《焊工工藝與技能訓(xùn)練》模塊一焊接安全技術(shù)與防護(hù)教案

模塊一焊接安全技術(shù)與防護(hù)【應(yīng)知應(yīng)會目標(biāo)】1．掌握常見的安全用電常識；2．掌握焊接操作時造成觸電的原因及防止措施；3．了解防火與防爆的概念；4．掌握焊接時的個人安全防護(hù)。【知識鏈接】在焊接過程中，如果操作不當(dāng)可能會發(fā)生觸電、火災(zāi)和爆炸事故；同時，焊接過程還會產(chǎn)生焊接煙塵、有毒氣體、弧光等有害因素，因此掌握焊接安全技術(shù)和防護(hù)措施具有重要意義。本模塊內(nèi)容主要是焊接安全技術(shù)與防護(hù)的基本知識，是所有從事焊接與切割的人員必須掌握的知識。主要包括安全用電、防火與防爆及個人安全防護(hù)三個模塊。項目1安全用電常識焊工在焊接過程中有觸電的危險，因此必須具備安全用電常識。一、電流對人體的傷害電流對人體傷害有三種形式：即電擊、電傷和點(diǎn)磁場生理傷害，見表1—1。表1—1電流對人體的傷害形式傷害形式概念電擊電流通過人體內(nèi)部，破壞心臟、肺部及神經(jīng)系統(tǒng)等器官的正常工作，其電流引起心室顫動，是電擊致死的主要原因，通常稱為觸電電傷電流的熱效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)及機(jī)械效應(yīng)應(yīng)對人體外部的傷害，主要是燒傷和燙傷電磁場生理傷害在高頻電磁場作用下，使人出現(xiàn)頭暈、乏力、記憶力衰退、失眠多夢等神經(jīng)系統(tǒng)的癥狀二、影響電擊嚴(yán)重程度的因素1．流經(jīng)人體的電流強(qiáng)度流經(jīng)人體的電流強(qiáng)度越大，致命的危害性就越大。電流強(qiáng)度對人體的影響見表1—2。表1—2電流強(qiáng)度對人體的影響電流種類概念電流強(qiáng)度值感知電流能使人感覺到的最小電流工頻交流0.7～1mA直流5mA擺脫電流人體觸電后能夠自行擺脫的最大電流工頻交流10～16mA直流30mA致命電流在較短時間內(nèi)能危及生命的電流50mA安全電流在線路中沒有防止觸電保護(hù)裝置的條件下，人體允許通過的電流30mA流經(jīng)人體的電流取決于外加電壓和人體電阻。一般情況下，人體電阻為1000～5000Ω；但在皮膚出汗，身體帶有導(dǎo)電性粉塵，加大與帶電體的接觸面積和壓力等情況下，人體電阻會降低到500～650Ω，故通過人體電流的大小通常是不可能事先計算出來的，因此，為確定安全條件，通常不按安全電流考慮而是用安全電壓表示。2．安全電壓安全電壓是指在一定的環(huán)境條件下，為防止觸電事故而采取由特定電源供電的電壓。它可以將觸電時通過人體的電流限制在較小的范圍內(nèi)，從而在一定程度上保證人體安全，其數(shù)值與工作環(huán)境無關(guān)。比較干燥而觸電危險較大的環(huán)境，安全電壓規(guī)定為36V，U=30×10-3A×（1000～5000）Ω=30～45V，取36V；潮濕而觸電危險較大的環(huán)境，我國規(guī)定安全電壓為12V，U=30×10-3A×650Ω=19.5V，取12V；水下或其他由于觸電會導(dǎo)致二次事故的環(huán)境，我國遵照國際電工標(biāo)準(zhǔn)會議規(guī)定安全電壓為2.5V以下，U=0.5×10-3A×（500～650）Ω=2.5～3.25V，取2.5V以下。3．電流通過人體的持續(xù)時間電流通過人體的持續(xù)時間越長，死亡的危險性越大。4．電流通過人體的途徑人體觸電后，電流通過人體的途徑，一般認(rèn)為從手到腳的途徑最危險，因為沿這條途徑，電流經(jīng)心臟、肺部及中樞神經(jīng)系統(tǒng)等重要器官。其次是從手到手的途徑。再次就是從腳到腳的途徑。后者因痙攣而摔倒，易導(dǎo)致二次事故。5．電流的頻率頻率為50Hz的工頻交流對人體是最危險的，通過人體的工頻交流超過50mA，對人就有致命的危險；而2000Hz以上的高頻交流對人體的影響較小。6．人體的健康狀況等患有心臟病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病和結(jié)核病等疾病的人，受電擊造成的傷害程度比其他人更為嚴(yán)重。三、電焊中的觸電事故及預(yù)防措施國產(chǎn)焊接電源一般采用電壓220V/380V、頻率50Hz的工頻交流電供電，焊接操作中存在諸多不安全因素，如人體接觸到焊接電源與電力網(wǎng)絡(luò)連接的線路部分（如焊機(jī)的插座、開關(guān)或破損的電源線等）就很難擺脫；焊機(jī)的空載電壓超過安全電壓；焊機(jī)、電纜漏電；焊工在更換焊條、清理工件、調(diào)節(jié)電流等情況下，通常是帶電進(jìn)行的。因此，如果焊工缺乏安全意識或者不懂得安全防范技術(shù)，很容易發(fā)生觸電事故。1．觸電方式觸電是指人體接觸帶電體，電流流經(jīng)人體，造成死亡或傷害的現(xiàn)象。一般皮膚接觸帶電體的面積越大，時間越長，人體的電阻就越小，因而危險性就越大。根據(jù)人體觸及的電壓，觸電方式主要有單相觸電、兩相觸電和跨步電壓觸電，見表1—3。表1—3人體觸電方式觸電方式單相觸電兩相觸電跨步電壓觸電概念當(dāng)人站在地上或其他導(dǎo)體上，人體其他部位接觸到三相電源中的任一根火線，電流從導(dǎo)線經(jīng)過人體流入大地或?qū)w而造成的觸電事故當(dāng)人體同時接觸到兩根火線或者電器設(shè)備兩個不同相的帶電部位時，電流由一根火線經(jīng)過人體到另一根火線造成的觸電事故當(dāng)高壓電接地時，電流流入地下造成人體兩腳之間有一定電壓，也會造成觸電事故2．焊接操作時造成觸電事故的原因焊接操作中發(fā)生的觸電事故有兩種情況即直接觸電事故和間接觸電事故。（1）直接觸電事故直接觸及焊接設(shè)備正常運(yùn)行時的帶電部位或靠近高壓電網(wǎng)和電器設(shè)備所造成的觸電事故。焊接操作中發(fā)生直接觸電事故的原因有：1）在更換焊條、電極和焊接過程中，焊工的手或身體接觸到焊條、焊鉗或焊槍的帶電部位，從腳或身體其他部位與地或工件間無絕緣防護(hù)；當(dāng)焊工在金屬容器、管道、鍋爐、船艙或金屬結(jié)構(gòu)內(nèi)部施工，或當(dāng)人體大量出汗，或在陰雨潮濕的地方進(jìn)行焊接作業(yè)時，特別容易發(fā)生這類觸電事故。2）在接線、調(diào)節(jié)焊接電流或移動焊接設(shè)備時，易發(fā)生觸電事故。3）在登高焊接時，碰上低壓線路或靠近高壓電源線易引起觸電事故等。（2）間接觸電事故包括：1）焊接設(shè)備的絕緣燒損，振動或機(jī)械損傷使絕緣損壞部位碰到機(jī)殼，而人體碰到機(jī)殼時會引起觸電。2）焊機(jī)的火線和零線接錯，使外殼帶電。3）焊接操作時人體碰上了絕緣破損的電纜、破損的膠木閘盒的帶電部分等。4）由于利用廠房內(nèi)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、管道、軌道、暖氣設(shè)施、天車吊鉤或其他金屬物體等搭接起來作為焊接回路而發(fā)生觸電事故。（3）防止觸電事故的措施包括：1）焊工必須穿膠鞋，帶皮手套。目前我國使用的勞保用鞋、皮手套，偶然接觸220V或380V電壓時，不會造成嚴(yán)重后果。2）焊工在切斷、閉合或接觸帶電物體時，必須單手進(jìn)行。因為雙手操作開關(guān)或接觸帶電物體時，如發(fā)生觸電，會通過人體心臟形成回路，造成觸電者迅速死亡。3）絕對禁止在電焊機(jī)開動的情況下接地線及手把線。4）焊接電纜外皮燒損超過兩處，應(yīng)更換或經(jīng)檢驗后再用。5）在容器內(nèi)部施焊時，照明電壓應(yīng)采用12V；登高作業(yè)不準(zhǔn)將電纜線纏在焊工身上或搭在背上。項目2防火與防爆一、燃燒、火災(zāi)與防火1．燃燒是指可燃物質(zhì)與助燃物質(zhì)在著火源的導(dǎo)燃下相互作用，并產(chǎn)生光和熱的一種劇烈氧化反應(yīng)。燃燒必須在可燃物質(zhì)、助燃物和著火源三個基本條件（燃燒三要素）同時具備、相互作用下才能發(fā)生，見表1—4。燃燒的種類見表1—5。表1—4燃燒條件燃燒條件定義物質(zhì)名稱可燃物質(zhì)能與空氣、氧氣和其他氧化劑發(fā)生劇烈反應(yīng)的物質(zhì)木材、煤炭、塑料、衣物、紙張、可燃?xì)怏w、可燃液體等助燃物質(zhì)能與可燃物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并引起燃燒的物質(zhì)空氣、氧氣和其他氧化劑著火源具有一定溫度和熱量的能源，也指能引起可燃物質(zhì)著火的能源火焰、電火花、熾熱物體等表1—5燃燒的種類燃燒的種類定義危害閃燃可燃液體的溫度不高時，液面上少量可燃蒸氣與空氣混合后，遇到火源而發(fā)生一閃即滅的現(xiàn)象（延續(xù)時間不超過5s）。閃點(diǎn)：發(fā)生閃燃的最低溫度。液化石油氣閃點(diǎn)—20℃，煤油28～45℃閃燃是可燃液體發(fā)生著火的前奏，是火災(zāi)危險的警告。閃點(diǎn)越低，發(fā)生火災(zāi)的危險性越大著火可燃物質(zhì)與火源接觸發(fā)生燃燒，并在火源移去后仍保持燃燒的現(xiàn)象稱為著火。燃點(diǎn)（著火點(diǎn)）：可燃物質(zhì)發(fā)生著火的最低溫度。紙張燃點(diǎn)130℃，木材295℃引起火災(zāi)的直接原因。燃點(diǎn)越低，發(fā)生火災(zāi)的危險性越大自燃可燃物質(zhì)受熱升溫，無需明火作用就能自行燃燒的現(xiàn)象稱為自燃。自燃點(diǎn)：可燃物質(zhì)發(fā)生自燃的最低溫度受熱自燃：可燃物質(zhì)受熱溫度升高至自燃點(diǎn)兒發(fā)生。是引起火災(zāi)事故的重要原因之一。本身自燃：可燃物質(zhì)由于本身的化學(xué)反應(yīng)、物理或生物作用等產(chǎn)生熱量使溫度升高至自燃點(diǎn)而發(fā)生。無需外來熱源，低溫或常溫下即可發(fā)生，火災(zāi)危險性更大2．火災(zāi)在生產(chǎn)過程中，凡是超出有效范圍的燃燒統(tǒng)稱為火災(zāi)。在消防部門有火災(zāi)和火警之分，其相同點(diǎn)是超出有效范圍的燃燒；不同點(diǎn)是火災(zāi)指已造成人員和財產(chǎn)損失，否則為火警。3．防火技術(shù)根據(jù)燃燒原理及條件，防止燃燒三個條件同時存在或避免它們互相作用是防火技術(shù)的基本理論，主要包括兩個方面：一是防止燃燒基本條件的產(chǎn)生；二是避免基本條件的同時存在或相互作用。常用的方法有隔離法、冷卻法和窒息法（隔離空氣）等方法。隔離法是將可燃物和火源（火場）隔離開來，使燃燒停止。冷卻法是將燃燒物的溫度降至著火點(diǎn)（燃點(diǎn)）以下，使燃燒停止。窒息法是消除燃燒條件之一——助燃物，使燃燒停止。二、爆炸與防爆1．爆炸是指物質(zhì)在瞬間以機(jī)械功的形式釋放出大量氣體和能量的現(xiàn)象。爆炸發(fā)生時會伴隨壓力的急劇升高和巨大的響聲，其主要特征是壓力的急劇升高；瞬間是指爆炸發(fā)生在極短時間內(nèi)，如乙炔瓶內(nèi)的乙炔與氧混合氣發(fā)生爆炸時，大約在0.01s時間內(nèi)完成如下化學(xué)反應(yīng)：2C2H2+5O2=4CO2+2H2O+QQ是爆炸時釋放出的熱量，大約為621.2kcal。爆炸時產(chǎn)生大量二氧化碳、水蒸氣等氣體，同時釋放出大量熱量，使瓶內(nèi)壓力升高10～13倍，其爆炸功可使氣瓶飛離原地點(diǎn)20～30m。這種克服地心引力將重物移動一段距離即為機(jī)械功。2．爆炸分類爆炸分為物理性爆炸和化學(xué)性爆炸。（1）物理性爆炸：是由物理變化如溫度、壓力和體積等變化引起的，爆炸前后物質(zhì)的性質(zhì)和化學(xué)成分均不變。例如，氧氣瓶的爆炸屬于典型的物理性爆炸，氧氣瓶受熱升溫引起瓶內(nèi)氣體壓力升高，當(dāng)氣體壓力超過瓶體的抗拉強(qiáng)度時即發(fā)生爆炸，造成巨大破壞和傷害。（2）化學(xué)性爆炸：物質(zhì)在短時間內(nèi)完成化學(xué)反應(yīng)，形成其他物質(zhì)，同時產(chǎn)生大量氣體和能量，使溫度和壓力驟然劇增引起爆炸。如乙炔與空氣的混合氣體爆炸屬于化學(xué)性爆炸?；瘜W(xué)性爆炸必須同時具備以下三個條件：1）可爆物質(zhì)（可燃?xì)怏w、蒸氣、粉塵等）的存在。2）可爆物質(zhì)與空氣或氧氣混合并構(gòu)成爆炸性混合物（濃度在爆炸極限范圍內(nèi)）。3）火源作用。3．爆炸極限可燃物質(zhì)（可燃?xì)怏w、蒸氣、粉塵等）與空氣（或氧氣）混合，遇到火源能發(fā)生爆炸的濃度范圍稱為爆炸極限或爆炸濃度極限?？扇夹曰旌衔锬馨l(fā)生爆炸的最低濃度和最高濃度分別分為爆炸下限和爆炸上限。在低于爆炸下限和高于爆炸上限時都不會發(fā)生爆炸。幾種可燃?xì)怏w與空氣、氧氣混合的爆炸極限見表1—6。表1—6幾種可燃?xì)怏w與空氣、氧氣混合的爆炸極限可燃?xì)夥N類可燃?xì)怏w在混合氣中的體積分?jǐn)?shù)/%空氣氧氣乙炔2.2～81.02.8～93.0氫氣3.3～81.54.6～93.9一氧化碳11.4～77.515.5～93.9丙烷2.9～9.53.2～64煤油蒸氣1.4～5.5—4．防爆原則爆炸過程的特點(diǎn)：（1）可燃物質(zhì)與空氣或氧氣的相互擴(kuò)散，均勻混合形成爆炸性混合物，遇到火源時爆炸開始。（2）爆炸連續(xù)反應(yīng)，范圍擴(kuò)大，威力升級。（3）完成化學(xué)反應(yīng)，爆炸造成災(zāi)害性破壞。基于上述特點(diǎn)，防爆原則的基本要求應(yīng)以阻止第一過程出現(xiàn)、限制第二過程發(fā)展、防護(hù)第三過程危害為原則，做到以下幾點(diǎn)：（1）防止爆炸性混合物的形成。（2）嚴(yán)格控制著火源。（3）爆炸開始時及時釋放壓力。（4）切斷爆炸傳播途徑。（5）減小爆炸壓力和沖擊波對人員、設(shè)備及建筑物的損壞。三、焊接現(xiàn)場發(fā)生爆炸的可能性（1）焊接直接使用可燃?xì)怏w的爆炸例如使用乙炔發(fā)生器，在加料、換料（電石含磷過多或碰撞產(chǎn)生火花）以及操作不當(dāng)而產(chǎn)生回火時，均會發(fā)生爆炸。（2）可燃?xì)怏w的爆炸焊接現(xiàn)場存在的可燃?xì)怏w，如乙炔、天然氣等，與氧氣或空氣均勻混合達(dá)到爆炸濃度限度，遇到電火花等火源便會發(fā)生爆炸。（3）可燃液體或可燃液體蒸氣的爆炸在焊接場地或附近放有可燃液體時，可燃液體或可燃液體的蒸氣達(dá)到一定濃度，遇到電焊火花即會發(fā)生爆炸（例如汽油蒸氣與空氣混合，其爆炸極限僅為0.7%～6.0%）。（4）可燃粉塵的爆炸可燃粉塵（例如鎂、鋁粉塵、纖維素粉塵等）懸浮于空氣中，達(dá)到爆炸濃度范圍，遇火源（例如電焊火花）也會發(fā)生爆炸。（5）密閉容器的爆炸對密閉容器或受壓的容器上進(jìn)行焊接時，如不采取適當(dāng)措施也會產(chǎn)生爆炸。四、焊接現(xiàn)場防火、防爆措施（1）焊接場地禁止放置易燃、易爆物品，場地內(nèi)應(yīng)備有消防器材，并應(yīng)保證足夠照明和良好的通風(fēng)。（2）焊接場地10m范圍內(nèi)不應(yīng)貯存油類或其他易燃、易爆物質(zhì)的貯存器皿或管線、氧氣瓶等。（3）對受壓容器、密閉容器、各種油桶和管道及沾有可燃物質(zhì)的工件進(jìn)行焊接時，必須事先進(jìn)行檢查，并經(jīng)過沖洗除掉有毒、有害、易燃、易爆物質(zhì)，解除容器及管道壓力，消除容器密閉狀態(tài)后，在進(jìn)行焊接。（4）在存有易燃、易爆物的車間、場所或煤氣管、乙炔瓶附近焊接時，必須取得消防部門的同意。操作時采取嚴(yán)格措施，防止因火星飛濺而引起火災(zāi)。（5）焊工不準(zhǔn)在木板上進(jìn)行焊接操作。（6）焊工不準(zhǔn)在手把或接地線裸露情況下進(jìn)行焊接，也不準(zhǔn)將二次回路線亂接亂搭。（7）離開施焊現(xiàn)場時，應(yīng)關(guān)閉氣源、電源，應(yīng)將火種熄滅。（8）在氣焊氣割時，要使用合格的電石、乙炔發(fā)生器及回火防止器，壓力表（乙炔表、氧氣表）要定期校檢，并且要用合格的橡膠軟管。項目3個人安全防護(hù)焊接過程中存在諸多有害因素，如有害氣體、焊接煙塵、強(qiáng)烈的弧光輻射、高頻電磁場及噪聲等，這些有害因素對人體的呼吸系統(tǒng)、皮膚、眼睛及神經(jīng)系統(tǒng)有不良影響，因此焊接時須佩戴個人防護(hù)用具，做好安全防護(hù)。個人防護(hù)用具是為保護(hù)操作者在焊接過程中安全和健康所需要的、必不可少的個人預(yù)防性用品。在各種焊接與切割中，必須按規(guī)定佩戴防護(hù)用具，以防上述有害因素對人體的危害。一般個人防護(hù)用具有以下幾種：1．面罩面罩是防止焊接飛濺、弧光及電弧高溫對焊工面目及頸部灼傷的一種防護(hù)用具，罩體應(yīng)遮住焊工的這個面部，不漏光、結(jié)構(gòu)牢固，材料應(yīng)選用不易燃燒或耐高溫且不刺激皮膚的絕緣材料。面罩一般分為手持式和頭戴式兩種，如圖1—1所示。面罩應(yīng)符合國標(biāo)GB/T3609.1的要求。（a）手持式（b）頭戴式圖1—1焊接面罩2．護(hù)目鏡護(hù)目鏡的作用是減弱弧光和過濾紅外線、紫外線。按亮度深淺分為6個型號（7～12號），號數(shù)越大，顏色越深。護(hù)目鏡應(yīng)