学习内容
一、气焊设备的安全使用
（一）常用气瓶的结构
用于气焊的氧气瓶属于压缩气瓶，乙炔气瓶属于溶解气瓶，石油气瓶属于液化气瓶。
1、氧气瓶的构造
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立方的氧气。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，如图8-1所示。
图8-1 氧气瓶
2、乙炔瓶的构造
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。乙炔瓶的容积为40L，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“不可近火”字样，如图8-2所示。
图8-2 乙炔瓶
（二）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。
（3）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）氧气瓶一般应直立放置，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。
（12）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。
（13）氧气瓶必须做定期检查，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，以免丙酮流出，引起燃烧爆炸。
（3）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，应装置单向式回火防止器，以防止回火传人瓶内。
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、气焊工具的安全使用
焊炬是气焊工作的主要工具。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。
（一）焊炬
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，如图8-3所示。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。
图8-3 射吸式焊炬
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。点火时先开启乙炔阀，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，容易发现焊炬是否堵塞等弊病，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。
（3）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。
（二）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，它能使工作压力保持稳定，如图8-4所示。
氧气减压阀 乙炔减压阀
图8-4 减压阀
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。
1-通道 2-薄膜 3-调压手柄 4-调压弹簧 5-低压室
6-高压室 7-高压表 8-低压表 9-活门弹簧 10-活门
图8-5减压器的工作示意图
减压器的工作原理如图8-5所示：松开调压手柄（逆时针方向），活门弹簧闭合活门，高压气体就不能进入低压室，即减压器不工作，从气瓶来的高压气体停留在高压室的区域内，高压表量出高压气体的压力，也是气瓶内气体的压力。拧紧调压手柄（顺时针方向），使调压弹簧压紧低压室内的薄膜，再通过传动件将高压室与低压室通道处的活门顶开，使高压室内的高压气体进入低压室，此时的高压气体进行体积膨胀，气体压力得以降低，低压表可量出低压气体的压力，并使低压气体从出气口通往焊炬。如果低压室气体压力高了，向下的总压力大于调压弹簧向上的力，即压迫薄膜和调压弹簧，使活门开启的程度逐渐减小，直至达到焊炬工作压力时，活门重新关闭；如果低压室的气体压力低了，向上的总压力小于调压弹簧向上的力，此时薄膜上鼓，使活门重新开启，高压气体又进入到低压室，从而增加低压室的气体压力；当活门的开启度恰好使流入低压室的高压气体流量与输出的低压气体流量相等时，即稳定地进行气焊工作。减压器能自动维持低压气体的压力，只要通过调压手柄的旋入程度来调节调压弹簧压力，就能调整气焊所需的低压气体压力。
（三）回火安全器
回火安全器又称回火防止器或回火保险器，它是装在乙炔减压器和焊炬之间，用来防止火焰沿乙炔管回烧的安全装置。正常气焊时，气体火焰在焊嘴外面燃烧。但当气体压力不足、焊嘴堵塞、焊嘴离焊件太近或焊嘴过热时，气体火焰会进入嘴内逆向燃挠，这种现象称为回火。发生回火时，焊嘴外面的火陷熄灭，同时伴有爆鸣声，随后有“吱、吱”的声音。如果回火火陷蔓延到乙炔瓶，就会发生严重的爆炸事故。因此，发生回火时，回火安全器的作用是使回流的火焰在倒流至乙炔瓶以前被熄灭。同时应首先关闭乙炔开关，然后再关氧气开关。
如图8-6所示为干式回火保险器的工作原理图。干式回火保险器的核心部件是粉末冶金制造的金属止火管。正常工作时，乙炔推开单向阀，经止火管、乙炔胶管输往焊炬。产生回火时，高温高压的燃烧气体倒流至回火保险器，由带非直线微孔的止火管吸收了爆炸冲击波，使燃烧气体的扩张速度趋近于零，而透过止火管的混合气体流顶上单向阀，迅速切断乙炔源，有效地防止火焰继续回流，并在金属止火管中熄灭回火的火焰。发生回火后，不必人工复位，又能继续正常使用。
a)正常工作； b)发生回火； c)恢复正常
图8-6 回火保险器的工作原理
（四）氧气与乙炔胶管
氧气与乙炔胶管的安全使用遵循如下要点：
（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。
图8-7 氧气与乙炔胶管
（五）气焊所用设备及气路连接
气焊设备及工具主要有：氧气瓶、乙炔瓶、液化油气瓶、减压器、回火保险器、焊炬和橡胶管等。最常用的气焊是氧乙炔焊，如图8-8所示。
图8-8 气焊设备
（六）气焊火焰
常用的气焊火焰是乙炔与氧混合燃烧所形成的火焰，也称氧乙炔焰。根据氧与乙炔混合比的不同，氧乙炔焰可分为中性焰、碳化焰(也称还原焰)和氧化焰三种，其构造和形状如图8-9所示。
(a)中性焰；(b)碳化焰；(c)氧化焰
图8-9 气焊火焰
1.中性焰
氧气和乙炔的混合比为1.1～1.2时燃烧所形成的火焰称为中性焰，又称正常焰。它由焰芯、内焰和外焰三部分组成。焰心靠近喷嘴孔呈尖锥形，色白而明亮，轮廓清楚，在焰心的外表面分布着乙炔分解所生成的碳素微粒层，焰心的光亮就是由炽热的碳微粒所发出的，温度并不很高，约为950℃。内焰呈蓝白色，轮廓不清，并带深蓝色线条而微微闪动，它与外焰无明显界限。外焰由里向外逐渐由淡紫色变为橙黄色。火焰各部分温度分布见图8-10所示，中性焰最高温度在焰心前2～4mm处，约为3050～3150℃。用中性焰焊接时主要利用内焰这部分火焰加热焊件。中性焰燃烧完全，对红热或熔化了的金属没有碳化和氧化作用，所以称之为中性焰。气焊一般都可以采用中性焰。它广泛用于低碳钢、低合金钢、中碳钢、不锈钢、紫铜、灰铸铁、锡青铜、铝及合金、铅锡、镁合金等的气焊。
图8-10中性焰的温度分布
2.碳化焰(还原焰)
氧气和乙炔的混合比小于1.1时燃烧形成的火焰称为碳化焰。碳化焰的整个火焰比中性焰长而软，它也由焰芯、内焰和外焰组成，而且这三部分均很明显。焰心呈灰白色，并发生乙炔的氧化和分解反应；内焰有多余的碳，故呈淡白色；外焰呈橙黄色，除燃烧产物CO2和水蒸汽外，还有未燃烧的碳和氢。
碳化焰的最高温度为2700～3000℃，由于火焰中存在过剩的碳微粒和氢：碳会渗入熔池金属，使焊缝的含碳量增高，故称碳化焰，不能用于焊接低碳钢和合金钢，同时碳具有较强的还原作用，故又称还原焰；游离的氢也会透入焊缝，产生气孔和裂纹，造成硬而脆的焊接接头。因此，碳化焰只使用于高速钢、高碳钢、铸铁焊补、硬质合金堆焊、铬钢等。
3.氧化焰
氧化焰是氧与乙炔的混合比大于1.2时的火焰。氧化焰的整个火焰和焰心的长度都明显缩短，只能看到焰心和外焰两部分。氧化焰中有过剩的氧，整个火焰具有氧化作用，故称氧化焰。氧化焰的最高温度可达3100～3300℃。使用这种火焰焊接各种钢铁时，金属很容易被氧化而造成脆弱的焊接接头；在焊接高速钢或铬、镍、钨等优质合金钢时，会出现互不融合的现象；在焊接有色金属及其合金时，产生的氧化膜会更厚，甚至焊缝金属内有夹渣，形成不良的焊接接头。因此，氧化焰一般很少采用，仅适用于烧割工件和气焊黄铜、锰黄铜及镀锌铁皮，特别是适合于黄铜类，因为黄铜中的锌在高温极易蒸发，采用氧化焰时，熔池表面上会形成氧化锌和氧化铜的薄膜，起了抑制锌蒸发的作用，如图8-9（c）所示。
不论采用何种火焰气焊时，喷射出来的火焰（焰芯）形状应该整齐垂直，不允许有歪斜、分叉或发生吱吱的声音。只有这样才能使焊缝两边的金属均匀加热，并正确形成熔池，从而保证焊缝质量。否则不管焊接操作技术多好，焊接质量也要受到影响。所以，当发现火焰不正常时，要及时使用专用的通针把焊嘴口处附着的杂质消除掉，待火焰形状正常后再进行焊接。
（七）气焊基本操作
1.点火
点火之前，先把氧气瓶和乙炔瓶上的总阀打开，然后转动减压器上的调压手柄（顺时针旋转），将氧气和乙炔调到工作压力。再打开焊枪上的乙炔调节阀，此时可以把氧气调节阀少开一点氧气助燃点火（用明火点燃），如果氧气开得大，点火时就会因为气流太大而出现啪啪的响声，而且还点不着。如果不少开一点氧气助燃点火，虽然也可以点着，但是黑烟较大。点火时，手应放在焊嘴的侧面，不能对着焊嘴，以免点着后喷出的火焰烧伤手臂。
2.调节火焰
刚点火的火焰是碳化焰，然后逐渐开大氧气阀门，改变氧气和乙炔的比例，根据被焊材料性质及厚薄要求，调到所需的中性焰、氧化焰或碳化焰。需要大火焰时，应先把乙炔调节阀开大，再调大氧气调节阀；需要小火焰时，应先把氧气关小，再调小乙炔。
3.熄火
焊接结束时应熄火。熄火之前一般应先把氧气调节阀关小，再将乙炔调节阀关闭，最后再关闭氧气调节阀，火即熄灭。如果将氧气全部关闭后再关闭乙炔，就会有余火窝在焊嘴里，不容易熄火，这是很不安全的（特别是当乙炔关闭不严时，更应注意）。此外，这样的熄火黑烟也比较大，如果不调小氧气而直接关闭乙炔，熄火时就会产生很响的爆裂声。
4.回火的处理
在焊接操作中有时焊嘴头会出现爆响声，随着火焰自动熄灭，焊枪中会有吱吱响声，这种现象叫做回火。因氧气比乙炔压力高，可燃混合会在焊枪内发生燃烧，并很快扩散在导管里而产生回火。如果不及时消除，不仅会使焊枪和皮管烧坏，而且会使乙炔瓶发生爆炸。所以当遇到回火时，不要紧张，应迅速在焊炬上关闭乙炔调节阀，同时关闭氧气调节阀，等回火熄灭后，再打开氧气调节阀，吹除焊炬内的余焰和烟灰，并将焊炬的手柄前部放入水中冷却。
