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乙炔和乙炔瓶

      一、乙炔
      乙炔俗称电石气,是气焊用的可燃气体,其分子式为C2H2,为无色的碳氢化合物。压力为0.1MPa和温度为0℃时,1m3的乙炔重量为1.17kg,较氧气轻。乙炔的自燃点为335℃,在空气中的着火温度为428℃。当完全燃烧时,一个体积的乙炔须有2.5个体积的氧气助燃。乙炔和氧气混合燃烧时,火焰温度可达3200℃左右。  
      乙炔是易爆炸的气体。在容器中当温度在300℃以上或压力在0.15MPa以上时,乙炔就会自行爆炸。因而乙炔发生器的工作压力极限不得超过0.15MPa。
      在容器中的乙炔遇到明火就会燃烧爆炸。乙炔和空气或乙炔与氧气的混合气体,只要遇到火星或明火就会爆炸。因此在从事气焊、气割的场所,应注意通风。
      乙炔能溶解在水中或其它液体内,在0.1MPa的压力作用下,1单位体积的水可溶解1单位体积的乙炔,而1单位体积的丙酮能溶解25个单位体积的乙炔。随着压力的增加,乙炔溶解的体积也随之增大,如在0.5MPa的压力作用下,1个单位体积的水就能溶解5个单位体积的乙炔,而1个单位体积的丙酮能溶解125个单位体积的乙炔。乙炔瓶就是盛装溶解于丙酮的乙炔的压力容器。
      乙炔和铜或银长时间接触后,在铜或银的表面会生成乙炔铜或乙炔银等化合物,这种化合物受到摩擦或冲击时就会发生爆炸,所以乙炔发生器、安全器、乙炔净化器、乙炔管接头和乙炔气管都不能用铜和银制造,只能用含铜量或含银量低于70%的铜合金或银合金来制造。乙炔还能和氯、次氯酸盐等化合,发生燃烧和爆炸。因此,由于乙炔燃烧引起的火灾,绝对禁止使用四氯化碳灭火器来灭火。
      工业用乙炔气中含有磷化氢和硫化氢等有害杂质。在气焊时,磷和硫会过渡到焊缝内影响焊接质量。此外,磷化氢自燃点很低,气态时温度在100℃时就会自燃,当其为液态时,在温度略低于100℃时也能在空气中自燃。一般规定乙炔气中磷化氢含量应小于0.08%,硫化氢含量应小于0.15%。
      乙炔在工业上是通过电石和水发生反应来制取的。其反应式如下:
      CaC2+2H20一C2H2+Ca(OH)2+1.27×105J/mol
      式中CaC2为碳化钙的分子式,即电石。理论上分解lkg电石需要0.56kg的水,但因电石和水发生反应时,会放出大量的热,实际上分解lkg的电石需要5~20kg的水。电石的分解速度由水的温度、纯度和电石的颗粒度、纯度决定。水的温度和纯度越高,电石分解就越快,电石的颗粒度越细,其分解速度也越快。一般乙炔发生器要求使用的电石块颗粒度以50~80mm为宜。
      电石是用按重量比约62%的生石灰和约38%的焦炭或无烟煤作原料,混合后在电炉中经过2000~2300℃的高温,使之熔化成液体,再经过一定时间的冶炼后,使之生成固体碳化钙。冷却后,经破碎机粉碎成所需块状,最后装入电石桶内密封。
      工业用电石按质量可分为四级:一级品发气量为270~300L/kg,二级品发气量为250~270L/kg,三级晶发气量为230~250L/kg,四级品发气量为230L/kg以下。
      盛装电石的桶要加密封盖,放在电石库房内,并与地面和墙壁保持一定距离,以免受潮。开启电石桶时应在室外并用含铜量小于70%的扳手松开桶盖螺母,不得用铁器敲打,以免产生火星引起爆炸。取出部分电石后,应将桶盖盖严,以防潮气进入。如发现桶内进入潮气而膨胀时,应马上把电石桶搬到室外,慢慢打开桶盖放出乙炔气。
      电石库房必须是通风良好的耐火建筑,应建在不受潮、不漏雨、不易浸水和距明火10m以外的地方;严禁热水管、自来水管、蒸汽管道通过库房;电灯开关采用密封式或装在室外,电灯应采用防爆灯;库房内严禁烟火。搬运电石桶不宜在雨天进行,应轻装轻卸,严禁抛掷和剧烈滚动。电石桶、电石库起火时,只能用干砂、干粉灭火器或二氧化碳灭火器扑灭,绝对禁止用水。电石的储存和运输应注意防水、防火、防爆。
      二、乙炔瓶
      乙炔瓶是一种储存乙炔用的压力容器。因乙炔不能以高压压入普通钢瓶内,必须利用乙炔能溶解于丙酮的特性,采取必要的措施才能把乙炔压入钢瓶内。
      乙炔瓶的构造详见图1—4。乙炔瓶主要由瓶体、瓶阀、瓶帽和瓶内的多孔性填料等组成。瓶体内装着浸满丙酮的多孔性填料,使乙炔稳定而安全地储存于乙炔瓶内,填料可采用多孔轻质的活性炭、硅藻土、浮石、硅酸钙、石棉纤维等,目前广泛采用硅酸钙。
      使用乙炔瓶时打开瓶阀,溶解于丙酮内的乙炔就分离出来,通过瓶阀流出,气瓶中的压力逐渐下降,而丙酮仍留在瓶内。在瓶口中心的长孔内放置过滤用的不锈钢丝网和石棉,其作用是帮助作为溶质的乙炔从溶剂丙酮中分离出来。
      乙炔瓶体是由优质碳素钢或低合金钢板材经轧制焊接制造。瓶体和瓶帽外表喷上白漆,并用红漆标注“乙炔”和“不可近火”的字样。
      乙炔瓶的公称容积和直径,详见表1—2。
    公称容积(L)   ≤25     40     50     60
    公称直径(mm)     200     250     250     200

      乙炔瓶的工作压力为1.5MPa,设计压力为3MPa,水压试验压力为6MPa。乙炔瓶的上部记载瓶的容积、重量、制造年月、最高工作压力和水压试验压力等。在使用期间,每3年进行一次技术检验。使用中的乙炔瓶,不再进行水压试验,只做气压试验。气压试验的试验压力为3.5MPa,所用气体为纯度不低于97%的干燥氮气。试验时把乙炔瓶浸入地下水槽中,静放5分钟后,如发现瓶壁处渗漏,应予报废。乙炔瓶内的多孔性填料,如有裂纹和下沉现象时,应重新更换填料。

      乙炔瓶阀是控制瓶内乙炔进出的阀门,主要由阀体、阀杆、压紧螺母、活门和过滤件等组成。详见图1—5。
      乙炔瓶阀体由低碳钢制成锥管螺纹旋入瓶体。乙炔瓶阀的开启和关闭是利用方孔套筒扳手将阀杆上端的方形头旋转,使嵌有尼龙密封垫料的活门向上或向下移动来实现的。阀杆逆时针方向旋转,开启瓶阀,反之关闭瓶阀。溶解在丙酮内的乙炔不能从乙炔瓶中随意大量放出,一般每小时放出的乙炔不应超过瓶装容量的1/7。
      由于乙炔瓶阀的阀体旁侧设有连接减压器的侧接头,因而必须使用带有夹环的乙炔瓶专用减压器。
      乙炔瓶具有乙炔气的纯度高和较好的安全性,可以在热加工车间和锅炉房使用、能在低温下工作、操作简单、工作地点清洁卫生、提高焊炬和割炬的工作稳定性等优点,有取代乙炔发生器的趋势。
      乙炔瓶的使用除了必须遵守氧气瓶的使用要求外,还必须严格遵守下列各项:
      1.乙炔瓶使用时只能直立,不能横放,以防丙酮流出引起燃烧爆炸。
      2.乙炔瓶不应遭受剧烈的振动和撞击,以免填料下沉形成空洞,影响乙炔的储存和引起乙炔瓶的爆炸。 
      3.乙炔瓶体表面温度不得超过30~40℃。瓶温过高会降低丙酮对乙炔的溶解度,并使瓶内乙炔的压力急剧增高。在一个大气压下,温度15℃时1L丙酮可溶解23L乙炔,而在30℃时为16L乙炔,在40℃时为13L乙炔。
      4.使用压力不得超过O.15MPa,输出流量不应超过1.5~2.5m3/h。
      5.乙炔减压器与乙炔瓶的瓶阀连接必须可靠,严禁在漏气的情况下使用。否则,形成乙炔与空气的混合气体,一有明火就会发生爆炸。
      6.乙炔瓶内乙炔不能全部用完,当高压表读数为零,低压表读数为0.01~0.03MPa时,应将瓶阀关紧。
      7.乙炔瓶阀应用碳素钢或低合金钢制成,如果用铜时,必须使用含铜量小于70%的铜合金。瓶阀应有易熔塞,侧面接头应采用环形凹槽结构,下端应设置过滤用的毛毡和不锈钢丝网。易熔塞合金的熔点应为1004±5℃。瓶阀的密封填料必须采用与乙炔、丙酮不起化学反应的材料。

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