气体的来源与产生精选文档.ppt

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1、气体的来源与产生1 1本讲稿第一页，共十四页气体的来源与产生气体的来源与产生一、焊接区内的气体来源一、焊接区内的气体来源二、铸造过程中的气体来源二、铸造过程中的气体来源本讲稿第二页，共十四页一、焊接区内的气体来源一、焊接区内的气体来源N2、H2、O2CO2 和和 H2O 焊接区的气体焊接区的气体焊条药皮、焊剂、焊芯焊条药皮、焊剂、焊芯的造气剂的造气剂高价氧化物及有机物的分解气体高价氧化物及有机物的分解气体母材坡口的油污、油漆、铁锈、水分母材坡口的油污、油漆、铁锈、水分空气中的气体、水分空气中的气体、水分保护气体及其杂质气体保护气体及其杂质气体直接进入直接进入间接分解间接分解本讲稿第三页，共十四

2、页1 1有机物的分解和燃烧有机物的分解和燃烧2 2碳酸盐和高价氧化物的分解碳酸盐和高价氧化物的分解3 3材料的蒸发材料的蒸发 4 4、气体的分解、气体的分解本讲稿第四页，共十四页1有机物的分解和燃烧有机物的分解和燃烧 焊条药皮中的淀粉、焊条药皮中的淀粉、焊条药皮中的淀粉、焊条药皮中的淀粉、纤维素、糊精等有机物纤维素、糊精等有机物纤维素、糊精等有机物纤维素、糊精等有机物（造气、粘接、增塑剂）（造气、粘接、增塑剂）（造气、粘接、增塑剂）（造气、粘接、增塑剂）热氧化分解反应热氧化分解反应 220250以上发生，以上发生，800左右完全分解左右完全分解 CO2、CO、H2、烃和水气、烃和水气 如纤维素

3、的热氧化分解反应：如纤维素的热氧化分解反应：（C6H10O5）m7/2m O2（气）（气）6m CO2（气）（气）5m H2（气）（气）酸性焊条药皮中有机物的含量较高。酸性焊条药皮中有机物的含量较高。本讲稿第五页，共十四页2碳酸盐和高价氧化物的分解碳酸盐和高价氧化物的分解 碳酸盐（碳酸盐（碳酸盐（碳酸盐（CaCOCaCO3 3、MgCOMgCO3 3 及及及及 BaCOBaCO3 3 等）的分解等）的分解等）的分解等）的分解 CaCOCaCO3 3=CaO+=CaO+COCO2 2 MgCO MgCO3 3=MgO+=MgO+COCO2 2（545 910）（325 650）碱性焊条药皮中碳酸

4、盐的含量较高。碱性焊条药皮中碳酸盐的含量较高。高价氧化物（高价氧化物（Fe2O3 和和 MnO2）的分解）的分解 （在某些酸性焊条药皮中含量较高）（在某些酸性焊条药皮中含量较高）6 Fe2O3=4 Fe3O4+O2 2 Fe3O4=6 FeO+O2 4 MnO2=2 Mn2O3+O2 6 Mn2O3=4 Mn3O4+O2本讲稿第六页，共十四页表表表表7-2 7-2 7-2 7-2 碳钢焊条电弧焊焊接区室温时的气相成分碳钢焊条电弧焊焊接区室温时的气相成分碳钢焊条电弧焊焊接区室温时的气相成分碳钢焊条电弧焊焊接区室温时的气相成分低氢型焊条低氢型焊条低氢型焊条低氢型焊条焊接时，气相中焊接时，气相中焊接

5、时，气相中焊接时，气相中H H2 2和和和和H H2 2OO的含量很少，故称的含量很少，故称的含量很少，故称的含量很少，故称“低氢型低氢型低氢型低氢型”；酸性焊条酸性焊条酸性焊条酸性焊条焊接时氢含量均较高，其中焊接时氢含量均较高，其中焊接时氢含量均较高，其中焊接时氢含量均较高，其中纤维素型焊条纤维素型焊条纤维素型焊条纤维素型焊条的最大。的最大。的最大。的最大。药 皮 类 型气相成分（体积分数）/%备 注COCO2H2H2O高钛型（J421）46.75.334.513.5焊条在110烘干2h钛钙型（J422）50.75.937.55.7钛铁矿型（J423）48.14.836.610.5氧化铁型（

6、J424）55.67.324.013.1纤维素型（J425）42.32.941.212.6低氢型（J427）79.816.91.81.5本讲稿第七页，共十四页3材料的蒸发材料的蒸发pp 焊接过程中，除了焊接材料和母材表面的水分发生蒸发焊接过程中，除了焊接材料和母材表面的水分发生蒸发焊接过程中，除了焊接材料和母材表面的水分发生蒸发焊接过程中，除了焊接材料和母材表面的水分发生蒸发外，金属元素和熔渣的各种成分在电弧高温作用下也会发外，金属元素和熔渣的各种成分在电弧高温作用下也会发外，金属元素和熔渣的各种成分在电弧高温作用下也会发外，金属元素和熔渣的各种成分在电弧高温作用下也会发生蒸发，形成相当多的蒸

7、气。生蒸发，形成相当多的蒸气。生蒸发，形成相当多的蒸气。生蒸发，形成相当多的蒸气。金属材料中金属材料中金属材料中金属材料中ZnZn、MgMg、PbPb、MnMn 氟化物中氟化物中氟化物中氟化物中AlFAlF3 3、KFKF、LiFLiF、NaFNaFpp 后果：后果：后果：后果：合金元素的损失；合金元素的损失；合金元素的损失；合金元素的损失；产生焊接缺陷；产生焊接缺陷；产生焊接缺陷；产生焊接缺陷；增加焊接烟尘，污染环境，影响焊工身体健康。增加焊接烟尘，污染环境，影响焊工身体健康。增加焊接烟尘，污染环境，影响焊工身体健康。增加焊接烟尘，污染环境，影响焊工身体健康。极易蒸发极易蒸发 本讲稿第八页，

8、共十四页编 号反 应 式 /kJ.mol编 号反 应 式 /kJ.mol1F2FF2706CO2CO1/2O2282.82H2HH433.97H2OH21/2O2483.23H2HH+e17458H2OOH1/2H2532.84O2OO489.99H2OH2O977.35N2NN711.410H2O2HO1808.34、气体的分解pp简单气体（指简单气体（指简单气体（指简单气体（指N N2 2、H H2 2、OO2 2、F F2 2等双原子气体）的分解等双原子气体）的分解等双原子气体）的分解等双原子气体）的分解 ；pp复杂气体（指复杂气体（指复杂气体（指复杂气体（指COCO2 2和和和和H H

9、2 2OO等）的分解，分解产物在高温下还可进一等）的分解，分解产物在高温下还可进一等）的分解，分解产物在高温下还可进一等）的分解，分解产物在高温下还可进一步分解和电离。步分解和电离。步分解和电离。步分解和电离。本讲稿第九页，共十四页分分解解度度温度温度 T/KCO2分解时气相的平衡成分分解时气相的平衡成分与温度的关系与温度的关系气气相相体体积积分分数数/%温度温度 T/K 双原子气体分解度双原子气体分解度与温度与温度的关系（的关系（P00.1MPa）本讲稿第十页，共十四页图图7-3 H2O分解形成的气相成分与温度的关系（分解形成的气相成分与温度的关系（P00.1MPa）温度温度 T/103K气

10、气相相体体积积分分数数/%本讲稿第十一页，共十四页二、铸造过程中的气体来源二、铸造过程中的气体来源pp1 1气体的来源气体的来源气体的来源气体的来源 铸造时的气体主要来源于熔炼过程、浇注过程和铸型。铸造时的气体主要来源于熔炼过程、浇注过程和铸型。铸造时的气体主要来源于熔炼过程、浇注过程和铸型。铸造时的气体主要来源于熔炼过程、浇注过程和铸型。pp熔炼过程熔炼过程熔炼过程熔炼过程 气体主要来自各种炉料、炉气、炉衬、工具、气体主要来自各种炉料、炉气、炉衬、工具、气体主要来自各种炉料、炉气、炉衬、工具、气体主要来自各种炉料、炉气、炉衬、工具、熔剂及周围气氛中的水分、氮、氧、氢、熔剂及周围气氛中的水分、

11、氮、氧、氢、熔剂及周围气氛中的水分、氮、氧、氢、熔剂及周围气氛中的水分、氮、氧、氢、COCO2 2、COCO、SOSO2 2和有机物燃烧产生的碳氢化合物等。和有机物燃烧产生的碳氢化合物等。和有机物燃烧产生的碳氢化合物等。和有机物燃烧产生的碳氢化合物等。p浇注过程浇注过程 浇包未烘干，铸型浇注系统设计不当，铸型透气性差，浇包未烘干，铸型浇注系统设计不当，铸型透气性差，浇注速度控制不当，型腔内的气体不能及时排除等，都会使气体进入液浇注速度控制不当，型腔内的气体不能及时排除等，都会使气体进入液态金属。态金属。p铸型铸型 来自铸型中的气体主要是型砂中的水分。即使烘干的铸来自铸型中的气体主要是型砂中的水

12、分。即使烘干的铸型在浇注前也会吸收水分，并且粘土在液态金属的热作用下其型在浇注前也会吸收水分，并且粘土在液态金属的热作用下其结结晶水还会分解晶水还会分解。此外，有机物（粘结剂等）的燃烧也会产生大。此外，有机物（粘结剂等）的燃烧也会产生大量气体。量气体。本讲稿第十二页，共十四页pp高温下合金元素与铸型水蒸气反应产生氢气高温下合金元素与铸型水蒸气反应产生氢气高温下合金元素与铸型水蒸气反应产生氢气高温下合金元素与铸型水蒸气反应产生氢气 ：pp造型材料中的碳及有机物燃烧，产生造型材料中的碳及有机物燃烧，产生造型材料中的碳及有机物燃烧，产生造型材料中的碳及有机物燃烧，产生COCO和和和和COCO2 2气

13、体：气体：气体：气体：pp砂型组分分解：砂型组分分解：砂型组分分解：砂型组分分解：pp树脂砂中的尿素、乌洛托品树脂砂中的尿素、乌洛托品树脂砂中的尿素、乌洛托品树脂砂中的尿素、乌洛托品(CH(CH2 2)6N)6N4 4 等在高温下，首先分解生等在高温下，首先分解生等在高温下，首先分解生等在高温下，首先分解生成成成成NHNH3 3，然后继续分解：，然后继续分解：，然后继续分解：，然后继续分解：pp还有烷烃的分解还有烷烃的分解还有烷烃的分解还有烷烃的分解 ：本讲稿第十三页，共十四页pp气相平衡与铸型内气体的成分气相平衡与铸型内气体的成分1 1）经氧化经氧化经氧化经氧化-分解反应后，在铸型与液态合金

14、液界面处的气分解反应后，在铸型与液态合金液界面处的气分解反应后，在铸型与液态合金液界面处的气分解反应后，在铸型与液态合金液界面处的气体主要有体主要有体主要有体主要有H H2 2OO、H H2 2、COCO、COCO2 2等，在一定温度下，它们之等，在一定温度下，它们之等，在一定温度下，它们之等，在一定温度下，它们之间可以达到平衡。间可以达到平衡。间可以达到平衡。间可以达到平衡。2 2）铸型内气体的成分随造型材料、温度、浇注后的时间而变化。）铸型内气体的成分随造型材料、温度、浇注后的时间而变化。）铸型内气体的成分随造型材料、温度、浇注后的时间而变化。）铸型内气体的成分随造型材料、温度、浇注后的时

15、间而变化。一般铸型内气体的成分为一般铸型内气体的成分为一般铸型内气体的成分为一般铸型内气体的成分为H H2 2、COCO、COCO2 2 、OO2 2 ，在含氮的树脂砂铸型，在含氮的树脂砂铸型，在含氮的树脂砂铸型，在含氮的树脂砂铸型中还有少量的中还有少量的中还有少量的中还有少量的N N2 2。粘结剂为粘结剂为粘结剂为粘结剂为有机物有机物有机物有机物的铸型，浇注后型内的铸型，浇注后型内的铸型，浇注后型内的铸型，浇注后型内OO2 2迅速降低迅速降低迅速降低迅速降低，H H2 2的相对含的相对含的相对含的相对含量增加量增加量增加量增加；浇注温度高浇注温度高浇注温度高浇注温度高，铸型内，铸型内，铸型内，铸型内自由碳含量高自由碳含量高自由碳含量高自由碳含量高，有助于形成，有助于形成，有助于形成，有助于形成还原性气氛还原性气氛还原性气氛还原性气氛；反之，；反之，；反之，；反之，N N2 2和氧化性气体和氧化性气体和氧化性气体和氧化性气体OO2 2、COCO2 2含量较高含量较高含量较高含量较高。本讲稿第十四页，共十四页