氣體切割操作規(guī)程

—?dú)怏w切割操作規(guī)程乙炔的代用氣體有丙烷、丙烯、自然氣、氫氣（電解水產(chǎn)生）液化石油氣、一些混合氣體等。汽油經(jīng)霧化后也可作為燃?xì)庥糜跉飧睢?/p>

1．氧-丙烷氣體切割

氣割時(shí)運(yùn)用的預(yù)熱火焰為氧-丙烷火焰。依據(jù)運(yùn)用效果、本錢、氣源情況等綜合分析，丙烷是乙炔的比擬理想的代用燃料，目前丙烷的運(yùn)用量在全部乙炔代用燃?xì)庵杏昧孔畲?。工業(yè)興旺國家早已經(jīng)運(yùn)用丙烷（C3H8）這種質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的氣體進(jìn)行火焰切割。氧-丙烷切割要求氧氣純度高于99.5％，丙烷氣的純度也要高于99.5％。一般采納G01-30型割炬配用GKJ4型快速割嘴。

與氧-乙炔火焰切割相比，氧-丙烷火焰切割的特點(diǎn)如下：

①切割面上緣不燒塌，熔化量少；切割面下緣黏性熔渣少，易于去除；

②切割面的氧化皮易剝落，切割面的粗糙度相對(duì)較低；

③切割厚鋼板時(shí)，不塌邊、后勁足，切口外表光滑、棱角整齊，精度高；

④傾斜切割時(shí)，傾斜角度越大，切割難度越大；

⑤比氧-乙炔切割本錢低，總本錢約降低30％以上。

同氧-乙炔切割相像，氧-丙烷切割按運(yùn)用的割炬分為射吸式割炬和等壓式割炬，射吸式割炬大多用于手工切割，等壓式割炬大多用于機(jī)械切割。

切割時(shí)，預(yù)熱火焰開頭用氧化焰（氧與丙烷混合比5：1），以縮短預(yù)熱時(shí)間。正常切割時(shí)轉(zhuǎn)用中性焰（混合比為3.5：1）。運(yùn)用丙烷氣切割與氧-乙炔切割的操作步驟根本一樣，只是氧-丙烷火焰略弱，切割速度較慢一些。實(shí)行如下措施可使切割速度提高：

①預(yù)熱時(shí)，割炬不抖動(dòng)，火焰固定于鋼板邊緣一點(diǎn)，恰當(dāng)加大氧氣量，調(diào)整火焰成氧化焰；

②換用丙烷快速割嘴使割縫變窄，恰當(dāng)提高切割速度；

③直線切割時(shí)，恰當(dāng)使割嘴后傾，可提高切割速度和切割質(zhì)量。

2．液化石油氣切割

伴著石油工業(yè)的發(fā)展，石油工業(yè)中的副產(chǎn)品——液化石油氣已被用在金屬的切割上。液化石油氣的主要成分是丙烷（C3H8）丁烷（C4H10）丁烯（C4H8）戊烷（C5H12）和乙烷（C2H6）等。這些物質(zhì)在常溫下都是氣體。為了便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸，把它們加壓變成液體，然后裝在瓶里運(yùn)用，這就是液化石油氣。

采納氧-液化石油氣代替氧-乙炔進(jìn)行切割具有許多長處，如本錢低、切口外表平滑、氧化鐵熔渣易去除、操作安全、回火爆炸的可能性較小、運(yùn)用便利等；缺點(diǎn)是切割時(shí)預(yù)熱的時(shí)間稍長，耗氧量大。

氧-液化石油氣火焰的構(gòu)造，同氧-乙炔火焰根本一樣，也分為氧化焰、碳化焰、中性焰三種，焰心也有部分分解反應(yīng)。不同的是氧-液化石油氣焰習(xí)分解產(chǎn)物較少，內(nèi)焰不像乙炔焰那樣光明，而是有點(diǎn)發(fā)藍(lán)，外焰則顯得比氧-乙炔焰清楚而且較長。

按汽化方式的不同，液化石油氣的供應(yīng)方法分為：自然汽化、強(qiáng)制汽化和加添加劑。

（1）自燃汽化

瓶內(nèi)液體蒸發(fā)所需要的熱量完全靠瓶子四周的空氣供應(yīng)。這種方法要求瓶內(nèi)液化石油氣的丙烷含量高，不能含有戊烷，環(huán)境溫度不能太低，冬天必需放在有采暖裝備的房子里運(yùn)用。這種方式汽化量較小，但切割一般厚度的鋼板已完全夠用。

（2）強(qiáng)制汽化

把瓶內(nèi)氣體導(dǎo)出，靠汽化器使之汽化。這種方法的長處是：

①瓶內(nèi)組成一直不變，因此壓力始終穩(wěn)定，可不剩殘液；

②液化石油氣的汽化量僅取決于汽化器的汽化力量，與氣瓶的大小無關(guān)；

③在環(huán)境溫度較低的條件下同樣可以運(yùn)用，適于冬季室外作業(yè)；

④對(duì)液化石油氣組成沒有非常嚴(yán)格的要求。

（3）加添加劑

在液化石油氣、丙烷氣內(nèi)加注添加劑，可起到助燃、阻聚、催化、裂化等特別成效，顯著改善氣體的燃燒特性，大大提升火焰的燃燒溫度。添加劑能有效改善液化石油氣在氣瓶內(nèi)液量較小或在環(huán)境溫度較低（如冬季）條件下，由于汽化量缺乏影響切割的問題。

目前運(yùn)用的割炬多是射吸式的，但規(guī)格和結(jié)構(gòu)不統(tǒng)一，所以液化石油氣輸出壓力也大小不同。為了保證液化石油氣輸入割炬的流量，到達(dá)與氧混合的比例要求，調(diào)整液化石油氣的供應(yīng)非常重要。依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)操作經(jīng)驗(yàn)，手工切割一般厚度的鋼板，液化石油氣調(diào)壓后的輸出壓力為2～3kPa；自動(dòng)切割機(jī)為10～30kPa，切割厚度200～300mm的鋼冒口時(shí)為25kPa。

由于液化石油氣的著火點(diǎn)較高，致使點(diǎn)火較氧-乙炔時(shí)困難，必需用明火才能點(diǎn)燃，或者把割嘴部靠近鋼板外表，并略微打開一點(diǎn)氧氣閥門，也可用打火槍點(diǎn)火。調(diào)整時(shí)，先送一點(diǎn)氧氣，然后慢慢加大液化石油氣量和氧氣量。當(dāng)火焰最短，呈藍(lán)白色并發(fā)出嗚嗚響聲時(shí)，該火焰溫度最高。

氧-液化石油氣切割時(shí)的操作工藝與氧-乙炔切割根本相同。

3．高速、高效氣割工藝

（1）超聲速割嘴快速氣割

這種切割方法選用割嘴的切割氧孔道具有超聲速均直流的氣動(dòng)特性曲面，切割面光滑。由于超聲速氧流在單位時(shí)間內(nèi)能提供較多的氧氣，可促進(jìn)被切割金屬的氧化反應(yīng)，便于氣割過程的順當(dāng)進(jìn)行。

超聲速割嘴因其切割氧出口孔道是擴(kuò)大形，使氧射流的噴出速度大于聲速，且長而挺直、動(dòng)量大，故具有良好的切割性能。不僅切割速度快（比一般直筒形割嘴快20％～25％），而且所能切割的厚度大，切割面質(zhì)量好。一般超聲速割嘴有切割氧壓力490kPa和690kPa的兩種。

一般割嘴切割氧孔道是圓柱形的，切割氧壓力隨孔徑的增加而增加，氧氣流出口速度較慢，渦流大。而超聲速快速割嘴的切割氧壓力根本不隨切割厚度的改變而改變。

超聲速割嘴切割操作方法與一般割嘴相同，但需留意以下幾點(diǎn)：

①不管切割薄板還是厚板，切割氧壓力的設(shè)定需根據(jù)割嘴的設(shè)計(jì)壓力，但可恰當(dāng)高些（主要看風(fēng)線情況），以彌補(bǔ)軟管的壓力損失；

②氧氣皮管宜運(yùn)用內(nèi)徑8mm的軟管；

③預(yù)熱火焰功率要恰當(dāng)加大些，但切割厚板不宜增大。

（2）氧簾割嘴快速氣割。

氧簾割嘴快速氣割在通常的預(yù)熱火焰和切割氧流之間附加一層小流量、低流速的愛護(hù)氧流，在切割氧流外圍形成一道愛護(hù)屏幕，使之不受四周雜質(zhì)氣體的污染，相對(duì)地提高了切割氧的純度，并對(duì)預(yù)熱火焰起穩(wěn)定作用。

因此這種割嘴的切割速度比一般割嘴高40％～50％，切割面粗糙度可達(dá)Ra12.5μm，且上緣棱角清楚，下緣無粘渣，特別合適于厚度40mm以下成形零件的優(yōu)質(zhì)切割。在我國普遍采納氣態(tài)氧的條件下，氧簾割嘴是提高氣割速度和質(zhì)量的有效方法。氧簾割嘴的操作留意事項(xiàng)與超聲速割嘴相同。

氣割用燃?xì)庾钤邕\(yùn)用是乙炔。伴著工業(yè)的發(fā)展，人們?cè)谔骄科渌臍怏w替代乙炔。目前為了提高切割質(zhì)量，手工切割時(shí)可采納在手工割炬裝上電動(dòng)勻走器的方法，利用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)該輪使割炬沿切割線均速行走。也可運(yùn)用直線導(dǎo)板，這樣既減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，又能提高切割面質(zhì)量。

4．氧-熔劑切割

碳鋼比擬簡單切割，但有些金屬，例如含鉻量較多的鋼（如不銹鋼、耐熱鋼等）以及鑄鐵、有色金屬等，用一般的氣割方法是無法切割的。由于這些金屬在氧氣中燃燒時(shí)，能結(jié)成一種難熔的高熔點(diǎn)氧化物，阻礙了氧氣與金屬外表接觸，使切割過程不能進(jìn)行。

氧-熔劑切割法又稱為金屬粉末切割法，是向切割區(qū)域送入金屬粉末（鐵粉、鋁粉等）的氣割方法?？梢郧懈钣贸Ｒ?guī)氣體火焰切割方法難以切割的材料，如不銹鋼、銅和鑄鐵等。金屬粉末切割的工作原理如圖2所示。

氧-熔劑切割方法的工藝要點(diǎn)在于：除了有切割氧氣的氣流外，同時(shí)還有由切割氧氣流帶出的粉末狀熔劑吹到切割區(qū)，利用氧氣流與熔劑對(duì)被切割金屬的綜合作用，借以改善切割性能，到達(dá)切割不銹鋼、鑄鐵等金屬的目的。

這種方法雖裝備比擬冗雜，但切割質(zhì)量比振動(dòng)切割法好。在沒有等離子弧切割裝備的場(chǎng)合，是切割一些難切割材料的快速和經(jīng)濟(jì)的切割方法。

氧-熔劑切割是在一般氧氣切割過程中在切割氧流內(nèi)參加純鐵粉或其他熔劑，利用它們的燃燒熱和除渣作用完成切割的方法。通過金屬粉末的燃燒產(chǎn)生附加熱量，利用這些附加熱量生成的金屬氧化物使得切割熔渣變淡薄，易于被切割氧流排解，從而到達(dá)完成連續(xù)切割的目的。

氧-熔劑切割所用的裝備與器材與一般氣割裝備大體相同，但比一般氧-燃?xì)馇懈疃嗔巳蹌┘拜斔腿蹌┧璧乃头垩b置。切割厚度小于300mm的不銹鋼可以運(yùn)用一般氧氣切割用的割炬和割嘴（包括低壓擴(kuò)大形割嘴），切割更厚的工件時(shí)，則需運(yùn)用特制的割炬和割嘴。

為了使送入切割反應(yīng)區(qū)的熔劑勻稱，應(yīng)采納專用的送粉裝置。氧-熔劑切割按熔劑向切割區(qū)送進(jìn)方式的不同，分為內(nèi)送粉式和外送粉式兩種，見圖3。內(nèi)送粉時(shí)，熔劑通過割嘴的切割氧輸送并通過割嘴的切割氧孔道噴入切割反應(yīng)區(qū)，這種送粉方式送粉勻稱，熔劑根本沒有鋪張，送粉效果好，切割效果也好。但是由于熔劑通過切割孔道，對(duì)切割氧孔道產(chǎn)生沖刷作用，使割嘴的切割氧孔道損壞嚴(yán)峻。外送粉時(shí)，熔劑由壓縮空氣（或氮?dú)猓┩ㄟ^與割嘴別離的送粉孔送入切割反應(yīng)區(qū)，這種送粉方式?jīng)]有內(nèi)送粉勻稱，簡單造成熔劑鋪張，送粉量不易把握，但這種送粉方式對(duì)割嘴沒有損壞。內(nèi)送粉式氧-熔劑切割的切割力量有限，通常只能切割500mm以下的工件，效率也較低。大厚度工件常用外送粉式氧-熔劑切割。

對(duì)切割用熔劑的要求是：在氧中燃燒時(shí)發(fā)熱量大，燃燒產(chǎn)物的熔點(diǎn)低，流淌性好，或具有肯定的沖刷作用。最常用的是純鐵粉，其粉度一般為0.11mm或更細(xì)，以利于在切割反應(yīng)區(qū)中充足燃燒。為了提高切割效率，改善切割質(zhì)量，尤其在切割有色金屬時(shí)，也采納在鐵粉中加鋁粉或其他金屬粉末作熔劑。

采納氧-熔劑切割不銹鋼、鑄鐵，其切割厚度大大提高，國內(nèi)已切割到厚度1200mm。

所加熔劑的成分主要是由鐵粉、鋁粉、硼砂、石英砂等組成。附加的鐵粉、鋁粉在氧氣流中燃燒時(shí)，產(chǎn)生大量的熱量，對(duì)切割處進(jìn)行補(bǔ)充加熱，使難熔的氧化物熔化并與被切割金屬外表的氧化物熔在一起。參加硼砂等可使熔渣變稀，使之易于流淌，很簡單從金屬外表被吹走而打開氧氣進(jìn)入的通路，使切割過程正常進(jìn)行。熔劑中除了鐵粉外，還混入其他粉末狀熔劑參加物，熔劑參加物的參加量依據(jù)被切割金屬來確定。

切割不銹鋼及高鉻鋼時(shí)，可采納鐵粉作為熔劑。切割高鉻鋼時(shí)，也可采納鐵粉與石英砂按1：1比例混合的熔劑。切割時(shí)，割嘴與金屬外表距離應(yīng)比一般氣割時(shí)稍大些，約為15～20mm，否則簡單引起回火。切割速度比切割一般低碳鋼稍低一些，預(yù)熱焰功率比一般氣割高15％～25％。

氧-熔劑方法切割鑄鐵與切割高鉻鋼大致相同，但所用熔劑除鐵粉外，還要參加30％～35％的磷鐵粉。切割鑄鐵時(shí)，切割速度要比切割高鉻鋼時(shí)低50％～55％，氣體及熔劑的消耗量比切割高鉻鋼時(shí)高2.5～3倍。

氧-熔劑方法切割紫銅、黃銅及青銅時(shí)，采納的熔劑成分是：鐵粉70％～75％、鋁粉15％～20％、磷鐵10％～15％。切割時(shí)，先將被切割金屬預(yù)熱到200～400℃。割嘴和被切割金屬之間的距離依據(jù)金屬的厚度確定，一般在20～50mm之間。

5．水解氫-氧火焰切割

以氧氣和氫氣混合燃燒形成的火焰作預(yù)熱火焰而進(jìn)行的氧氣切割稱為氧-氫切割。由于氫的總熱值小，火焰溫度低（僅2400℃），預(yù)熱時(shí)間長（是氧-乙炔火焰的2倍）且安全性差，所以過去在工業(yè)生產(chǎn)上沒有獲得廣泛應(yīng)用。但由于氧-氫混合氣燃燒的產(chǎn)物是水，對(duì)環(huán)境無污染。因此，近年來國內(nèi)外相繼開發(fā)出小型電解水的氫-氧發(fā)生器，并利用其產(chǎn)生的氫-氧混合氣作氣焊火焰和氣割的預(yù)熱火焰。于是顯現(xiàn)了“水解氫-氧火焰切割”。

電解水氫-氧發(fā)生器表示如圖4所示。其中電解槽是產(chǎn)生氫和氧的裝置，為了加速水的電離，提高電解效率，通常在水中參加過量的強(qiáng)電解質(zhì)，如KOH。氣體壓力繼電器用于掌握發(fā)氣量，當(dāng)混合器內(nèi)壓力大于某一設(shè)定值時(shí)，即自動(dòng)切斷電源，停止電解；當(dāng)壓力降至肯定值時(shí)，電源自動(dòng)接通，電解槽連續(xù)產(chǎn)氣憤體。

采納水解氫-氫火焰切割時(shí)，可運(yùn)用一般氧氣切割用的割炬。這種切割方法的供氣方式有多種，圖5所示為最簡潔的一種。來自水解氫-氧發(fā)生器的混合氣通入割炬的燃?xì)馔ǖ?，原預(yù)熱氧氣閥關(guān)閉。切割氧單獨(dú)由氧氣瓶供應(yīng)。由于發(fā)生器產(chǎn)生的氫和氧的體積比是固定的（為0.5），所以混合氣燃燒的火