气焊与气割气体的安全使用.docx

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气焊与气割气体的安全使用

气焊与气割气体的安全使用

气焊常用的气体火焰是氧-乙炔焰，七个用预热气体主要有氧气、乙炔和液化石油气等。

一、氧气

（一）氧气的物理化学性质

氧气（O2）是一种无色无味无毒的气体，比空气略重，微溶于水。

常压下，氧气在－182.96℃时变为淡蓝色的液体，在－218℃时变成雪花状的淡蓝色的固体。

工业上用的大量氧气主要采用空气液化法制取。

就是把空气引入制氧机内，经过高压和冷却，使之凝结成液体，然后让它在低温下挥发，根据各种气体元素的沸点不同，来提取纯氧。

氧气不能燃烧，但能助燃，是强氧化剂，与可燃气体混合燃烧可以得到高温火焰。

如前边讲过的与乙炔混合燃烧时的温度可达3200℃以上，所以氧气广泛应用于气焊气割行业。

（二）氧气的安全特点

有机物在氧气里的氧化反应具有放热的性质即在反应进行时放出大量的热量。

增高氧的压力和温度，会使氧化反应显着加快，在一定的条件下，由于物质氧化得越来越多和氧化过程温度增高而增加放出的热量，使有机物在压缩或加热的氧气里的氧化过程加速进行。

当压缩的气态氧与矿物油、油脂或细微分散的可燃物质（碳粉、有机物纤维等）接触时，能够发生自燃，时常成为失火或爆炸的原因。

氧的突然压缩所放出的热量，摩擦热和金属固体微粒碰撞热、高速度气流中的静电火花放电等，也都可以成为火灾的最初因素。

因此，当使用氧气时，尤其是在压缩状态下，必须经常注意不要使它与易燃物质相接触。

氧几乎能与所有可燃气体和液体燃料的蒸气混合而形成爆炸性混合气，这种混合气具有很宽的爆炸极限范围，所以氧气减压表禁油。

多孔性有机物质（炭、炭黑、泥炭、羊毛纤维等），浸透了液态氧（所谓液态炸药），当遇火源或在一定的冲击力下就会产生剧烈的爆炸。

在焊接及其它气体火焰加工过程中使用氧气时，应当经常注意到氧的上述性质。

氧气越纯，则可燃混合气燃烧的火焰温度越高。

焊接用的氧气纯度一般分为二级，一级纯度的含氧量不低于99．2％，二级纯度的不低于98．5％。

氧气用压缩机压进氧气瓶或各种管道，氧气瓶内工作压力为15MPa，输送管道内的压力为0．5～15MPa。

二、乙炔

（一）乙炔的物理化学性质

　　乙炔（C2H2），又名电石气，是不饱和的碳氢化合物，在常温和大气压力下，它是一种无色气体，工业用乙炔中，因为混有硫化氢（H2S）及磷化氢（PH3）等杂质，故具有特殊的臭味。

在标准状态下，密度为1．17kg／m3，比空气稍轻，－83℃时乙炔可变成液体，－85℃时乙炔将变为固体，液体和固体乙炔在一定条件下可能因摩擦和冲击而爆炸。

　　乙炔是理想的可燃气体，与空气混合燃烧时所产生的火焰温度为2350℃，而与氧气混合燃烧时所产生的火焰温度为3100～3300℃，因此用它足以熔化金属进行焊接，乙炔完全燃烧反应式如下：

2C2H2+5O2＝4CO2+2H2O+Q　　（放热）

　　从上式看出：

1体积的乙炔完全燃烧需要2．5体积的氧。

（二）乙炔的爆炸性及溶解性

　　乙炔是一种危险的易燃易爆气体。

它的自燃点低（305℃），点火能量小（0．019毫焦）。

在一定条件下，很容易因分子的聚合，分解而发生着火、爆炸。

　　1．纯乙炔的分解爆炸性

　　纯乙炔的分解爆炸性，首先决定于它的压力和温度，同时与接触介质、乙炔中的杂质、容器形状等有关。

（1）当温度超过200～300℃时，乙炔分子就开始聚合，而形成其它更复杂的化合物，如苯（C6H6）、苯乙烯（C8H8）、萘（C10H8）、甲苯（C7H8）等。

聚合作用是放热的，气体温度越高，聚合作用速度越快，因而放出的热量就会促成更进一步的聚合。

当温度高于500℃时，未聚合的乙炔就会发生爆炸分解。

如果在聚合过程中将热量急速排除，则反应只限于一部分乙炔的聚合作用，而分解爆炸则可避免。

　　乙炔是吸热化合物，即由元素组成乙炔时需要消耗大量的热，当乙炔分解时即放出它在生成时所吸收的全部热量：

C2H2→2C+H2+226kJ／mol。

分解时生成物是细粒固体碳及氢气。

如果这种分解是在密闭容器（如乙炔发生器、乙炔瓶）内进行的，则由于温度的升高，压力急剧增大10～13倍而引起爆炸。

　　增加压力也能促使和加速乙炔的聚合和分解。

温度和压力对乙炔的聚合作用与爆炸分解的关系可用图2—9的曲线表示。

从图中可以看出，在温度等于或低于540℃，压力小于0．3MPa时，乙炔主要是聚合过程。

当压力为150kPa。

而温度超过580℃时，就能形成乙炔分解爆炸。

压力越高，聚合作用能促进乙炔分解爆炸所需要的温度就越低。

根据这一特点，现用的乙炔发生器工作压力极限不超过150kPa。

一般在乙炔发生器的电石分解区或集气室中，是不可能达到这一温度和发生爆炸的。

一旦由于某种原因（如电石的局部过热）而温度过高时，就应该及时地采取冷却降温措施，把能量导出，那么乙炔就只是聚合而不会引起爆炸分解。

图2—9乙炔的聚合作用与爆炸分解的范围

（2）乙炔的分解爆炸与触媒剂有关，当压力为0．4MPa时，与发热的小铁管表面接触而产生爆炸的最低温度为：

　　有铁屑时为520℃；　　有黄铜时为500～520℃；

　　有活性炭时为400℃；　　有碳化钙时为500℃；

　　有氧化铁时为280℃；　　有氧化铜时为240℃；

　　有氧化铝时为490℃；　　有紫铜屑时为460℃；

　　有铁锈（氧化铁）时为280～300℃

　　这些触媒剂能把乙炔分子吸附在自己表面上，结果使乙炔的局部浓度增高而加速了乙炔分子之间的聚合和爆作分解。

　　（3）乙炔的分解爆炸与存放的容器形状和大小有关。

容器的直径越小，则越不容易爆炸。

在毛细管中，由于管壁冷却作用及阻力，爆炸的可能性会大为降低。

根据这个原理，目前使用的乙炔胶管孔径都不太大，管壁也比较薄，对防止乙炔在管道内爆炸是有利的。

　　（4）乙炔与铜、银、水银等金属或其盐类长期接触时，会生成乙炔铜（Cu2C2）和乙炔银（Ag2C2）等爆炸性混合物，当受到摩擦冲击时就会发生爆炸。

因此凡供乙炔使用的器材都不能用银和含铜量70％以上的铜合金制造。

　　（5）乙炔与氯、次氯酸盐等化合，在日光照射下以及加热等外界条件下就会发生燃烧和爆炸。

所以乙炔燃烧失火时，绝对禁止使用四氯化碳灭火。

　　2，乙炔与空气、氧气和其它气体混合气的爆炸性

（1）乙炔及其它可燃气体凡与空气或氧气混合时就提高了爆炸危险性。

乙炔和其他可燃气体与空气和氧气混合气的爆炸（发火）范围见表2—3。

表2-3可燃气体与空气和氧气混合气的爆炸极限

可燃气体名称

可燃气体在混合气中含量（％容积）

空气中

氧气中

乙炔

氢

一氧化碳

甲烷

天然气

石油气

2．2～81．0

3．3～8L5

11．4～77．5

4．8～16．7

4．8～14．0

3．5～16．3

2．8～93．0

4．6～93．9

15．5～93．9

5．0～59．2