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1、 中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心 2022年5月24日焊接与切割安全1前言前言金属焊接切割、电工等一些作业容易发生伤金属焊接切割、电工等一些作业容易发生伤亡事故，对操作者本人、他人及周围设施、设备亡事故，对操作者本人、他人及周围设施、设备的安全造成重大危害。统计资料显示大量的事故的安全造成重大危害。统计资料显示大量的事故都发生在这些作业中，而且多数都是由于从事这都发生在这些作业中，而且多数都是由于从事这些作业的操作人员缺乏安全知识，安全操作技能些作业的操作人员缺乏安全知识，安全操作技能差或违章作业造成的。为了保障人民生命财产的差或违章作业造成的。为
2、了保障人民生命财产的安全，保护工人的安全与健康，促进安全生产，安全，保护工人的安全与健康，促进安全生产，依法加强直接从事这些作业的操作人员，即特种依法加强直接从事这些作业的操作人员，即特种作业人员的安全技术培训、考核非常必要。作业人员的安全技术培训、考核非常必要。 中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心 2022年5月24日焊接与切割安全2学习焊接安全技术的目的在于使有关学习焊接安全技术的目的在于使有关的管理人员、操作工人掌握焊接操作的基的管理人员、操作工人掌握焊接操作的基本原理，操作安全及防护的方法，严格执本原理，操作安全及防护的方法，严格执行国家标准行
3、国家标准焊接与切割安全焊接与切割安全GB9448GB9448及及各项有关安全操作规程，保证安全生产以各项有关安全操作规程，保证安全生产以及遇到紧急情况时能及时作出适当的处理，及遇到紧急情况时能及时作出适当的处理，从而保护操作者自己和周围人员及厂房设从而保护操作者自己和周围人员及厂房设备不遭到损坏。备不遭到损坏。 中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心 2022年5月24日焊接与切割安全3焊接安全技术研究的主要内容是防焊接安全技术研究的主要内容是防火、防爆、防触电，防尘、防毒、防辐射。火、防爆、防触电，防尘、防毒、防辐射。只有详细地了解焊接生产过程的特点和焊
4、只有详细地了解焊接生产过程的特点和焊接工艺、工具及操作方法，才能深刻地理接工艺、工具及操作方法，才能深刻地理解和掌握焊接安全技术的措施，严格执行解和掌握焊接安全技术的措施，严格执行安全操作规程和实施防护措施，保证安全安全操作规程和实施防护措施，保证安全生产，避免发生事故。生产，避免发生事故。 中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心 2022年5月24日焊接与切割安全4第一章焊接与切割基础知识第一章焊接与切割基础知识第一节概述第一节概述一、焊接与切割的发展及应用一、焊接与切割的发展及应用我国是最早应用焊接技术的国家之一。远在我国是最早应用焊接技术的国家之一。
5、远在战国时期就已采用焊接技术。战国时期就已采用焊接技术。800800多年前宋代科多年前宋代科学家沈括所著的学家沈括所著的梦溪笔谈梦溪笔谈一书就提到焊接方一书就提到焊接方法。明代科学家宋应星所著的法。明代科学家宋应星所著的天工开物天工开物一书一书中，对锻焊和钎焊也作了详细叙述。中，对锻焊和钎焊也作了详细叙述。气焊大约在气焊大约在18921892年前后出现，那时使用的是年前后出现，那时使用的是氢气氢气氧气混合气体，由于氢气很不安全，容氧气混合气体，由于氢气很不安全，容易发生爆炸事故，在工业上未被采用。易发生爆炸事故，在工业上未被采用。 中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心中国北车集团永济电机厂安
6、全技术培训中心 2022年5月24日焊接与切割安全518951895年，发明了用电炉制造碳化钙（电石），年，发明了用电炉制造碳化钙（电石），又发现了乙炔气（电石与水接触后产生的气体）和又发现了乙炔气（电石与水接触后产生的气体）和氧气混合燃烧，温度高大氧气混合燃烧，温度高大32003200，19031903年，氧乙年，氧乙炔焰被运用到金属焊接上，奠定了气焊技术的基础。炔焰被运用到金属焊接上，奠定了气焊技术的基础。近代主要的焊接技术电弧焊，是在电能成功近代主要的焊接技术电弧焊，是在电能成功地应用于工业生产之后发展起来的。地应用于工业生产之后发展起来的。2020世纪初，作世纪初，作为焊接设备的正式产
7、品为焊接设备的正式产品手工电弧焊问世。手工电弧焊问世。2020年年代后期电阻焊和代后期电阻焊和4040年代后期埋弧焊、惰性气体保护年代后期埋弧焊、惰性气体保护焊相继获得应用，焊相继获得应用，5050年代年代COCO2 2气电焊、电渣焊、摩擦气电焊、电渣焊、摩擦焊、电子束焊、超声焊和焊、电子束焊、超声焊和6060年代等离子弧焊、激光年代等离子弧焊、激光焊、光束焊相继出现，使焊接技术达到了新水平。焊、光束焊相继出现，使焊接技术达到了新水平。 中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心 2022年5月24日焊接与切割安全6焊接是一种应用很广的金属加工方法，焊接是一种
8、应用很广的金属加工方法，与其他热加工方法相比，具有生产周期短、与其他热加工方法相比，具有生产周期短、成本低，结构设计灵活，用材合理及能够成本低，结构设计灵活，用材合理及能够以小拼大等一系列优点，从而在工业生产以小拼大等一系列优点，从而在工业生产中得到广泛应用。如造船、电站、汽车、中得到广泛应用。如造船、电站、汽车、石油、桥梁、矿山机械等行业。世界每年石油、桥梁、矿山机械等行业。世界每年钢产量的钢产量的45%45%要用于生产焊接结构。制造一要用于生产焊接结构。制造一辆小汽车需要焊接辆小汽车需要焊接500050001200012000个焊点，一个焊点，一艘艘3030万吨油轮要焊万吨油轮要焊1000
9、km1000km长的焊缝，一架长的焊缝，一架飞机的焊点多大飞机的焊点多大20203030万个。万个。 中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心 2022年5月24日焊接与切割安全7二、焊接与切割的原理及分类二、焊接与切割的原理及分类1 1、基本原理、基本原理在金属结构及其他机械产品的制造中在金属结构及其他机械产品的制造中常需将两个或两个以上的零件按一定的形常需将两个或两个以上的零件按一定的形式和尺寸连接在一起，这种联结通常分为式和尺寸连接在一起，这种联结通常分为两大类，一类是可拆卸的连接，如螺栓连两大类，一类是可拆卸的连接，如螺栓连接，另一类是永久性连接，如
10、焊接。接，另一类是永久性连接，如焊接。焊接就是通过加热或加压，或两者并焊接就是通过加热或加压，或两者并用，并且使用或不用填充材料，使工件达用，并且使用或不用填充材料，使工件达到结合的方法。到结合的方法。 中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心 2022年5月24日焊接与切割安全82 2、焊接的分类、焊接的分类按照焊接过程中金属所处的状态即工艺的特按照焊接过程中金属所处的状态即工艺的特点，可以将焊接方法分为熔化焊、压力焊和钎焊点，可以将焊接方法分为熔化焊、压力焊和钎焊三大类。三大类。熔化焊是利用局部加热的方法将将连接处的熔化焊是利用局部加热的方法将将连接处的
11、金属加热至融化状态而完成的焊接方法。常见的金属加热至融化状态而完成的焊接方法。常见的有气焊、电弧焊、电渣焊、气体保护焊、等离子有气焊、电弧焊、电渣焊、气体保护焊、等离子弧焊等。弧焊等。压力焊是利用焊接时施加一定压力而完成焊压力焊是利用焊接时施加一定压力而完成焊接的方法。常见的锻焊、接触焊、摩擦焊和气压接的方法。常见的锻焊、接触焊、摩擦焊和气压焊等。焊等。 中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心 2022年5月24日焊接与切割安全9钎焊是把比被焊金属熔点低的钎料金钎焊是把比被焊金属熔点低的钎料金属加热至液态，然后使其渗透到被焊金属属加热至液态，然后使其渗透到
12、被焊金属接缝的间隙中而达到结合的方法。常见的接缝的间隙中而达到结合的方法。常见的烙铁钎焊、火焰钎焊、感应钎焊等。烙铁钎焊、火焰钎焊、感应钎焊等。 中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心 2022年5月24日焊接与切割安全103 3、切割的方法和分类、切割的方法和分类按照金属切割过程中加热方法的不同大致可按照金属切割过程中加热方法的不同大致可以把切割方法分为火焰切割、电弧切割和冷切割以把切割方法分为火焰切割、电弧切割和冷切割三类。三类。火焰切割常见的有气割、液化石油气切割、火焰切割常见的有气割、液化石油气切割、氢氧源切割、氧溶剂切割等。氢氧源切割、氧溶剂切割
13、等。电弧切割常见的有等离子弧切割、碳弧切割。电弧切割常见的有等离子弧切割、碳弧切割。冷切割常见的有激光切割、水射流切割。冷切割常见的有激光切割、水射流切割。 中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心 2022年5月24日焊接与切割安全11第二章金属学及热处理基础知识第二章金属学及热处理基础知识一、合金组织及铁碳合金的基本知识一、合金组织及铁碳合金的基本知识1 1、合金的组织、合金的组织两种或两种以上的元素（其中至少一种是两种或两种以上的元素（其中至少一种是金属元素），组合成的金属，叫作合金。根据元金属元素），组合成的金属，叫作合金。根据元素相互作用的关系，以
14、及形成晶体结构和显微组素相互作用的关系，以及形成晶体结构和显微组织的特点，将合金的组织分为三类：织的特点，将合金的组织分为三类：固溶体：一种物质的原子均匀的溶解在另一固溶体：一种物质的原子均匀的溶解在另一种物质的晶格内，形成单项晶体结构。种物质的晶格内，形成单项晶体结构。化合物：两种元素的原子按一定的比例相结化合物：两种元素的原子按一定的比例相结合具有新的晶体结构，在晶格中各元素原子的相合具有新的晶体结构，在晶格中各元素原子的相互位置是固定的。互位置是固定的。 中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心 2022年5月24日焊接与切割安全12机械混合物：固溶体
15、和化合物均为单项的合机械混合物：固溶体和化合物均为单项的合金，若合金是有两种不同的晶体结构彼此机械混金，若合金是有两种不同的晶体结构彼此机械混合组成，称为机械混合物。合组成，称为机械混合物。2 2、钢中常见的显微组织、钢中常见的显微组织(1)(1)铁素体铁素体F F (2) (2)渗碳体渗碳体F FC C(3)(3)珠光体（珠光体（P P） (4)(4)奥氏体（奥氏体（A A）(5)(5)马氏体（马氏体（M M）(6)(6)魏氏组织魏氏组织 中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心 2022年5月24日焊接与切割安全13二、钢的热处理二、钢的热处理将金属加热
16、到一定温度，并保持一定时间，然后以将金属加热到一定温度，并保持一定时间，然后以一定的速度冷却到室温，这个过程称为热处理。常见的一定的速度冷却到室温，这个过程称为热处理。常见的热处理工艺有：热处理工艺有：淬火：可以提高刚的硬度及耐磨性淬火：可以提高刚的硬度及耐磨性回火：消除内应力，降低钢的强度和硬度，提高钢回火：消除内应力，降低钢的强度和硬度，提高钢的塑性和韧性。钢在淬火后再进行回火，这一复合热处的塑性和韧性。钢在淬火后再进行回火，这一复合热处理工艺称为调质。理工艺称为调质。正火：经正火后的材料，各项力学性能均较好，常正火：经正火后的材料，各项力学性能均较好，常作为最终热处理。作为最终热处理。退
17、火：可降低硬度，使材料便于切削加工，能消除退火：可降低硬度，使材料便于切削加工，能消除内应力。消除应力退火属于低温退火，也称焊后热处理。内应力。消除应力退火属于低温退火，也称焊后热处理。 中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心 2022年5月24日焊接与切割安全14第三节常用金属材料的一般知识第三节常用金属材料的一般知识一、金属材料的性能一、金属材料的性能金属材料的性能通常包括物理性能、化学性金属材料的性能通常包括物理性能、化学性能、力学性能和工艺性能等。能、力学性能和工艺性能等。1、理化性能包括：密度、导电性、导热性、理化性能包括：密度、导电性、导热性、
18、热膨胀性、抗氧化性、耐腐蚀性等。热膨胀性、抗氧化性、耐腐蚀性等。2、力学性能包括：强度、塑性、硬度和韧性、力学性能包括：强度、塑性、硬度和韧性3、工艺性能包括：切削性能、铸造性能、焊、工艺性能包括：切削性能、铸造性能、焊接性能。接性能。 中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心 2022年5月24日焊接与切割安全15二、钢材和有色金属的分类、编号及性能二、钢材和有色金属的分类、编号及性能（一）、钢的分类：（一）、钢的分类：钢和铁是黑色金属的两大类，都是以铁和碳钢和铁是黑色金属的两大类，都是以铁和碳为主要原素的合金。含碳量在为主要原素的合金。含碳量在2.11
19、%以下的铁碳以下的铁碳合金称为钢，含碳量合金称为钢，含碳量2.11 %6.67 %的铁碳合金的铁碳合金称为铸铁。称为铸铁。钢中除铁、碳以外还含有少量其他元素，如钢中除铁、碳以外还含有少量其他元素，如硅、锰、硫、磷等，硅锰是炼钢时作为脱氧剂加硅、锰、硫、磷等，硅锰是炼钢时作为脱氧剂加入的，称为常存元素，硫磷是由炼钢原料带入的，入的，称为常存元素，硫磷是由炼钢原料带入的，称为杂质元素。称为杂质元素。 中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心 2022年5月24日焊接与切割安全161、按化学成分分类、按化学成分分类（1）碳素钢：按含碳量多少可分为：）碳素钢：按含碳
20、量多少可分为：低碳钢：含碳量小于低碳钢：含碳量小于0.25%中碳钢：含碳量为中碳钢：含碳量为0.25 % 0.60%高碳钢：含碳量大于高碳钢：含碳量大于0.60%（2）合金钢：除含有碳素钢所含的元素外，）合金钢：除含有碳素钢所含的元素外，尚还有其他一些元素，如铬、镍、钛、钼、钨、尚还有其他一些元素，如铬、镍、钛、钼、钨、钒、硼等。钒、硼等。 中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心 2022年5月24日焊接与切割安全172、按用途分类、按用途分类（1）结构钢）结构钢（2）工具钢）工具钢（3）特殊用途钢如不锈钢、耐酸钢、耐热）特殊用途钢如不锈钢、耐酸钢、耐热钢
21、、磁钢等。钢、磁钢等。3、按品质分类、按品质分类（1）普通钢含硫不超过）普通钢含硫不超过0.0450.050%，含，含磷不超过磷不超过0.045 %（2）优质钢含硫不超过）优质钢含硫不超过0.0300.035%，含，含磷不超过磷不超过0.035 % 中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心 2022年5月24日焊接与切割安全18（3）高级优质钢含硫不超过）高级优质钢含硫不超过0.0200.030，含磷不超过含磷不超过0.0250.030。2、钢材的性能及焊接特点、钢材的性能及焊接特点（1）低碳钢强度硬度不高塑性好应用广泛，）低碳钢强度硬度不高塑性好应用广泛，
22、焊接常用的低碳钢有焊接常用的低碳钢有Q235、20号钢、号钢、20、20R。焊接特点：不易产生冷裂纹、焊前不需要预焊接特点：不易产生冷裂纹、焊前不需要预热、镇静钢对热裂纹不敏感、沸腾钢产生热裂纹热、镇静钢对热裂纹不敏感、沸腾钢产生热裂纹的可能性大些、焊接工艺简单、对焊接电源无特的可能性大些、焊接工艺简单、对焊接电源无特殊要求、交直流焊机可进行全方位焊接。殊要求、交直流焊机可进行全方位焊接。（2）中碳钢强度较高焊接性较差，常用的）中碳钢强度较高焊接性较差，常用的有有35、45、55号钢。号钢。 中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心 2022年5月24日焊接
23、与切割安全19焊接特点：易产生冷裂纹和热裂纹，由于含焊接特点：易产生冷裂纹和热裂纹，由于含碳量高对气孔的敏感性增加。碳量高对气孔的敏感性增加。（3）高碳钢由于含碳量高，焊接性能很差。）高碳钢由于含碳量高，焊接性能很差。焊接特点：更容易产生裂纹，焊缝脆弱，焊接接焊接特点：更容易产生裂纹，焊缝脆弱，焊接接头强度降低。头强度降低。3、有色金属及合金的分类及焊接特点、有色金属及合金的分类及焊接特点（1）铝及铝合金）铝及铝合金纯铝分为高纯铝、工业高纯铝和工业纯铝三类。纯铝分为高纯铝、工业高纯铝和工业纯铝三类。常用的工业纯铝纯度为常用的工业纯铝纯度为99.798.8，牌号为，牌号为L1、L2、L3、L4、
24、L5、L6。 中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心 2022年5月24日焊接与切割安全20 铝合金：纯铝中加入合金元素就得到铝合金。铝合金：纯铝中加入合金元素就得到铝合金。根据加工工艺，分为形变铝合金和铸造铝合金。根据加工工艺，分为形变铝合金和铸造铝合金。形变铝合金塑性好，适宜压力加工。形变铝合金形变铝合金塑性好，适宜压力加工。形变铝合金分为防锈铝（分为防锈铝（LF）、硬铝（）、硬铝（LY）、超硬铝）、超硬铝（LC）、锻铝（）、锻铝（LD）。铸造铝合金按加入合金）。铸造铝合金按加入合金元素不同，分为铝硅系（元素不同，分为铝硅系（Al-Si）铝铜系（）铝铜
25、系（Al-Cu）铝镁系（铝镁系（Al-Mg）铝锌系（）铝锌系（Al-Zn）四种。焊接）四种。焊接结构中应用最广泛的是防锈铝（结构中应用最广泛的是防锈铝（Al-Mg或或Al-Mn合金）。铝及铝合金的焊机特点：合金）。铝及铝合金的焊机特点：a.表面易氧化，生成致密的氧化膜，影响焊接表面易氧化，生成致密的氧化膜，影响焊接b.容易产生气孔容易产生气孔c.容易产生热裂纹容易产生热裂纹 中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心 2022年5月24日焊接与切割安全21铝及铝合金焊接主要采用氩弧焊、气焊、电阻铝及铝合金焊接主要采用氩弧焊、气焊、电阻焊等，氩弧焊应用最为广泛。
26、焊等，氩弧焊应用最为广泛。（2）铜及合金的分类和焊接特点）铜及合金的分类和焊接特点纯铜常被称作紫铜，具有良好的导电性、导热纯铜常被称作紫铜，具有良好的导电性、导热性、耐蚀性。性、耐蚀性。黄铜以锌为主要元素的铜合金称为黄铜，如黄铜以锌为主要元素的铜合金称为黄铜，如H80、H70、H68等等青铜以前把铜和锡的合金称作青铜，现在把青铜以前把铜和锡的合金称作青铜，现在把除黄铜以外的铜合金称作青铜。常用的有锡青铜、除黄铜以外的铜合金称作青铜。常用的有锡青铜、铝青铜、铍青铜等。铝青铜、铍青铜等。 中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心 2022年5月24日焊接与切割安
27、全22铜和铜合金的焊接特点：铜和铜合金的焊接特点：.难熔合及易变性；难熔合及易变性；.容易产生热裂纹；容易产生热裂纹；.容易产生气孔。容易产生气孔。铜及铜合金焊接主要采用气焊、惰性气体保护铜及铜合金焊接主要采用气焊、惰性气体保护焊、埋弧焊、钎焊等。焊、埋弧焊、钎焊等。 中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心 2022年5月24日焊接与切割安全23第四节焊接工艺基础知识第四节焊接工艺基础知识一、焊接位置种类一、焊接位置种类根据根据GB/T3375焊接术语焊接术语的规定，焊接的规定，焊接位置可用焊缝倾角和焊缝转角来表示。有平焊、位置可用焊缝倾角和焊缝转角来表示
28、。有平焊、立焊、横焊、和仰焊等。立焊、横焊、和仰焊等。二、焊缝形式及形状尺寸二、焊缝形式及形状尺寸1、焊缝形式分为：对接焊缝、角焊缝、塞焊、焊缝形式分为：对接焊缝、角焊缝、塞焊缝、槽焊缝、和端焊缝。缝、槽焊缝、和端焊缝。2、形状尺寸包括：焊缝宽度、余高、熔深、形状尺寸包括：焊缝宽度、余高、熔深、焊缝厚度、焊脚、焊缝形成系数、熔合比。焊缝厚度、焊脚、焊缝形成系数、熔合比。 中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心 2022年5月24日焊接与切割安全24三、焊接工艺参数及其对焊缝形状的影响三、焊接工艺参数及其对焊缝形状的影响焊接时，为了保证焊接质量而选定的各项参
29、焊接时，为了保证焊接质量而选定的各项参数（例如焊接电压、电弧电流、焊接速度、线能数（例如焊接电压、电弧电流、焊接速度、线能量等）的总称叫焊接工艺参数。所谓线能量是指量等）的总称叫焊接工艺参数。所谓线能量是指熔焊时，由焊接热源输入给单位长度焊缝上的能熔焊时，由焊接热源输入给单位长度焊缝上的能量焦耳量焦耳/厘米或焦耳厘米或焦耳/毫米，也称热输入。毫米，也称热输入。1、焊接电流、焊接电流 增大焊接电流，则焊缝厚度和余增大焊接电流，则焊缝厚度和余高都增加，而焊缝宽度则几乎不变高都增加，而焊缝宽度则几乎不变2、电弧电压、电弧电压 当其他条件不变时，电弧电压增当其他条件不变时，电弧电压增加，焊缝宽度显著增
30、加而焊缝宽度和余高略有减加，焊缝宽度显著增加而焊缝宽度和余高略有减少少 中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心 2022年5月24日焊接与切割安全253、焊接速度、焊接速度 焊接速度对焊缝厚度和宽度有明焊接速度对焊缝厚度和宽度有明显影响，当焊接速度增加时，焊缝厚度和宽度大显影响，当焊接速度增加时，焊缝厚度和宽度大为下降。为下降。从焊接生产率考虑，焊接速度愈快愈好，但从焊接生产率考虑，焊接速度愈快愈好，但当焊缝厚度要求一定时，为提高焊接速度，就得当焊缝厚度要求一定时，为提高焊接速度，就得进一步提高焊接电流和电弧电压，所以这三个参进一步提高焊接电流和电弧电压，
31、所以这三个参数应该综合在一起进行选用。数应该综合在一起进行选用。 中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心 2022年5月24日焊接与切割安全26第二章气焊与气割第二章气焊与气割第一节气焊与气割的基本原理、第一节气焊与气割的基本原理、使用范围与安全特点使用范围与安全特点一、气焊与气割的基本原理和适用范围一、气焊与气割的基本原理和适用范围（一）气焊（一）气焊气焊是利用可燃气体与助燃气体混合物燃烧气焊是利用可燃气体与助燃气体混合物燃烧的火焰去熔化工件接缝处的金属和焊丝而达到金的火焰去熔化工件接缝处的金属和焊丝而达到金属间牢固连接的方法。具有设备简单、操作方便、属
32、间牢固连接的方法。具有设备简单、操作方便、实用性强等特点。实用性强等特点。 中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心 2022年5月24日焊接与切割安全27气焊所用的可燃气体主要有乙炔（气焊所用的可燃气体主要有乙炔（C2H2 ）、）、液化石油气（液化石油气（C3H8、C4H10）和氢气。氧气为助）和氢气。氧气为助燃气体。燃气体。气焊应用的设备及工具包括氧气瓶、乙炔瓶、气焊应用的设备及工具包括氧气瓶、乙炔瓶、回火防止器、焊炬、减压器及氧气乙炔输送管道。回火防止器、焊炬、减压器及氧气乙炔输送管道。主要应用于薄钢板、低熔点材料（有色金属主要应用于薄钢板、低熔点材料
33、（有色金属及其合金）、铸铁件、硬质合金刀具等材料的焊及其合金）、铸铁件、硬质合金刀具等材料的焊接，以及磨损、报废零件的补焊、构件变形的火接，以及磨损、报废零件的补焊、构件变形的火焰矫正。焰矫正。 中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心 2022年5月24日焊接与切割安全28（二）气割（二）气割利用可燃气体与氧气混合燃烧的火焰热能将利用可燃气体与氧气混合燃烧的火焰热能将工件切割处预热到一定温度后，喷出高速切割氧工件切割处预热到一定温度后，喷出高速切割氧流，使金属剧烈氧化并放出热量，利用切割氧流流，使金属剧烈氧化并放出热量，利用切割氧流把熔化状态的金属氧化物吹
34、掉，而实现切割的方把熔化状态的金属氧化物吹掉，而实现切割的方法。金属气割的过程实质是铁在纯氧中的燃烧过法。金属气割的过程实质是铁在纯氧中的燃烧过程，而不是熔化过程。程，而不是熔化过程。气割过程是预热燃烧吹渣过程，并不是气割过程是预热燃烧吹渣过程，并不是所有金属都能满足这个过程要求，只有符合下列所有金属都能满足这个过程要求，只有符合下列条件的金属才能进行气割：条件的金属才能进行气割： 中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心 2022年5月24日焊接与切割安全29.金属在氧气中的燃点应低于其熔点金属在氧气中的燃点应低于其熔点.气割时金属氧化物的熔点应低于金属的
35、熔气割时金属氧化物的熔点应低于金属的熔点点.金属在切割氧流中的燃烧应是放热反应金属在切割氧流中的燃烧应是放热反应.金属的导热性不应太高金属的导热性不应太高.金属中阻碍气割过程和提高钢的可淬性的金属中阻碍气割过程和提高钢的可淬性的杂质要少杂质要少（三）气焊与气割的优缺点（三）气焊与气割的优缺点1.气焊的优点：气焊的优点：.设备简单，使用灵活设备简单，使用灵活.对铸铁和有色金属有较好的适应性对铸铁和有色金属有较好的适应性.电力不足电力不足的地方能发挥更大的作用。缺点是生产效率低，的地方能发挥更大的作用。缺点是生产效率低，焊后容易变形，较难实现现代化焊后容易变形，较难实现现代化 中国北车集团永济电机
36、厂安全技术培训中心中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心 2022年5月24日焊接与切割安全30气割的优点：设备简单，使用灵活缺点是对气割的优点：设备简单，使用灵活缺点是对切口两侧金属的成分和组织产生一定的影响，以切口两侧金属的成分和组织产生一定的影响，以及被割工件的变形等及被割工件的变形等二、气焊与气割的安全特点二、气焊与气割的安全特点气焊与气割的主要危险是火灾和爆炸，因此气焊与气割的主要危险是火灾和爆炸，因此防火防爆是气焊气割的主要任务。防火防爆是气焊气割的主要任务。 中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心 2022年5月24日焊接与切割安全31第二节
37、第二节 气焊气割火焰及工艺参数的选择气焊气割火焰及工艺参数的选择一、气焊气割火焰一、气焊气割火焰焊接火焰直接影响到焊接质量和焊接效率，焊接火焰直接影响到焊接质量和焊接效率，焊接火焰的分类包括氧乙炔焰、氢氧焰及液化焊接火焰的分类包括氧乙炔焰、氢氧焰及液化石油气燃烧的火焰。石油气燃烧的火焰。氧乙炔焰具有很高的温度（约氧乙炔焰具有很高的温度（约3200 ）加热集中，因此是气焊气割中主要采用的火焰。加热集中，因此是气焊气割中主要采用的火焰。氢氧焰是最早使用的气体火焰，由于燃烧温氢氧焰是最早使用的气体火焰，由于燃烧温度低（约度低（约2770 ）且容易发生爆炸事故未被广）且容易发生爆炸事故未被广泛采用，目
38、前主要用于铅的焊接和水下切割。泛采用，目前主要用于铅的焊接和水下切割。 中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心 2022年5月24日焊接与切割安全32液化石油气燃烧的温度比比氧乙炔火焰低液化石油气燃烧的温度比比氧乙炔火焰低（约（约20002850 ）主要用于金属的切割，用于）主要用于金属的切割，用于切割时，金属预热时间稍长，但可以减少切口边切割时，金属预热时间稍长，但可以减少切口边缘的过烧现象，切割质量较好，切割多层叠板时，缘的过烧现象，切割质量较好，切割多层叠板时，切割速度比使用乙炔快切割速度比使用乙炔快2030，除广泛用于，除广泛用于钢材切割外，还用于
39、焊接有色金属，国外还采用钢材切割外，还用于焊接有色金属，国外还采用乙炔液化石油气混合，作为焊接气源。乙炔液化石油气混合，作为焊接气源。氧乙炔焰根据氧和乙炔的混合比不同，可氧乙炔焰根据氧和乙炔的混合比不同，可分为中性焰、碳化焰和氧化焰分为中性焰、碳化焰和氧化焰1、中性焰：氧和乙炔的混合比（、中性焰：氧和乙炔的混合比（O2/C2H2 ）为为1.11.2，中性焰第一阶段燃烧既无过剩的氧，中性焰第一阶段燃烧既无过剩的氧又无游离的碳。氧与丙烷的比值（又无游离的碳。氧与丙烷的比值（ O2/C3H8 ）为）为3.5时，也可得到中性焰。时，也可得到中性焰。 中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心中国北车集团永
40、济电机厂安全技术培训中心 2022年5月24日焊接与切割安全33中性焰的三个显著区域，分别为焰芯、内焰中性焰的三个显著区域，分别为焰芯、内焰和外焰。焰芯呈尖锥形，色白而明亮，轮廓清楚，和外焰。焰芯呈尖锥形，色白而明亮，轮廓清楚，但温度较低（但温度较低（8001200 ）这是由于乙炔分解）这是由于乙炔分解吸收了部分热量的缘故。内焰呈蓝白色，有深蓝吸收了部分热量的缘故。内焰呈蓝白色，有深蓝色线条，温度最高，可达色线条，温度最高，可达31003150 ，称为焊，称为焊接区。外焰由里到外由淡紫色变为橙黄色，生成接区。外焰由里到外由淡紫色变为橙黄色，生成物二氧化碳和水。外焰温度为物二氧化碳和水。外焰温度
41、为120012002500 2500 ，由，由于二氧化碳和水在高温时容易分解，所以外焰具于二氧化碳和水在高温时容易分解，所以外焰具有氧化性。中性焰应用最为广泛，一般用于焊接有氧化性。中性焰应用最为广泛，一般用于焊接碳钢、紫铜和低合金钢等。中性焰温度最高处在碳钢、紫铜和低合金钢等。中性焰温度最高处在距离焰芯末端距离焰芯末端2 24mm4mm的范围内。的范围内。 中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心 2022年5月24日焊接与切割安全342、碳化焰氧与乙炔的体积比值（、碳化焰氧与乙炔的体积比值（O2/C2H2 ）小于小于1.1时的混合气燃烧形成的气体火焰，因
42、为乙时的混合气燃烧形成的气体火焰，因为乙炔有过剩，所以燃烧不完全。碳化焰的焰芯较长，炔有过剩，所以燃烧不完全。碳化焰的焰芯较长，呈蓝白色，外焰特别长，呈橘红色，碳化焰的温呈蓝白色，外焰特别长，呈橘红色，碳化焰的温度为度为27003000 由于存在过剩的乙炔，可以分由于存在过剩的乙炔，可以分解为氢气和碳，在焊接碳钢时，火焰中游离的碳解为氢气和碳，在焊接碳钢时，火焰中游离的碳会渗到熔池中去增高焊缝的含碳量，使焊缝金属会渗到熔池中去增高焊缝的含碳量，使焊缝金属的强度提高而使其塑性降低。氢渗入熔池，促使的强度提高而使其塑性降低。氢渗入熔池，促使焊缝产生气孔和裂纹。，因而碳化焰不能用于焊焊缝产生气孔和裂
43、纹。，因而碳化焰不能用于焊接低碳钢及低合金钢。但轻微的碳化焰应用较广，接低碳钢及低合金钢。但轻微的碳化焰应用较广，可用于焊接高碳钢、中合金钢、高合金钢、铸铁、可用于焊接高碳钢、中合金钢、高合金钢、铸铁、铝和铝合金等材料。铝和铝合金等材料。 中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心 2022年5月24日焊接与切割安全353、氧化焰氧与乙炔的体积比值（、氧化焰氧与乙炔的体积比值（O2/C2H2 ）大于大于1.2时的混合气体燃烧形成火焰，氧化焰中时的混合气体燃烧形成火焰，氧化焰中含有过剩的氧，在尖形焰芯形成一个有氧化性的含有过剩的氧，在尖形焰芯形成一个有氧化性的富
44、氧区，氧化反应剧烈是焰芯、内焰、外焰都缩富氧区，氧化反应剧烈是焰芯、内焰、外焰都缩短，内焰很短，几乎看不到。温度可达短，内焰很短，几乎看不到。温度可达31003400 ，由于整个火焰具有氧化性，合金一般，由于整个火焰具有氧化性，合金一般碳钢时，就会造成熔化金属和合金元素的烧损，碳钢时，就会造成熔化金属和合金元素的烧损，是焊缝金属氧化物和气孔增多，并增强熔池的沸是焊缝金属氧化物和气孔增多，并增强熔池的沸腾现象，较大的降低焊接质量，所以一般材料的腾现象，较大的降低焊接质量，所以一般材料的焊接决不能采用氧化焰。焊接黄铜和锡青铜可利焊接决不能采用氧化焰。焊接黄铜和锡青铜可利用轻微的氧化焰。气割时，通常
45、使用氧化焰。用轻微的氧化焰。气割时，通常使用氧化焰。 中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心 2022年5月24日焊接与切割安全36二、气焊与气割主要工艺参数二、气焊与气割主要工艺参数1、气焊主要工艺参数包括焊丝的牌号和直径、气焊主要工艺参数包括焊丝的牌号和直径、溶剂、火焰种类、火焰能率、焊炬型号和焊嘴的溶剂、火焰种类、火焰能率、焊炬型号和焊嘴的号码、焊嘴倾角和焊接速度等。号码、焊嘴倾角和焊接速度等。2、气割主要工艺参数包括割矩型号和切割氧、气割主要工艺参数包括割矩型号和切割氧压力、气割速度、预热火焰能率、割嘴与工件间压力、气割速度、预热火焰能率、割嘴与工
46、件间的倾斜角、割嘴离工件表面的距离等。的倾斜角、割嘴离工件表面的距离等。 中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心 2022年5月24日焊接与切割安全37第三节气焊气割常用气体的性质第三节气焊气割常用气体的性质及使用安全要求及使用安全要求常用的可燃气体有乙炔、氢气、液化石油气等，常用的可燃气体有乙炔、氢气、液化石油气等，助燃气体是氧气。助燃气体是氧气。一、乙炔一、乙炔1、理化性质：乙炔又名电石气，在常温和大气、理化性质：乙炔又名电石气，在常温和大气压力下，它是一种无色气体，工业乙炔中因为混有压力下，它是一种无色气体，工业乙炔中因为混有硫化氢及磷化氢等杂质，故
47、具有特殊的臭味。硫化氢及磷化氢等杂质，故具有特殊的臭味。乙炔是理想的可燃气体，与空气混合燃烧时所产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生的火焰温度为2350 ，而与氧混合所产生的温，而与氧混合所产生的温度为度为31003300 ，因此足以熔化金属进行焊接。，因此足以熔化金属进行焊接。 中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心 2022年5月24日焊接与切割安全38乙炔完全燃烧反应式如下：乙炔完全燃烧反应式如下：2C2H2+5O2=4CO2+2H2O+Q(放热放热) 从上式看出：从上式看出：1体积的乙炔完全燃烧需要体积的乙炔完全燃烧需要2.
48、5体体积的氧。积的氧。2、乙炔的爆炸性及溶解性、乙炔的爆炸性及溶解性 乙炔是一种危险的易燃易爆气体。自燃点乙炔是一种危险的易燃易爆气体。自燃点低（低（305 ），点火能量小（），点火能量小（0.019毫焦），在毫焦），在一定条件，很容易因分子的聚合，分解发生爆炸。一定条件，很容易因分子的聚合，分解发生爆炸。纯乙炔的分解爆炸，当压力为纯乙炔的分解爆炸，当压力为150KPa，温度，温度580 时，就形成乙炔分解爆炸。压力越高，聚时，就形成乙炔分解爆炸。压力越高，聚合作用能促进乙炔分解爆炸所需要的温度越低。合作用能促进乙炔分解爆炸所需要的温度越低。 中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心中国北车集团
49、永济电机厂安全技术培训中心 2022年5月24日焊接与切割安全39纯乙炔的分解爆炸性，首先决定于它的压力和纯乙炔的分解爆炸性，首先决定于它的压力和温度，同始与接触介质、乙炔中的杂质、容器形状温度，同始与接触介质、乙炔中的杂质、容器形状有关。有关。乙炔的分解爆炸与容器的形状和大小有关。容乙炔的分解爆炸与容器的形状和大小有关。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。于管壁冷却作用及阻力，爆炸的可能性会大为降低。目前使用的乙炔胶管孔径都不太大，管壁也比较薄，目前使用的乙炔胶管孔径都不太大，管壁也比较薄，对
50、防止乙炔在管道内爆炸是有利的。对防止乙炔在管道内爆炸是有利的。乙炔与铜、银、水银等金属或其盐类长期接触乙炔与铜、银、水银等金属或其盐类长期接触会生成乙炔铜和乙炔银等爆炸性混合物，当受到摩会生成乙炔铜和乙炔银等爆炸性混合物，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都不能用银和含铜量70以上的铜合金制造。以上的铜合金制造。 中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心 2022年5月24日焊接与切割安全40乙炔与空气、氧气混合的爆炸性，乙炔在空乙炔与空气、氧气混合的爆炸性，乙炔在空气中的爆炸极