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焊割火灾危险性及安全措施

1．1 概述 
      焊接是连接金属件的一种方法。利用两金属件连接处的加热熔化或加压，或两者并用，以造成金属原子间和分子间的结合而得到永久连接。我国在2000多年前的战国时期，已利用钎焊的方法来连接铜器。铁的锻焊方法早在明朝宋应星的《天工开物》中就有记载：“凡铁性逐节粘合，涂上黄泥于接口之上，人火挥槌，泥滓成枵而去。取其神为媒合，胶结之后，非灼红斧斩，永不可断也〞。这就充分说明，我国人民在很早以前就已经发明了焊接技术。 
      焊接技术是现代工业生产的一项重要加工工艺。与铆接、螺纹连接等金属连接方法相比，具有节省金属材料，减轻劳作强度，提升生产效率，以及坚持优良的水密、气密等优点。因此，广泛应用于化工、船舶、车辆、飞机、桥梁、锅炉以及其他金属结构、机器零件的制造和修理。近20年来，由于不少焊接新技术、新工艺的涌现，其应用范围更日益扩展。焊工人数也在不断增加，仅上海就有17万余人，已成为迅速提升我国工业生产技术水平的重要技术力量。 
      切割是由焊工操作的另一生产工艺，它是利用乙炔等可燃气体与氧气混合燃烧产生的高温，将金属切割处熔融，同时用气流把熔化的金属吹走，从而达到切开金属的目的。气割生产效率远较机械切割法为高，广泛应用于切割钢材和其他金属构件。现代使用的等离子切割等新工艺与氧-乙炔切割相比，无论切割的质量，切割金属的厚度和生产效率都有显然提升。 
      焊接与切割属于明火作业，具有高温、高压，易燃易爆的特点，又常常与可燃、易燃物质以及压力容器打交道，存在着较大的火灾爆炸危险性。这类事故在工厂、企业的火灾爆炸事故中所占比例很大，尤其在船舶的修造、化工设备的修理中，稍不注意，就会造成重大的灾害。“风雷号〞、“宜兴号〞等万吨轮船的火灾，“大庆53号〞油轮的爆炸沉入，国内数次大型油罐发生的火灾，都是在焊接与切割过程中引起的。这类事故，不仅有害手焊工的生命安全，而且还会使生产和国家财产遭受庞大的损失。因此，认真做好焊接与切割工艺的防火防爆工作，具有十分重要的意义。 
      近百年来，焊接的基本方法一直就是加热和加压两种。但随着科学技术的不断发展，各种焊接方法层出不穷。 

    一、 气焊、气割   
      (一)气焊、气割的设备 
      气焊是利用可燃气体与氧气混合燃烧的火焰对金属材料进行加热的一种熔焊方法。气焊常用的可燃气体主要有乙炔和丙烷，也有用氢气、天然气、煤气或液化石油气的。 
      气焊的设备和器具包括氧气瓶、乙炔瓶、回火防止器、焊炬、减压器、橡皮管等。 
      气割是利用可燃气体与氧气混合燃烧的火焰，将金属加热到燃烧点，并在氧气射流中剧烈燃烧而将金属分开的加工法。可燃气体与氧的混合以及氧的喷射，是通过割炬来完成的。气割用的可燃气体主要有乙炔、丙烷和氢气。 
      气割的设备和器具除割炬外，其他与气焊相同。 
    (二)气焊、气割的爆炸危险性 
      气焊与气割具有较大的火灾、爆炸危险性，主要是： 
       (1)气焊与气割所使用的乙炔、氢气、煤气、天然气液化石油气等都是易燃易爆气体；氧气具有激烈的助燃性，化学性质极为活泼；稍不注意，容易发生燃烧和引起爆炸。 
       (2)气焊与气割所使用的设备、器具，如乙炔发生器、乙炔瓶、液化气罐，氧气钢瓶均属受压或高压容器，设备、器具本身就具有较大的危险因素。 
       (3)气焊与气割的火焰温度高，作业过程中熔融的金属火星到处飞溅，假设溅到四周可燃物上，能引起阴燃而造成火灾。尤其是在进行气割时，温度更高，熔融的金属氧化物更多，飞溅的距离范围更大，造成火灾的危险性也就更为特别。 
       (4)气焊的使用面极广，薄型的金属容器，如汽油桶、汽油箱，以及各种各样的金属容器，在修理时都离不开气焊。往往由于这些容器内的残余汽油和易燃气体接触到焊、割火焰而引起爆炸。 
       (5)在焊、割工地，还会碰到许多可燃、易燃、易爆物质以及各种带压容器和管道 
      因此，在所有的焊、割工艺中，气焊与气割的危险性最大，发生火灾爆炸事故的比例最高。  
    二、 电弧焊接、切割   

      (一)电弧焊接的原理和火灾危险性 
      1．电弧焊的原理 
      电弧是在加有一定电压的电极之间或在电极与焊件之间产生的一种激烈的气体放电现象。 
      在一般状况下，由于气体的分子和原子都是呈中性的，气体没有带电质点，因此，气体不能带电，即无法传电。但在气体中的分子或原子中的电子从外界得到足够能量这一特定条件下，气体也能传电。电弧焊接就是利用这一基本原理进行的。当电极之间或电极与焊件之间接触产生了气体放电的瞬间，把电极与焊件马上分开，并坚持一定的间隙，电的热能促使气体产生了传电作用而形成连续持久的电弧。但这种气体传电的作用，只有在相当高的温度和极小的间距内才能形成。假设热能不够或间距稍大也就失去了气体传电的能力。即使已经形成连续持久的气体放电，也会由于热能和电极之间间距的影响而停止放电。电弧中心温度可达6000-7000℃，使金属电焊条和焊件金属材料同时熔化而形成焊缝。 
      2．电弧焊的种类和火灾危险性 
      电弧焊接的种类很多，有手工电弧焊、埋弧自动焊、埋弧半自动焊，并在此基础上又进一步采纳电渣焊、等离子焊、电子束和碳弧气刨等，但基本原理大同小异，均属于熔化焊接类型。电弧焊的火灾危险性与气焊、气割相比各有差异。气焊、气割要使用易燃、易爆的氧-乙炔气体，电弧焊接就减少了这方面的危险，但增加了电气火灾的危险因素；加上电弧焊接火焰温度大大超过氧-乙炔火焰温度；电弧的热传导、热扩散的能量也超过氧-乙炔火焰的能量；尤其是电弧焊接中的回路线(俗称搭铁线)也是发生火灾事故的常见原因。假设使用不当，还会发生触电伤亡事故。因此，电弧焊接也是焊接、切割工艺中较易发生火灾等事故的特别工种。 
    (二)电弧焊接设备的防火安全 
      1．电弧焊机 
      电弧焊机是把220伏和380伏电压电源，通过各种形式和方法转变成热源来进行焊接的专用设备。 

     电弧焊机的种类和型号很多，目前广泛使用的电弧焊机可分为以下三大类： 
       (1)交流电弧焊机 
      交流电弧焊机主要有串联电抗器和漏磁变压器两种类型：BX2--500型(BC--500型)属于同体组合电抗式交流电弧焊机。它的结构特点是：整个电弧焊机由电抗器和变压器两部分组成。这类焊机体积大，同时由于有活动铁芯的存在，如果装配不严，则焊接时震动较大，电弧不稳定，不合适做小电流焊接。BXl-330型(BS--300型)属于磁分路动铁式(漏磁变压器类)交流电弧焊机。它的结构特点是：铁芯由两侧的静铁芯和中间动铁芯组成。这类电焊机的优点是：没有单独的电抗器，所以体积小，重量轻，震动稍微、电弧较稳定。 
      使用交流电弧焊机的注意事项： 
      ①要注意配电系统开关、熔断器是否合格、齐全；导线绝缘是否完好；网络电源功率是否够用。 
      ②为保证用电安全，电弧焊机外壳要接地。 
      ③多台变压器安装时，应分接在三相电网上，尽量使三相负载平衡。 
      ④电弧焊机应放在避雨、干燥的地方，并有优良的通风。 
      ⑤电弧焊机四周不能存放易燃易爆和可燃材料；更不能与氧气钢瓶、乙炔钢瓶、乙炔发生器等氧一乙炔焊接设备放在一起。 
    ⑥电弧焊机发生故障要及时修理，不能带病运转。 
      ⑦电弧焊机发生燃烧，必须先切断电源，使用二氧化碳灭火机灭火。 
      ⑧长期停用的电弧焊机要启用时，必须预防机内电器受潮在使用时发热起火。 
      (2)直流电弧焊机 
      直流电弧焊机是一种专供电弧焊接使用的特别形式的焊接设备。它除了具有产生直流电的性能外，还能够满足焊接工艺所必须具备的特别性能。常用的直流电弧焊机主要有三电刷差复激式，三电刷裂极式和多站式等三种类型。 
      电弧发电机一般由三相感应电动机拖动，两者装在同一轴上的同一机身内，构成电动发电机组。它有电刷，发电机电柜、发电机磁极、电动机、控制盘等主要部分组成。 
        在无动力电源的场合使用电弧焊机时，拖动动力一般采纳内燃机(柴油机或汽油机)来代替电动机。 
        使用直流电弧焊机的注意事项： 
        ①接人三相网路前，应按电压等级及标牌规定，将电动机接成厶形或者接成Y形。如果电动机为220／380伏电压，那么，在三相网路为220伏时，电动机绕组用厶形接法；而在380伏时，则用Y形接法。电动机的定子三相线圈引出线固定在电机外面的接线板上。接线板上的线头旁有各组线圈的始端和末端符号，可按不同的要求接成Y形或厶形。 
        ②为了使用方便和安全，在供电线路中，最好安装磁力起动器。 
        ③电弧焊机过热往往由于焊机用电过载、电气线路短路、换向器短路，换向器脏污等原因引起，因此必须经过认真检查，排除故障后才能使用。 
        ④使用柴油机。汽油机作动力的直流电弧焊机，应注意油箱的用油安全，使油桶不能与焊机放在一起。其他注意事项与交流电焊机基本相同。 
        (3)手弧焊整流器 
        手弧焊整流器是一种将交流电变为直流电的手弧焊接机。手弧焊整流器采纳硅元件做为整流元件。所以这种焊机也叫做硅整流弧焊机。 
        手弧焊整流器在使用中，的注意事项与交流电弧焊机基本相同。所不同的是它加入了整流部分，因此针对硅元件、控制部分等的运行特点，应特点注意硅元件的保护和冷却；硅元件及有关电子线路，要特别坚持清洁、干燥；长期停用再使用时，要作外部或内部干燥处理。 
      2．焊接导线 
        焊接导线是把电弧焊机、电焊钳和焊接件连接回路的橡套电缆线。在操作过程中常常要拖拽导线，容易损坏绝缘，造成短路，引起触电和火灾事故。因此，焊接导线必须符合以下安全要求： 
        (1)焊接导线应采纳紫铜芯线，并具有优良的绝缘外层，焊接导线应轻便柔软，便于弯曲和扭转。 
        (2)焊接导线要有足够的截面积，以保证在使用过程中不致过载而损坏绝缘。导线截面积的选择主要以焊接电流和导线长度为依据。 
        (3)焊接导线与电弧焊机、焊钳的连接头应用螺栓或螺母拧紧，防止在使用中受震动而松动导线接头；导线中间不应有接头。 
        (4)严禁将金属屋架的厂房、管道、轨道或其他金属物体搭接成回路线；更不准将焊接导线或回路线搭在氧气瓶、乙炔瓶、乙炔发生器、煤气、液化气等易燃易爆和可燃物质的堆垛上。 
        (5)电弧焊导线不准与氧一乙炔皮管混放在一起；不能把焊接导线盘在焊接处和焊件上，避免高温烧坏绝缘层。 
        3．电焊钳 
        焊钳是焊工用来夹持焊条和传递电流进行电弧焊接的主要工具，它与焊接工人的人身安全有着直接关系。因此必须符合以下防火安全要求。 
        (1)焊钳应保证在任何斜度下都能夹紧焊条，并能使焊工不必接触导电体部分即能迅速改换焊条。 
        (2)焊钳手柄必须包有优良的绝缘隔热层，坚持优良的绝缘性能和隔热能力，还应坚持干燥。 
        (3)焊钳应结构简易，轻便，便于操作，重量不应超过400-700克。 
        (4)橡套电缆与焊钳的连接应牢固，铜芯不得外露，以防触电和短路。焊件上的弹簧失效时，应马上调换，钳口要坚持整洁。操作间隙不准把焊钳直接放在操作台或焊件上，应挂放在比较安全的地方。 
    (三)碳弧气刨防火安全 
        碳弧气刨工艺，利用炭或石墨作电极，并用压缩空气流来吹走被电弧熔化的金属，在金属表面刨出一定形状的沟槽。主要用来开焊接坡口，去除焊缝缺陷以及刨削平面等；也可用来切割金属。目前已广泛地应用于机械制造、造船、金属结构制造等部门。 
        目前，很多工厂的碳弧气刨均选用功率较大的直流电焊机做电源，使用侧面送风式气刨枪。在钳口四周有两个小孔，工作时压缩空气就从小孔中喷出，孔的位置恰好能使喷出的气流吹向电弧的后侧。它是利用弹簧夹钳夹持电极的。还有使用圆周送风式气刨板的。 
        碳弧气刨比采纳风铲可提升生产率4倍，并减少了噪音和劳作强度，所以使用的单位逐渐增多，其防火安全措施除参照电焊所必须注意的问题之外，还应注意以下几点： 
        (1)碳弧气刨耗电量大，直流电焊机容易造成过载发热。因此特别要注意电气防火。直流电焊机与气刨作业现场要坚持足够的防火间距。 
        (2)碳弧气刨过程中被电极高温熔化、由压缩空气流吹走而飞溅的金属残渣，温度很高，烟雾很大，所以既要注意通风，又要禁止把可燃物质堆放在气刨加工场所的四周。 
        (3)临时确定的气刨场所，要认真检查四周是否存放易燃易爆物质，只有待这些物质彻底清除后才能进行作业；气刨作业结束后，要把现场清扫干净，以免留下火险隐患。