ガス溶接・切断技術ガイド

ガスの炎

1. ガス炎を発生させるガス

(1) 酸素

酸素は常温常圧の気体で、分子式はO2。

酸素自体は可燃性ではないが、他の可燃性物質の燃焼を助け、強い燃焼促進効果がある。

酸素の純度は、ガス溶接の品質、生産性、酸素消費量に直接影響する。 ガス切断.

酸素の純度が高ければ高いほど、ガス溶接やガス切断の品質は向上する。

(2) アセチレン

アセチレンは、炭化カルシウムと水の相互作用によって得られる、特殊な臭いを持つ無色の炭化水素化合物で、分子式はC2H2である。

アセチレンは可燃性ガスで、空気と混合したときの火炎温度は2350℃、酸素と混合して燃焼させたときの火炎温度は3000～3300℃である。

アセチレンは、特定の圧力と温度条件下で爆発する危険なガスである。

(3) 液化石油ガス（LPG）

液化石油ガスは、プロパン（C3H8）、ブタン（C4H10）、プロピレン（C3H6）などの炭化水素を主成分とする。

常圧下では気体として存在するが、貯蔵や輸送のために0.8～1.5MPaの圧力で液化することができるため、液化石油ガスと呼ばれる。

アセチレンと同様、LPGも空気や酸素と混合すると爆発するが、アセチレンよりはるかに安全である。

2.ガス炎の種類と性質

(1) 酸素アセチレン炎。

オキシアセチレン火炎の構造と形状：

a)中性炎 b)浸炭炎 c)酸化炎

1- 炎中心 2- 内炎 3- 外炎

• 酸素-液化石油ガス炎

酸素-液化石油ガス火炎の構造は、基本的に酸素-アセチレン火炎と同じであり、酸化火炎、浸炭火炎、中性火炎に分類される。

炎中心は部分的な分解反応を起こすが、分解生成物は少ない。

内炎はアセチレンほど明るくなく、わずかに青っぽく見えるが、外炎はオキシアセチレンよりも明瞭で長い。

液化石油ガスは発火点が高いため、アセチレンよりも着火が難しく、着火には直火が必要です。

ガス溶接

1.ガス溶接の原理、特性、応用。

(1) ガス溶接の原理。

1 - ガス混合管; 2 - 被加工物; 3 - 溶接継手; 4 - フィラー・ワイヤー; 5 - 溶射材 ガス溶接炎6 - 溶接トーチ。

(2) ガス溶接の特徴と応用

ガス溶接の利点は、簡単な設備で済み、操作が簡単で、コストが低く、適応性が高いことである。電気の供給がない場所でも使用でき、便利に溶接できる。

ガス溶接の欠点は、火炎温度が低いこと、加熱が散漫であること、熱影響部が広いこと、ワークピースが変形しやすく過熱しやすいこと、ガスの品質が悪いことである。 溶接継手 は、電極アーク溶接ほど容易ではない。

生産性が低く、厚い金属の溶接が難しい。自動化も難しい。

2.ガス溶接材料

(1) ガス溶接ワイヤ

表3-2 一般的な鋼溶接ワイヤの等級と用途。

表3-4：アルミニウムとアルミニウムの一般的な種類、等級、化学組成、用途 合金溶接 ワイヤー。

表3-5：鋳鉄ガス溶接ワイヤの種類、等級、化学組成および用途。

(2) ガス 溶接フラックス

表3-6：一般に使用されるガス溶接フラックスの等級、性能および用途。

ガス溶接用フラックスの等級は、CJ の後に3 桁の数字が続き、CJxxx という記号で表される。

3. ガス溶接機器および工具。

ガス溶接装置の構成：

• 1.酸素ホース
• 2.溶接トーチ
• 3.アセチレンホース
• 4.アセチレンボンベ
• 5.アセチレンレギュレーター
• 6.酸素レギュレーター
• 7.酸素ボンベ

1. 酸素ボンベ

• 1.ボトルの底
• 2.シリンダー本体
• 3.ボトルフープ
• 4.酸素ボンベバルブ
• 5.ボトルキャップ
• 6.シリンダーヘッド

2.アセチレンボンベ

• 1.ボトル口
• 2.ボトルキャップ
• 3.シリンダーバルブ
• 4.アスベスト
• 5.シリンダー本体
• 6.多孔質充填材
• 7.ボトルの底

3. 液化石油ガスボンベ（LPGボンベ）

• 1.保護シールド
• 2.シリンダーバルブ
• 3.シリンダー本体
• 4.ベース

4.圧力調整器

(1) 圧力調整器の機能と種類

圧力調整器の機能は、シリンダー内の高圧ガスを運転に必要な圧力まで下げ、運転中は安定した圧力を維持することです。

圧力調整器はその用途により、酸素圧力調整器、アセチレン圧力調整器、液化石油ガス圧力調整器などに分類される。

その構造により、単段式レギュレーターと二段式レギュレーターに分類される。作動原理によって、直動式と逆動式に分類される。

(2) 酸素レギュレーター

• 1.高圧ゲージ
• 2.高圧チャンバー
• 3.低圧チャンバー
• 4.圧力調整スプリング
• 5.圧力調整ハンドル
• 6.ダイヤフラム
• 7.パサージュ
• 8.バルブステム
• 9.バルブステムスプリング
• 10.低圧ゲージ

(3) アセチレンレギュレーター

(4) 液化石油 ガスレギュレーター

液化石油ガスレギュレーターの機能は、ガスシリンダー内の圧力を使用圧力まで下げ、出力圧力を安定させ、ガスの均一な供給を保証することです。

一般的に、家庭用レギュレーターは、一般的な切断に使用するために少し変更することができます。 鋼板の厚さ.

さらに、液化石油ガスレギュレーターは、プロパンレギュレーターと直接使用することもできる。

5.溶接トーチ

(1) 機能と 溶接の種類 トーチ

溶接トーチの機能は、可燃性ガスと酸素を一定の割合で混合し、一定の速度で噴射して燃焼させることで、一定のエネルギー、組成、安定した形状の火炎を発生させることである。

可燃性ガスと酸素の混合方法の違いにより、溶接トーチはインジェクションタイプの溶接トーチ（ロータイプとも呼ばれる）に分けられる。圧接 トーチ）と等圧溶接トーチがある。

(2)インジェクション式溶接トーチの構造と原理

• 1.アセチレンバルブ
• 2.アセチレン導管
• 3.酸素導管
• 4.酸素バルブ
• 5.ノズル
• 6.インジェクションチューブ
• 7.混合ガス導管
• 8.溶接ノズルペア

(3) 溶接トーチモデルの表現

溶接トーチの型式は、ピンイン文字の "H "の後に、構造形式と動作モードを表すシリアル番号と仕様が続きます。

6.ガスホース

酸素ボンベやアセチレン・ボンベのガスは、ゴム・ホースを通して溶接トーチや切断トーチに運ぶ必要がある。

国家規格「ガス溶接、切断及びこれらに類する作業用ゴムホース」によると、酸素ホースは青色、アセチレンホースは赤色である。

溶接トーチに接続するホースの長さは5メートル以上でなければならないが、長すぎるとガスを流す際の抵抗が大きくなる。

一般に、10～15メートルの長さが推奨される。溶接トーチに使用するゴム・ホースは、オイルやリーク・ガスで汚染されてはならず、異なるガス間でホースを交換することは厳禁である。

7.その他の補助ツール

(1) 溶接ゴーグル

(2) イグニッション・ガン

ピストル式点火ガンは、溶接トーチを点火する最も安全で便利な方法である。

さらに、溶接工具には、ワイヤーブラシ、ハンマー、ヤスリなどの清掃用工具、プライヤー、ワイヤー、ホースクランプ、レンチなどのガス通路の接続・閉鎖用工具、溶接ノズルの清掃用針なども含まれる。

4.ガス溶接プロセス

1. ジョイントの形態

• a) ラップジョイント
• b) バットジョイント
• c) コーナー・ジョイント

表3-7 低炭素鋼のラップ・ジョイントとバット・ジョイントの形状と寸法

2.ガス溶接パラメータ

(1) 溶接ワイヤの種類、グレードおよび直径

(2) ガス溶接フラックス

ガス溶接用フラックスの選択は、被溶接材の組成と 特性に基づいて行なうべきである。一般に、炭素構造鋼のガス溶接には、ガス 溶接用フラックスは必要ない。

ただし、ステンレス鋼、耐熱鋼、鋳鉄、銅および銅合金、アルミニウムおよびアルミニウム合金は、ガス溶接にガス溶接フラックスを使用する必要がある。

(3) 炎の性質と効率

1) 炎の性質

2) 炎の効率

表3-9 さまざまな金属材料に対するガス溶接火炎の選択。

(4) 溶接トーチのノズルサイズと傾斜角度

ノズルはオキシ・アセチレン混合ガスの出口である。各溶接トーチには、直径の異なるノズルがセットになっている。厚いワークを溶接する場合は、より大きなノズルを選択する必要がある。

表3-10 異なる厚さの溶接物に対するノズルの選択。

(5) 溶接の方向。

(6) 溶接速度。

ガス溶接パラメータの影響 溶接品質 とウェルドシーム層。

溶接速度:

• 速すぎるため、溶接の融解を引き起こしやすい。
• 遅すぎると溶接部の過熱を引き起こしやすい。

溶接ワイヤーの直径：

• 細すぎると不完全融合を起こしやすい。 溶接継ぎ目
• 厚すぎるため、溶接部分が過熱しやすい。

溶接ノズルの番号：

• 数が多く、火炎効率が高い
• 少数、低炎エネルギー率

基材の表面状態：

• ペンキや錆が付着した表面は、容易に気孔を生じさせる。
• 溶接部の洗浄が不完全だと、スラグの混入につながる。

溶接ノズル端から溶接部までの距離：

• 大きすぎると、火炎エネルギー率が低下し、溶接シームの不完全な融合につながりやすくなる。
• 小さすぎると溶接部の過熱を引き起こしやすい。

3.ガス切断

1.ガス切断の原理、特徴、応用例

1. ガス切断の原理

ガス切断とは、ガス炎の熱エネルギーを利用して被加工物の切断部位を着火温度まで予熱した後、高速の切断用酸素流を噴射して燃焼・放熱させ、切断加工を行う方法である。

• 1 – カーフ
• 2 – カッティングノズル
• 3 - 酸素ストリーム
• 4 - ワーク
• 5 - 酸化物
• 6 - 予熱炎

2.ガス切断の特徴と応用

(1) ガス切断の利点：

• 優れた切断効率、特に鋼材の切断では、ほとんどの機械的切断方法を凌ぐ速度が得られます。
• 機械的手法では困難な複雑な断面形状や厚さにも経済的に対応。
• 機械式切断装置に比べて初期投資が少なく、現場作業に適したポータブルで軽量なツール。
• 優れた操作性により、小さな円弧や複雑なパターンを切断する際に、迅速な方向転換が可能。
• 手動および機械化された切断作業の両方で汎用性があり、さまざまな用途に柔軟に対応。

(2) ガス切断の欠点：

• 精密機械的切断方法と比較して寸法精度が低下し、公差が広がる。
• 高温の予熱炎や噴出する高温スラグによる火災の危険性、機器損傷の可能性、作業者の火傷の危険性など、安全上の問題がある。
• 燃焼ガスと金属酸化副生成物を管理し、職場の安全性と環境コンプライアンスを確保するための、堅牢なダストコントロールと換気システムの必要性。
• 材料の制限、主に切断中に発熱反応を起こす鉄系金属に有効。

(3) ガス切断の応用

ガス切断は、その高い効率性、費用対効果、操作の簡単さにより、産業界で広く採用されている。ガス切断は以下の点で優れています：

• 鋼板を切断し、複雑な形状の部品をさまざまな方向や位置に加工する。
• 構造用鋼の製造において重要な、後続の溶接作業のための正確な溶接開先を開く。
• 鋳造作業で鋳造ライザーを効率的に除去し、鋳造後の処理を改善する。
• 厚さ300mm以上の鋼材の切断が可能で、造船、重機械製造、大規模建設プロジェクトに欠かせない重切断用途。

2.金属の切断条件とガス切断特性

1. ガス切断の条件

(1) 酸素中の金属の発火点は、その融点より低くなければならない。これが、通常の酸素燃焼の最も基本的な条件である。燃料カット.

(2) オキシ燃料切断時に生成する金属酸化物の融点は、金属そのものの融点よりも低くなければならず、また、酸化物が金属から吹き飛ばされるように流動性が良好でなければならない。 カーフ 液体の状態で。

表3-11 一般的な物質の融点 金属材料 およびその酸化物。

(3) 切削酸素噴流中での金属の燃焼は発熱反応であることが望ましい。発熱反応の結果、上層の金属が燃焼して大量の熱が発生し、それが下層の金属の予熱の役割を果たすからである。

(4) 金属の熱伝導率が高すぎないこと。さもないと、予熱炎中の酸化によって放出される熱と ガス切断工程 が伝導・放散され、ガス切断が中途半端に始まったり止まったりすることを不可能にする。

2. 一般的な金属のガス切断特性

(1)低炭素鋼と低合金鋼は、ガス切断が円滑に行われるように要件を満たすことができる。

(2)鋳鉄はオキシ燃料では切断できない。

(3)高クロム鋼やクロムニッケル鋼は、高融点の酸化クロムや酸化ニッケル（約1990℃）を生成し、ガス切断を困難にする。

(4) 銅、アルミニウムおよびそれらの合金は、融点よりも発火点が高く、熱伝導率が良いため、ガス切断が困難である。

3.ガス切断機器および工具

1. カッティング・トーチ

(1) カッティングトーチの機能と分類

切断トーチの機能は、可燃性ガスと酸素を一定の割合と方法で混合し、一定のエネルギーと形状を持つ予熱炎を形成し、ガス切断のために予熱炎の中心に切断酸素を噴霧することである。

切断トーチは、可燃性ガスと酸素の混合方法の違いにより、噴射式切断トーチと等圧切断トーチに分けられる。

可燃性ガスの種類によって、アセチレン切断トーチ、液化石油ガス切断トーチなどに分けられる。

(2) インジェクション式切断トーチの構造と原理

インジェクション式切断トーチの構造。

• 1.カッティングノズル
• 2.ガス混合管
• 3.インジェクションパイプ
• 4.ノズル
• 5.予熱用酸素調整弁
• 6.アセチレンレギュレータバルブ
• 7.アセチレンコネクター
• 8.酸素コネクタ
• 9.酸素調整弁の切断
• 10.酸素パイプの切断

ガス切断時には、まず予熱用酸素調整弁とアセチレン調整弁を開き、点火して予熱炎を発生させ、被加工物を予熱する。

ワークが発火点まで予熱されたら、切断用酸素調整弁を開きます。

この時、高速切断酸素が切断酸素パイプを流れ、切断ノズルの中心孔から噴射され、ガス切断を行う。

(3) 切断トーチモデルの表現

カッティングトーチのモデルは、中国語のピンイン文字である「G」と、構造や動作モード、仕様を表す数字で構成されている。

(3) 切断トーチモデルの表現方法

カッティングトーチのモデルは、中国語のピンイン文字Gと、構造形式と操作方法を表す一連の数字と仕様で構成されている。

(4) 液化石油ガス切断トーチ

液化石油ガス切断トーチの場合、液化石油ガスとアセチレンでは燃焼特性が異なるため、アセチレン用のインジェクター式切断トーチをそのまま使用することはできない。

切断トーチを改造するか、液化石油ガス専用の切断ノズルを使用する必要がある。

液化石油ガス切断トーチは、自己改造のほか、専用機器として購入することもできる。

(5) 等圧切断トーチ。

• 1- 切削ノズル
• 2- ノズルジョイント
• 3- 酸素ホースの切断
• 4- アセチレン・ガス・ホース
• 5- 酸素レギュレーターの切断
• 6- 本体
• 7- 酸素ジョイント
• 8- アセチレン・ジョイント
• 9- 酸素レギュレーターの予熱
• 10- 酸素ホースの予熱

2.ガス切断機

ガス切断機は、ガス切断用の手動切断トーチに代わる機械化された装置である。

(1) 半自動ガス切断機。

(2) プロファイルガス切断機

(3) CNCガス切断機。

4.ガス切断工程

1. ガス切断パラメータ。

表3-12：の関係 鋼板 ガス切断の厚さ、切断速度、酸素圧力。

(2) ガス切断速度

(3) 予熱炎の特性と効率。

予熱炎の目的は、金属切断部品を加熱し、酸素の流れで燃焼できる温度を維持することであり、同時に鋼鉄表面の酸化皮膜を剥離・溶解させ、酸素の流れが鉄と結合しやすくすることである。

予熱炎の効率は、1時間当たりに消費される可燃性ガスの量で表され、切断部の厚さに基づいて選択する必要がある。

一般に、切断部分が厚いほど、予熱炎の効率は高くなるはずだ。

(4) 切断ノズルと切断部の傾斜角度。

切削ノズルの傾斜角度と切削部厚みの関係。

(5) 切削ノズルと切削部表面との距離。

切断ノズルと切断部表面との間の距離は、予熱炎の長さと切断部の厚さに基づいて決定されるべきであり、一般的には3〜5mmの間である。

この加熱条件は最適であり、切断面の浸炭の可能性を最小限に抑える。

切断部の厚さが20mm以下の場合、火炎を長くすることができ、距離を適切に長くすることができる。

切断部の厚さが20mm以上の場合は、火炎を短くし、ガス切断速度が遅くなるため、距離を適切に縮める必要がある。

2.ガス切断（溶接）の焼き戻し。

(1) ガス搬送用ホースが長すぎる、細すぎる、またはねじれすぎている。

(2) ガス切断（溶接）時間が長すぎるか、切断（溶接）ノズルが被加工物に近すぎる。

(3)切断(溶接)ノズルの端面に付着した溶融金属粒子が飛散しすぎる。

(4) ガス移送用ホース又は切断（溶接）トーチ内のガス通路に固体の炭素質粒子等が付着すること。