氧气(O₂)+ 乙炔(C₂H₂) 是工业上最常用的高温混合气体,主要用于 金属焊接、切割和加热。由于其燃烧温度极高(约 3100°C~3300°C),被称为 氧炔焰(Oxy-Acetylene Flame)。
1. 混合比例与火焰类型
氧气和乙炔的混合比例直接影响火焰性质,主要分为三种类型:
混合比例(O₂:C₂H₂) | 火焰类型 | 特点 | 应用 |
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1:1(中性焰) | 明亮清晰,焰心呈蓝色 | 温度高(约 3100°C),无氧化/还原性 | 最常用,适用于 钢、铜、铝焊接 |
>1:1(氧化焰) | 焰心短,火焰发白 | 温度更高(3300°C),但氧化性强 | 切割金属(如碳钢),钎焊黄铜 |
<1:1(碳化焰) | 火焰长,带黄色羽状尾 | 温度较低(2900°C),含未燃碳 | 铸铁焊接、堆焊(防止氧化) |
2. 主要应用
(1)气焊(Oxy-Acetylene Welding)
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适用材料:低碳钢、铜、铝、铸铁等。
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特点:
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设备简单,适合户外或电力不便的环境。
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焊接质量较好,但效率低于电弧焊(如MIG/TIG)。
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(2)气割(Oxy-Acetylene Cutting)
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原理:利用氧化焰将金属加热至燃点,高压氧气流吹走熔渣。
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适用材料:碳钢(不能切割不锈钢、铝,需等离子切割)。
(3)金属加热与钎焊
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加热弯曲:用于金属热成型。
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钎焊(Brazing):铜焊(如空调管道焊接)。
3. 安全注意事项(⚠️ 重要!)
由于乙炔是 易燃易爆气体,氧气是 强助燃剂,使用时必须严格遵守安全规范:
(1)乙炔的安全使用
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乙炔瓶必须直立放置,防止丙酮(溶剂)泄漏。
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禁止铜管/铜阀(乙炔与铜反应生成爆炸性乙炔铜)。
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压力限制:
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乙炔工作压力 ≤0.15 MPa(15 psi),否则可能分解爆炸。
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氧气压力通常 0.2~0.5 MPa(20~50 psi)。
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(2)回火防止(Flashback Arrestor)
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必须安装回火防止器,防止火焰倒灌进气瓶。
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点火顺序:先开乙炔→点火→再调氧气;关闭顺序相反。
(3)存储与运输
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气瓶分开存放,避免阳光直射和高温环境。
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乙炔瓶温度 <40°C,否则可能发生聚合爆炸。
4. 与其他燃料气的对比
混合气体 | 最高温度 | 特点 | 适用场景 |
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O₂ + C₂H₂(乙炔) | 3300°C | 温度最高,成本较高 | 焊接、切割 |
O₂ + C₃H₈(丙烷) | 2800°C | 温度较低,但更安全便宜 | 钎焊、加热 |
O₂ + H₂(氢气) | 2800°C | 火焰无色,需特殊设备 | 石英玻璃加工 |
5. 常见问题
(1)为什么乙炔比其他燃气温度更高?
乙炔(C₂H₂)燃烧时释放的 碳氢键能 更高,且燃烧产物(CO+H₂)会进一步氧化放热。
(2)能否用其他气体替代乙炔?
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丙烷(C₃H₈):适合切割和加热,但焊接效果较差。
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MAPP气(甲基乙炔):介于乙炔和丙烷之间,但已逐步淘汰。
(3)为什么不能切割不锈钢?
不锈钢含铬,燃烧时会形成 高熔点氧化物(Cr₂O₃),阻碍切割,需用 等离子切割 或 激光切割。
总结
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最佳焊接/切割比例:中性焰(1:1)或氧化焰(1.2:1)。
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核心优势:温度极高,适合多种金属加工。
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关键风险:乙炔易爆,必须规范操作。