气割工艺要点及操作技巧

1.气割的原理及应用特点

气割也称氧气切割，是利用割炬喷出乙炔与氧气混合燃烧的预热火焰，将金属的待切割处预热到它的燃点（红热程度），并从割炬的另一喷孔高速喷出纯氧气流，使切割处的金属发生剧烈的氧化，成为熔融的金属氧化物，同时被高压氧气流吹走，从而形成一条狭小整齐的割缝使金属割开，如图4－28所示。气割包括预热、燃烧、吹渣三个过程。气割的原理与气焊的原理在本质上是完全不同的，气焊是熔化金属，而气割是金属在纯氧中的燃烧（剧烈的氧化），所以，气割的实质是“氧化”并非“熔化”。由于气割所用设备与气焊所用设备基本相同，而操作过程也有近似之处，因此，在生产中常把气割与气焊放在一起。

图4－28　气割示意图

对金属材料进行气割时，必须具备以下条件。

（1）金属的导热性要适当，不能太高。如果金属的导热性高，则会由于热量散失较快，金属燃烧时产生的热量不能对下层和前方待切割的金属集中加热，使待切割金属难以达到燃点温度，使切割难以进行。

（2）金属材料的熔点必须高于其燃点。材料的先行流失（液态金属的流动性大）会造成熔化边缘不整齐，不能获得平整的切口。金属材料的熔点高于其燃点，可以保证金属在气割过程中是燃烧过程，而不是熔化进程。

低碳钢的熔点约为1500℃，而其燃点约为1350℃，能满足熔点高于燃点的要求。随着碳的质量分数增加，碳钢的燃点升高，而熔点下降；当碳的质量分数为0.7%时，钢的燃点接近熔点；当碳的质量分数大于0.7%时，钢的燃点高于熔点，故难以切割。铸铁的熔点比燃点低，难以采用气割。

（3）被切割金属的熔点及切割温度高于金属氧化物的熔点。如果被切割金属的熔点及切割温度低于金属氧化物的熔点，则生成的金属氧化物挂在切口表面形成固态氧化物薄膜，阻碍氧流与下层金属接触，使气割过程不能正常进行。

氧化铝的熔点（2060℃）高手铝的熔点（658℃），氧化铬的熔点（1990℃）高于铬的熔点（1550℃），故铝和铝合金、铬和铬镍钢都不具备气割条件。

根据以上条件衡量，纯铁、低碳钢、中碳钢和低合金结构钢等能进行气割，而铸铁、奥氏体不锈钢、铝及其合金等，均不能进行气割。

2.割炬及气割过程

气割所用的设备中，氧气瓶、乙炔瓶和减压器同气焊的一样，不同的是气焊用焊炬，而气割要用割炬（又称为割枪）。

如图4－29所示，割炬有两根导管，一根为预热焰混合气体管道，另一根为切割氧气管道，割炬比焊炬只多一根切割氧气管和一个切割氧阀门。此外，割嘴与焊嘴的结构也不同，割嘴的出口有两条通道，周围的一圈是乙炔与氧的混合气体出口，中间的通道为切割氧（即纯氧）的出口，二者互不相通。割嘴有梅花形和环形两种。常用的割炬型号有G01－30、G01－100和G01－300等。其中“G”表示割炬，“0”表示手工，“1”表示射吸式，“30”表示最大气割厚度为30 mm。同焊炬一样，各种型号割炬均配备几个不同大小的割嘴。

图4－29　割炬

1－切割氧管道；2－切割氧阀门；3－乙炔阀门；4－预热氧阀门；5－氧乙炔混合管道；6－切割嘴

气割低碳钢工件时，先打开预热氧气及乙炔阀门，点燃预热火焰，调成中性焰，将工件切口的开始处加热到高温（达到橘红至亮黄色，约为1300℃）；然后打开切割氧阀门，高压的切割火焰与切口处的高温金属发生作用，产生激烈燃烧反应，将铁烧成氧化铁，氧化铁被燃烧热熔化后迅速被氧气流吹走，这时下一层碳钢也已被加热到高温，与氧接触后继续燃烧和被吹走，氧气可将金属自表面烧到底部，随着割炬以一定速度向前移动即可形成切口。

3.气割的工艺参数

割炬、割嘴大小和氧气压力等都是气割的工艺参数。工艺参数是根据要切割的金属工件厚度而定的，如表4－5所示。

表4－5　普通割炬及其技术参数

气割不同厚度的钢时，氧气工作压力的调整和割嘴的选择对气割质量和工作效率会有明显影响。如果使用太小的割嘴来割厚钢，由于得不到充足的氧气燃烧和喷射能力，切割工作就无法顺利进行，即使多次重复勉强地切割下来，既不能保证质量，也不能提高工作效率；如果使用太大的割嘴来割薄钢，既浪费大量的氧气和乙炔，还影响气割的质量。因此，切割前要选择好割嘴的大小。气割时氧气的工作压力不足，既影响切割速度，也不易吹掉熔渣，切口不平，甚至有时会切不透；压力过大，既增加氧气消耗量，也容易冷却金属材料，从而使切割速度降低，切口加宽，表面也粗糙。

为了得到整齐的切口和光洁的断面，需要技巧熟练，割嘴喷射出来的火焰应该形状整齐，喷射出来的纯氧流风线应该成为一条笔直而清晰的直线，在火焰的中心没有歪斜和分叉现象，喷射出来的风线周围应粗细均匀，只有这样才能符合标准，否则会严重影响切割质量和工作效率，并且会浪费大量的氧气和乙炔。当发现纯氧气流不良时，绝对不能迁就使用，必须用专用通针把附着在嘴孔处的杂质毛刺清除掉，直到喷射出标准的纯氧气流风线才能进行切割。

4.气割的基本操作技术

1）气割前的准备

气割操作前，应根据工件厚度选择好氧气的工作压力和割嘴的大小，把工件切口处的铁锈和油污清理干净，用石笔画好割线，平放好。在切口的背面应有一定的空间，以便切割气流冲出来时不致遇到阻碍，同时还可释放氧化物。

握割炬的姿势是，右手握住割炬柄，大拇指和食指控制调节氧气阀门，左手扶在割炬的高压管子上，同时大拇指和食指控制高压氧气阀门。右手臂紧靠右腿，在切割时随着腿部从右向左移动进行操作，这样切割起来比较稳当，特别是没有熟练掌握切割技巧时更应该注意到这一点。

点火的动作与气焊的一样，首先把乙炔阀打开，可以稍微开一点氧气，点着后将火焰调至中性焰（割嘴头部是一蓝白色圆圈），然后把高压氧气阀打开。同时还要观察在打开高压氧气阀时割嘴中心喷出的风线是否笔直清晰，风线笔直清晰后方可切割。

2）气割的操作要点

（1）气割一般从工件的边缘开始。如果要在工件中部或内部切割时，应在中间处先钻一个直径大于5 mm的孔，或开出一孔，然后从孔处开始切割。

（2）开始气割时，先用预热火焰加热开始点（此时高压氧气阀是关闭的），预热时间应视金属温度情况而定，一般加热到工件表面接近熔化（表面呈橘红色）时，轻轻打开高压氧气阀门，开始气割。如果预热的地方切割不掉，说明预热温度太低，应关闭高压氧继续预热，预热火焰的焰心前端应离工件表面2～4 mm，同时要注意割炬与工件间应有一定的角度，如图4－30所示。当气割5～30 mm厚的工件时，割炬应垂直于工件；当厚度小于5 mm时，割炬可向后倾斜5°～10°；若厚度超过30 mm，在气割开始时割炬可向前倾斜5°～10°，待割透时，割炬可垂直于工件，直到气割完毕。如果预热的地方被切割掉，则继续加大高压氧气量，使切口深度加大，直至全部切透。(www.xing528.com)

图4－30　割炬与工件之间的角度

（3）气割速度视工件厚度而定，一般，工件越薄，气割的速度要越快，反之则越慢。气割速度还要根据切割中出现的一些问题加以调整：当看到氧化物熔渣直往下冲或听到割缝背面发出“喳喳”的气流声时，便可将割炬匀速地向前移动；如果在气割过程中发现熔渣往上冲，则说明未打穿，这往往是由于金属表面不纯，红热金属散热和切割速度不均匀，这种现象很容易使燃烧中断，所以必须继续供给预热的火焰，并将速度稍微减慢些，待打穿后再保持原有的速度前进。如发现割炬在前面走，后面的切口又逐渐熔结起来，则说明切割移动速度太慢或供给的预热火焰太大，必须将速度和火焰加以调整再继续切割。

5.气割的注意事项

1）使用氧气瓶的注意事项

氧气瓶内装有高压氧气，使用不慎会发生爆炸，故需注意以下事项。

（1）氧气瓶在搬运中尽量避免振动或互相碰撞，禁止人力背着氧气瓶搬运或用吊车吊运。

（2）氧气瓶搬运到指定位置后牢固放置，防止振动倾倒引起爆炸，防止滚动，瓶体上应套上两个胶皮减振圈。

（3）氧气瓶不可与可燃气瓶放在一起，应离火源5 m以外，不能放置在太阳暴晒的位置，以免发生爆炸。氧气瓶瓶口不得沾有油脂、灰尘。氧气瓶阀门被冻结时千万不可用火烤，可以用温水的蒸汽适当加热。

（4）氧气瓶开启前必须检查压紧螺母是否拧紧，平稳旋转手轮，人站在出气口一侧。使用时不要把瓶内氧气全部用完（要剩0.1～0.3 MPa压力）；不用时需罩好保护罩。

（5）纯氧在高温下是很活泼的。当温度不变而压力增加时，氧气可能与油类发生激烈的化学反应而发热自燃以至爆炸。因此，操作人员绝对不能使用沾有各种油脂或油污的工作服、手套和工具等去接触气瓶及其附件，最好备有专用工具，以免引起燃烧。

2）使用乙炔发生器及乙炔瓶的注意事项

乙炔发生器及乙炔瓶不要靠近火源，应放在空气流通的地方，且不能漏气。乙炔发生器的罩壳上不可放重物，装入的电石量一般不超过电石容积的一半。乙炔发生器内温度不应超过60℃。工作环境温度低于0℃时应向乙炔发生器和回火保险器内注入温水；特别低时必须在水中加入少许食盐或甘油，以免水冻结，如有冻结，需用热水或蒸气解冻或锤敲。

3）使用割炬的注意事项

（1）工作前要认真检查焊炬与割炬有无漏气，检查时只允许用肥皂水试，不得用明火试验。

（2）割炬点火起燃时，不得将喷口对准自己或他人，以防火焰烧伤人。喷嘴温度过高时，可用水冷却。

（3）当需要离开工作场地时，严禁将点燃的割炬放在工作台上，以防发生意外。

（4）无火焰的割炬要轻取轻放，带有火焰的割炬不准他人随意动用，喷嘴不得与金属板相碰。

（5）喷嘴发生堵塞需要用通针疏通时，应将喷嘴拆下，从内向外疏通。

（6）乙炔管和氧气管不能对调使用。皮管不得随便乱放，管口不要贴住地面，以免进入土和杂质发生堵塞。

（7）割炬在装换割嘴时，必须使内嘴及外嘴保持同轴，以保证切割氧射流位于环形预热火焰的中心，而不至于发生偏斜。

4）使用减压器的注意事项

（1）减压器拆装时，必须注意防止管接头的丝扣滑牙，以免装旋不牢而被高压气流冲出。拆装时应注意轻放和防止灰尘进入表内，以免阻塞失灵。

（2）氧气减压器不准与其他减压器交换使用，各种气体的减压器也不能互换使用。

（3）气瓶放气和打开减压器时，动作必须缓慢，当气体流入低压室时，要检查有无漏气现象。

（4）使用减压器时，应先开气瓶总阀门，然后将调压手柄慢慢旋紧，使传动杆顶住活门。此时封闭弹簧向上压缩，将活门开启，气体由高压室经低压室通往焊炬或割炬。如果先打开活门而后开气瓶总阀，气体就会冲坏低压表，或将高、低压室突然串通，致使低压室出口处的连接皮管剧烈旋转跳动而打伤人。用完后应先将调压手柄松开，然后关闭气瓶总阀门。如不松开调压手柄，就会使封闭弹簧长期被压缩而疲劳失灵。

（5）氧气瓶与乙炔瓶并用时，两个减压器不能成相对状态，以免气流射出时冲击另一只表造成事故，而只能方向相同或者相反。

5）回火或火灾的紧急处理

（1）正常工作时，要经常检查回火保险器的水位，水位降低时应添加水，并检查其连接处。

（2）焊炬或割炬发生回火时，应首先关闭乙炔开关，然后再关闭氧气开关，待火灭后且把手不烫手时方可继续工作。

（3）发生回火时，焊炬出口处会产生猛烈爆炸声，此时不要惊慌失措，应迅速关闭气源，制止回火，找出原因并采取措施。回火原因有多方面，如气体压力是否太低、焊嘴是否被飞溅物沾污、出口是否局部堵塞、是否工作过久、高温使焊嘴过热、是否操作不当、焊嘴太靠近熔池等。

（4）引起火灾时，应首先关闭气源阀，停止供气，停止生产气体，然后用砂袋、石棉盖在火焰上，不可用水或灭火器去灭乙炔发生器的火，因为水和电石会发生作用，产生乙炔。