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金属焊接与切割作业初训教案 黔东南州安全技术培训中心陈善乾 金属焊接与切割作业 第一章安全生产法基础知识焊接与切割基础知识本章复习 安全生产法律法规 本课程的目的了解安全生产法规的基本概念 特征 作用了解我国安全生产法规掌握安全生产法及相关法规对从业人员安全生产管理的要求 中华人民共和国安全生产法 关于对特种作业人员的有关法律条款 特种作业 指容易发生人员伤亡事故 对操作者本人 他人及周围设施的安全有重大危害的作业 特种作业包括 电工 焊工 起重 企业内机动车辆驾驶 登高架设 等十三种作业 金属焊接与切割作业是特种作业 直接从事特种作业者 称为特种作业人员 特种作业人员必须进行与本工种相适应的 专门的安全技术理论学习与实际操作训练 并经考核合格取得特种作业操作证后方准上岗作业 判断 焊接作业之所以被视为特种作业是因为它对操作者要求的技术水平高 安全生产法中关于从业人员的权利条款 1 知情 建议权 第四十五条 生产经营单位的从业人员有权了解其作业场所和工作岗位存在的危险因素 防范措施及事故应急措施 有权对本单位的安全生产工作提出建议 2 批评 检举控告权 第四十六条 从业人员有权对本单位安全生产工作中存在的问题提出批评 检举 控告3 拒绝权 第四十六条 从业人员有权拒绝违章指挥和强令冒险作业 从业人员的权利 4 撤险权 第四十七条 从业人员发现直接危及人身安全的紧急情况时 有权停止作业或者在采取可能的应急措施后撤离作业场所 生产经营单位不得因从业人员在前款紧急情况下停止作业或者采取紧急撤离而了降低其工资 福利等待遇或者解除与其订立的劳动合同 5 保外索赔权 第四十八条 因生产安全事故受到损害的从业人员 除依法享有工伤社会保险外 依照有关民事法律尚有获得赔偿的权利的 有权向本单位提出赔偿要求 从业人员的义务 1 第四十九条 从业人员在作业过程中应当严格遵守本单位的安全生产规章制度和操作规程 服从管理 正确佩戴和使用劳动保护用品 2 第五十条 从业人员应当接受安全生产教育和培训 掌握本职工作所需的安全生产知识 提高安全生产技能 增强事故预防和应急处理能力 3 第五十一条 从业人员发现事故隐患或者其他不安全因素 应当立即向现场安全生产管理人员或者本单位负责人报告 接到报告的人员应当及时予以处理 解图 工伤保险单位办第四十三条生产经营单位必须依法参加工伤社会保险 为从业人员缴纳保险费 第四十四条第一款生产经营单位与从业人员订立的劳动合同 应当载明有关保障从业人员劳动安全 防止职业危害的事项 以及依法为从业人员办理工伤社会保险的事项 释义 在安全生产事故发生后 对受伤的从业人员的救治以及生活保障将会产生一笔不菲的费用 这笔费用如果全由发生事故的单位承担 不利于其恢复生产 而有的单位根本就不想承担这笔费用 从而使在事故中受到伤害的劳动者的生活得不到保障 因此 必须建立 健全社会保险体系 解图 一线人员有报告隐患的义务第五十一条从业人员发现事故隐患或者其他不安全因素 应当立即向现场安全生产管理人员或者本单位负责人报告 接到报告的人员应当及时予以处理 释义 安全第一 预防为主 从业人员处于安全生产的第一线 最有可能及时发现事故隐患或其他不安全因素 本条规定从业人员的报告义务 这也符合群众参与安全生产工作的方针 从业人员发现事故隐患或者其他不安全因素要报告的义务有两要求 一是应立即报告 一是向现场安全生产管理售货员或者本单位负责人报告 这么要求可以防止隐患突发 事态扩大 也有利于接到报告的人及时处理 庞丽 图 解图 漫画解析安全生产法 第三十七 八十三条 劳动防护用品少不了第三十七条生产经营单位必须为从业人员提供符合国家标准或者行业标准的劳动防护用品 并监督 教育从业人员按照使用规则佩戴 使用 第八十三条生产经营单位有下列行为之一的 责令限期改正 逾期未改正的 责令停止建设或者停产停业整顿 可以并处五万元以下的罚款 造成严重后果 构成犯罪的 依照刑法有关规定追究刑事责任 七 未为从业人员提供符合国家标准或者行业标准的劳动防护用品的 解图 特种作业人员须持有资格证第二十三条生产经营单位的特种作业人员必须按照国家有关规定经专门的安全作业培训 取得特种作业操作资格证书 方可上岗作业 特种作业人员的范围由国务院负责安全生产监督管理的部门会同国务院有关部门确定 第八十二条生产经营单位有下列行为之一的 责令限期改正 逾期未改正的 责令停产停业整顿 可以并处二万元以下的罚款 四 特种作业人员未按照规定经专门的安全作业培训并取得特种作业操作资格证书 上岗作业的 解图 职工有权拒绝违章指挥第四十六条从业人员有权对本单位安全生产工作中存在的问题提出批评 检举 控告 有权拒绝违章指挥和强令冒险作业 生产经营单位不得因从业人员对本单位安全生产工作提出批评 检举 控告或者拒绝违章指挥 强令冒险作业而降低其工资 福利等待遇或者解除与其订立的劳动合同 释义 从业人员有权对本单位在安全生产工作中存在的问题提出批评 也有权对本单位及有关人员违反安全生产法律 法规的行为 向主管部门和司法机关进行检举和控告 检举可署名 也可匿名 可用书面形式 也可用口头形式 金属焊接与切割安全作业 第一章焊接与切割基础知识第二章气焊与气割第三章焊条电弧焊与电弧切割第四章埋弧焊第五章气体保护电弧焊和等离子弧焊与切割第六章焊接与切割安全用电第七章焊接与切割的防火防爆第八章焊接与切割作业的劳动卫生及防护措施第九章典型事故案例分析 焊接与切割基础知识 本课程的教学目的 1 了解金属学与热处理基本知识 2 了解常用金属材料的一般知识3 掌握焊接与切割的基本原理及工艺基础知识 焊接与切割基础知识 1焊接与切割概述一 焊接与切割的基本原理及分类 一 基本原理焊接定义 通过加热或加压 或两者并用 并且使用或不用填充材料 使工件达到结合的方法 焊接是一种永久性联接 判断 焊接是一种机械联接 二 焊接方法的分类 焊接与切割方法的分类 焊接按在焊接过程中金属状态及工艺分为三种 熔化焊 压力焊 钎焊 切割按在切割过程中加热方法不同可分为三种 火焰切割 电弧切割和冷切割 2金属学及热处理基本知识 一 金属晶体结构的一般认识 以上图形是在电子显微镜观察到金属原子各种规则排列 称为金属的晶体结构 简称结构不同温度下纯铁体心立方与面心立方晶格体心立方晶格塑性比面心立方晶格的好 而后者的强度高于前者 二 铁碳合金的组织结构 1 金属的组织与结构在金相显微镜下看到的金属的晶粒 简称组织 铸铁一般碳以石墨形式存在 有不同的组织形貌 球墨铸铁强度最高 细片状石墨次之 粗片状石墨最差 2 纯铁的同素异构转变 体心立方晶格的纯铁称a Fe 面心立方晶格的铁称为g Fe a Fe加热可变为g Fe 反之高温下的g Fe冷却可变为a Fe 在固态下晶体构造随温度发生变化的现象 称 同素异构转变 纯铁的同素异构转变是在910 恒温下完成的 在固态下重新排列 结晶过程 是钢进行热处理的依据 3 碳钢的基本组织 碳在铁中的存在形式有固溶体 化合物和机械混合物三种 固溶体 两种或两种以上的元素在固态下互相溶解 而仍然保持溶剂晶格原来形式的物体这三种不同的存在形式 形成了不同的碳钢组织 1 铁素体 碳溶解在a Fe中形成固溶体称铁素体 a Fe原子间隙小 溶碳能力低 室温下0 006 强度和硬度低 但塑性和韧性很好 低碳钢是含铁素体的钢 具有软而韧的性能 2 奥氏体 碳溶解在g Fe铁中形成固溶体称奥氏体 g Fe原子间隙较大 碳的溶解度比a Fe中大得多 如在723 时可溶解0 8 在1147 时可达最大值2 06 奥氏体组织是在a Fe发生同素异构转变时产生的 由于奥氏体有较大的溶解度 故塑性 韧性较好 且无磁性 3 渗碳体 碳和铁形成一种化合物 Fe3C 称渗碳体 熔点约1600 硬度高 塑性几乎等于零 铁碳合金含碳量小于2 时 其组织是在铁素体中散布着渗碳体 是碳素钢 含碳量大于2 时 部分碳以石墨形式存在 称铸铁 抗拉强度和塑性都比碳钢低 但铸铁具有一定消震能力 4 珠光体 铁素体与渗碳体的机械混合物 力学性能介于铁素体和渗碳体之间 即其强度 硬度比铁素体显著提高 塑性 韧性比铁素体差 但比渗碳体要好得多 5 莱氏体 珠光体和初次渗碳体的共晶混合物 具有较高的硬度 是一种较粗而硬的金相组织 存在于白口铸铁 高碳钢中 6 马氏体 钢和铁从高温急冷下来的组织 是碳原子在a Fe中过饱和的固溶体 具有很高的硬度 但很脆 延伸性低 几乎不能承受冲击载荷 二 铁碳合金状态图 所有生铁组织中都有莱氏体 多数碳以石墨状存在 用作铸件的生铁称为铸铁 三 钢的热处理 钢 铁固态下加热 保温和不同的冷却方式 改变金相组织以满足所要求的物理 化学与力学性能 称为热处理 1 退火和正火 退火 缓慢加热到临界点以上的某一温度 保温一段时间 随炉缓慢冷却 目的 细化晶粒 提高力学性能 降低硬度 提高塑性 便于冷加工 消除部分内应力 防止工件变形 正火是置于空气中冷却 晶粒变细 韧性可显著提高 铸 锻件切削加工前一般进行退火或正火 2 淬火和回火 加热至淬火温度 临界点以上30 50 并保温一段时间 后投入淬火剂中冷却 淬火后得到的组织是马氏体 增加硬度 强度和耐磨性 淬火剂有空气 油 水 盐水 冷却能力递增 碳钢在水和盐水中淬火 合金钢在油中淬火 回火是淬火后进行的一种较低温度的加热与冷却热处理工艺 回火可以降低或消除零件淬火后的内应力 提高韧性 在150 250 范围内的回火称 低温回火 回火马氏体有较高的硬度和耐磨性 内应力和脆性有所降低 刃具 量具 要进行低温回火处理 中温回火温度是300 450 有一定的弹性和韧性 并有较高硬度 轴类 刀杆 轴套等进行中温回火 高温回火温度为500 680 综合性能 强度 韧性 塑性等都较好淬火加高温回火习惯上称为 调质处理 用于各种轴类零件 连杆 齿轮 受力螺栓等 时效热处理 材料经固溶处理或冷塑变形后 在室温或高于室温条件下 其组织和性能随时间而变化的过程 时效可进一步消除内应力 稳定零件尺寸 它与回火作用相类似 3常用金属材料的一般知识 一 金属材料的性能1 物理化学性能 密度 导电性 导热性 热膨胀性 抗氧化性 耐腐蚀性 2 力学性能 强度 屈服强度 抗拉强度 塑性 伸长率 收缩率 冷弯角 冲击韧性 硬度3 工艺性能 切削性 铸造性 焊接性 3常用金属材料的一般知识 二 钢材和有色金属的分类 编号及性能1 钢材分类 含碳量在2 11 以下的铁碳合金叫钢 含碳量在2 11 6 67 的叫铸铁 2 钢材编号 我国钢材编号采用国际化学符号和汉语拼音字母并用的原则 1 碳素结构钢例 Q235 A F的含义是 Q代表屈服点的字母 235代表钢的屈服强度为235MPa A代表质量等级 F代表是沸腾钢 3常用金属材料的一般知识 2 合金结构钢 钢号由数字 化学元素符号和数字组成 前面两位数字表示平均含碳量的万分之几 3 不锈钢与耐热钢的编号 化学元素符号前面的数字表示平均含碳量的千分之几 如 1Cr18Ni9表示平均含碳量为0 1 平均含铬量18 左右 平均含镍量9 左右 3常用金属材料的一般知识 三 铸铁的分类及焊补特点按碳存在的状态及形式的不同分为白口铸铁 灰铸铁 可锻铸铁及球墨铸铁等 铸铁焊补主要是灰铸铁焊补 焊接性很差特点是 产生白口和裂缝 四 有色金属分类及特点重点介绍铜及铜合金1 纯铜又名紫铜 用T表示 2 黄铜 以锌为主要合金元素的铜合金称为黄铜 用H表示 3 青铜 除了黄铜以外的铜合金称作青铜 用Q表示 4焊接工艺基础知识 一 焊接接头的种类及接头形式1 焊接接头型式 对接接头 T形接头 角接接头和搭接接头 1 对接接头 两件表面构成大于或等于135小于或等于180夹角的接头 钢板厚度在6毫米以下 除重要结构外一般不开坡口 4焊接工艺基础知识 2 角接接头 常用于不重要的结构中 3 T形接头 4 搭接接头 两件部分重叠构成的接头 4焊接工艺基础知识 二 焊缝坡口的基本形式与尺寸1 坡口的形式 I形 V形 Y形 双Y形 U形等各种形式 2 坡口的几何尺寸 坡口面 坡口面角度及坡口角度 根部间隙 钝边 钝边的作用 根部半径 三 焊接位置种类平焊 立焊 横焊和仰焊等 4焊接工艺基础知识 四 焊缝形式及形状尺寸1 按焊缝结合形式焊缝有五种形式 对接焊缝 角焊缝 端接焊缝 塞焊缝 槽焊缝2 按焊缝施焊位置 平焊缝 立焊缝 横焊缝及仰焊缝3 按焊缝断续分为 连续焊缝和断续焊缝 第二章气焊与气割 第二章气焊与气割 本课程教学目的 1 了解气焊与气割的基本原理及适用范围 2 了解焊割矩等件的工作原理 气焊与气割工艺参数的选择3 掌握气焊 气割的安全特点 气焊气割常用气体性质及使用安全要求 常用气瓶的使用安全要求 输气管道的安全技术要求4 掌握气焊气割安全操作要求 1 乙炔使用时最高工作压力禁止超过147Kpa 1 5Kpf cm2 表压 2 禁止使用紫铜 银或含铜量超过70 的铜合金制造与乙炔接触的仪表 管子等零件 3 乙炔发生器 回火防止器 氧气和液化石油气瓶 减压器等均应采取防止冻结措施 一旦冻结应用用热水或水蒸气解冻 禁止采用明火烘烤或用铁器敲打解冻 4 气瓶 容器 管道 仪表等连接部位应采用涂抹肥皂水方法检漏 严禁使用明火检漏 5 气瓶 溶解乙炔瓶等均应稳固竖立或装在专用胶轮车上使用 一 一般安全要求 第一节气焊气割安全操作 6 禁止使用电磁吸盘 钢绳 链条等吊运各类焊接与切割用气瓶 7 气瓶 溶解乙炔瓶等 均应避免放在受阳光爆晒或受热源直接辐射及易受电击的地方 8 氧气 溶解乙炔气等气瓶 不应放空 气瓶内必须留有余气 如氧气瓶内应留有不小于0 1Mpa表压的余气 乙炔气瓶必须留有0 05 0 1Mpa表压的余气 9 气瓶漆色的标志应符合国家颁发的 气瓶安全监察规程 的规定 禁止改动 严禁充装与气瓶漆色标志不符的气体 10 气瓶应配置手轮或专用搬手起闭瓶阀 11 工作完毕 工作间隙 工作点转移之前都应关闭瓶阀 戴上瓶帽 12 禁止使用气瓶作为登高支架和支承重物的衬垫 13 留有余气需要重新灌装的气瓶 应关闭瓶阀 旋紧瓶帽 标明空瓶字样或记号 14 氧气 乙炔的管道 均应涂上相应气瓶漆色规定的颜色和标明名称 便于识别 1 溶解乙炔气瓶的充装 检验 运输 储存等均应符合原国家劳动部颁布的 溶解乙炔气瓶安全监察规程 和 气瓶安全监察规程 规定 2 乙炔气瓶搬运 装卸 使用对都应竖立放稳 严禁在地面上卧放并直接使用 一旦要使用已卧放的乙快气瓶 必须先直立后 静止20分钟再连接乙炔减压器进行使用 3 开启乙炔气瓶瓶阀时应绥慢 不要超过一转半 一般情况只开启四分之三转 4 禁止在乙炔瓶上放置物件 工具或缠绕悬挂橡胶管及焊 割炬等 二 溶解乙炔 1 用于气割 气焊的液化石油气钢瓶的制造和充装量都应符合 液化石油气钢瓶标准 规定 瓶阀必须密封严实 瓶座 护罩 护手 应齐全 2 采用液化石油气瓶集中供气的贮存气瓶室和汇流排室的设计 管道设置 应符合相应标准的规定 1 室内必须设有通风换气孔 使室内下部不滞留液化石油气 2 室内地面要平整 不应同外界地沟 坑 或地漏孔连通 3 室内照明必须采用防爆型灯具和开关 严禁明火采暖 4 液化石油气管道连接宜采用焊接 切割 焊接所使用导管的连接口应密实 连接软管 应采用耐油改曹 胶管的爆破压力不应小于最大工作压力的4倍 胶管的长度要尽量短 三 液化石油气 3 液化石油气用量比较集中的场所 车间或气瓶组站可将三瓶以上液化石油气联结 由汇流排导出 在汇流排总导出管上应装总减压器和回火防止器单个液化石油气瓶应在出口处加装减压器 1 液化石油气瓶组站 除供现场直接使用气瓶外 站内贮存周转实瓶超过330kg 6瓶 时 应设专用气瓶贮藏室 5 在室外使用液化石油气瓶气割 焊接或加热时 气瓶应平稳放置在空气流通的地面上 同明火 火星飞溅 火花 和热源距离必须在10m以上 6 液化石油气瓶应加装减压器 禁止胶管同液化石油气瓶阀直接连接 7 液化石油气瓶事故的处理 1 当瓶阀着火时 应立即关闭瓶阀 如果无法靠近可用大量冷水喷射 使瓶体降温 然后关闭瓶阀 切断气源灭火 同时防止着火的瓶体倾倒 2 当不能制止气瓶阀门泄漏时 应把瓶体移至室外安全地带 让其逸出 直到瓶内气体排尽为止 有缺陷的瓶和瓶阀应标明记号 井送专业部门修理 经试验合格后 才可重新使用 3 液化石油气瓶内剩余残液应退回充气站处理 禁止随便倾倒 l 氧气瓶应符合国家颁布的 气瓶安全监察规定 和TJ30 氧气站设计规范 试行 的规定 应定期进行技术检查 气瓶使用期满和送检未合格的气瓶 均不准继续使用 2 采用氧气汇流排 站 供气的车间 应执行TJ30第九章的有关规定 3 氧气汇流排输出的总管上 应装有防止可燃气体进人的单向阀 四 氧气瓶 4 氧气瓶的使用l 使用氧气瓶前 应稍打开瓶阀 吹出瓶阀上粘附的细屑或脏污后立即关闭 然后接上减压表再使用 2 开启瓶阀 操作者应站在瓶阀气体喷出方向的侧面并缓慢开启 避免氧气流朝向人体 易燃气体或火源喷出 3 禁止在带压力的氧气瓶上以拧紧瓶阀和垫圈螺母的方法消除泄漏 4 严莱让粘有油脂的手套 棉纱和工具等同氧气瓶 瓶阀 减压器及管路等接触 5 操作中氧气瓶距离乙炔发生器 明火或热源应大于5m 6 禁止单人肩扛氧气瓶 气瓶无防震圈或在气温一10 以下时 禁止用滚动方式搬运氧气瓶 7 禁止用手托瓶帽来移动氧气瓶 8 氧气瓶不应停放在人行通道上 如 电梯间 楼梯间附近 防止被物件撞击 碰倒 如有困难时 应采取妥善防护措施 9 禁止使用氧气代替压缩空气吹净工作服 乙炔管道 或用作试压和气动工具的气源 10 禁止用氧气对局部焊接部位通风换气1 氧气 氢气 溶解乙炔气 液化石油气等的减压器 必须选用符合气体特性的专用减压器 禁止在焊接 切割设备上 使用未经检验合格的减压器 2 减压器的安全使用1 各种气体专用的减压器 禁止换用或替用 五 气体减压器 2 减压器在专用气瓶上应安装牢固 采甩螺扣连接时 应拧足5个螺扣以上 采用专门夹具压紧时 装卡应平整牢靠 3 同时使用两种不同气体进行焊接时 不同气瓶减压器的出口端都应各自装有单向阀 防止相互倒灌 4 减压器接通气源后 如发现表盘指针迟滞不动或有误差 应由当地劳动安全 计量部门批准的专业部门修理 禁止焊工自行调整 5 禁止用棉 麻绳或一般橡胶等易燃物料作为氧气减压器的密封垫圈 6 液化石油气和溶解乙炔气瓶 二氧化碳气瓶等用的减压器必须保证减压器位于瓶体最高部位 防止瓶内液体流出 7 减压器卸压的顺序是 先关闭气瓶的瓶阀 然后放出减压器内的全部余气 最后放松压力调节杆使表针降到0位 8 不准在高压气瓶或集中供气的汇流导管的减压器上挂放任何物件 如焊炬 电焊钳 胶管 电焊电缆等 1 按现行标准焊接与切割中使用的氧气胶管为蓝色 乙炔胶管为红色 2 乙炔胶管与氧气改管不能相互换用 不得用其它胶管代替 3 氧气 乙炔气胶管与回火防止器 汇流排等导管连接时 管径必须互相吻合 并用管卡严密固定 4 乙炔胶管管段的连接 应使用含铜70 以下的铜管 低合金钢管或不锈钢管 5 工作前应吹净胶管内残存的气体 再开始工作 6 焊接 切割工作前 应检查胶管有无磨损 扎伤 刺孔 老化 裂纹等情况 并及时修理或更换 7 禁止使用回火烧损的胶管 八 气焊 气割用胶管 l 焊炬和割炬应符合JB T6969和JB T6970等标准的要求 2 焊炬 割炬内腔要光滑 气路通畅 阀门严密 调节灵敏 连接部位紧密不泄漏 3 焊工在使用焊炬 割炬前应检查焊炬 剖炬的射吸能力 气密性等技术性能及其气路通畅情况 此外 并作定期检查维护 4 禁止用焊炬 割炬的喘头与平面寡擦的方法来清除嘴头堵塞物 5 焊 割炬零件烧损 磨损后 要用符合标准的零件更换 6 在切割机上的电气开关应与切割机头上的割炬气阀门隔离 以防彼电火花引爆 7 装在切割机上的燃气开关箱 阀 应使空气流通并保证气路连接处紧密不泄记 以防可燃气积聚引爆 8 大功率焊炬 割炬 应采用摩擦点火器或其它专用点火器 禁止用普通火柴点火 以防止烧伤 九 焊炬和割炬 第三章焊条电弧焊 一 电弧焊工艺常识二 焊条电弧焊三 特种焊接工艺方法四 金属材料的焊接性五 焊接结构设计六 连接技术 一 电弧焊工艺常识 1 焊接电弧气体介质中导电现象 焊接电弧的热量 热量来源于阳极43 阴极36 弧柱21 热量扩散65 85 加热熔化金属其余散失在电弧周围飞溅的金属液 2 正接和反接 温度 阳极 2600K阴极 2400K电弧中心 6000K 8000K直流焊接正接法 工件温度高反接法交流焊接 两极温度均为2500K引弧电压 50 90V电弧电压 16 35V 3 焊接接头的组织与性能 焊接工件上温度的变化与分布 焊缝的热影响区 1 融合区0 1 1mm 关键2 过热区脆性比融合区更大3 正火区力学性能优于母材4 部分相变区比正火区稍差不同焊接方法热影响区宽度不同焊后正火改善接头性能 二 焊条电弧焊 焊条电弧焊过程药皮燃烧 电弧周围气体 CO2 CO H2熔池中熔渣 冷却形成渣壳保护熔池中的熔化金属 1 电焊条 焊芯导电和填充焊缝焊接用钢丝低碳钢 合金结构钢 不锈钢药皮焊接过程顺利进行焊缝化学成分 力学性能 焊条药皮 作用提高电弧燃烧的稳定性防止空气对熔化金属的有害作用对熔池脱氧 加入合金元素保证焊缝金属的化学成分和力学性能稳弧 造气 造渣 脱氧 合金 稀渣 粘接 焊条药皮的作用 焊条种类 按化学成分分成七大类碳钢 低合金钢 不锈钢 堆焊 铸铁 铜及铜合金 铝及铝合金焊条型号E4303 E碳钢焊条43 焊缝抗拉43kgf mm20 0 1 全位置焊接 2 平焊 4 向下立焊03 3 4为组合表示焊接电流种类和药皮类型 03为钛钙型药皮 交流或直流 焊条种类 焊条牌号J422 J507J 结构钢焊条 奥氏体不锈钢A 铸铁Z 42 抗拉强度等级MPa 50 55 60 70 80 2 药皮和电流种类 焊条种类 按熔渣性质酸性焊条酸性氧化物比碱性氧化物多适合各种电源 易操作 电弧稳定 成本低焊缝塑性韧性差 不宜用于重要构件碱性焊条焊缝塑性韧性好 抗冲击能力强要求直流电源 操作性差 电弧不够稳定 价格高 适于重要构件 第四章埋弧焊 埋弧焊演示 埋弧焊特点 在讲特点之前我们看一下埋弧焊视频 大电流 1000A 生产率高焊接速度质量高且稳定节约金属热量集中 可无坡口 无焊条头 飞溅少改善劳动条件无弧光 烟雾自动化程度高工艺装备复杂 适合批量生产 埋弧焊工艺 仔细下料 准备 清理 坡口 装配引弧板与引出板 焊后去掉 防止烧穿 焊剂垫 垫板 第五章气体保护焊 氩弧焊 气体保护焊 CO2保护焊 金属材料在焊接过程中的有害因素可分为金属烟尘 有毒气体 高频电磁场 射线 电弧辐射和噪声等几类 出现哪类因素 主要与焊接方法 被焊材料和保护气体有关 而其强烈程度受焊接规范的影响 一 金属烟尘的形成在电气焊接过程中都产生有害烟尘 包括烟和粉尘 被焊材料和焊接材料熔融时产生蒸汽在空气中迅速氧化和冷凝 从而形成金瞩及其化合物的粒粒 直径小于0 1 m的微粒称为烟 直径在0 l 10 m之间的微粒称为粉尘 第八章焊接与切割劳动卫生与防护 一 烟尘 这些微粒飘浮在空气中就形成了烟尘 焊接电弧的温度在3000C以上 而弧中心温度高于6000 气焊时氧炔火焰的焰心温度也高于3000 可见电气焊接过程中在如此高温下进行 就必然引起金属元素的蒸发和氧化 这些金属元素来源于被焊金属和焊材 把表11 1所列金属元素的沸点与上述高温比较可以看出会出现金属蒸发现象 黑色金属焊接时发尘量及其主要毒物见表11 2 二 金属烟尘的危害焊接金属烟尘的主耍成分很复杂 焊接黑色金属材料时 烟尘的主要成份是铁 硅 锰 焊接其它不同材料时 烟尘中尚有铝 氧化锌 钥等 上述成分中 主要有毒物是锰 使用低氢型焊条的手工电弧焊接 粉尘中含有极毒的可溶性氟 焊工长期接触金属烟尘 如果防护不良 吸进过多的烟尘 将引起头痛 恶心 气管炎 肺炎 甚至有形成焊工尘肺 金属热和锰中毒危险 烟尘还能引起像肺粉尘沉着症 支气管哮喘 过敏性肺炎 非特异性慢佐阻塞性肺病 有些放射佐粉尘还有致癌作用 有毒粉尘的吸人还可引起全身住中毒症状 1 焊工尘肺尘肺是指由于长期吸人超过规定浓度的粉尘 引起肺组织弥漫性纤维化变化的病症 现代研究指出 焊接区周围空气中除了大量氧化铁和铝等粉尘之外 尚有许多种具有刺激性和促使肺组织纤维化的有毒因素 例如硅 硅酸盐 锰 铬 氟化物及其它金属氧化物 还有臭氧 氮氧化物等混合烟尘和有毒气体 目前一般认为 由于长期吸入超过允许浓度的上述混合烟尘和有毒气体 在肺组织中长期作用就形成混合性尘肺 因而焊工尘肺不同于铁木沉着症和矽肺 人体对进入呼吸道的粉尘具有一定的自我防御能力 有以下凡种防御形式 1 鼻腔里的粘液分泌等可以使大于10 m的尘粒沉积下来 而后被导出体外 2 直径在2 10 m之间的尘粒深入呼吸道进人各级支气管后 流速减缓而沉积 粘着在各支气管管壁上 其中大多数通过粘膜上皮的纤毛运动伴随粘液向外移动 传出 通过咳嗽反射到体外 引人肺泡的粉尘一部分随呼气排出体外 一部分沉降于肺内 被巨噬细胞吞噬 但其中部分可能进入肺泡周围组织沉积于局部或进人血管和支气管旁的淋巴管 进而引起病变 由上所述 可看出人体对袄尘有良好防御能力 但防尘措施不好 长朋吸人浓度效高的粉尘 仍可对人的机体产生不良的影响 形成焊工尘肺 焊工尘肺的发病一般比较级慢 有的病例是在不良条件下接触焊接烟坐长达15 20年以上才发病的 表现为呼吸系统的症状 如气短 咳嗽 胸闷和胸痛 有的患者呈无力 食欲不振 体重减轻及神经衰弱等 2 锰中毒焊工长期使用高锰焊条以及焊接高锰钢 如果防护不良 则锰蒸气氧化而成的氧化锰及四氧化三锰等氧化物烟尘 就会大量被吸入呼吸系统和消化系绣 侵入机体 排不出体外的余量锰及其化合物则在血液循环中与蛋白质相结合 以难溶盐类形式积蓄在脑 肝 肾 骨 淋巴结和毛发等处 并影响末稍神经系统和中枢神经系统 引起器质性的改变 造成锰中毒 锰中毒发病很慢 大多在接触了3 5年后甚至长达20年才逐渐发病 早期症状为乏力 头痛 头晕 失眠 记忆力减退以及植物神经功能紊乱 中毒进一步发展 神经精神症状均更加明显 动作迟钝困难 甚至走路左右摇摆 书写时振颤不清等 3 焊工金属热焊接金属烟尘中的氧化铁 氧化锰微粒和氟化物等物质容易通过上呼吸道进人末梢细支气管和肺泡 再进入体内 引起焊工 金属热 反应 手工电弧焊时 碱性焊条比酸性焊条容易产生金属热反应 其主要症状是工作后寒颤 继之发烧 倦怠 口内金属味 恶心 喉痒 呼吸困难 胸痛 食欲不振等 据调查 在密闭罐内 船舱内使用碱性焊条焊接的焊工 当通风措施和个人防护不利时 容易得此症状 在电气焊接区的周围空间形成多种有毒气体 特别是电弧焊接中在焊接电弧的高温和强烈紫外线作用下 形成有毒气体的程度尤为厉害 所形成的有毒气体中主要有臭氧 氮氧化物 一氧化碳和氟化氢等 二 有毒气体 有毒气体成份及量的多少与焊接方法 焊接材料 保护气体和焊接规范有关 例如采用熔化极氖弧焊焊接碳钢时 由于紫外线激发作用而产生的臭氧量达73 g min 而采用二氧化碳气体保护焊接碳钢时 臭氧量仅产生7 g min左右 气焊和气割过程中产生的有毒气体相对电弧焊来说少一些 主要是一氧化碳和氮氧化物 但当使用含有氟化物的溶剂时 还产生氟化氢有毒气体 各种有毒气体被吸入人体内 都影响操作者的健康 一 臭氧空气中的氧 在短波紫外线的激发下 被大量地破坏而生成臭裂 O3 臭氧是一种淡蓝色的有霉气体 具有刺激性气味 明弧焊可产主臭氧 氟弧焊和等离子弧焊更为突出 臭氧浓度与焊接材料 焊接规范 保护气体等有关 般情况下 手工弧焊时的臭氧浓度较低 二 氮氧化物 NO NO2 由于焊接高温作用 引起空气中氮 氧分子离解 重新结合而成为氮氧化物 其中主要是二氧化氮 NO2 因为其它氮氧化物如一氧化氮等均不稳定 易转变为二氧化氮 因此常以侧定二氧化氮的浓度来表示氮氧化合物的存在情况 氮氧化物是属于具有刺激性的有毒气体 主要表现为对肺的刺激作用 高浓度的二氧化氮被吸人肺泡后 由于肺泡内湿度大 反应加快 在肺泡内约可阻留80 逐渐与水作用形成硝酸与亚硝酸 硝酸与亚硝酸对肺组织产生强烈刺激及腐蚀作用 引起中毒 慢性中毒的主要症状是精神衰弱 如失眠 头痛 食欲不振 体重下降 高浓度的氮氧化合物能引起急性中毒 其中轻者仅发生急性支气管炎 重度中毒时 引起咳嗽激烈 呼吸困难 虚脱 全身软弱无力等症状 三 一氧化碳 CO 各种电气焊都能产生一氧化碳有毒气体 二氧化碳保护焊产生的一氧化碳浓度最高 电弧焊时一氧化碳的来源一是由二氧化碳气体在高温作用下发生分解而形成 二是由电气焊时二氧化碳与熔化了的金属元素发生反应生成一氧化碳 气焊氧炔火焰也产生一氧化碳 一氧化碳是一种窒息性气体 一氧化碳经呼吸道进人体内 由肺泡吸收进人血液 与血红蛋白结合成碳氧血红蛋白 阻碍了血液带氧能力 使人体组织缺氧而表现出症状 严重的能中毒窒息 焊按中一般不会发生较重的一氧化碳中毒现象 只有在通风不良的条件下 焊工血液中的碳氧血红蛋白才高于常人 四 氟化氢 HF 氟化氢主要产生于手工电弧焊 使用碱性焊条时 焊条药皮里发含有萤石 CaF2 在电弧的高温作用下形成氟化氢气体 氟化氢为无色气体 极易溶于水形成氢氟酸 其腐蚀性很强 毒性剧烈 吸入较高浓度的氟化氢气体 可立即引起脐 鼻和呼吸道粘膜的刺激症状 严重时发生支气管炎 肺炎等 还需指出 烟尘与有毒气体存在着一定的内在联系 电弧辐射越弱 则烟尘越亥 有毒气体浓度越低 反之 电弧辐射越强 有毒气体浓度就越高 国内报导焊接现场有害气体的测量值及TJ36 79标准规定的最高浓度值见表11 3 电弧放电时 一方面产生高热 同时还会产生弧光辐射 据测定 CO2保护焊的弧光辐射强度是手工电弧焊的2 3倍 氢弧焊是5 10倍 而等离子弧焊割比氦孤焊更强烈 焊接弧光辐射主要包括可见光线 红外线和紫外线 弧光辐射作用到人体上 被体内组织吸收 引起组织的热作用 光化学作用或电离作用 造成人体组织急性或慢性的损伤 三 弧光辐射 一 紫外线焊接电弧产生的强烈紫外线对人体健康有一定的危害 可引起皮炎 皮肤上出现红斑 甚至出现小水泡 渗出液和浮肿 有烧灼 发痒的感觉 紫外线对眼睛的短时照射就会引起急性角膜结膜炎 称为电光性眼炎 这是明弧焊工和辅助工人一种常见的职业性眼病 同时 焊接电弧的紫外线辐射对纤维的破坏能力也很强 其中以棉织品损伤最严重 白色织物由于反射性强 耐紫外线辐射能力较强 二 红外线红外线对人体的危害主要是引起组织的热作用 焊接过程中 眼部受到强烈的红外线辐射 立即会感到强烈的灼伤和灼痛 发生闪光幻觉 长期接触还可能造成红外线白内障 视力减退 严重时能导致失明 此外还可造成视网膜灼伤 三 可见光线焊接电弧的可见光线的光度 比肉眼正常承受的光度要大到一万倍以上 受到照射时 眼睛有疼痛感 一时看不清东西 通常叫电焊 晃眼 在短时间内失去劳动能力 但不久即可恢复 在等离子弧喷枪内 由于气流间压力的起伏 振动和摩擦 并从喷枪口高速喷射出来 就产生了噪声 噪声的强度与成流气体的种类 流动速度 喷枪的设计以及工艺性能有密切关系 筹离子弧喷涂和等离子弧切割因工艺要求有一定的冲击力 因而噪声强度高 等离子孤喷涂时声压级可达123dB A 常用功率 30kw 等离子弧切割时为111 3dB A 大功率 150kw 等离于弧切割时则达118 3dB A 切割厚度增加 所需功率应提高 因此噪声强度亦有提高 成流气体种类对噪声的影响 以应用双原子气体者较简 而且刃原子气体噪声的特点是高频噪声为主 高低频噪声强度的悬殊较大 而单原子气体则低频噪声较强 高低频噪声强度较接近 四 噪声 以上所述之噪声值均超过国家规定的卫生标准 见表11 4 人体对噪声最敏感的是听觉器官 无防护情况下 强烈的噪声可以引起听觉障碍 噪声性外伤 耳聋等症状 长期接触噪声 还会引起中枢神经系统和血管系统失调 出现厌倦 烦燥 血压升高 心跳过速等症状 此外 噪声还可影响内分泌系统 有些敏感的女工可发生月经失调 流产和其它内分泌腺功能紊乱现象 氩弧焊和等离子弧使用的灶钨棒电极中的社是天然放射性物质 能放出 三种射线 焊接澡作时 基本危害形式是含有且及其衰变产物的烟尘被吸入体内 它们很难被排山体外 因而形成内照射 外照射危害较小 用纸 布及其它材料的屏蔽或离射源10 20cm的空气间隔即可将 粒子完全吸收 粒子可用铝板或一层塑料布进行隔离 射线贯穿力较强 但仅占三种射线总量的1 其内照射危害较大 五 放射性物质 射线不超过允许值 就不会对人体产生危害 但人体长期受到超容许剂量的照射 或者放射性物质经常少量进入井积蓄在体内 则可能引起病变 造成中枢神经系统 造血器官和消化系统的疾病 严重的可能发生放射病 根据对氖弧焊和等离子焊的放射性测定 一般都低于最高允许浓度 但在钍钨棒磨尖 修理 特别是贮存地点 放射线浓度大大高干焊接地点 可达到或接近最高允许浓度 在非熔化极氮弧焊和等离子弧焊割时 常用高频振荡器来激发引弧 有的交流氮弧焊机还用高频振荡器来稳定电弧 人体在高频电磁场作用下 能吸收一定的辐射能量 产生生物学效应 主要是热作用 高频电磁场强度受许多因素影响 如距离振荡器和振荡回路越近场强越高 反之则越低 此外 与高频部分的屏蔽程度等有关 六 高频电磁场 据测定 手工钨极氛弧焊时 焊工各部位受到高频电磁强度均超过标准 其中以手部强度最大 超过卫生标准五倍多 高频电磁场的参考卫生标准规定为20V m 人体在高频电磁场作用下会产生生物学效应 焊工长期接触高频电磁场能引起植物神经功能紊乱和神经衰弱 表现为全身不适 头昏头痛 疲乏 食欲不振 失眠及血压偏低等症状 如果仅是引弧时使用高频振荡器 因时间较短 影响较小 但长期接触是有害的 所以 必须对高频电磁场采取有效的防护措施 高频电会使焊工产生一定的麻电现象 这在高处作业时是很危险的 所以高处作业不准使用高频振荡器进行焊接 电气焊接切割过程中都会发生金属飞溅现象 这是焊接熔池冶金反应和熔滴过渡所产生的 是所有明弧焊所共有的危害因素 它很容易引起灼伤或烧坏衣服及存在引起失火的可能性 本节的上述内容概述了焊接过程的有害因素 各种焊接方法产生有害因素的强烈程度如表11 5 按我国卫生标准 几种有毒气体的最高允许浓度见表11 6 生产劳动过程中需耍进行保护 就是要把人体同生产中的危险因素和有毒因素隔离开来 创造安全 卫生和舒适的劳动环境 以保证安全生产 安全生产包括两个方面的内容 一是要预防工伤事故的发生 即预防触电 火灾 爆炸 金属飞溅和机械伤害等事故 二是要预防职业病的危害 防尘 防毒 防射线和噪声等 前面已阐述了第一方面的内容 本节讲述对有害因素的防护内容 电气焊接过程中只要采取完善的防护措施 就能保证电气焊工只会吸人微量的烟尘和有毒气体 通过人体的解毒作用和排泄作用 就能把毒害减到最少程度 从而避免发生焊接烟尘和有毒气体中毒现象 通风技术措施是消除焊接粉尘和有毒气体 改善劳动条件的有力措施 第二节焊接与切割作业的劳动卫生及防护措施 一 通风防护措施 一 通风措施的种类和适应范围按通风范围 通风措施可分为全面通风和局部通风 由于全面通风费用高 不能立即降低局部区域的烟雾浓度 且排烟效果不理想 因此除大型焊接车间外 一般情况下多采用局部通风措施 二 机械通凤措施机械通风指利用通风机械送风和排风进行换气和排毒 焊接所采用的机械排气通风措施 以局部机械排气应用最广泛 使用效果好 方便 设备费用较少 局部机械排气装置有固定 移动和随机式三种 1 固定式通风装置 1 全面通风在专门的焊接车间或焊接量大 焊机集中的工作地点 应考虑全面机械通风 可集中安装数台轴流式风机向外排风 使车间内经常更换新鲜空气 全面机械通风排烟的方法主要有三种 各有不同持点 见表11 7 2 局部通风分为送风和排气两种 局部送风只是暂时地将焊接区域附近作业地带的有害物质吹走 虽对作业地带的空气起到一定的稀释作用 但可能污染整个车间 起不到排除粉尘与有毒气体的目的 局部排气是目前采用的通风措施中 使用效果良好 方便灵活 设备费用较少的有效措施 其具体型式见图11 1 固定式排烟罩适用于焊接地点固定 工件较小的情况 设置这种通风装置时 应符合以下要求 使排气途径合理 即有毒气体 粉尘等不经过操作者的呼吸地带 排出口的风速以lm s儿为宜 风量应该自行调节 排出管的出口高度必须高出作业厂房顶部l 2m 2 移动式排烟罩它具有可以根据焊接地点的澡作 位置的需要随意移动的特点 因而在密闭船舱 化工容器和管道内施焊 或在大作业厂房非定点焊时 采用移动式排烟罩具有良好效果 使用这种装置时 将吸头置于电弧附近 开动风机即能有效地把烟尘和毒气吸走 移动式排烟罩的排烟系统是由小型离心风机 通风软管 过滤器和排烟罩组成 目前 应用较多 效果良好的型式有净化器固定吸头移动型 风机及吸头移动型和轴流风机烟罩 净化器固定吸头移动型 如图11 2所示 这种排烟罩用于大作业厂房非定点施焊比较适宜 吸风头1可随焊接操作地点移动 风机及吸头移动型 可调节吸风头与焊接电弧的距离从而改变抽风效果 如图11 3所示 轴流风机排烟罩 如图11 4所示 这种装置带有活动支撑脚 移动方便省力 3 随机式排烟罩特点是固定在自动焊机头上或其附近 排风效果显著 一般使用微型风机或气力引射子为风源 它又分近弧和隐弧排烟罩两种型式 如图11 5所示 隐弧罩的排风效果最佳 焊接锅炉 容器时 使用压缩空气引射器也可获得良好的效果 其排烟原理是利用压缩空气从压缩空气管中高速喷射 在引射室造成负压 从而将有毒烟尘吸出 如图11 6所示 个人防护措施 当作业环境良好时 如果忽视个人防护 人体仍有受害危险 当密闭容器内作业时危害更大 因此 加强个人的防护措施至关重要 一般个人防护措施除穿敷好工作服 鞋 帽 手套 眼镜 口罩 面罩等防护用品外 必要时可采用送风盔式面罩 见图11 7 及防护口罩 见图11 8 二 个人防护措施 一 预防烟尘和有毒气体当在容器内焊接 特别是采用氢弧焊 二氧化碳气体保护焊 或焊接有色金属时 除加强通风外 还应戴好通风帽 使用时用经过处理的压缩空气供气 切不可用氧气 以免发生燃烧事故 二 预防电弧辐射我们已经知道 电弧辐射中含有的红外线 紫外线及强可见光对人体健康有着不同程度的影响 因而在燥作过程中 必须采取以下防护措施 工作时必须穿好工作服 以白色工作服最佳 戴好工作帽 手套 脚盖和面罩 在辐射强烈的作业场合如氦弧焊时 应穿耐酸呢或丝绸工作眼 并强好