯氧中完全燃烧时的化学反应式为CH+2OCO+2HO（4）由上式可知，其理论耗氧量为1： 2，空气中燃烧时形成中性火焰的实际耗氧量为1： 22421.5，火焰温度约为2540C，比乙块低得多，因此切割时需要预热较长的时间。通常在天然气丰 富的地区用作切割的燃气。（4）氢气（H）氢是无色无味的可燃性气体，氢的相对原子质量最小，可溶于水。氢气具有最 2大的扩散速度和很高的导热性，其热导率比空气大7倍，极易泄漏，点火能量低，是一种最危险 的易燃易爆气体。在空气中的自燃点为560C，在氧气中的自燃点为450C，氢氧火焰温度可达 2660C（中性焰）。氢气具有很强的还原性，在高温下，它可以从金属氧化物中使金属还原。制备氢气的常用方法有分解粗汽油法、分解氨水法和电解水法。氢气可以加压装入钢瓶中，在温 度21C时充气压力为14MPa （表压）。氢气常被用于等离子弧的切割和焊接；有时也用于铅的焊接；在熔化极气体保护焊时在Ar中加 入适量H,可增大母材的输入热量，提高焊接速度和效率。气焊或切割时氢气的使用技术要求 2列于表24。表24气焊或切割时氢气的使用技术要求指标名称（体积分数）超纯氢高纯氢纯氢指标名称（体积分数）超纯氢高纯 氢氢含量（3）/% ）/10（氧-6含量W ）/10W氮含量（-6-6W （含量 CO）/1099.99990.2 0.40.199.9991 5 199.99 560 5CO含量（W）/10甲烷含量-62-6（W）/10水含量（质量分数-6W）/100.10.21.01 1 3纯 51030注：超纯氢、高纯氢中氧含量指氧和氩的总量；超纯氢指管道氢，不包括瓶装氢。氮气（2.6 ）NC，氮气的电离势较低，相对原子质量较氩气小，氮气分解时吸氮气在空气中 2体积含量约为，沸点78%-196收热量较大。氮气可用作焊接时的保护气体；由于氮气导热及携热 性较好，也常用作等离子弧切割的工作气体，有较长的弧柱，又有分子复合热能，因此可以切割厚度较大的金属板。但因原子相对质量较氩气 小，因此用于等离子弧切割时，要求电源有很高的空载电压。氮气在高温时能与金属发生反应，等离子弧切割时，对电极的侵蚀作用较强，尤其在气体压力较 高的情况下，宜加入氩或氢。另外，用氮气作为工作气体时，会使切割表面氮化，切割时产生较 多的氮氧化物。用作焊接或等离子弧切割的氮气的纯度应符合GB 3864-83规定的I类或II类一级的技术要求， 见表25。表25工业用氮气的技术要求指标名称（体积分数）类III 类一 级二3）/% （氮含量99.599.598.5氧含量（W）/%0.50.5水分游离水（W）/Ml100）/露点（WC一43一1.5100焊接用气体的选用3.乙块气焊、切-CO气体保护焊、惰性气体保护焊、混合气体保护焊、等 离子弧焊、保护气氛中的钎焊以及氧割等都要使用相应的气体。焊接用气体的选择主要取决于 2焊接、切割方法，除此之外，还与被焊金属的性质、焊接接头质量要求、焊件厚度和焊接位置 及工艺方法等因素有关