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1、焊接用氣體?焊接用氣體主要是指氣體保護(hù)焊(二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊、惰性氣體保護(hù)焊)中所用的保護(hù)性氣體和氣焊、切割時用的氣體,包括二氧化碳(CO2)、氬氣(Ar)、氦氣(He)、氧氣(O2)、可燃?xì)怏w、混合氣體等。焊接時保護(hù)氣體既是焊接區(qū)域的保護(hù)介質(zhì),也是產(chǎn)生電弧的氣體介質(zhì);氣焊和切割主要是依靠氣體燃燒時產(chǎn)生的熱量集中的高溫火焰完成,因此氣體的特性(如物理特性和化學(xué)特性等)不僅影響保護(hù)效果,也影響到電弧的引燃及焊接、切割過程的穩(wěn)定性。1.焊接用氣體的分類根據(jù)各種氣體在工作過程中的作用,焊接用氣體主要分為保護(hù)氣體和氣焊
2、、切割時所用的氣體。1.1保護(hù)氣體保護(hù)氣體主要包括二氧化碳(CO2)、氬氣(Ar)、氦氣(He)、氧氣(O2)和氫氣(H2)。國際焊接學(xué)會指出,保護(hù)氣體統(tǒng)一按氧化勢進(jìn)行分類,并確定分類指標(biāo)的簡單計(jì)算公式為:分類指標(biāo)=O2%+1/2CO2%。在此公式的基礎(chǔ)上,根據(jù)保護(hù)氣體的氧化勢可將保護(hù)氣體分成五類。Ⅰ類為惰性氣體或還原性氣體,M1類為弱氧化性氣體,M2類為中等氧化性氣體,M3和C類為強(qiáng)氧化性氣體。保護(hù)氣體各類型的氧化勢指標(biāo)見表1。焊接黑色金屬時保護(hù)氣體的分類見表2。表1保護(hù)氣體各類型的氧化勢指標(biāo)類型ⅠM1M2M
3、3C氧化勢指標(biāo)<11~55~99~16>16表2焊接黑色金屬時保護(hù)氣體的分類分類氣體數(shù)目混合比(以體積百分比表示)%類型焊縫金屬中的含氧量/%氧化性惰性還原性CO2O2ArHeH2Ⅰ112------100-27~75-100余---惰性<0.0221----85~95---余100還原性M1222~4--1~3余余----弱氧化性0.02~0.04M223215~305~15--1~44~8余余余------中等氧化性0.04~0.07M322330~40-5~20-9~124~6余余余------強(qiáng)氧化性>
4、0.07C12100余-<20------1.2氣焊、切割用氣體根據(jù)氣體的性質(zhì),氣焊、切割用氣體又可以分為兩類,即助燃?xì)怏w(O2)和可燃?xì)怏w。可燃?xì)怏w與氧氣混合燃燒時,放出大量的熱,形成熱量集中的高溫火焰(火焰中的最高溫度一般可達(dá)2000~3000℃),可將金屬加熱和熔化。氣焊、切割時常用的可燃?xì)怏w是乙炔,目前推廣使用的可燃?xì)怏w還有丙烷、丙烯、液化石油氣(以丙烷為主)、天然氣(以甲烷為主)等。幾種常用可燃?xì)怏w的物理和化學(xué)性能見表3。表3幾種常用可燃?xì)怏w的物理和化學(xué)性能氣體乙炔(C2H2)丙烷(C3H8)丙烯(C
5、3H6)丁烷(C4H10)天然氣(CH4)氫(H2)分子相對質(zhì)量26444258162密度(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)/kg·m-31.171.851.822.460.710.0815.6℃時相對于空氣質(zhì)量比(空氣=1)0.9061.521.482.00.550.07著火點(diǎn)/℃335510455502645510總熱值kJ/m35296385746811821214823768110048kg/m35020851212492044938056233-理論需氧量(氧-燃?xì)怏w積比2.554.56.52.00.5實(shí)際耗氧量(氧-燃
6、氣體積比)1.13.52.6-1.50.25中性焰溫度/℃氧氣中燃燒310025202870-25402600空氣中燃燒263021162104213220662210火焰燃燒速度/m·s-1氧氣中燃燒84--5.511.2空氣中燃燒5.83.9--5.511.0爆炸范圍(可燃?xì)怏w的體積分?jǐn)?shù)/%)氧氣中2.8~932.3~552.1~53-5.5~624.0~96空氣中2.5~802.5~102.4~101.9~8.45.3~144.1~746.2焊接用氣體的特性不同焊接或切割過程中氣體的作用也有所不同,并且氣
7、體的選擇還與被焊材料有關(guān),這就需要在不同的場合選用具有某一特定物理或化學(xué)性能的氣體甚至多種氣體的混合。焊接和切割中常用氣體的主要性質(zhì)和用途見表4,不同氣體在焊接過程中的特性見表5。表4焊接常用氣體的主要特征和用途氣體符號主要性質(zhì)在焊接中的應(yīng)用二氧化碳CO2化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,不燃燒、不助燃,在高溫時能分解為CO和O,對金屬有一定氧化性。能液化,液態(tài)CO2蒸發(fā)時吸收大量熱,能凝固成固態(tài)二氧化碳,俗稱干冰焊接時配用焊絲可用為保護(hù)氣體,如CO2氣體保護(hù)焊和CO2+O2、CO2+Ar等混合氣體保護(hù)焊氬氣Ar惰性氣體,化學(xué)性質(zhì)
8、不活潑,常溫和高溫下不與其他元素起化學(xué)作用在氬弧焊、等離子焊接及切割時作為保護(hù)氣體,起機(jī)械保護(hù)作用氧氣O2無色氣體,助燃,在高溫下很活潑,與多種元素直接化合。焊接時,氧進(jìn)入熔池會氧化金屬元素,起有害作用與可燃?xì)怏w混合燃燒,可獲得極高的溫度,用于焊接和切割,如氧-乙炔火焰、氫-氧焰。與氬、二氧化碳等按比例混合,可進(jìn)行混合氣體保護(hù)焊乙炔C2H2俗稱電石氣,少溶于水,能溶于酒精,大量溶于丙酮