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气焊气割常用气体的性质及使用安全要求

  
评论: 更新日期:2012年09月06日
    二、液化石油气
    液化石油气(简称石油气)是石油炼制工业的副产品,其主要成分是丙烷(C3H8),大约占50%~80%,其余是丙烯(C3H6)、丁烷(C4H10)、丁烯(C4H8)等,在常温和大气压力下,组成石油气的这些碳氢化合物以气态存在。但是只要加上不大的压力(一般为0.8~1.5MPa)即变为液体,液化后便于装入瓶中贮存和运输。在标准状态下,石油气的密度为1.8~2.5kg/m3,比空气重,但其液体的比重则比水、汽油轻。
    石油气燃烧的温度比乙炔火焰温度低,丙烷在氧气中燃烧的温度为2000~2850V,用于气割时,金属预热时间需稍长,但可减少切口边缘的过烧现象,切割质量较好,在切割多层迭板时,切割速度比乙炔快20%~30%。石油气除越来越广泛地应用于钢材的切割外,还用于焊接有色金属。国外还采用乙炔与石油气混合后作为焊接气源。
    石油气有以下特点和安全要求:
    (1)石油气易挥发,闪点低,其中的主要成分丙烷挥发点为-42℃,闪点-20℃,所以在低温时,它的易燃性就是很大的。
    (2)石油气燃烧的化学反应式(以丙烷为代表)为:
C3H8+5O2=3CO2+4H2O+2350kJ/mol
    即一份丙烷(石油气)需要五份氧气与之化合(但实际需要量要比理论上多10%)才能完全燃烧。若供氧不足,燃烧不充分,会产生一氧化碳,使人中毒,严重时有致命危险。
    (3)组成石油气的几种气体都能和空气形成爆炸性混合气。但是它们的爆炸极限范围比较窄。例如丙烷、丁烷和丁烯的爆炸极限分别为2.17%~9.5%;1.15%~8.4%和1.7%~9.6%,比乙炔要安全得多。但石油气和氧气混合气有较宽的爆炸极限,范围为3.2%~64%,有关石油气与氧气混合的燃烧爆炸性能见表2—4
 
表2-4 液化气-氧气混合气的燃爆范围
序号
液化气在混合气中占的体积百分数
燃爆情况
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
3.2
6.0
6.7
12.9
19.1
33.1
36.2
43
51.5
64
爆声微弱
有 爆 声
有 爆 声
有 爆 声
爆声较响
爆 声 响
爆 声 响
爆 声 响
爆声强烈发光
爆声强烈发光
 
    (4)气态石油气比空气重(比重约为空气的1.5倍),易于向低处流动而滞留积聚,液化石油气比汽油轻,能飘浮在水沟的液面上,随水流动并在死角处聚集,而且易挥发。如果以液体流动会扩散成350倍的气体,在使用、贮存石油气时,应采取安全措施,如暖气沟进出口应砌砖抹灰,电缆沟进出口应填装沙工,下水道应装水封等,室内应有良好通风。通风口除设在高处外,还应设在低处,有利于对流。
    (5)石油气对普通橡胶导管和衬垫有腐蚀性,能引起漏气,必须采用耐油性强的橡胶导管和衬垫,不能随便更换而采用普通橡皮管和衬垫。
    (6)石油气瓶内部的压力与温度成正比。在零下40℃时,压力为0.1MPa,在20℃时为0.7MPa,40℃时为2MPa。所以石油气瓶与热源、暖气电等应保持1.5m以上的安全距离,更不许用火烤。
    (7)石油气有一定毒性,空气中含量很少时,人呼吸了一般不会中毒,但当它的浓度较高时,就会引起人的麻醉,在浓度大于10%的空气中停留三分钟后,就会使人头脑发晕。
    (8)石油气点火时,要先点燃引火物后再开气,不要颠倒次序。
 
    三、氢气
    氢是一种无色无味的气体,比重0.07,比空气轻14.38倍,是最轻的气体。它具有最大的扩散速度和很高的导热性,其导热效能比空气大七倍,极易漏泄,点火能力低,被公认为是一种极危险的易燃易爆气体。
    氢在空气中的自燃点为560℃,在氧气中的自燃点为450℃。
    氢氧火焰的温度可达2770C,氢具有很强的还原性。在高温下,它可以从金属氧化物中夺取氧而使金属还原。它广泛地被应用于水下火焰切割,以及某些有色金属的焊接和氢原子焊等。
    氢与空气混合可形成爆鸣气,其爆炸极限为4%~80%,氢与氧混合气的爆炸极限为4.65%~93.9%,氢与氯气的混合物为(1:1)时,见光即行爆炸,当温度达240℃时即能自燃。氢与氟化合时能发生爆炸,甚至在阴暗处也会发生爆炸,因此它是一种很不安全的气体。
 
    四、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-183℃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,会使氧化反应显著加快,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。
 
    五、特利Ⅱ气
    特利Ⅱ气主要以丙烯为原料,再辅以一定比例的添加剂,经过物理混合而成。是金属切割、加热、焊接的一种新型气体,可以用来代替溶解乙炔。特利Ⅱ气与溶解乙炔相比有如下特点:
    (1)特利Ⅱ气的单瓶充装量是乙炔的2.5~3倍,增加了气瓶的使用周期。
    (2)特利Ⅱ气在空气中的爆炸极限只为2.4%~10.5%,而溶解乙炔则是2.2%~81.0%,所以较乙炔安全、无分解爆炸危险。
    (3)在使用过程中,特利Ⅱ气不发生逆火。
    (4)特利Ⅱ气切割精度比溶解乙炔高、割缝较光滑,而且在切割过程中没有熔渣回跳引起的灭火及回火引起的工作中断。
    (5)特利Ⅱ气在使用过程中对环境无污染、对人体也无害。
    使用特利Ⅱ气的主要缺点是:预热时间稍长。
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