资源简介

模块一
焊接安全技术与防护
【应知应会目标】
1．掌握常见的安全用电常识；
2．掌握焊接操作时造成触电的原因及防止措施；
3．了解防火与防爆的概念；
4．掌握焊接时的个人安全防护。
【知识链接】
在焊接过程中，如果操作不当可能会发生触电、火灾和爆炸事故；同时，焊接过程还会产生焊接烟尘、有毒气体、弧光等有害因素，因此掌握焊接安全技术和防护措施具有重要意义。
本模块内容主要是焊接安全技术与防护的基本知识，是所有从事焊接与切割的人员必须掌握的知识。主要包括安全用电、防火与防爆及个人安全防护三个模块。
项目1 安全用电常识
焊工在焊接过程中有触电的危险，因此必须具备安全用电常识。
一、电流对人体的伤害
电流对人体伤害有三种形式：即电击、电伤和点磁场生理伤害，见表1—1。
表1—1 电流对人体的伤害形式
伤害形式 概 念
电击 电流通过人体内部，破坏心脏、肺部及神经系统等器官的正常工作，其电流引起心室颤动，是电击致死的主要原因，通常称为触电
电伤 电流的热效应、化学效应及机械效应应对人体外部的伤害， 主要是烧伤和烫伤
电磁场生理伤害 在高频电磁场作用下，使人出现头晕、乏力、记忆力衰退、失眠多梦等神经系统的症状
二、影响电击严重程度的因素
1．流经人体的电流强度
流经人体的电流强度越大，致命的危害性就越大。电流强度对人体的影响见表1—2。
表1—2 电流强度对人体的影响
电流种类 概 念 电流强度值
感知电流 能使人感觉到的最小电流 工频交流0.7～1mA 直流5 mA
摆脱电流 人体触电后能够自行摆脱的最大电流 工频交流10～16mA 直流30 mA
致命电流 在较短时间内能危及生命的电流 50 mA
安全电流 在线路中没有防止触电保护装置的条件下，人体允许通过的电流 30 mA
流经人体的电流取决于外加电压和人体电阻。一般情况下，人体电阻为1000～5000Ω；但在皮肤出汗，身体带有导电性粉尘，加大与带电体的接触面积和压力等情况下，人体电阻会降低到500～650Ω，故通过人体电流的大小通常是不可能事先计算出来的，因此，为确定安全条件，通常不按安全电流考虑而是用安全电压表示。
2．安全电压
安全电压是指在一定的环境条件下，为防止触电事故而采取由特定电源供电的电压。它可以将触电时通过人体的电流限制在较小的范围内，从而在一定程度上保证人体安全，其数值与工作环境无关。
比较干燥而触电危险较大的环境，安全电压规定为36V，U=30×10-3A×（1000～5000）Ω=30～45V，取36V；潮湿而触电危险较大的环境，我国规定安全电压为12V，U=30×10-3A×650Ω=19.5V，取12V；水下或其他由于触电会导致二次事故的环境，我国遵照国际电工标准会议规定安全电压为2.5V以下，U=0.5×10-3A×（500～650）Ω=2.5～3.25V，取2.5V以下。
3．电流通过人体的持续时间
电流通过人体的持续时间越长，死亡的危险性越大。
4．电流通过人体的途径
人体触电后，电流通过人体的途径，一般认为从手到脚的途径最危险，因为沿这条途径，电流经心脏、肺部及中枢神经系统等重要器官。其次是从手到手的途径。再次就是从脚到脚的途径。后者因痉挛而摔倒，易导致二次事故。
5．电流的频率
频率为50Hz的工频交流对人体是最危险的，通过人体的工频交流超过50mA，对人就有致命的危险；而2000Hz以上的高频交流对人体的影响较小。
6．人体的健康状况等
患有心脏病、神经系统疾病和结核病等疾病的人，受电击造成的伤害程度比其他人更为严重。
三、电焊中的触电事故及预防措施
国产焊接电源一般采用电压220V/380V、频率50Hz的工频交流电供电，焊接操作中存在诸多不安全因素，如人体接触到焊接电源与电力网络连接的线路部分（如焊机的插座、开关或破损的电源线等）就很难摆脱；焊机的空载电压超过安全电压；焊机、电缆漏电；焊工在更换焊条、清理工件、调节电流等情况下，通常是带电进行的。因此，如果焊工缺乏安全意识或者不懂得安全防范技术，很容易发生触电事故。
1．触电方式
触电是指人体接触带电体，电流流经人体，造成死亡或伤害的现象。一般皮肤接触带电体的面积越大，时间越长，人体的电阻就越小，因而危险性就越大。
根据人体触及的电压，触电方式主要有单相触电、两相触电和跨步电压触电，见表1—3。
表1—3 人体触电方式
触电方式 单相触电 两相触电 跨步电压触电
概念 当人站在地上或其他导体上，人体其他部位接触到三相电源中的任一根火线，电流从导线经过人体流入大地或导体而造成的触电事故 当人体同时接触到两根火线或者电器设备两个不同相的带电部位时，电流由一根火线经过人体到另一根火线造成的触电事故 当高压电接地时，电流流入地下造成人体两脚之间有一定电压，也会造成触电事故
2．焊接操作时造成触电事故的原因
焊接操作中发生的触电事故有两种情况即直接触电事故和间接触电事故。
（1）直接触电事故 直接触及焊接设备正常运行时的带电部位或靠近高压电网和电器设备所造成的触电事故。焊接操作中发生直接触电事故的原因有：
1）在更换焊条、电极和焊接过程中，焊工的手或身体接触到焊条、焊钳或焊枪的带电部位，从脚或身体其他部位与地或工件间无绝缘防护；当焊工在金属容器、管道、锅炉、船舱或金属结构内部施工，或当人体大量出汗，或在阴雨潮湿的地方进行焊接作业时，特别容易发生这类触电事故。
2）在接线、调节焊接电流或移动焊接设备时，易发生触电事故。
3）在登高焊接时，碰上低压线路或靠近高压电源线易引起触电事故等。
（2）间接触电事故包括：
1）焊接设备的绝缘烧损，振动或机械损伤使绝缘损坏部位碰到机壳，而人体碰到机壳时会引起触电。
2）焊机的火线和零线接错，使外壳带电。
3）焊接操作时人体碰上了绝缘破损的电缆、破损的胶木闸盒的带电部分等。
4）由于利用厂房内的技术结构、管道、轨道、暖气设施、天车吊钩或其他金属物体等搭接起来作为焊接回路而发生触电事故。
（3）防止触电事故的措施包括：
1）焊工必须穿胶鞋，带皮手套。目前我国使用的劳保用鞋、皮手套，偶然接触220V或380V电压时，不会造成严重后果。
2）焊工在切断、闭合或接触带电物体时，必须单手进行。因为双手操作开关或接触带电物体时，如发生触电，会通过人体心脏形成回路，造成触电者迅速死亡。
3）绝对禁止在电焊机开动的情况下接地线及手把线。
4）焊接电缆外皮烧损超过两处，应更换或经检验后再用。
5）在容器内部施焊时，照明电压应采用12V；登高作业不准将电缆线缠在焊工身上或搭在背上。
项目2 防火与防爆
一、燃烧、火灾与防火
1．燃烧
是指可燃物质与助燃物质在着火源的导燃下相互作用，并产生光和热的一种剧烈氧化反应。燃烧必须在可燃物质、助燃物和着火源三个基本条件（燃烧三要素）同时具备、相互作用下才能发生，见表1—4。燃烧的种类见表1—5。
表1—4 燃烧条件
燃烧条件 定 义 物质名称
可燃物质 能与空气、氧气和其他氧化剂发生剧烈反应的物质 木材、煤炭、塑料、衣物、纸张、可燃气体、可燃液体等
助燃物质 能与可燃物质发生化学反应并引起燃烧的物质 空气、氧气和其他氧化剂
着火源 具有一定温度和热量的能源，也指能引起可燃物质着火的能源 火焰、电火花、炽热物体等
表1—5 燃烧的种类
燃烧的种类 定 义 危 害
闪燃 可燃液体的温度不高时，液面上少量可燃蒸气与空气混合后，遇到火源而发生一闪即灭的现象（延续时间不超过5s）。 闪点：发生闪燃的最低温度。液化石油气闪点—20℃，煤油28～45℃ 闪燃是可燃液体发生着火的前奏，是火灾危险的警告。闪点越低，发生火灾的危险性越大
着火 可燃物质与火源接触发生燃烧，并在火源移去后仍保持燃烧的现象称为着火。 燃点（着火点）：可燃物质发生着火的最低温度。纸张燃点130℃，木材295℃ 引起火灾的直接原因。燃点越低，发生火灾的危险性越大
自燃 可燃物质受热升温，无需明火作用就能自行燃烧的现象称为自燃。 自燃点：可燃物质发生自燃的最低温度 受热自燃：可燃物质受热温度升高至自燃点儿发生。是引起火灾事故的重要原因之一。
本身自燃：可燃物质由于本身的化学反应、物理或生物作用等产生热量使温度升高至自燃点而发生。无需外来热源，低温或常温下即可发生，火灾危险性更大
2．火灾
在生产过程中，凡是超出有效范围的燃烧统称为火灾。
在消防部门有火灾和火警之分，其相同点是超出有效范围的燃烧；不同点是火灾指已造成人员和财产损失，否则为火警。
3．防火技术
根据燃烧原理及条件，防止燃烧三个条件同时存在或避免它们互相作用是防火技术的基本理论，主要包括两个方面：一是防止燃烧基本条件的产生；二是避免基本条件的同时存在或相互作用。
常用的方法有隔离法、冷却法和窒息法（隔离空气）等方法。隔离法是将可燃物和火源（火场）隔离开来，使燃烧停止。冷却法是将燃烧物的温度降至着火点（燃点）以下，使燃烧停止。窒息法是消除燃烧条件之一——助燃物，使燃烧停止。
二、爆炸与防爆
1．爆炸
是指物质在瞬间以机械功的形式释放出大量气体和能量的现象。爆炸发生时会伴随压力的急剧升高和巨大的响声，其主要特征是压力的急剧升高；瞬间是指爆炸发生在极短时间内，如乙炔瓶内的乙炔与氧混合气发生爆炸时，大约在0.01s时间内完成 如下化学反应：
2C2H2+5O2=4CO2+2H2O+Q
Q是爆炸时释放出的热量，大约为621.2kcal。
爆炸时产生大量二氧化碳、水蒸气等气体，同时释放出大量热量，使瓶内压力升高10～13倍，其爆炸功可使气瓶飞离原地点20～30m。这种克服地心引力将重物移动一段距离即为机械功。
2．爆炸分类
爆炸分为物理性爆炸和化学性爆炸。
（1）物理性爆炸：是由物理变化如温度、压力和体积等变化引起的，爆炸前后物质的性质和化学成分均不变。例如，氧气瓶的爆炸属于典型的物理性爆炸，氧气瓶受热升温引起瓶内气体压力升高，当气体压力超过瓶体的抗拉强度时即发生爆炸，造成巨大破坏和伤害。
（2）化学性爆炸：物质在短时间内完成化学反应，形成其他物质，同时产生大量气体和能量，使温度和压力骤然剧增引起爆炸。如乙炔与空气的混合气体爆炸属于化学性爆炸。化学性爆炸必须同时具备以下三个条件：
1）可爆物质（可燃气体、蒸气、粉尘等）的存在。
2）可爆物质与空气或氧气混合并构成爆炸性混合物（浓度在爆炸极限范围内）。
3）火源作用。
3．爆炸极限
可燃物质（可燃气体、蒸气、粉尘等）与空气（或氧气）混合，遇到火源能发生爆炸的浓度范围称为爆炸极限或爆炸浓度极限。
可燃性混合物能发生爆炸的最低浓度和最高浓度分别分为爆炸下限和爆炸上限。在低于爆炸下限和高于爆炸上限时都不会发生爆炸。几种可燃气体与空气、氧气混合的爆炸极限见表1—6。
表1—6 几种可燃气体与空气、氧气混合的爆炸极限
可燃气种类 可燃气体在混合气中的体积分数/%
空气 氧气
乙炔 2.2～81.0 2.8～93.0
氢气 3.3～81.5 4.6～93.9
一氧化碳 11.4～77.5 15.5～93.9
丙烷 2.9～9.5 3.2～64
煤油蒸气 1.4～5.5 —
4．防爆原则
爆炸过程的特点：
（1）可燃物质与空气或氧气的相互扩散，均匀混合形成爆炸性混合物，遇到火源时爆炸开始。
（2）爆炸连续反应，范围扩大，威力升级。
（3）完成化学反应，爆炸造成灾害性破坏。
基于上述特点，防爆原则的基本要求应以阻止第一过程出现、限制第二过程发展、防护第三过程危害为原则，做到以下几点：
（1）防止爆炸性混合物的形成。
（2）严格控制着火源。
（3）爆炸开始时及时释放压力。
（4）切断爆炸传播途径。
（5）减小爆炸压力和冲击波对人员、设备及建筑物的损坏。
三、焊接现场发生爆炸的可能性
（1）焊接直接使用可燃气体的爆炸 例如使用乙炔发生器，在加料、换料（电石含磷过多或碰撞产生火花）以及操作不当而产生回火时，均会发生爆炸。
（2）可燃气体的爆炸 焊接现场存在的可燃气体，如乙炔、天然气等，与氧气或空气均匀混合达到爆炸浓度限度，遇到电火花等火源便会发生爆炸。
（3）可燃液体或可燃液体蒸气的爆炸 在焊接场地或附近放有可燃液体时，可燃液体或可燃液体的蒸气达到一定浓度，遇到电焊火花即会发生爆炸（例如汽油蒸气与空气混合，其爆炸极限仅为0.7%～6.0%）。
（4）可燃粉尘的爆炸 可燃粉尘（例如镁、铝粉尘、纤维素粉尘等）悬浮于空气中，达到爆炸浓度范围，遇火源（例如电焊火花）也会发生爆炸。
（5）密闭容器的爆炸 对密闭容器或受压的容器上进行焊接时，如不采取适当措施也会产生爆炸。
四、焊接现场防火、防爆措施
（1）焊接场地禁止放置易燃、易爆物品，场地内应备有消防器材，并应保证足够照明和良好的通风。
（2）焊接场地10m范围内不应贮存油类或其他易燃、易爆物质的贮存器皿或管线、氧气瓶等。
（3）对受压容器、密闭容器、各种油桶和管道及沾有可燃物质的工件进行焊接时，必须事先进行检查，并经过冲洗除掉有毒、有害、易燃、易爆物质，解除容器及管道压力，消除容器密闭状态后，在进行焊接。
（4）在存有易燃、易爆物的车间、场所或煤气管、乙炔瓶附近焊接时，必须取得消防部门的同意。操作时采取严格措施，防止因火星飞溅而引起火灾。
（5）焊工不准在木板上进行焊接操作。
（6）焊工不准在手把或接地线裸露情况下进行焊接，也不准将二次回路线乱接乱搭。
（7）离开施焊现场时，应关闭气源、电源，应将火种熄灭。
（8）在气焊气割时，要使用合格的电石、乙炔发生器及回火防止器，压力表（乙炔表、氧气表）要定期校检，并且要用合格的橡胶软管。
项目3 个人安全防护
焊接过程中存在诸多有害因素，如有害气体、焊接烟尘、强烈的弧光辐射、高频电磁场及噪声等，这些有害因素对人体的呼吸系统、皮肤、眼睛及神经系统有不良影响，因此焊接时须佩戴个人防护用具，做好安全防护。
个人防护用具是为保护操作者在焊接过程中安全和健康所需要的、必不可少的个人预防性用品。在各种焊接与切割中，必须按规定佩戴防护用具，以防上述有害因素对人体的危害。一般个人防护用具有以下几种：
1．面罩
面罩是防止焊接飞溅、弧光及电弧高温对焊工面目及颈部灼伤的一种防护用具，罩体应遮住焊工的这个面部，不漏光、结构牢固，材料应选用不易燃烧或耐高温且不刺激皮肤的绝缘材料。面罩一般分为手持式和头戴式两种，如图1—1所示。面罩应符合国标GB/T3609.1的要求。
（a）手持式 （b）头戴式
图1—1 焊接面罩
2．护目镜
护目镜的作用是减弱弧光和过滤红外线、紫外线。按亮度深浅分为6个型号（7～12号），号数越大，颜色越深。护目镜应符合GB/T3609.1的要求，使用时根据电流的大小及焊工的视力、习惯选用，合乎遮光要求的护目镜镜片的选择见表1—7.
表1—7 焊接护目镜选用表
焊接切割种类 焊接电流/A
≤30 ＞30～75 ＞75～200 ＞200～400
护目镜片号
电弧焊 5～6 7～8 8～10 11～12
碳弧气刨 10～11 12～14
焊接辅助工 3～4
3．工作服、绝缘鞋及手套
GB/T15701规定焊工防护服的要求，GB/T12624规定劳动保护手套的要求，GB/T12015规定焊工防护鞋的要求等，焊工在焊接操作时应按GB/T11651规定的劳动防护用品选用原则选择具有耐火和绝缘效果的电焊手套、焊工防护服和焊工防护鞋等。焊工防护服以白色帆布工作服为最佳，能隔热，不易燃，不易反射弧光，减少弧光辐射和飞溅对人体的烧伤及烫伤；化纤布料不宜做焊工工作服。焊工防护鞋应要求5kV、2min耐压试验不击穿。
在焊接操作时，如不穿戴电焊手套和焊工防护鞋，则可认为该焊工安全防护不合格，不允许进行电焊焊接操作。
1．电流对人体的伤害有哪几种形式？
2．什么是安全电压？在不同环境条件下，安全电压数值各是多少？
3．什么是触电？触电事故类型有哪两种？
4．焊接操作时造成触电事故的原因有哪些？
5．焊接时防止发生触电事故的措施有哪些？
6．什么叫火灾？燃烧和火灾有什么区别？
7．发生燃烧的基本条件是什么？燃烧有哪几种类型？
8．什么是爆炸？焊接现场为何会发生爆炸？
9．焊接现场防火、防爆措施有哪些？
10．为防止焊接过程中的有害因素对人体的伤害，焊接时应采取哪些个人防护措施？

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