工業(yè)氧氣基礎(chǔ)知識(shí)

一、氧氣的性質(zhì)

在常溫下，氧氣是無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒的氣體，比空氣重。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，氧氣密度為1.429kg/m3。標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，當(dāng)溫度降為—182.98 ℃，氣態(tài)氧變?yōu)橐簯B(tài)氧。液氧系天藍(lán)色、透明、易流動(dòng)的液體。當(dāng)溫度降為－248.4 ℃，液氧變?yōu)樗{(lán)色固體結(jié)晶。

★注：氧氣本身不能燃燒，但它是一種化學(xué)性質(zhì)極為活躍的助燃?xì)怏w，屬于強(qiáng)氧化劑。

        氧與其他物質(zhì)化合生成氧化物的氧化反應(yīng)無(wú)時(shí)不在進(jìn)行。氧氣與一切可燃物可進(jìn)行燃燒。與可燃?xì)怏w，如氫、乙炔、甲烷、煤氣、天然氣等可燃?xì)怏w，按一定比例混合后容易發(fā)生爆炸。其化學(xué)反應(yīng)的能力是隨著氧氣壓力的增大和溫度的升高而顯著增強(qiáng)。氧氣純度越高，壓力越大，愈危險(xiǎn)。各種油脂與高壓氧氣接觸，就會(huì)發(fā)生激烈的氧化反應(yīng)而迅速燃燒甚至爆炸。

        由此可見，氧氣既是助燃?xì)怏w，又可以促使某些易燃物質(zhì)自燃。

二、氧氣的生產(chǎn)應(yīng)用

隨著吹氧煉鋼、高爐富氧鼓風(fēng)等強(qiáng)化冶煉的措施和鋼坯自動(dòng)火焰清理機(jī)新技術(shù)的采用，鋼鐵企業(yè)的用氧發(fā)展很快，已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)中最大的用氧部門。

氧氣的制取方法很多，一般有化學(xué)法、電解法、吸附法和深度冷凍法等。

深度冷凍法制氧以空氣為原料，電耗低(1.8～2.16 MJ／m3)、成本低、產(chǎn)量高、質(zhì)量好，安全運(yùn)轉(zhuǎn)周期長(zhǎng)，工藝成熟，目前已在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。

氧氣在鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)中占有很重要的地位，并具有非常廣泛的用途。其用途基本可分為：工藝用氧和切焊用氧。

三、氣割原理概述

氣割是利用可燃?xì)怏w與助燃?xì)怏w（氧氣），在割炬內(nèi)進(jìn)行混合，使混合氣體發(fā)生劇烈燃燒。利用燃燒放出的熱量將工件切割處預(yù)熱到燃燒溫度后，噴出高速氣流，使切口處金屬劇烈燃燒，并將燃燒后的金屬氧化物吹除，實(shí)現(xiàn)工件分離。

氧氣切割過程包括以下三個(gè)階段：

1、氣割開始時(shí)，用預(yù)熱火焰將起割處的金屬預(yù)熱到燃燒溫度（燃點(diǎn)）。

2、向被加熱到燃點(diǎn)的金屬噴射切割氧，使金屬劇烈燃燒。

3、金屬燃燒后生成熔渣和產(chǎn)生反應(yīng)熱。熔渣被切割氧吹除，所產(chǎn)生的熱量和預(yù)熱火焰熱量將下層金屬加熱到燃點(diǎn)，這樣繼續(xù)下去就將金屬逐漸地割穿。隨著割炬的移動(dòng)，就將金屬工件割成所需的形狀和尺寸。

所以，金屬的切割過程實(shí)質(zhì)是鐵在純氧中的燃燒過程，而不是鋼的熔化過程。

四、氧氣的爆炸和燃爆

1、氧氣的爆炸：

(1)物理爆炸。無(wú)化學(xué)反應(yīng)，也沒有大幅升溫現(xiàn)象。一般是在常溫或比常溫稍高的溫度下，由于氣壓超過了受壓容器或管道的屈服極限乃至強(qiáng)度極限，造成壓力容器或管道爆裂，如氧氣鋼瓶使用年限過久，腐蝕嚴(yán)重，瓶壁變薄，又沒有檢查，以致在充氣時(shí)或充氣后發(fā)生物理性超壓爆炸。

(2)化學(xué)爆炸。有化學(xué)反應(yīng)，并產(chǎn)生高溫、高壓，瞬時(shí)發(fā)生爆炸，如氫、氧混合裝瓶，見火即爆。

2、氧氣的燃爆

發(fā)生燃爆需要可燃物、氧化劑和激發(fā)能源三要素同時(shí)存在。氧氣和液氧都是很強(qiáng)的氧化劑。氧氣的純度越高，壓力越高，危險(xiǎn)性越大。

當(dāng)可燃物與氧混合并存在激發(fā)能源時(shí)，可能發(fā)生燃燒，但不一定爆炸。只有當(dāng)氧與可燃?xì)怏w均勻混合，濃度在爆炸極限范圍內(nèi)時(shí)，遇到激發(fā)能源，才能引發(fā)爆炸。這就是燃燒條件和爆炸條件的唯一差別。