国际焊接工程师技术员培训教教材02
火焰技术
表1 根据DIN8522标准对火焰技术的分类
焊接
涂覆 气体表面堆焊
气焊 气体压力焊 火焰钎焊 火焰硬钎焊 火焰软钎焊
（同种材料及异种材料）
火焰钎焊堆覆 （硬钎焊及软钎焊）
火焰喷涂 火焰爆炸喷涂 火焰磷化处理
切割 火焰切割 火焰气刨 火焰开坡口 火焰表面清理 氧熔剂切割 火焰束技术 火焰净化
热成型 火焰校正
火焰处理 （予热、后热）火焰消除 应力 火焰淬火
校型
材料改性
1、气焊
1.1气焊的基本概念
利用可燃气体和助燃气体混合点燃后产生的高温火焰（热源）来熔化工件的待焊部位（如：坡口），并通
，使被熔化的金属形成熔池，随着热源不断地向前移动，离开热源的部过向熔池内填加填充材料（如：焊丝）
位开始冷却，熔池随之凝固，最后形成一条焊缝，这种工艺方法称之为气焊。
气焊经济性的应用范围为各种位置的连接焊，特别是管道安装，车体结构维修，堆焊等。 所能焊接的材料为非合金钢、低合金钢、有色金属、铸铁等。 工件厚度一般为6mm以下。 1.2燃气与助燃气体
欧洲标准EN730（1995）对可燃性气体、氧气和压缩空气做了规定。等同标准为德国标准DINEN730，相应的国际标准为ISO5175。
国标GB6819《溶解乙炔》，国标GB3863《工业用气态氧》也分别对二者做了规定。
，丙烷（C3H8燃气是指与空气或氧气混合后可燃烧的气体。常用于焊接和切割的燃气主要有：乙炔（C2H2）
即液化石油气）、甲烷（CH4即天然气）、氢气（H2）、煤气（CO+H2）和汽油（CnH2n即烯烃+芳香烃）等。
。 助燃气体通常指氧气（O2）
标准状态下（0℃或1bar）的燃气密度与空气密度之比较见图1。 混合气体的爆炸容限见图2。
三
乙炔 丙烷 氧气 氢气 图1 标准状态下（0℃或1bar）的各类燃气气体密度
维
网
维
空气
网
100% CO+H2
空气
图2混合气体的爆炸容限（体积的百分比）
三
2、气体钢瓶及瓶阀
1.3气焊的分类
欧洲标准EN4063《金属焊接及钎焊方法在图样上的表示代号》介绍了气焊的分类及其数字代号： 31 氧——燃气焊 311 氧——乙炔焊 312 氧——丙烷焊
2.1氧气瓶及氧气瓶阀
氧气瓶
氧气瓶是贮存和运输气态氧气的一种高压容器。在制氧机中制取的氧以15Mpa的压力灌入氧气瓶内。氧气是很活泼的助燃气体，使用不当可会引起爆炸。
我国的氧气瓶应符合国家《气瓶安全监察规程》的要求。
氧气是以气体状态和液体状态进行储存的。通常，氧气以气态储存在压力气瓶中。
如果持续地需要大量的氧气，则氧气一般就以液态形式盛装在绝热的容器中进行运输和储存。在“低温气化器”的蒸发装置中，液态氧气转化成气态氧气（图3）。
在此过程中，1升液态氧大约可获得850升气态氧。
火焰技术Ⅰ IWE-1/1.3 3/3
图3 氧气低温气化器
表2 乙炔瓶内剩余压力与环境温度的关系
维
环境温度℃
＜0
剩余压力
MPa
2.3乙炔瓶阀
乙炔瓶阀是控制乙炔进出的阀门，是由低碳钢制成。乙炔瓶阀的进气口内还装有羊毛毡制成的过滤件和不锈钢丝制成的滤网，将分解出来的乙炔进行过滤，吸收乙炔中的水分和杂质。
三
3、减压器
压力表按国际标准ISO5171《焊接、分割及相关工艺用压力表》执行。(见图4)
网
0~15 0.1(1)
15~250.2(2)
0.05(0.5)
图4 减压器的构造
2.2 乙炔气瓶及乙炔气瓶阀
乙炔气瓶
乙炔瓶是存储和运输乙炔用的压力容器，是采用优质碳素钢或低合金钢板焊接而成。乙炔是不稳定的化合物，受压时会爆炸，因此不能以高压压入普通钢瓶内，而必须利用乙炔能溶解于丙酮（CH3COCH3）的特性，采用装有多孔填料的特殊钢瓶，才能将乙炔压入钢瓶内。
使用乙炔气瓶时不能放倒，避免丙酮流出。瓶体温度不能超过30～40℃，温度升高会降低丙酮对乙炔的溶解度，而使瓶内乙炔压力急剧升高，乙炔瓶使用时需全部打开，以避免漏气，瓶内气体严禁用完，必须留有剩余压力，见表2。
25~40 0.3(3)
火焰技术Ⅱ IWE-1/1.4 1/4 1、工业气体
有关参数见表1。
表1 工业气体有关参数
有关种类 标准 气体组别
大气
可燃气体 压缩气体
压力容器制造TRG和TRB
保护气体
可燃气体
保护气体 在20℃≈60bar
高压液化气体
压力下溶 解的气体 乙炔气瓶制造TRAC208 可燃气体 在15℃≈18bar
在20℃≈10bar
瓶内压力填充压力
瓶内压力的1.5倍
3
3
60bar 33kg=16.5m3≤331 ≈2m3/h
30kg=15m3瓶内容量的10%
至10kg 至9.34m3
≤16l/min=1m3/h (持续的≤8l/min=0.5m3/h)
最大容积及10m最大输出
≤200l/min ≈12m3/h
2、胶管等辅助工具
2.1 ISO14413（工作压力小于450bar的液态气体用橡胶或塑料软管）
2.2ISO34113（工作压力最大为450bar的压缩气体和液态气体的橡胶和塑料软管）
《热塑性软管》，国际标准ISO12170，对热塑性软管作了规定。 2.3 EN1327（1996）
。 2.4 ISO8207（草）和EN1256对软管接头做了规定（气焊设备、焊接、切割及相关方法设备软管接头的规定）
、GB2550（氧气胶管）、GB2551(乙炔胶管)。 我国标准为GB5107（焊接和切割用软管接头）
三
图1 氧—乙炔供气系统
3、焊接材料
维
网
焊剂是氧—乙炔焊时的助熔剂。它的主要作用是消除坡口，焊丝表面的油污和脏物的有害作用；与金属中的氧、硫化合，使金属还原，补充合金元素，起到合金化的作用等等。
焊剂主要用于铸铁、合金钢及各种有色金属的气焊，低碳钢气焊不使用焊剂。
ISO9453（软钎料：化学成份和供货状况） EN1044（硬钎料）EN1045 （硬钎焊用钎剂，分类）
4、气焊工艺
4.1气焊的焊前准备
三
4.2气焊操作基本方法
维
图3 气焊焊缝
2
网
气焊操作方法有二种，一种左向焊，另一种右向焊。二者主要的区别在于焊炬和焊丝上的操作有所不同。
左焊法： 右焊法：
—适用于板厚小于3mm的件 适用于壁厚3mm以上件 —焊丝可间断送进 —焊丝搅动 优点： —焊枪摆动 —焊枪不摆动
—容易观察溶池 —易焊透
—熔池和焊丝熔化部门受到火焰的保护 —用气量少
图4 左向焊和右向焊
4.3氧—乙炔火焰
氧—乙炔火焰大多用作气焊热源（图5）。焊接部位所需要的热量与工件厚度和材料种类有关。通过有目的地调整火焰，正确地选用焊炬种类和焊炬尺寸大小，就能满足各种不同的热量需要。焊接火焰不仅具有熔化连接面和/或焊接填充材料的作用，而且能够保护焊接熔池免受空气的有害影响。
图5 氧—乙炔焰
三
4.4不同焊接火焰的调节
维
—焊道较窄
网
焊接用各种不同的火焰（表2）可通过改变氧气对乙炔的混合比调节而成。
表2 焊接各种材料所需要的火焰
材料
乙炔过剩焰
中性焰
氧气过剩焰
－
铸铁铜 黄铜
－－ －
－铝－ 钢
+好； 0可以； －不好。
－－
三
图6 火焰温度 图7 火焰初始功率
维
网
4.5各种可燃气体与氧气的混合（图6、图7）
燃烧速度和析出的热量的乘积是火焰的初始功率，它对预热功率起决定性的作用。
乙炔不仅是在所有的碳氢化合物中具有最高火焰温度的可燃气体，而且是具有最高燃烧速度的气体。气体流速与燃烧速度存在直接的关系。燃烧速度愈高的气体，可以选择的流速就愈大，没有流速就显示不出火焰，甚至火焰熄灭。气体流速愈高，则在工件加热区上单位时间里燃烧的气体就愈多。燃烧的气体愈多，集中的热量就愈多。