割炬

    割炬的作用是使氧与乙炔按比例进行混合，形成预热火焰，并将高压纯氧喷射到被切割的工件上，使被切割金属在氧射流中燃烧，氧射流并把燃烧生成的熔渣(氧化物)吹走而形成割缝。割炬是气割工件的主要工具。

    割炬按预热火焰中氧气和乙炔的混合方式不同分为射吸式和等压式两种，其中以射吸式割炬的使用最为普遍。割炬按其用途又分为普通割炬、重型割炬以及焊、割两用炬等。普通割炬的型号及主要技术数据详见表2—10。

表2—10  普通割炬的型号及主要技术数据

    G01—30型割炬是常用的一种射吸式割炬，能切割2～30mm厚的低碳钢板。割炬备有三个割嘴，可根据不同板厚进行选用。

    1．G01—30型割炬的构造

    G01—30型割炬的构造详见图2—24。割炬主要由主体、乙炔调节阀、预热氧调节阀、切割氧调节阀、喷嘴、射吸管、混合气管、切割氧气管、割嘴、手柄以及乙炔管接头和氧气管接头等部分组成。

    G01—30型割炬的构造可分为两部分：一是预热部分，其构造与射吸式焊炬相同；二是切割部分，由切割氧气调节阀、切割氧气管以及割嘴等组成。

图2—24  G01—30型射吸式割炬构造

1—割嘴  2—切割氧气管  3—切割氧调节阀  4—氧气管接头  5—乙炔管接头  6—乙炔调节阀  7—手柄  8—预热氧调节阀  9—主体  10—氧气阀针  11—喷嘴  12—射吸管螺母  13—射吸管  14—混合气管  15—乙炔阀针

    2．割嘴的工作原理

    G01—30型割炬使用的割嘴为环形割嘴，其结构详见图2—25(b)。割嘴的构造与焊嘴(图2—25(a))不同。焊嘴上混合气喷孔为一小圆孔，因此气焊火焰呈圆锥形。而割嘴上的混合气喷孔呈环形(组合式割嘴)或梅花形(整体式割嘴)，如图2—25(c)。因此，形成的气割火焰呈环状分布。

图2—25  割嘴与焊嘴的截面结构比较

(a)焊嘴  (b)环形割嘴  (c)梅花形割嘴

    割嘴的工作原理是：气割时，先稍微开启预热氧调节阀，再打开乙炔调节阀并立即点火。然后增大预热氧流量，氧气与乙炔混合后从割嘴混合气孔喷出，形成环形预热火焰，对工件进行预热。待起割处被预热至燃点时，立即开启切割氧调节阀，使金属在氧气流中燃烧，并且氧气流将割缝处的熔渣吹掉，不断移动焊炬，在工件上形成割缝。

    G01—100型和G01—300型割炬的构造和工作原理与G01—300型割炬相同。区别仅在于割炬的尺寸和割嘴的大小不同。G01—100型和G01—300型割炬可分别切割10～100mm和100～300mm厚的工件。

    (二)GD1—100型割炬

    GDl—100型割炬是等压式割炬，能切割5～40mm厚的低碳钢工件。割炬备有三个割嘴，可根据不同的板厚进行选用。GD1—100型等压式割炬的构造和射吸式割炬不同，其特点是乙炔与预热氧的混合是在割嘴接头与割嘴间的空隙内完成的。割嘴采用整体式梅花形割嘴，这种割嘴切割时，火焰燃烧稳定，不易回火，割炬重量较小(0．6kg)，使用较为灵便。

    GD1—100型割炬的构造详见图2—26。主要由主体、乙炔调节阀与预热氧调节阀、切割氧调节阀、割嘴接头、割嘴及乙炔气管、预热氧气管和切割氧气管等组成。

图2—26  GD1—100型割炬的构造

1—割嘴  2—割嘴接头  3—切割氧气管  4—乙炔气管  5—切割氧调节阀  6—主体  7—氧气管接头  8—乙炔管接头  9—预热氧调节阀  10—预热氧气管

    (三)割炬的安全使用

    (1)选择合适的割嘴  应根据切割工件的厚度，选择合适的割嘴。装配割嘴时，必须使内嘴和外嘴保持同心，以保证切割氧射流位于预热火焰的中心，安装割嘴时注意拧紧割嘴螺母。

    (2)检查射吸情况  射吸式割炬经射吸情况检查正常后，方可把乙炔皮管接上，以不漏气并容易插上、拔下为准。使用等压式割炬时，应保证乙炔有一定的工作压力。

    (3)火焰熄灭的处理  点火后，当拧预热氧调节阀调整火焰时，若火焰立即熄灭，其原因是各气体通道内存有脏物或射吸管喇叭口接触不严，以及割嘴外套与内嘴配合不当。此时，应将射吸管螺母拧紧；无效时，应拆下射吸管，清除各气体通道内的脏物及调整割嘴外套与内套间隙，并拧紧。

    (4)割嘴芯漏气的处理  预热火焰调整正常后，割嘴头发出有节奏的“叭、叭”声，但火焰并不熄灭，若将切割氧开大时，火焰就立即熄灭，其原因是割嘴芯处漏气。此时，应拆下割嘴外套，轻轻拧紧嘴芯，如果仍然无效，可再拆下外套，并用石棉绳垫上。

    (5)割嘴头和割炬配合不严的处理  点火后火焰虽正常，但打开切割氧调节阀时，火焰就立即熄灭。其原因是割嘴头和割炬配合面不严。此时应将割嘴拧紧，无效时应拆下割嘴，用细砂纸轻轻研磨割嘴头配合面，直到配合严密。

    (6)回火的处理  当发生回火时，应立即关闭切割氧调节阀，然后关闭乙炔调节阀及预热氧调节阀。在正常工作停止时，应先关切割氧调节阀，再关乙炔和预热氧调节阀。

    (7)保持割嘴通道清洁  割嘴通道应经常保持清洁光滑，孔道内的污物应随时用通针清除干净。

    (8)清理工件表面  工件表面的厚锈、油水污物要清理掉。在水泥地面上切割时应垫高工件，以防锈皮和熔渣在水泥地面上爆溅伤人。

    前面介绍的焊炬使用方法，基本上也适用于割炬。

    三、减压器

    (一)减压器的作用和分类

    由于气瓶内压力较高，而气焊和气割所需的压力却较小，所以需要用减压器来把储存在气瓶内的较高压力的气体降为低压气体，并应保证所需的工作压力自始至终保持稳定状态。总之，减压器是将高压气体降为低压气体、并保持输出气体的压力和流量稳定不变的调节装置。

    减压器按用途不同可分为氧气减压器和乙炔减压器等，还可分为集中式和岗位式两类；按构造不同可分为单级式和双级式两类；按工作原理不同可分为正作用式和反作用式两类。目前，常见的国产减压器以单级反作用式和双级混合式(第一级为正作用式、第二级为反作用式)两类为主。常用减压器的型号和主要技术数据详见表2—11。

表2—11  减压器的主要技术数据

    (二)减压器的构造和工作原理

    下面分别介绍QD—1型氧气减压器、SJ7—10型氧气减压器和QD—20型乙炔减压器的构造和工作原理。

    QD—1型氧气减压器属于单级反作用式，其进气口最高压力为15MPa，工作压力调节范围为0．1～2．5MPa。QD—1型氧气减压器主要由本体、罩壳、调压螺钉、调压弹簧、弹性薄膜装置、减压活门与活门座、安全阀、进气口接头、出气口接头、高压表、低压表等部分组成，详见图2—27。

图2—27  QD—1型氧气减压器的构造

1—低压气室  2—耐油橡胶平垫片  3—薄膜片  4—弹簧垫块  5—调压螺钉  6—罩壳  7—调压弹簧  8—螺钉  9—活门顶杆  10—本体  11—高压气室  12—副弹簧  13—减压活门  14—活门座  15—安全阀

    QD—1型减压器的本体由黄铜制成，弹性薄膜装置(由弹簧垫块、薄膜片、耐油橡胶平垫片等组成)被紧压在罩壳与本体之间，在罩壳内装有调压弹簧并在其上部旋有调压螺钉。当旋拧调压螺钉时，通过活门顶杆使减压活门作不同程度的开启和关闭，调节氧气的减压程度或停止供氧。在减压器的本体上设有与低压室相通的安全阀，当减压器发生故障，低压气室的压力超过安全阀开启压力时(氧气压力大于2．9MPa时开始泄气，在压力达到3．9MPa时完全打开)，氧气便自动冲开安全阀而逸出。这样，既保证低压表不因受到冲击而损坏，又避免了超过工作压力的气体流出而造成的其它事故。

    QD—1型减压器进气接头处螺纹尺寸为G15．875mm，接头的内径尺寸为5．5mm，出气接头内径尺寸为6mm，其最大流量为80m3／h。减压器本体上还装有高压氧气表和低压氧气表，分别指示高压气室(即氧气瓶内)和低压气室内的压力(即工作压力)。高压氧气表的量程为0～25MPa。低压氧气表的量程为0～4MPa。

    使用QD—1型减压器时，当顺时针旋拧调节螺钉时，可顶开减压活门，高压氧气便从缝隙中流入低压室。由于氧气在低压室内体积发生膨胀而使压力降低，即减压作用，详见图2—28。

图2—28  QD-1型减压器工作原理图

1—调节螺钉  2—调压弹簧  3—薄膜片  4—减压活门  5—进气口

6—高压室  7—安全阀  8—出气口  9—低压室  10—低压表  11—高压表

    在使用过程中，如果气体输送量减少，即低压室压力增高，通过薄膜片压缩调压弹簧，带动减压活门向下移动，使开启程度逐渐减小；反之，减压活门的开启程度就会逐渐增大。当氧气瓶内的氧气压力逐渐下降时，在高压室中促使减压活门关闭，的作用力也就逐渐减小，即减压活门的开启程度逐渐增大，结果仍保证了低压室内氧气的工作压力稳定，这就是减压器的稳定作用。

    SJ7—10型氧气减压器属于双级式减压器，其进气口最高工作压力为15MPa，工作压力调节范围为0．1～2MPa。由于是通过了两级调压，因而工作压力更加稳定，流量也比一般减压器大。

    SJ7—10型双级式氧气减压器主要由本体、第一减压系统、第二减压系统、气调铜管、安全阀、进气口接头、出气口接头、高压表和低压表等部分组成，详见图2—29。

    SJ7—10减压器的本体是由黄铜(HPb59—1)制成。两级减压系统的构造基本相似，均由活门顶杆、调压弹簧、弹性薄膜装置、减压活门等零部件组成。第一级减压系统主要用于将高压气体自动降低为中压气体，降至压力为2MPa，然后送入第二级减压系统。在第二级减压系统，当旋拧调压螺钉时，通过调压弹簧、弹性薄膜装置及活门顶杆，使减压活门作不同程度的开启和关闭，以用来调节由第一减压系统送入的氧气的减压程度或停止供气。

图2—29  SJ7-10型双级式氧气减压器的构造

1—活门顶杆  2—减压活门  3—安全阀  4—本体  5—调压螺钉  6—第二级罩壳  7—第二级调压弹簧  8—第二级弹性薄膜装置  9—第二级减压室  10—第一级减压室  11—第一级弹性薄膜装置  12—第一级罩壳  13—第一级调压弹簧  14—气调铜管  15—进气口接头  16—出气口接头

    气调铜管是一种用紫铜制作的补偿管。其主要作用是当高压供气源的压力急剧下降时，使输出供使用的低压气体仍能保持稳定的工作压力。双级式减压器除具有工作压力稳定、受瓶内压力高低影响较小的特点外，还具有能基本消除气体消耗量增加时所产气)和氧气切割中。

    SJ7—10型双级式减压器进气接头螺母螺纹尺寸为G15．875mm，接头的内径尺寸为7mm，出气接头的内径尺寸可按不同需要选用5mm或9mm两种。在本体上安装的高压氧气表的量程为0～25MPa，低压氧气表的量程为0～4MPa。

    SJ7—10型双级式减压器的工作原理详见图2—30。

图2—30 SJ7-10型双级式氧气减压器工作原理图

1—承压弹簧  2—减压活门  3—活门顶杆  4—弹性薄膜装置  5—调压弹簧

6—调压螺钉  7—低压气室  8—第二级减压系统  9—第一级减压系统

    当减压器处在非工作状态时，应使调压螺钉逆时针旋转，直至调压弹簧处于松弛状态。当氧气瓶阀开启时，高压氧气从进气口流入第一减压系统，由于弹簧的作用，气压自动降到2MPa后进入第二级减压系统。当使用减压器时，顺时针旋转调压螺钉，通过调压弹簧、弹性薄膜装置、活门顶杆，克服承压弹簧的压力把减压活门顶开，使气体经过两次减压后进入低压气室内，再由出气口供给工作地点使用。

    一般双级式减压器是正作用式和反作用式混合应用的结构，这样可以使升压特性和减压特性相互抵消。因而减压器输出的低压气体能更稳定地保持工作压力，使之不随瓶内气体压力的改变而发生变化。

    QD-20型单级乙炔减压器供瓶装溶解乙炔减压用。QD-20型乙炔减压器进口最高压力为2MPa，工作压力的调节范围为0．01～0．15MPa。

    QD-20型单级乙炔减压器的构造和工作原理与单级式氧气减压器(QD-1型)基本相同，所不同的是乙炔减压器与乙炔瓶阀连接采用夹环和紧固螺钉来加以固定，详见图2—31。

图2—31  QD—20型单级乙炔减压器的构造

1—减压活门  2—低压气室  3—活门顶杆  4—调压螺钉  5—调压弹簧  6—罩壳  7—弹性薄膜装置  8—本体  9—夹环  10—紧固螺钉   11—过滤接头  12—高压气室  13—副弹簧  14—安全阀

    QD—20型单级乙炔减压器装有安全阀，当输出压力大于0．18MPa时开始泄气，在输出压力达到0．24MPa时安全阀打开。QD—20型减压器的工作压力为0．15MPa时的最大流量为9m3／h。乙炔减压器本体装有高压乙炔表，量程为0～2．5MPa；低压乙炔表，量程为0～0．25MPa。在乙炔减压器的压力表上均有指示该压力表最大许可工作压力的红线，以便使用中严格控制。乙炔减压器的外壳漆成白色，氧气减压器的外壳漆成天蓝色，应严格加以区别。

    (三)减压器的安全使用

    使用减压器应按下述规则执行：

    (1)氧气瓶放气或开启减压器时动作必须缓慢。如果阀门开启速度过快，减压器工作部分的气体因受绝热压缩而温度大大提高，这样有可能使有机材料制成的零件如橡胶填料、橡胶薄膜纤维质衬垫着火烧坏，并可使减压器完全烧坏。另外，由于放气过快产生的静电火花以及减压器有油污等，也会引起着火燃烧烧坏减压器零件。

    (2)减压器安装前及开启气瓶阀时的注意事项：安装减压器之前，要略打开氧气瓶阀门，吹除污物，以防灰尘和水分带入减压器。在开启气瓶阀时，瓶阀出气口不得对准操作者或他人，以防高压气体突然冲出伤人。减压器出气口与气体橡胶管接头处必须用退过火的铁丝或卡箍拧紧，防止送气后脱开发生危险。

    (3)减压器装卸及工作时的注意事项：装卸减压器时必须注意防止管接头丝扣滑牙，以免旋装不牢而射出。在工作过程中必须注意观察工作压力表的压力数值。停止工作时应先松开减压器的调压螺钉，再关闭氧气瓶阀，并把减压器内的气体慢慢放尽，这样，可以保护弹簧和减压活门免受损坏。工作结束后，应从气瓶上取下减压器，加以妥善保存。

    (4)减压器必须定期校修，压力表必须定期检验。这样做是为了确保调压的可靠性和压力表读数的准确性。在使用中如发现减压器有漏气现象、压力表针动作不灵等，应及时维修。

    (5)减压器冻结的处理。减压器在使用过程中如发现冻结，应用热水或蒸汽解冻，绝不能用火焰或红铁烘烤。减压器加热后，必须吹掉其中残留的水分。

    (6)减压器必须保持清洁。减压器上不得沾染油脂、污物，如有油脂，必须在擦拭干净后才能使用。

    (7)各种气体的减压器及压力表不得调换使用，如用于氧气的减压器不能用于乙炔、石油气等系统中。

    减压器的常见故障及其排除方法详见表2—12。

表2—12  减压器常见故障及其排除方法

    四、橡皮管及气焊辅助工具

    (一)橡皮管和橡皮管接头

    橡皮管可分为氧气皮管和乙炔皮管。

    GB2550—92规定，氧气橡胶管为蓝色(原标准规定为红色)，工作压力2MPa，爆破压力6MPa；GB2551—92规定，乙炔橡胶管为红色(原标准规定为黑色)，工作压力0．3MPa，爆破压力0．9MPa；常用的内径为8mm或10mm。两种管子因耐压不同、不能红代蓝使用。

    气焊、气割用的橡皮管要求柔软、重量轻、便于操作，必须能够承受足够的气体压力。新的橡皮管在首次使用时，要先把橡皮管内的滑石粉吹干净，以防焊炬内部的通道被堵塞。在使用橡皮管时，应注意不得使其沾染油脂，并要防止火烫和折伤。已经老化的橡皮管应停止使用，及时换用新管。

    橡皮管的长度一般不应小于5m。若操作地点离气源较远时，可根据实际情况将两副橡皮管用管接头连接起来使用，但必须用卡箍或细铁丝绑扎牢固。

    橡皮管接头是橡皮管与减压器、焊炬、乙炔发生器和乙炔供给点等的连接接头。连接接头的形式有三种，详见图2—32。橡皮管接头的连接嘴上车有数条凹槽，主要是为了保证接头处的气密性，并保证橡皮管用卡子或铁丝绑扎在连接嘴上而不脱落。接头的螺母用于将接头旋拧到减压器或焊炬上。为了区别氧气皮管的接头和乙炔皮管的接头，在乙炔皮管接头的螺母上刻有1～2条槽。橡皮管接头的螺母的螺纹尺寸一般为M16×1．5。

    (二)气焊辅助工具

    气焊作业中使用的辅助工具有清理焊缝用的工具如钢丝刷、凿子、手锤、锉刀等；连接和启闭气体通路的工具如钢丝钳、活扳手、卡子及铁丝等；清理焊嘴和割嘴用的工具如通针等。气焊工所用的上述工具必须专用和放在专门的工具箱内，不得沾有油污。每个焊工都应备有粗细不等的三棱式钢质通针一组，以便在工作中清除堵塞在焊嘴或割嘴内的脏物。

图2—32  橡皮管接头形式

(a)连接氧气皮管用的接头  (b)连接乙炔皮管用的接头   (c)连接两根橡皮管用的接头

    气焊工在气焊操作时，应配戴护目镜，以保护眼睛不受火焰强光的刺激和能比较清楚地观察熔池，同时还可以防止飞溅物溅入眼内。护目镜的颜色和深浅，应根据施工现场、焊炬的大小和被焊材料的性质来选择，一般宜用3～7号的黄绿色镜片。

    气焊、气割时点火的工具采用点火比较安全方便。但对于某些着火点较高的可燃气体(如液化石油气)，必须用明火点燃。当用火柴点燃时，必须把划着了的火柴，从焊嘴和割嘴的后面送到焊嘴或割嘴上，以防止手被烧伤。

    五、乙炔化学净化器及干燥器

    (一)乙炔的化学净化

    从乙炔发生器中制取的乙炔含有硫化氢、磷化氢、水蒸汽和氮气等杂质。这些杂质对焊缝质量、火焰温度和焊割工具都有一定程度的危害。其中硫化氢和磷化氢是乙炔中最有害的杂质。硫化氢不仅能使焊缝产生热裂纹，而且对焊炬、割炬具有腐蚀作用；磷化氢侵入焊缝后，会使焊接接头发生冷脆现象，并会显著地降低金属的耐腐蚀性能。乙炔中含有水蒸汽、氮气都会使火焰的温度降低，当乙炔中含有5％的水蒸汽时，火焰的温度降低约33℃。因此，气焊焊接重要产品时，乙炔需要化学净化和干燥。

    乙炔的净化过程包括水洗、化学净气和干燥过程。由于乙炔中的杂质除磷化氢外大部分能溶解于水，所以，乙炔发生器生产的乙炔在使用前经过水洗，可以除去硫化氢等杂质，同时还能使乙炔冷却。化学净气是指乙炔通过化学净化剂去除所含的硫化氢、磷化氢杂质的过程。干燥是指乙炔通过氢氧化钠、氯化钙、电石块等易吸收水分的物质，以除去乙炔中所含水分的过程。

    使用的化学净化剂的配方为：重铬酸盐17．1％，硫酸22．9％，硅藻土50％，水10％。化学净化剂在使用前呈橙黄色，当失效后呈浅绿色。所以在使用一段时间后，应进行检查，及时换用新的药剂。一般净化1m3乙炔需用净化剂75～100g。

    (二)乙炔化学净化器的构造

    乙炔化学净化器是使用化学净化剂去除乙炔气中杂质的器具。在结构上要求净化器能使气体在其中流过时均匀地通过净化剂；气体流过净化剂时压力损失要小，装卸净化剂方便；气体通过时不能带走净化剂。一般设计净化器的结构都是使乙炔气体由下部流入，上部流出。

    图2—33为格板式乙炔化学净化器的结构示意图。它由净化器体、存放净化剂的筛网、支架、乙炔进气管、净化乙炔出气管等构成。在净化器内装有粉状净化剂。乙炔从特制的乙炔进气管周围的小孔向下喷出，再经过四层铺放净化剂的筛网，净化的乙炔就从上部净化乙炔出气管流出。

图2-33  格板式乙炔化学净化器的结构示意图

1—乙炔进气管  2—净化器体  3—净化器盖  4—净化乙炔出气管  5—筛网  6—支架  7—净化器底

    (三)乙炔干燥器

    为了避免乙炔中的水分被带到焊炬、割炬里面而使火焰温度降低，可安装乙炔干燥器。可以根据使用乙炔量的大小，自制乙炔干燥器。一般干燥剂可选用块状电石。如图2—34为自制的乙炔干燥器。

图2—34  乙炔干燥器

1—乙炔  2—法兰  3—防爆膜(橡皮)  4—乙炔出口  5—块电石  6—桶体  7—带孔隔板

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