子任务一 焊接操作安全技术
一、焊接及焊接作业安全技术的意义
焊接是指通过适当的物理化学过程，使两个分离的固态物体之间产生原子或分子间的结合而连成一体的方法。金属焊接主要分为熔化焊、固相焊和钎焊。熔化焊主要包括气焊、电弧焊和电阻点焊等，固相焊主要有冷压焊、爆炸焊、电阻对焊和闪光对焊等。此外，金属热切割、表面堆焊、喷焊和喷涂等，虽然不属于分离金属的连接，但均是与焊接方法相近或密切相关的金属加工方法，通常这属于焊接研究的范畴。焊接作业安全技术，主要指焊接作业操作过程中所涉及的人身、设备和生产环境的安全国家标准——《特种作业人员安全技术考核管理规则》(GB306—85规定金属焊接(气割)作业人员为特种作业人员)。
焊工要与各种易燃易爆气体、压力容器和电机电器接触，同时，在焊接与切割过程中，又会产生有毒气体、有害粉尘、弧光辐射、高频电磁场噪声和射线等。所有这些不安全因素，都有可能成为发生爆炸、火灾、触电、烫伤、高空坠落等事故以及爆工尘肺、中毒等职业病的发生原因，不仅危害作业人员的安全与健康，而且还会使企业财产遭受严重损失，影响生产的顺利进行。所以，必须强调焊接作业中的安全技术，防止不安全因素造成危害。
二、气焊与气割作业安全技术
1.气焊与气割作业
气焊是利用可燃气体(主要是乙炔)在纯氧中燃烧，使焊丝和母材接头处熔化，从而形成焊缝的一种焊接方法。气割是利用可燃气体(乙炔或液化石油气)在纯氧中燃烧，使金属在高温下达到燃点，然后借助氧气流剧烈燃烧，并在气流作用下吹出熔渣，从而将金属分离开的一种加工方法。
2.气焊与气割用气体
气焊与气割用气体，主要是乙炔、液化石油气和氧气三种。
(1)乙炔属于碳氢化合物，化学分子式为C2H2，在常温下是无色气体。工业用乙炔因含杂质硫化氢(H2S)、磷化氢(PH3)、氨(NH3)等，故具有特殊的臭味。乙炔是可燃气体，它与空气混合燃烧时所产生的火焰温度可达2350℃，乙炔与氧气混合燃烧温度可达3000～3300℃，因此，足以迅速熔化金属进行焊接或切割。乙炔又是一种具有爆炸性危险的气体，乙炔分子不稳定，很易分解，随着乙炔的分解即放出它在生成时所吸收的全部热量。
(2)液化石油气。液化石油气是石油炼制工业的副产品，其主要成分是丙烷(C3H8)，大约占50％～80％，其余是丙烯(C3H6)、丁烷(C4H10)和丁烯(C4H8)等。液化石油气在常温下是以空气态存在的，即液体形态存在。因此，便于装入瓶中储存和运输。液化石油气在焊接中的应用正逐步推广，在气割中已有成熟的技术，气割质量好，也较为经济。
(3)氧气。在标准状态下，氧气是无色无味无毒气体，化学分子式为O2，密度为1.43kg/m3，比空气稍重(空气密度是1.29kg/m3)；在－183℃时，氧气变成淡蓝色的液体；在－219℃时，就凝成淡蓝色雪状的固体。氧气本身不能燃烧，是一种活泼的助燃气体，是强氧化剂，与可燃气体混合燃烧可以得到高温火焰。有机物与氧的反应，会放出大量的热。增加氧的压力和温度，会使反应显著加快。当压缩的气态氧与矿物油、油中细微分散的可燃物质接触时能够发生自燃，常成为燃烧或爆炸的原因，而且火势很猛，蔓延很快，甚至使用消防器材也无济于事。突然压缩氧气所放出的热量、摩擦热和金属固体微粒，随氧气在管道里高速流动时与管壁的碰撞热及静电火花等，都可能成为燃烧、爆炸的最初因素，因此在使用氧气时，尤其是在压缩状态下，必须经常注意不要使它们和易燃物质相接触。
3.气焊与气割设备
气焊与气割设备是相同的，包括氧气瓶、乙炔发生器或其他可燃气体供气源、回火防止器和减压器等。它们使用不同的工具，分别为焊炬和割炬。
(1)氧气瓶。它是一种储存和运输氧气用的高压容器，外表面涂天蓝色漆，并标有明显的黑字“氧气”字样。氧气瓶内氧气压力为15MPa。
(2)乙炔发生器。它是利用电石和水相互作用制取乙炔的设备。乙炔发生器分为低压式和中压式两类。低压式乙炔发生器制取乙炔压力为45kPa，中压式乙炔发生器制取乙炔压力为45～150kPa。现在多数使用排水式中压乙炔发生器。低压式浮桶乙炔发生器由于安全性能差已逐渐被淘汰。
(3)溶解乙炔气瓶。利用乙炔大量溶解在丙酮溶液中的特点，用溶解乙炔气瓶来储存和运输乙炔气。与用乙炔发生器直接制取乙炔相比，采用溶解乙炔具有下列许多优点：由于溶解乙炔气是由专业化工厂生产的，可节省电石30％左右；溶解乙炔气的纯度高，有害杂质和水分含量很少，焊接质量高；乙炔气瓶相比乙炔发生器具有较高的安全性，因此允许在热车间和锅炉房使用，而在这些场所是不允许使用乙炔发生器的，其原因是避免从发生器中漏出气态乙炔，造成爆炸着火；乙炔气瓶可以在低温度情况下工作，不存在水封回火防止器及胶管中水分结冰而停止供气的现象，对北方寒冷地区更具有优越性；采用溶解乙炔气焊接设备轻便，操作简单，工作地点也较清洁卫生；因为没有电石、给水、排水和储存电石渣的装置，也省去经常性的加料、排渣和看管发生器等操作事项；溶解乙炔气的压力高，能保持焊炬和割炬的工作稳定。
(4)回火防止器。它是在气焊、气割过程中一旦发生回火时，能自动切断气源，有效地堵截回火气流方向回烧，防止乙炔发生器(溶解乙炔气瓶)爆炸的安全装置。
(5)减压器。减压器是把储存在气瓶内的高压气体减到所需要的工作压力，并保持稳定供气的装置。减压器有氧气用、乙炔气用等种类，不能相互混用。
4.气焊与气割的安全分析
气焊与气割所应用的乙炔、液化石油气、氢气和氧气等都是易燃易爆气体，氧气瓶、乙炔气瓶、液化石油气瓶和乙炔发生器都属于压力容器。在焊接燃料容器和管道时，还会遇到其他许多易燃易爆气体和压力容器接触，同时又使用明火，如果焊接设备的安全装置有缺陷，或者违反安全操作规程，都可能造成爆炸和火灾。在气焊与气割火焰的作用下，尤其是气割时氧气射流的喷射，使火星、熔滴和熔渣四处飞溅，容易造成人员灼烫；较大的火星，熔滴和熔渣能飞到距操作点5m以外的地方，若引燃易燃易爆物品，可造成火灾和爆炸。高处作业时，还存在高处坠落以及落下的火星引燃地面的可燃物品的危险。气焊的高温火焰会使被焊金属蒸发成金属烟尘；在焊接铝、铜等有色金属及其他合金时，除了产生些有毒金属蒸气，焊粉还散发出氯盐和氟盐的燃烧产物；在黄铜的焊接过程中，会产生大量锌蒸气；在焊割操作中，尤其是在密闭容器、管道内的气焊操作，会遇到其他生产性毒物和有害气体。这些都可能造成焊工中毒。
5.气焊与气割作业安全规定
(1)在氧气瓶嘴上安装减压器之前，应进行短时间吹除，以防瓶嘴堵塞。
(2)乙炔发生器内、氧气瓶嘴部和开氧气瓶的扳手上均不得沾有油脂。
(3)乙炔发生器(乙炔气瓶)和氧气瓶均应距明火10m以上距离，乙炔发生器与氧气瓶之间的距离也应在7m以上。
(4)乙炔发生器与焊炬之间均应有可靠的回火防止器。
(5)乙炔发生器和氧气瓶均应放置在空气流通的地方，不得在烈日下曝晒，不得靠近火源与其他热源。乙炔发生器不可放在室内，不得安置在空气压缩机、鼓风机和通风机的吸风口附近，也不得安置在高压线和起重机滑线下。
(6)开启电石桶时，不得猛力敲打，以防止发生火花而引起爆炸。乙炔发生器启动后，应先排除器内空气，然后才能使用乙炔气。高处焊接时，应特别注意不使火花掉进发生器内。
(7)使用焊、割炬前，必须检查喷射情况是否正确。先开启焊、割炬的阀，氧气喷出后，再开启乙炔阀，检验乙炔阀，检验乙炔接口是否有吸力，如有吸力，方可接乙炔胶管。
(8)在通风不良的地点或在容器内作业时，焊、割炬应先在外面点好火。
(9)点火时应开乙炔少许，点燃后迅速调节氧气和乙炔气，按工作需要选取火焰。停火时应先关闭乙炔气，然后再关闭氧气，防止引起回火和产生烟灰。
(10)在易燃易爆生产区域内动火，应按规定办理动火审批手续。
(11)气焊与电焊在同一点作业时，氧气瓶应垫有绝缘物，以防止气瓶带电。
(12)工作结束后，应将乙炔发生器内的电石篮取出，并将容器冲洗干净。
三、手工电弧焊作业安全技术
1.手工电弧焊的基本原理
手工电弧焊是利用焊条与焊件之间的电弧热，使焊条金属与母材熔化形成缝的一种焊接方法。焊接时，母材为一电极，焊条为另一电极。电弧是在焊条—母材之间的空隙内通过外加电压引燃。由于开始引弧时，两电极及其间的气隙尚未充分加热电离，所以为了加强气体的电离作用，电极之间应有较高的电压，这个电压称为空载电压。一般直流电焊机的空载电压为40～90V，交流电焊机为50～80V。当电弧稳定燃烧后，维持电弧燃烧所需要的电压较低，一般为16～35V，这个电压称为工作电压。
2.手工电弧焊机
常用的手工电弧焊机有交流弧焊机、旋转式直流弧焊机和整流式直流弧焊机三种。
(1)交流弧焊机。它是一个特殊的降压变压器，具有陡降的外特性。为了保护外特性陡降及交流电弧的稳定燃烧，在电源内部应有较大的感抗。获得感抗一般是靠增加变压器本身的漏磁或在正常漏磁变压器的次级回路中串联电抗器来实现的。交流弧焊机主要是通过调节焊机的感抗值来调节焊接电源，通过改变二次侧线圈的不同接法及匝数来实现调节。交流弧焊机主要有动铁芯式、同体式和动圈式三种。
(2)旋转式直流弧焊机。这是一种专供电弧焊用的特殊类型的发电设备，由发电机和原动机两部分组成。原动机可以是电动机或内燃机，在工厂中常见的是用电动机驱动。直流弧焊机除了具有产生直流电的功能外，还具有满足焊接工艺所要求的性能。
(3)整流式直流弧焊机。它由主变压器、整流器组、调节装置和冷却风扇等装置组成。这类焊机由于多采用硅整流元件进行整流，又称为硅整流焊机。
3.手工电弧焊的安全分析
手工电弧焊机利用的能源是电，同时电弧在燃烧过程中产生高温和弧光，焊条药皮在高温下产生一些有害气体和尘埃，所有这些都会在手工电弧焊操作过程中产生不安全因素。
(1)触电。手工电弧操作者接触电的机会较多。更换焊条时，焊工要直接接触电极；在容器、管道内或金属构件中焊接时，四周都是导体，焊机的空载电压又大于安全电压。如果电器装置、防护用品有缺陷，或者违反安全操作规程等，都有可能发生触电事故。
(2)弧光和电热伤害。焊接时，电弧产生强烈的可见光和大量不可见的紫外线、红外线，容易灼伤眼睛和皮肤。产生电弧灼伤的情况常见的有两种：一是焊接时电弧灼伤手或身体；二是在焊机带负荷情况下操作焊机开关，电弧灼伤手或脸。焊接时也容易发生热体烫伤的现象。热体烫伤主要是熔化的金属飞溅、焊条头或炽热的焊件与身体接触造成的。
(3)有害物质。手工电弧焊时，金属和焊条药皮在电弧高温作用下发生蒸发、冷凝和汽化，产生大量烟尘；同时，电弧周围的空气在弧光强烈辐射作用下，还会产生臭氧、氮氧化物等有毒气体。尤其是焊氩弧焊，会产生更多的臭氧。在通风不良的条件下，长期接触这些有害物质，会引起危害健康的多种疾病。特别是在化工设备、管道、锅炉、容器和船舱内焊接时，由于作业环境狭小，通风不良，焊接烟尘、有毒气体形成较高的浓度，危害就更大。
(4)火灾与爆炸。一是焊接热源会引起周围易燃物质燃烧；二是二次回路通过易燃物质，由于自身发热或接触不良产生火花会引起燃烧；三是燃料容器、管道焊时防爆措施不当会引起爆炸。
(5)其他伤害。在清除焊缝熔渣时，由于碎渣飞溅而刺伤或烫伤眼睛，焊接工件放置不稳造成砸伤，登高焊接时不加强防护发生高处坠落等。
四、手工电弧焊操作安全技术
(1)在下雨、下雪时，不得进行露天施焊。
(2)在高处作业时，不准将焊接电缆放在电焊机上；横跨道路的焊接电缆必须装在铁管内，防止被压破漏电；施焊前，应先检查周围不得有易燃易爆物品，并系好安全带。
(3)严禁将焊接电缆与气焊的胶管混在一起。
(4)二次电缆不宜过长，一般应根据工作时的具体情况而定。
(5)在施焊过程中，当电焊机发生故障而需要检查电焊机时，必须切断电源后才能进行。禁止在通电情况下用手触动电焊机的任何部分，以免发生事故。
(6)在船舱内焊接时，应设法通风或两个人轮换操作。
(7)在容器内焊接时，应使用胶皮绝缘防护用具，并在附近安设一个电源开关，由助手专门负责看管和监护，同时要听从焊接操作人员指示，随时通断电源。
(8)在焊接时，不可将工件拿在手中或用手扶着进行焊接。
(9)连续焊接超过一小时后，检查焊机电缆，如温度达到80℃时，必须切断电源。
五、焊接动火制度
在各类焊接事故中，爆炸火灾事故所造成的损失最大。尤其是在易燃易爆区域、设备或岗位上进行焊接，如果不按规定办理动火手续，没有防护措施，很容易发生爆炸火灾事故。所以，对上述环境的焊接作业，必须建立严格的动火制度，以确保安全。
六、动火类别及审批
1.一类动火
在易燃易爆车间、装置(设备)、管道及其周围动火，称为一类动火。一类动火多数由企业安全技术部门或消防保卫部门批准。
2.二类动火
固定动火区(场)和一类动火范围以外的动火，称为二类动火。二类动火多数由车间主任批准。
3.特殊动火
具有特殊危险作业或区域的动火称为特殊动火，如在煤气柜、合成塔、汽油库、氢气柜、乙炔站、炸药库、苯储罐等本体上的动火。特殊动火除了按一类动火项目办理审批手续外，还必须报生产厂长、总工程师批准。
一类、二类及特殊动火的类别划分及审批权限，各企业可根据行业性质及本单位的具体情况自行确定。
七、动火证的办理和使用
1.动火证的办理
动火证由动火所在单位项目负责人办理。其安全措施由动火所在单位提出，属施工方面的由施工单位负责落实，属生产方面的由生产单位给予安排。
在公共场所、易燃易爆管架上动火，由施工单位负责人办理动火证，经所在区域生产单位审查安全措施，由动火所在单位的安全或消防部门批准，动火分析由所在区域生产单位负责。
审批人要加强调查研究，切实了解动火场所的周围环境并落实安全措施，严肃认真审批动火证，并视具体情况，确定动火有效时间。当动火情况变化时应停止动火，重新取样分析。
2.动火证的使用
焊割人员要随身携带动火证，一证不准多用和重复使用。动火人对安全措施不落实的项目应拒绝动火，如果作业中发现意外情况，应立即停止焊割动火，并重新落实安全措施。
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