手工電弧焊安全技術.doc

手工電弧焊安全技術一、手工電弧焊基本原理和安全特點手工電弧焊是利用焊條與工件間產(chǎn)生的電弧熱將焊條和工件加熱熔化而進行的焊接。這種焊接方法可在室內、野外、高空等各種場合下進行。它的設備簡單，容易維護，焊鉗小，使用靈活，廣泛適應于各種黑色金屬和有色金屬的焊接。手工電弧焊的主回路如圖1所示。圖1手工電弧焊主回路示意圖1電焊機2軟電纜3焊鉗4焊條5電弧6工件7地線（一）焊接電弧的性質焊接電弧是在加有一定電壓的電極和焊件之間產(chǎn)生的一種長時間而有力的氣體放電現(xiàn)象。電焊條和焊件就是電極，產(chǎn)生電弧的操作稱引弧。通常是采用接觸引弧，即先將電焊條與工件接觸，然后迅速分離13mm，電流通過接觸點產(chǎn)生很大的電阻熱，此時在高溫和電場發(fā)射等的作用下，促使兩極間的氣體發(fā)生劇烈電離，而形成電弧。電弧引燃后，弧柱中充滿高溫電離氣體，發(fā)出大量的熱。其發(fā)熱量與焊接電壓和電流的乘積成正比，即電流越大，產(chǎn)生的熱量越多。電弧的各部位產(chǎn)生的熱量不同，因而各部位的溫度也不同，弧柱中心溫度最高可達6000以上，兩電極的溫度可達21002300。焊接就是利用這些熱量加熱和熔化金屬。開始引弧時，為加強氣體的電離作用，電極間必須有較高的電壓，以便傳遞具有較大動能的電子，這個電壓稱為空載電壓，直流電焊機一般為5590V，交流電焊機6080V。當氣隙正常地受熱被電離時，所需電壓就可低一些。為使電弧保持連續(xù)而穩(wěn)定，兩極間的電壓也要保持一定，一般為1635V，這個電壓稱為工作電壓。（二）焊接設備手工電弧焊的設備包括電源及控制、調節(jié)機構。1電源供給電弧焊的電源可以是直流的，也可以是交流的。為了引燃電弧和保持電弧穩(wěn)定，保證正常地焊接，電源必須滿足以下基本要求：（1）空載電壓值應保證順利地引燃電弧。（2）焊接電流應可調，以滿足焊接不同材料、厚度的工件所需要電流的大小。（3）保證工作安全。2常用的電焊電源（1）交流電焊機它也叫交流電焊變壓器。它的優(yōu)點是結構簡單，成本低，效率高，維護方便，應用廣泛。圖2所示是目前使用最廣泛的一種Bx1-330型交流電焊機。它是一個結構特殊的降壓變壓器。它可將電網(wǎng)380V或220V的電壓變?yōu)榭蛰d電壓6070V，工作電壓30V，電流調節(jié)范圍為50450A。變壓器的次級線圈分為圖中2、3兩部位，2繞在初級線圈的外部，起建立電壓的作用，3繞在鐵芯的另一側，相當于電感線圈，焊接時靠它獲得較高的空載電壓和較低的工作電壓。電流的調節(jié)分粗調和細調兩檔。粗調是改變次級繞組的匝數(shù)；細調是通過移動圖中鐵餅4，改變漏磁而實現(xiàn)。這類電焊機的缺點是：消耗材料較多，體積大而且重，焊接時活動鐵芯有震動，同時，電流有波動。圖2Bx1-330型交流電焊機a）外形圖b）線路圖1初級繞組2、3次級繞組4動鐵芯5靜鐵芯6接線片（2）旋轉式直流電弧機如圖3所示，是常用的Ax-320型旋轉式直流電焊機。它是由一個三相電動機和一個結構特殊的直流發(fā)電機組成。由交流電路供電，使電動機拖動發(fā)電機電樞旋轉發(fā)出直流電，供焊接使用。這種直流焊接發(fā)電機按其結構特點分為裂極式和差復極式及極間去磁式等形式。它是利用磁通和電樞反應的相互作用，獲得下降式的外特性，使電焊電流可在較大范圍內均勻調節(jié)，以滿足焊接工藝的要求。圖3Ax-320型旋轉式直流電焊機a）外形圖b）原理圖這種電焊機的主要優(yōu)點是：電弧穩(wěn)定性較高，觸電危險性小。（3）硅整流式直流電焊機這種電焊機分為單相和三相兩大類。按其構造特點又分為磁飽和電抗器式、動圈式和可控硅整流式等。與旋轉式直流電焊機比較，它的優(yōu)點是：噪聲小，空載損耗小，效率高，耗料少，成本低，容易制造和維修等。單相硅整流式直流電焊機原理，如圖4所示。它由交流變壓器和單相橋式硅整流線路組成。其中1是焊接變壓器；2是電抗器，通過它可以得到下降外特性，并可調節(jié)電流；3是硅整流器，其中R是電阻，C是電容，通過它整流，可以把交流電變?yōu)橹绷麟?，供焊接使用?是濾波電感，是一個串聯(lián)在焊接回路內的有間隙的鐵芯式電抗器，可以進一步減小輸出電流的脈動程度，保證焊接電弧的穩(wěn)定燃燒。此外，電焊機上還有通風裝置，可使硅整流組和焊機線圈得到良好的通風冷卻，以避免過熱而損壞。圖4單相硅整流下直流電焊機線路圖1焊接變壓器2電抗器3硅整流4濾波電感目前使用的硅整流式直流電焊機大都是三相整流式的，這類焊機供給的電流更平直穩(wěn)定。所有電焊設備銘牌中都標有“額定暫載率”和“額定焊接電流”，這是保證電焊機安全使用的重要參數(shù)?！皶狠d率”是表示電焊機連續(xù)工作的參數(shù)，它是指在5min時間內焊接工作時間所占的比值，用百分數(shù)表示。如“暫載率”為60%，就是在5min內，焊接工作時間不超過3min?！邦~定焊接電流”是在額定暫載率時所允許電流值，它大于連續(xù)使用情況下的許用電流。在選擇電焊機時，首先考慮電壓種類，而后考慮電流大小及各類電焊機的性能特點。（三）電焊條目前廣泛應用的電焊條是一根外表涂有藥皮的鋼絲。鋼絲的作用：一是傳導電流，產(chǎn)生電?。欢潜旧砣刍纬珊缚p中的填充金屬。焊條藥皮的作用是提高電弧燃燒的穩(wěn)定性，保護焊接熔池，使焊縫金屬脫氧、去硫、去磷，改善焊接工藝性能等。目前國產(chǎn)焊條根據(jù)熔化后渣的酸堿性分為兩類：1酸性焊條藥皮中主要含有氧化鐵、氧化錳、氧化鈦等，它們對金屬的氧化性較強。這種涂料對鐵銹、油脂及水分的敏感性不大。2堿性焊條藥皮中含有較多的大理石、螢石，并有較多的鐵合金作為脫氧劑和合金劑。這種藥皮有足夠的脫氧性。堿性焊條與酸性焊條相比，保護氣體中含氫很少，因此又稱為低氫型焊條，主要用于重要結構的焊接。各種型號焊接的藥皮成分之間變化較大，綜合起來構成藥皮的礦產(chǎn)化工原料和金屬元素主要有大理石（CaCOsub3sub）、石英（SiOsub2sub）、鈦白粉（TiOsub2sub）、錳鐵（FaMn）、硅鐵（FeSi）、純堿（Nasub2subCOsub3sub）、螢石（CaFsub2sub）以及水玻璃等。焊接時各種金屬元素蒸發(fā)氧化，產(chǎn)生出各種有害物質，如三氧化二鐵、氧化錳、二氧化硅、氟化鈉、氟化鈣、氧化鉻和氧化鎳等。（四）手工電弧焊的不安全因素1有觸電的危險手工電弧焊操作者接觸電的機會較多。電源是接在220V或380V的電路上，電焊機空載電壓一般為6090V左右；如果電焊設施的導線裸露、電線的絕緣損壞，電焊設備外殼就會帶電；若變壓器的絕緣損壞，二次線圈帶電，則電焊鉗、電焊條等部位都有危險因素，有發(fā)生觸電事故的可能性。尤其在金屬容器或管道里施焊，觸電的危險性更大。2有毒氣體、粉塵危害焊接電弧溫度高，在高溫作用下焊絲和藥皮產(chǎn)生氣體和煙塵，有毒害的氣體和煙塵有一氧化碳、二氧化碳、氮氧化合物及鋁、鋅、銅的氧化物等。如果通風不良，焊工接觸時間長，身體就會受危害，引起職業(yè)病，特別是在管道、容器里作業(yè)危害更大。3射線輻射危害電焊弧光中有紫外線、紅外線等射線，焊工長期受輻射作用，會引起眼睛和皮膚疾病。4有發(fā)生火災、爆炸的危險在焊接過程中，電焊機和供電線路有毛??；作業(yè)場所有易燃易爆物品；燃料容器、管道補焊時防爆措施不當?shù)?。都可能發(fā)生火災或爆炸事故。二、焊接安全用電（一）焊接觸電的原因1人體碰到帶電的接線頭、接線柱、極板、導線及絕緣失效的電線而觸電。2在更換焊條時，人體接觸焊鉗帶電部分，而腳和其它部位以地在或金屬結構之間絕緣不好。在金屬容器、管道或金屬結構上雨天潮濕的地方焊接時，容易發(fā)生這類觸電事故。3電焊變壓器的一次繞組對二次繞組之間的絕緣損壞時，人體碰到二次線路的裸導體就會發(fā)生觸電事故。4電焊設備的罩殼漏電，人體碰觸外殼而觸電。電焊設備罩殼漏電的原因：1）線圈受潮或雨淋使絕緣損壞而漏電。2）電焊機長期超負荷使用或內部短路發(fā)熱使絕緣降低而漏電。3）電焊設備安裝地點和安裝方法不符合安全要求，受到振動、碰擊而使線圈和引線的絕緣受機械性損傷，而且這些導線與鐵芯、罩殼相聯(lián)造成漏電。4）工作場所管理混亂，鐵絲、銅絲等小金屬物把帶電體與不帶電體聯(lián)通，人體接觸而觸電。5由于利用廠房的金屬結構、管道、軌道或其它金屬物體搭接作為焊接回路而發(fā)生觸電事故。（二）防止焊接觸電事故的措施防止焊接觸電事故的安全措施，主要是采用絕緣、屏護、間隔、自動斷電及個人防護等。1絕緣它是保證電焊設備正常工作的必要條件，也是防止觸電事故的重要措施。電焊設備和線路的絕緣必須與所采用電壓等級相適應，還要防止周圍環(huán)境和運行條件損壞絕緣。電工絕緣材料的電阻系數(shù)一般在10sup9supcm以上。2屏護它是在電焊設備、線路的帶電部分，如果不便于絕緣或絕緣不足以保證安全時采取的措施。主要是用遮欄、護罩、護蓋、箱匣等。3間隔它是使電焊設備、線路等帶電體與人體或其它設備與帶電體保持一定距離，防止發(fā)生觸電事故。4電焊機的安全自動斷電裝置和加強個人防護等，也都是防止人體觸及帶電體的重要安全措施。5接地、接零為了防止電焊操作時人體接觸意外帶電體而發(fā)生事故，一般可以采用保護接地或保護接零安全措施。所謂意外帶電體，是指與電器設備有連接的導體，正常時是與帶電部體絕緣的，由于絕緣破壞或其他原因而帶電者，如電焊機外殼等。下面介紹幾種具體安全措施。（1）焊接電源的安全措施為了防止電焊設備因漏電而造成觸電事故，所有電焊機及其它焊接設備的外殼都必須接地。在三相三線制或單相制電源，應安裝保護接地線。在三相四線制電源中性點接地系統(tǒng)中，應安裝保護接零線。接地電阻不得超過4，自然接地極電阻值超過此數(shù)值時，應采用人工接地極。必須注意，電焊機二次線圈一端接地或接零時，則焊件就不要接地，也不應接零。如果焊件再接地或接零，一旦電焊回路接觸不良，較大的焊接電流就可能通過接地線或接零線，會將地線或零線熔斷。這不但使人身安全受到威脅，而且容易引起火災。為此規(guī)定，凡是在有接地或接零的工件上進行焊接時，應將焊件上的接地線或接零線暫時拆除，焊接完后再恢復。在焊接與大地緊密相聯(lián)的工件時，如果焊件本身接地電阻4，則應將電焊機二次線圈一端的接地線或接零線的接頭暫時斷開，焊接完畢后再恢復?？傊?，變壓器二次端與焊件不應同時存在接地或接零。移動式電焊機在工作前必須接地，并且在接通電源之前接好。接地時先將接地導線接到接地線上，后將其接到設備上；拆除接地線時的順序則相反，先拆斷接地導線與設備的連接，后拆斷與接地極的連線。電焊機的接地裝置必須定期檢查，保證其可靠性。電焊機必須絕緣良好。繞組或線包引出線穿過設備外殼時應設絕緣板。如直接引出時，應有套管加強防護。接線柱應加設絕緣套和墊圈，還應設有防護蓋。焊機的工作負荷應遵守設計規(guī)定，不得任意長時間超載運行。電焊變壓器的一次線圈與二次線圈之間，繞組與引線和外殼之間，絕緣電阻不小于1M。（2）焊接電纜的安全要求焊接電纜是連接電焊機與焊鉗等的絕緣導線，它應符合以下安全要求：1）具有良好的導電能力和絕緣外層。一般是用紫銅線外包橡膠絕緣套制成。2）要輕便柔軟，能任意彎曲和扭轉，便于操作。一般由多股細導線組成。如果沒有電纜，可用同樣截面積的硬導線代替，但是在焊鉗處至少用23m長的軟線連接，否則操作不便。3）長度要適當。電焊機與電力網(wǎng)連接的導線，因電壓較高，不僅絕緣要好，而且長度盡量短。一般不超過23m。如果必須用較長的導線，要采取取間隔措施，即離地面的高度在2.5m以上，沿墻或架桿布設，不得放在工作現(xiàn)場地面上。電焊機與焊鉗連接導線的長度也不宜太長，以減少電壓降。一般為2030m適宜。4）要選擇合理的截面積。一般是根據(jù)焊接電流和導線長度，按規(guī)定選用較大截面的電纜，以保證不致過熱而損壞絕緣。5）焊機的導線最好用整根的，如需要用短線連接為長線，中間接頭最多不超過2個。各接頭部位應用銅導體作成，連接要牢固可靠，并保證絕緣良好。6）嚴格禁止利用廠房的金屬結構、管道、道軌或其它金屬結構物搭接起來作為導線使用，返回導線要直接在焊接的工件上。7）要防止電弧、焊縫或其它熾熱物損壞導線的絕緣，并避免導線受碾壓磨損等。（3）焊鉗的安全要求焊鉗的作用是傳導電流，并夾持焊條。它是焊工直接操作的工具，與安全有直接關系。1）要保證對焊條夾緊、牢靠，并且更換方便。更換焊條時，不必接觸導電部位，又可迅速更換。2）絕緣和隔熱能力良好。焊接時間長，使用大電流，電阻發(fā)熱會燙手，故手柄要有良好的絕緣和隔熱性。3）結構要簡單，輕便，易于操作。其重量不應超過400700g。4）焊鉗與導線連接簡便可靠。5）要及時檢查，鉗口要經(jīng)常保護清潔，發(fā)現(xiàn)彈簧等部件失效時，要及時修理。（4）焊接的安全操作1）焊接前要作檢查。主要檢查焊機、設備和工具是否正常、安全。如電焊機各接線點及外殼接地是否良好，電纜及導線的絕緣有無損壞等。2）檢修時要切斷電源。焊機發(fā)生故障時需要修理。例如改變焊機接頭，需要改變二次回路，轉移工作地點，更換保險絲等，必須切斷電源。3）更換焊條時，必須戴絕緣手套。對于空載電壓和工作電壓較高的焊接以及操作現(xiàn)場潮濕時，還應在工作臺附近地面上鋪上橡膠墊子。身體有汗，衣服潮濕時，不要接觸工作臺和焊件，以免觸電。為避免更換焊條時接觸二次回線造成觸電事故，可安裝電焊機空載自動斷電保護裝置。既消除了觸電危險，又可節(jié)約用電。圖5所示為晶體管式空載自動斷電裝置。它利用一個晶體三級管作成開關電路控制高靈敏繼電器，控制交流接觸器，達到自動關閉開啟電焊機的目的。圖5晶體管式空載自動斷電裝置BK控制變壓器CJ接觸器J高靈敏繼電器DW穩(wěn)壓管Dsub1sub，Dsup2sub二極管BG三極管LH交流互感器BH焊接變壓器4）觸電危險性大的工作地點，必須采用專門防護措施。在油槽、氣柜、管道、鍋爐、金屬結構及其它狹小工作場所施焊時，應采用橡膠墊或其它絕緣襯熱，如戴皮手套、穿膠底鞋等防護措施，加強絕緣性。還應有兩人輪換工作，或設一名監(jiān)護人員，互相照顧，有危險時，立即切斷電源，及時組織搶救。不允許采用無絕緣外殼的簡易焊鉗在以上這些場所焊接。使用于焊接照明的手提工作燈，其電壓一般是12V，不應超過30V。5）加強電焊工個人防護。電焊工的個人防護用品包括：工作服、絕緣手套、絕緣鞋及絕緣墊板等。焊工的手套不得短于300mm，應用較柔軟的皮革或帆布制作，并保持完好、干燥。穿的鞋不應有鐵釘，不易潮濕。工作服必須符合規(guī)定，普通焊工穿帆布工作服。6）電焊設備的安裝、修理和檢查須由電工承擔，非電工不得擅自拆修。7）發(fā)生了觸電事故，要按照觸電急救的要求及時搶救。三、電焊弧光的防護（一）弧光輻射對人體的危害電焊弧光輻射主要包括：紅外線、紫外線和可見光線。它們是在焊接加熱時產(chǎn)生的，屬于熱線譜。凡物體的溫度達到1200以上時，輻射光譜中間即可有紫外線。它隨著溫度的升高波長變短，強度增大。焊接電弧溫度在3000時波長290nm；溫度在3200時波長230nm。氬弧焊、等離子焊的溫度較高，其產(chǎn)生的紫外線波長較短。焊接弧光輻射波長見表1。見表表1焊接弧光波長范圍光輻射是能量的一種傳播方式，輻射波長與能量成反比關系，即波長越短，傳播的能量越大，即對人體的作用也越大。例如波長為410sup-7supm的光輻射量子能為4.910sup-19supJ；波長為810sup-7supm時，其量子能降為2.4510sup-19supJ，減少了近一倍。光輻射作用到人體上，被機體組織吸收，會引起熱作用、光化學作用或電離作用，使人體組織發(fā)生急性或慢性的損傷。1紫外線它可分為長波（400320nm）、中波（320275nm）和短波（275180nm）。中波和短波紫外線，具有明顯的生物學作用，尤其是波長為290180nm的紫外線有更強烈的作用。手工電弧焊、氬弧焊、等離子弧焊等三種電弧焊的紫外線強度不同，見表2。在波長290nm以下，等離子弧焊的紫外線強度最強，氬弧焊次之，手工電弧焊最小。另外，手工電弧焊、等離子弧焊的紫外線強度隨著波長的變化而有明顯的變化，而且氬弧焊較穩(wěn)定。見表表2手工電弧焊、氬弧焊和離子等弧焊的紫外線相對強度紫外線對人體的危害主要是光化學作用，使皮膚和眼睛受損害。（1）對皮膚的作用紫外線的波長不同，對皮膚的作用也不同。波長為220以下幾乎全部被角質層吸收；波長為220300nm為深部組織真皮吸收；波長為297298的紫外線對皮膚作用最強，可為波長366nm的1千倍。皮膚受紫外線照射的反應隨波長不同而異。受強烈紫外線作用，可引起皮炎，彌慢性紅斑，有時出現(xiàn)小水泡，滲出液和浮腫，有發(fā)癢、燒灼感。波長較長的，通常是經(jīng)68h后出現(xiàn)紅斑，持續(xù)2430h慢慢消失，并有長期不退的色素沉積。波長較短時，紅斑的出現(xiàn)和消失都快，疼痛較重，幾乎不留色素沉積。作用強烈時會出現(xiàn)全身癥狀；頭痛、頭暈、易疲勞、神經(jīng)興奮、發(fā)燒、失眠等。（2）電光性眼炎紫外線對人體過度照射，可引起眼睛急性角膜結膜炎，稱為電光性眼炎。這是明弧焊工人的一種職業(yè)病。波長很短的紫外線，尤其是320nm以下的，能損害結膜和角膜，有時甚至侵及虹膜和網(wǎng)膜。焊接時眼睛受紫外線損害的主要原因：1）幾部焊機聯(lián)合作業(yè)或相距太近，焊工容易受臨近弧光的照射；2）點弧前未戴好面罩，或熄弧前過早揭開面罩；3）焊接輔助工配合不協(xié)調，在焊工引燃電弧后尚未作好防護，導致光照射；4）防護鏡片破損漏光；5）工作地點照明不良，看不清焊縫，先引弧后戴面罩等。紫外線損害眼睛的程度與受照射時間成正比，與照射源距離的平方成反比，并且與光線的投射角有關，光線與角膜成直角時作用最大。強烈的紫外線照射，即使時間短也可使眼睛致病。多數(shù)是照射后412h發(fā)病。首先出現(xiàn)兩眼高度羞明、流淚、異物感、刺痛、眼瞼紅腫痙攣，并伴有頭痛和視物模糊。一般經(jīng)過治療和護理，數(shù)日后即恢復，不致造成永久性損傷。（3）對纖維的破壞紫外線輻射以對纖維的破壞力最強，其中對棉織品損壞最甚。2紅外線它對人體的危害主要是引起組織的熱作用。波長較長的紅外線被皮膚吸收后產(chǎn)生熱的感覺。短波的紅外線被人體組織吸收后使血液和深部組織灼傷。眼部受強烈的紅外線輻射，立即感到強烈的灼傷和灼痛，發(fā)生閃光幻覺。長期接觸紅外線可造成白內障，視力減退，嚴重者能失明。有的還造成視網(wǎng)膜灼傷。氬弧焊時的紅外線強度約為手工電弧焊的1.52倍，而等離子弧焊又大于氬弧焊。3可見光線焊接