《金属焊接与切割》教案PPT课件.ppt

第一章安全生产法律法规常识 本章学习重点 掌握特种作业人员岗位职责一 特种作业人员安全生产岗位职责建立和健全以安全生产责任制为中心的各项安全管理制度 是保障安全生产的重要手段 特种作业人员安全生产职责主要内容如下 1 认真执行有关安全生产规定 对所从事工作的安全生产负直接责任 2 各岗位专业人员 必须熟悉本岗位全部设备和系统 掌握构造原理 运行方式和特性 3 在值班 作业中严格遵守安全操作的有关规定 并认真落实安全生产防范措施 不准违章作业 发现违章作业应制止 对违章作业领导要提出意见 并向有关领导活部门反映 4 严格遵守劳动纪律 不迟到 不早退 提前进岗做好班前准备工作 值班中未经批准 不得擅自离开工作岗位 5 工作中不做与工作任务无关的事情 不准擅自乱动与自己工作无关的机具设备和车辆 1 6 经常检查作业环境及各种设备 设施的安全状态 保证运行 备用 检修设备的安全 发现问题及各种设备设施技术状况是否符合安全要求 设备发生异常和缺陷时 应立即进行处理并及时联系汇报 不得让事态扩大 7 定期参加班组或有关部门组织的安全学习 参加安全教育活动 接受安全部门或人员的安全监督检查 积极参与解决不安全问题 8 发生因工伤亡及未遂事故要保护现场 立即上报 主动积极参加抢险救援 除了明确岗位职责外 还应该加强监督检查考核 以便促进岗位职责的落实 促进安全生产 2 第二章金属焊接与切割基础知识 教学要求 1 熟悉焊接与切割的方法与分类2 了解金属学及热处理知识3 了解金属材料性能及常用金属材料的分类4 了解焊接与切割技术的应用和发展教学重点 焊接与切割的方法与分类教学难点 金属材料性能及常用金属材料的分类课时分配 本章共用2课时教学内容 第一节焊接与切割的基本原理及分类一 基本原理 3 在金属结构和其他机械产品的制造中常需将两个以上的零件按一定的形式和尺寸联接在一起 这种联接通常分两大类 一类是可拆卸的联接 就是不必损坏被联接件本身就可以将它们分开 如螺栓联接等 另一类是永久性联接 即必须在毁坏零件后才能拆卸 如焊接 焊接就是通过加热或加压 或两者并用 并且根据实际操作所需选择是否需要填充材料 使工件达到结合的方法 二 焊接方法的分类按照焊接过程中金属所处的状态及工艺的特点 可以将焊接方法分为熔化焊 压力焊和钎焊三大类 熔化焊是利用局部加热的方法将联接处的金属加热至熔化状态而完成的焊接方法 压力焊是焊接时向金属施加一定压力而完成焊接的方法 钎焊是指将熔点低的钎料加热至熔化状态 将液体注入被焊金属的焊缝中 使原子间互相结合 并形成焊接接头 此种焊接方法被焊工件并未熔化也未受到任何外力的作用 三 切割的方法和分类按照金属切割过程中加热方法的不同大致可以把切割方法分为火焰切割 电弧切割和冷切割三类 4 1 火焰切割火焰切割方法中最常见的是气割 气割 即氧 乙炔切割 的原理是利用氧 乙炔预热火焰使割缝金属在纯氧气流中能够剧烈燃烧 生成溶渣和放出大量热量的原理而进行的 其他气割方法还有 液化石油气切割 氢氧源切割 氧熔剂切割等 2 电弧气割电弧切割按生成电弧的不同可分为 等离子弧切割等离子弧切割是利用高温高速的强劲等离子射流 将被切割金属局部熔化并随即吹除 形成狭窄的切口而完成切割的方法 碳弧气割碳弧气割是使用碳棒与工件之间产生的电弧将金属熔化 并用压缩空气将其吹掉 实现切割的方法 5 3 冷切割切割后工件相对变形小的切割方法有 激光切割是利用激光束把材料穿透 并使激光束移动而实现切割的方法 水射流切割是利用高压换能泵产生出200MPa 400Mpa的高压水的水束动能 来实现材料切割的方法 第三节焊接工艺知识一 焊接接头焊接中 由于焊件的厚度 结构及使用条件的不同 其接头形式及坡口形式也不同 焊接接头形式有 对接接头 T形接头 角接接头及搭接接头等 对接接头两焊体端面相对平行的接头称为对接接头 对接接头是在焊接结构中采用最多的一种接头形式 根据焊件厚度 焊接方法和坡口准备等条件 对接接头可分为 1 不开坡口的对接接头 6 2 开坡口的对接接头开坡口就是用机械 火焰或电弧等方法将焊接处先加工成坡口 再进行焊接的接头 对接接头的坡口形式可分为 V形坡口 钢板厚度为7mm 40mm时 采用V形坡口 X形坡口 钢板厚度为12mm 16mm时可采用X形坡口 U形坡口 U形坡口有U形坡口 单边U形坡口 双边U形坡口 当钢板厚度为20mm 60mm时 采用U形坡口 当钢板厚度为40mm 60mm时 采用双面U形坡口 T形接头两焊件端面与平面构成直角或近似直角的接头 称为T形接头 角接接头两焊件端面构成大于30 小于135 平角的接头 称作角接接头 搭接接头两焊件部分重叠构成的接头称为搭接接头 其他接头形式十字接头 端接头 卷边接头 套管接头 斜对接接头 锁底对接接头 7 第四节焊接与切割技术在现代工业生产中的广泛运用焊接与切割是一种应用范围很广的金属加工方法 与其他热加工方法相比 它具有生产周期短 成本低 用材合理及能够以小拼大等优点 从而在工业生产中的到了广泛的应用 如造船 汽车 矿山机械等行业中 焊接已成为不可缺少的加工手段 在世界主要的工业国家里每年大约有45 的钢材被用于焊接结构 8 第三章焊接与切割作业的安全用电知识 教学要求 1 了解焊接与切割安全用电的基本知识2 掌握焊接与切割安全用电的要求3 熟练掌握触电急救方法4 熟练掌握焊接与切割作业触电事故的防范教学重点 焊接与切割安全用电的要求教学难点 焊接与切割作业触电事故的防范课时分配 本章共用2课时教学内容 第一节电的基础知识一 电流和电路 9 在接通电源情况下 带电微粒会发生定向移动 正电荷向电源负极 负电荷向电源正极移动 带电微粒的定向移动就是电流 一般以正电荷移动的方向为电流的正方向 电流的大小称其为电流强度 电流强度简称为电流 电流所流经的路径即电路 在闭合电路中 实现电能的传递和转换 电路由电源 连接导线 开关电器 负载及其他辅助设备组成 二 电阻与导体当电流通过导体时 由于自由电子在运动中不是畅通的运动 总是不断与导体内的原子 分子发生碰撞 就会受到一定的阻力 导体对电流的这种阻力叫电阻 导体电阻与导体的长度成正比 与导体的横截面积成反比 此外还与导体的材料有关 导体对于电流有一定的阻力 同时导体也具有传导电流的能力 一根导线的电阻越大 其传导电流的能力就越差 三 电感和电容 10 当变化的电流通过线圈时 线圈中会产生感应电动势来阻止电流的变化 这种性质称为线圈的电感 被介质隔离的两个导体在一定电压的作用下所能容纳电荷的能力被称为电容 四 导体和绝缘体物体按其导电能力大致可分为导体 绝缘体和半导体三类 第二节焊接与切割设备的安全用电要求在进行焊接切割作业时 设备的空载电压一般都在50V 90V 有的甚至超过300V 焊接现场有大量金属材料 而焊接切割作业人员是在带电的环境中工作 如果不注意安全用电 就有可能造成触电事故 造成严重后果 一 安全电压 为确保安全 我国规定一般情况下安全电压为36V 潮湿环境或人体有汗时安全电压为12V 水下作业时安全电压为2 5V 二 安全电流 一般场合下 30mA为安全电流 是人体可以承受而无致命危险的最大电流 但有高度触电危险的场合应取10mA为安全电流 水中作业时安全电流应取5mA 11 三 对焊接切割设备的保护接零一般生产车间使用的380V低压电网路为三相四线制 零线接地 若设备不接零线 当一相碰壳后又和人体接触时通过人体的漏电电流就会超过安全电流 但该电流又不足以切断焊机的熔断器 长时间存在漏电触电将会造成死亡 焊机采用保护性接零后可避免人体触电 保护性接零的原理 用导线的一端接到零线上 一旦焊机因绝缘损坏导电体接触到外壳时 绝缘损坏的一相就与零线短路 产生强大的短路电流 使该相保险丝熔断 外壳带电现象立即终止 起到了保护作用 四 对焊接切割设备的保护接地在不接地低压系统中 当一相碰壳时 人体接触带电设备由电流经过人体 电网对地绝缘电阻 漏电电阻形成回路 若电网对地绝缘很好的话 电阻非常大 漏电电流很小 危险性不大 但是当电网绝缘性能下降时 对地电压可能上升到危险程度 为了确保安全 采取接地措施 12 五 安全要求 对设备电源的安全要求 焊接电源的空载电压在满足焊接工艺要求的同时 应考虑有利于焊工操作安全 焊接电源必须有足够的容量和单独的控制装置 如熔断器或自动断电装置 控制装置应能可靠地切断设备的危险电流 并安置在操作方便的地方 周围留有通道 焊机所有外露带电部分必须有完好的隔离防护装置 如防护罩 绝缘隔离板等 焊机各个带电部分之间 及其外壳对地之间必须符合绝缘标准的要求 其电阻值均不小于1M 焊机的结构要合理 便于维修 各接触点连接件应牢靠 焊机不带电的金属外壳 必须采用保护接零或保护接地的防护措施 焊接切割设备保护接零和保护接地的安全要求 在低压系统中 焊机的接地电阻不得大于4 焊机的接地电阻可用打入地里深度不小于1m 电阻不大于4 的铜棒或铜管做接地板 13 焊接变压器的二次线圈与焊件相连的一端必须接零 或接地 注意 与焊钳相连的一端不能接零 或接地 用于接地和接零的导线 必须满足容量的要求 中间不得有接头 不得装设熔断器 连接时必须牢固 几台设备的接零线 或接地线 不得串联接入零干线或接地体 应采用并联方法接零线 或接地体 接线时 先接零干线或接地体 后接设备外壳 拆除时相反 第三节触电事故的防范1 做好焊接切割作业人员的培训 持证上岗 杜绝无证人员进行焊接切割作业 2 焊接切割设备要有良好的隔离防护装置 伸出箱体外的接线端应用防护罩盖好 有插销孔接头的设备 插销孔的导体应隐蔽在绝缘板平面内 3 焊接切割设备应设有独立的电器控制箱 箱内应装有熔断器 过载保护开关 漏电保护装置和空载自动断电装置 14 4 焊接切割设备外壳 电器控制箱外壳等应设保护接地或保护接零装置 5 改变焊接切割设备接头 更换焊件需改变接二次回路时 转移工作地点 更换保险丝以及焊接切割设备发生故障需检修时 必须在切割电源后方可进行 推拉闸门开关时 必须戴绝缘手套 同时头部需偏斜 6 更换焊条或焊丝时 焊工必须使用焊工手套 要求焊工手套应保持干燥 绝缘可靠 对于空载电压和焊接电压较高的焊接操作和在潮湿环境操作时 焊工应使用绝缘橡胶衬垫确保焊工与焊件绝缘 特别是在夏天炎热的天气 由于身体出汗后衣服潮湿 因此不得靠在焊件 工作台上 7 在金属容器内或狭小的工作场地焊接金属结构时 必须采用专门防护 如采用绝缘橡胶衬垫 穿绝缘鞋 戴绝缘手套 以保障焊工身体与带电体绝缘 8 在光线不足的较暗环境工作 必须使用手提工作行灯 一般环境 使用的照明灯电压不超过36V 在潮湿 金属容器等危险环境 照明行灯电压不得超过12V 9 焊工在操作时不应穿有铁钉的鞋或布鞋 绝缘手套不得短于300mm 制作材料应为柔软的皮革或帆布 焊条电弧焊工工作服为帆布工作服 氩弧焊工工作服为毛料或皮工作服 15 10 焊接切割设备的安装 检查和修理必须有持证电工来完成 焊工不得自行检查和修理焊接切割设备 第四节触电急救如果有触电事故发生 现场人员首先要保持冷静 触电急救第一步是使触电是者迅速脱离电源 第二步立即进行现场救护 据资料统计 触电者在3分钟之内实施有效地急救 成功率可达到90 以上 6分钟内才实施急救措施 救活率仅在10 左右 12分钟后抢救的 救活率几乎为零 所以触电急救非常重要 一 使触电者迅速脱离电源1 脱离低压电源的方法 就近拉闸断电 将电源线剪断 将导线挑开 牵拉触电者的衣服使其脱离带电体 2 脱离高压电源的方法 立即电话通知供电部门拉闸断电 16 若电源开关离触电现场不远 可以拉开断路器停电 在万不得已的情况下可以采用人为短路法 使高压线路短路 利用线路的短路保护动作切断电源 二 现场急救 人工呼吸法 胸外心脏挤压法触电急救的全过程一定要坚持 动作迅速 方法正确 现场开始 坚持到底 的原则 17 第四章焊接与切割的防火防爆 教学要求 1 了解燃烧与爆炸的基础知识2 了解焊接与切割作业发生火灾 爆炸事故的原因3 熟悉掌握焊接与切割作业防火防爆措施4 掌握灭火技术5 熟练使用灭火器才教学重点 燃烧与爆炸的基础知识教学难点 焊接与切割作业防火防爆措施课时分配 本章共用4课时教学内容 第一节燃烧与爆炸的基础知识一 燃烧 燃烧俗称着火 是一种放热发光的激烈氧化反应 18 燃烧的条件1 可燃物质2 助燃物质3 着火源 燃烧类型1 闪燃2 着火3 受热自燃与自燃点二 爆炸 是物质在瞬间以机械功的形式释放出大量气体和能量的现场 就其过程可分为物理性爆炸和化学性爆炸两大类第二节焊接与切割作业中发生火灾 爆炸事故的防范一 焊接与切割作业中发生火灾 爆炸事故的原因1 焊接切割作业时 尤其是气体切割时 由于使用压缩空气或氧气流的喷射 使火星 熔珠和铁渣四处飞溅 较大的熔珠和铁渣能飞溅到据操作点5m以外的地方 当作业环境中存在易燃 易爆物品或气体时 就可能会发生火灾和爆炸事故 2 在高空焊接切割作业时 对火星所及的范围内易燃易爆物品未清理干净 作业人员在工作过程中乱扔焊条头 作业结束后未认真检查是否留有火种 19 3 气焊 气割的工作过程中未按规定的要求放置乙炔发生器 工作前未按要求检查焊 割 炬 橡胶管路和乙炔发生器的安全装置 4 气瓶存在制作方面的不足 气瓶的保管充灌 运输 使用等方面存在不足 违反安全操作规程等 5 乙炔 氧气等管道的制定 安装有缺陷 使用中未及时发现和整改其不足 6 在焊补燃料容器和管道时 未按要求采取相应措施 在实施置换焊补时 置换不彻底 在实施带压不置换焊补时压力不够致使外部明火导入等 二 防范措施1 焊接切割作业时 将作业环境10m范围内所有易燃易爆物品清理干净 应注意作业环境的地沟 下水道内有无可燃液体和可燃气体 以及是否有可能泄漏到地沟和下水道内的易燃易爆物质 以免由于焊渣 金属火星引起灾害事故 2 高空焊接切割时 禁止乱扔焊条头 对焊接切割作业下方应进行隔离 作业完毕应做到认真细致的检查 确认无火灾隐患后方可离开现场 3 应使用符合国家有关标准 规程要求的气瓶 在气瓶的贮存 运输 使用等环节应严格遵守安全操作规程 20 4 对输送可燃气体和助燃气体的管道应按规定安装 使用和管理 对操作人员和检查人员应进行专门的安全技术培训 5 焊补燃料容器和管道时 应结合实际情况确定焊补方法 实施置换法时 置换应彻底 工作中应严格控制可燃物质的含量 实施带压不置换法时 应按要求保持一定的电压 工作中应严格控制其含氧量 要加强检测 注意监护 要有安全组织措施 第三节灭火技术我国消防条例在总则中明确规定 消防工作实行 预防为主 防消结合 的工作方针 预防为主就是要把预防火灾的工作放在首位 每个单位和个人都必须遵守消防法规 做好消防工作 消除火灾隐患 防 和 消 是相辅相成的两个方面 缺一不可 因此 这两个方面的工作都应积极地做好 一 常用灭火器的主要性能 21 常用灭火器的主要性能见下表 22 二 常用灭火器的特点1 二氟一氯一溴甲烷灭火器简称1211灭火器 1211 灭火器常温时无色 无刺激味 1211 灭火剂喷出来时是液体小粒和蒸气的混合物 液滴在火焰中蒸发而产生适量的冷却效应外 主要是抑制干扰火焰的连锁反应 使火熄灭 1211 毒性和对金属腐蚀率较低 绝缘性能好 灭火后不留痕迹 具有适宜的沸点和贮存压力低及久贮不变质等优点 但遇燃烧时间长 温度高 1211 灭火有复燃的缺点 2 干粉灭火器干粉灭火器的基料为碳酸氢钠等和少量的防潮剂 流动促进剂等添加物组成 并研磨成很细的固体颗粒 用干燥的二氧化碳或氮气作动力 将干粉从容器中喷射出去 形成粉雾 由于干粉浓度高 颗粒细 在燃烧区内能隔绝火焰的辐射热 并析出不燃气体 充淡空气中的氧的含量及中断燃烧连锁反应等 从而迅速扑灭火焰 干粉灭火剂具有灭火效力大 速度快 无毒 不导电 久贮不变质 价格低等优点 23 3 二氧化碳灭火器手提式二氧化碳灭火器 是把二氧化碳以液态灌进钢瓶内 其容量约3 7kg 液态二氧化碳喷射到燃烧区时 由于液体二氧化碳的蒸发 吸热作用凝成固态雪花状 又称干冰 干冰的温度是 78 5 故又有冷却作用 燃烧区灭火的二氧化碳浓度占29 2 时 燃烧的火焰就会熄灭 二氧化碳灭火器的喷射距离约2m 因而要接近火源 并要站立在上风处 4 焊割作业时采用的灭火器材焊割作业由于电气 电石及乙炔气发生火灾时 相应采用的灭火器材如下 火灾种类采用的灭火器材电气 1211 二氧化碳 干粉 干沙电石干粉 干沙乙炔气干粉 干沙 二氧化碳 24 第四节动火管理火灾和爆炸是焊接工作中容易发生的事故 动火管理是防止火灾和爆炸事故发生 确保人民生命和国家财产安全而制定的各项规章制度 一 建立各项管理人员防火岗位责任制二 划定禁火区域三 动火审批制度 25 第五章焊接与切割作业的职业危害与防护 教学要求 1 了解焊接与切割作业环境中有害因素及其来源 认识其危害2 熟练掌握焊接与切割作业中的劳动卫生防护技术3 熟练掌握焊补化工设备作业中防中毒措施教学重点 焊接与切割作业环境中有害因素及其来源 认识其危害教学难点 焊补化工设备作业中防中毒措施课时分配 本章共用2课时教学内容 第一节焊接与切割作业的职业危害焊接过程中 由于采用的焊接工艺方法的不同 被焊工件的材质不同 所用焊条和熔剂的种类不同 以及工件表面的涂物等原因也就决定了所产生的有毒有害物质的不同 26 1 金属烟尘的危害电焊工尘肺 锰中毒 金属烟热2 有毒气体臭氧 氮氧化物 一氧化碳 氟化氢有毒气体的危害 臭氧的危害臭氧主要对人体的呼吸道及肺有强烈刺激作用 臭氧浓度超过一定限度 特别是在密闭容器内焊接而通风不良时 可引起支气管炎 咳嗽 胸闷 食欲不振 全身疼痛等症状 臭氧对人体作用是可逆的 脱离接触后可得到恢复 氮氧化物危害氮氧化物对人体的危害主要是对肺有刺激作用 急性氮氧化物中毒是以呼吸系统急性损害为主的全身性疾病 慢性氮氧化物中毒时的主要症状是精神衰弱 如失眠 头疼 食欲不振 体重下降 此外 还可以引起慢性支气管炎及皮肤过敏和牙齿酸蚀症等 重度中毒时 咳嗽加剧 可发生肺水肿 呼吸困难 虚脱等症状 一氧化碳中毒一氧化碳是一种窒息性气体 它对人体的毒性作用是由于经呼吸道吸入的一氧化碳 使氧在体内的输送或组织吸收氧的功能发生障碍 造成组织内缺氧 出现一系列缺氧的症状和体征 27 3 弧光辐射紫外线 红外线 可见光线4 高频电磁场5 放射性物质6 噪声第二节防护措施安全生产包括两个方面 一是要预防工伤事故的发生 二是要预防职业病的危害 一 通风防护措施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 二 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 28 三 机械通风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3种 四 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 当在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戴好工作服 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 1 预防烟尘和有毒气体除加强通风外 还应戴好通风帽 2 预防电弧辐射工作时必须穿好工作服 戴好工作帽 手套 脚盖和面罩 在辐射强烈的作业场合如氩弧焊时 应穿耐酸的工作服 并戴好通风帽 在高温条件下应穿石棉工作服 3 对噪声的防护长时间处于噪声环境下工作的人员应戴上护耳器 以减小噪声对人的危害程度 护耳器有隔音耳罩和隔音耳塞等 29 4 对电焊弧光的防护 电焊工在施焊时 电焊机两极之间产生的强烈弧光能够伤害人的眼睛 造成电光性眼炎 为了预防电光性眼炎 电焊工应使用符合劳动保护要求的面罩 面罩上的电焊护目镜片 应根据焊接电流的强度来选择 用合乎作业条件的遮光镜片 为了保护焊接工地其他人员的眼睛 一般在小件焊接的固定场所和有条件的焊接工地都要设立不透光的防护屏 屏底距地面应留有不大于300mm的间隙 以利空气流通 避免有毒气体积聚 合理组织劳动和作业布局 以免作业区过于拥挤 注意眼睛的适当休息 焊接时间较长时 应注意中间休息 如果已经出现电光性眼炎 应及时治疗 5 对电弧灼伤的防护 焊工在施焊时必须穿好工作服 戴好电焊用手套和脚盖 绝对不允许卷起袖口 穿短袖衣以及敞开衣服等进行电焊工作 防止电焊飞溅物灼伤皮肤 电焊工在施焊过程中更换焊条时 严禁乱扔焊条头 以免灼伤别人和引起火灾事故发生 30 为防止操作开关和刀闸时发生电弧灼伤 合闸时应将焊钳挂起来或放在绝缘板上 拉闸时必须先停止焊接工作 在焊接预热焊件时 预热好的部分应用石棉板盖住 只露出焊接部分进行操作 仰焊时飞溅严重 应加强防护 以免发生飞溅物灼伤的事故 6 对高温热辐射的防护 电弧是高温强辐射热源 通风降温措施7 对有害气体的防护 在焊接过程中 为了保护熔池中熔化金属不被氧化 在焊条药皮中有大量产生保护气体的物质 其中有些保护气体对人体是有害的 为了减少有害气体的产生 应选用高质量的焊条 焊接前清除焊件上的油污 采用有效的通风措施 排除有害气体 加强焊工个人防护 工作时戴防护口罩 定期进行身体检查 以预防职业病 8 对机械性外伤的防护 焊件必须放置平稳 特殊形状焊件应用支架或电焊胎夹以保持稳固 31 焊接圆形工件的环节焊缝 不准用起重机吊转工件时施焊 也不能站在转动的工件上操作 防止跌落摔伤 焊接转胎的机械传动部分 应设防胡罩 清铲焊渣时 应戴护目镜 第三节补焊化工设备的防中毒措施一 中毒事故原因1 化工生产设备容器以多管道联通为一个系统 当焊接作业人员进入没有经过置换通风或隔绝的容器管道内作业时 会造成中毒 2 清洗 置换的容器管道内是缺氧环境 焊工进入其内作业 会因缺氧而引起窒息 3 对经过脱脂 涂漆或存有聚四氟乙烯 聚丙烯衬垫的设备管道进行焊割时 这些漆膜 衬垫及残存物在高温作用下蒸发或裂解 形成有毒气体和有毒蒸气 人吸入后会中毒 4 因检修现场工作场地狭小 检修不利因素较多 加之某些焊接工艺过程产生较多的窒息性气体 或因弧光作用发生化学反应产生磷化氢 光气等 会由于通风不良 而发生中毒 32 5 对盛装或送有毒介质的容器管道采用带压不置换焊补时 从需焊补的裂缝中喷出的有毒气体或蒸气 如果防护不当 容易造成中毒事故 二 预防中毒措施为了保证化工设备焊补作业安全顺利进行 预防发生中毒事故 作业前必须采取以下措施 1 审核批准2 安全隔绝3 置换通风4 安全分析5 个人防护6 专人监护7 应急救援 33 第六章焊条电弧焊与电弧切割的安全技术 教学要求 1 了解焊条电弧焊的电弧切割的基本原理2 了解焊条电弧焊的电弧切割设备的基本结构和工作原理3 熟练掌握焊条电弧焊的安全操作规范和安全要求教学重点 焊条电弧焊的安全操作规范和安全要求教学难点 焊条电弧焊的电弧切割设备的基本结构和工作原理课时分配 本章共用20课时教学内容 第一节焊条电弧焊与电弧切割的基本知识一 焊条电弧焊的基本原理焊条电弧焊是工业生产中应用最广泛的焊接方法 它的原理是利用电弧放电 俗称电弧燃烧 所产生的热量将焊条与工件互相熔化并在冷凝后形成焊缝 从而获得牢固接头的焊接过程 34 在焊件与焊条两电极之间的气体介质中持续强烈的放电现象称其为电弧 电弧燃烧的必要条件是气体电离及阴极电子发射 气体电离在一定条件下气体原子中的电子从外部获得足够多能量 就能脱离原子核的引力而成为自有电子 同时原子因失去电子而成为正离子 这种使中性的气体分子或原子释放电子形成正离子的过程称为气体电离 在焊接时 使气体介质电离的种类主要有电场作用下的电离 光电离和热电离 阴极电子发射阴极的金属表面连续地向外发射出电子的现象 称为阴极电子发射 焊接时 气体的电离是产生电弧的重要条件 但是 如果只有气体电离而阴极不能发射电子 没有电流通过 那么电弧还是不能形成 因此阴极电子发射也和气体电离一样 都是电弧产生和维持的必要条件 一般情况下 电子是不能自由离开金属表面向外发射的 要使电子逸出电极金属表面而产生电子发射 就必须加给电子一定的能量 使它克服电极金属内部正电荷对它的静电引力 所加的能量越大 促使阴极产生电子发射作用就越强烈 35 焊接时阴极所吸收的能量的不同 所产生的电子发射有以下几类 热发射 电场发射 撞击发射等 阴极发射电子后 又从焊接电源获得新的电子 实际上在焊接时 热发射 电场发射 撞击发射常常是同时存在 相互促进的 但在不同条件下 它们所起的作用可能稍有差异 二 电弧切割的基本原理电弧切割主要有碳弧气割 碳弧刨割条和等离子弧切割 碳弧气割碳弧气割是利用碳极电弧的高温 把金属的局部加热到熔化状态 同时用压缩空气的气流把熔化金属吹掉 从而达到对金属进行切割的一种加工方法 目前 这种切割金属的方法在金属结构制造部门得到广泛应用 碳弧气割过程中 压缩空气的主要作用是把碳极电弧高温加热而熔化的金属吹掉 还可以对碳棒电极起冷却作用 这样可以相应地减少碳棒的烧损 但是 压缩空气的流量过大时 将会使被熔化的金属温度降低 而不利于对所要切割的金属进行加工 碳弧刨割条电弧刨割条的外形与普通焊条相同 是利用药皮在电弧高温下产生的喷射气流 吹除熔化金属 达到刨割的目的 工作时只需交 直流弧焊机 不用空气压缩机 操作时其电弧必须达到一定的喷射能力 才能除去熔化金属 36 第二节焊条电弧焊与电弧切割设备一 交流弧焊机 结构及工作原理交流弧焊机BX1 330 BX2 500 BX3 300型结构 如图6 4 6 6所示 见P98 100页 目前应用最广泛的 动铁式 交流焊机 它是一个结构特殊的降压变压器 属于动铁芯漏磁式类型 BX3系列交流弧焊机本系列产品BX3 120A 160A 200A 250A 300A增强漏磁式交流电焊机 是根据实际需要 在现有抽头式焊机的基础上 集动圈式和动铁式电焊机的优点于一身 克服其不足的新型专利产品 其特点如下 1 空载电压较高 2 电流调节范围广 3 噪声低 4 动特性好 5 结构紧凑6 电源应用范围宽 7 设有过温显示装置和过温自停装置 以免因使用不当或过载而损坏 37 二 直流弧焊机 结构及工作原理 ZX7 160型逆变直流弧焊机第三节焊条电弧焊与电弧切割的安全操作一 电焊条的选择原则焊条的选用需在确保焊接结构安全 可靠使用的前提下 根据对被焊材料的化学成分 力学性能 板厚及接头形式 焊接结构特点 受力状态 结构使用条件对焊缝性能的要求 焊接施工条件和技术经济效益等的综合考查后 有针对性地选用 必要时还需进行焊接性试验 同种钢材焊接时焊条选用要点1 考虑焊缝金属力学性能和化学成分2 考虑焊接构件使用性能和工作条件3 考虑焊接结构特点及受力条件4 考虑施工条件和经济效益 异种钢材焊接的焊条选用要点 38 1 强度级别不同的碳钢 低合金钢或低合金钢 低合金高强度钢2 低合金钢 奥氏体不锈钢3 不锈复合钢板 常用焊条的选用1 碳钢焊条的选用低碳钢含碳量低 含碳量 0 25 的低碳钢 产生焊接裂纹的倾向小 一般按焊接金属与母材强度匹配的原则选择焊条 常用的焊条为E4303 J422 E4316 426 E4315 J427 在实际工作中可根据以下情况而定 如钢材中S P等杂质含量较高或钢材偏析较严重 为避免产生结晶裂纹 应优先选用抗裂性强的低氢型焊条 对一般结构 对接可按钢材厚度 角度可按焊脚大小选用焊条 当材料厚度S 25mm时 宜选用低氢型焊条 厚度S 25mm可选用如E4303 J422 焊条 当焊脚大于8mm 从焊接效益角度考虑 应选择铁粉型焊条如E4324 E4328等 对压力容器和在低温及动载荷工作的重要结构 一般选用与母材等强度级别的低氢型焊条 39 2 低合金钢焊条的选用应尽量选用抗裂性优良的焊条 一般采用低氢型焊条 如 球形贮罐施工及规范 规定 烘干后的低氢型E50 60级焊条的实际扩散氢含量应不大于5ml 100g 甚至有些单位要求是超低氢型焊条 应尽量提高焊缝的韧性 对低温容器 一般要求在设计温度下焊缝的Akv值高于母材 现在很多大型压力容器 一般在设计温度下 要求立焊位置Akv 80J 平焊位置Akv 100J 为减轻焊接残余接应力 焊缝强度不宜比母材高出太多 有时采用低强匹配 因为实际工作焊接的焊缝金属的强度往往比用标准试板测定的焊缝金属强度高20 90MPa 对于含硫化氢和液氨的压力容器应慎用含Ni焊条 因为含Ni0 3 2 的焊缝金属接触H2S及液氨介质后易产生应力腐蚀裂纹 对于珠光体耐热钢焊接时 应尽可能选择低氢或超低氢型的焊条 同时对焊缝中C S P也要求尽可能低 至于选用焊条的具体型号时 一般只要焊缝金属化学成分与母材成分接近或相同即可 但值得注意的是 为了防止再热裂纹的发生 需要慎重选择含钒的焊条 在满足上述要求的前提下 可以择优选用工艺好和烟尘较小 熔敷效率较高的焊接材料 40 3 不锈钢焊条的选用不锈钢焊条的选用比低合金钢焊条的选用简单些 一般根据耐热或耐腐蚀 抗氧化的情况 选用母材化学成分相同的焊条即可 考虑到熔合线的影响 最好选用C S P尽可能低的不锈钢焊条 当然有时会发生同型的焊条因是不同厂家生产的 由的会产生因弧坑裂纹引起的长纵向裂纹 这点在使用焊条时应引起注意 对铁素体含量上限要求较严 会发生同型号的焊条而焊缝的铁素体差别较大 这要求选用焊条时 在化学成分合格的情况下 要考虑Cr Ni稍小且Si含量较低的焊条 在满足上述要求后 可以优先选用焊接工艺性能好的不锈钢焊条 焊条的烘干焊条使用前应按说明书规定进行在烘干 并应现烘现用 焊条的再烘干温度主要根据药皮类型来确定 二 焊条电弧焊的操作焊条电弧焊最基本的操作是引弧 运条和收尾 41 引弧引弧即产生电弧 焊条电弧焊是采用低电压 大电流放电产生电弧 依靠电焊条瞬时接触工件实现 引弧时必须将焊条末端与焊件表面接触形成短路 然后迅速将焊条向上提起2 4mm的距离 此时电弧即引燃 引弧的方法有两种 碰击法和擦划法 1 碰击法也称点接触法或敲击法 碰击法是将焊条与工件保持一定距离 然后垂直落下 使之轻轻敲击工件 发生短路 再迅速将焊条提起 产生电弧的引弧方法 此种方法适用于各种位置的焊接 2 擦划法也称线接触法或摩擦法 擦划法是将电焊条在坡口上滑动 成一条线 当端部接触时 发生短路 因接触面很小 温度急剧提起 产生电弧的引弧方法 此种方法易于掌握 但容易沾污坡口 影响焊接质量 碰击法与擦划法应根据具体情况灵活应用 擦划法引弧虽比较容易 但这种方法使用不当时 会擦伤焊件表面 为尽量减少焊件表面的损伤 应在焊接坡口处擦划 擦划长度以20 25mm为宜 在狭窄的地方焊接或焊件表面不允许有划伤时 应采用碰击法引弧 碰击法引弧较难掌握 焊条的提起动作太快并且焊条提得过高 电弧易熄灭 动作太慢 会使焊条粘在工件上 当焊条一旦粘在工件上时 应迅速将焊条左右摆动 使之与焊件分离 若仍不能分离时 应立即松开焊钳切断电源 以免短路时间过长而损害电焊机 42 3 引弧的技术要求在引弧处 由于钢板温度较低 焊条药皮还没有充分发挥作用 会使引弧点处的焊缝较高 熔深较浅 易产生气孔 所以通常应在焊缝起始点后面10mm处引弧 引燃电弧后拉长电弧 并迅速将电弧移至焊缝起点进行预热 预热后将电弧压短 酸性焊条的弧长约等于焊条直径 碱性焊条的弧长应为焊条直径的一半左右 进行正常焊接 采用上述引弧方法即使在引弧处产生气孔 也能在电弧第二次经过时 将这部分金属重新熔化 使气孔消除 并且不会留引弧伤痕 为了保证焊缝起点处能够焊透 焊条可作适当的横向摆动 并在坡口根部两侧稍加停顿 以形成一定大小的熔池 引弧对焊接质量有一定的影响 经常因为引弧不好而造成始焊的缺陷 综上所述 在引弧时应做到以下几点 工件坡口处无油污 锈斑 以免影响导电能力和防止熔池产生氧化物 在接触时 焊条提起时间要适当 太快 气体未电离 电弧可能熄灭 太慢 则使焊条和工件粘合在一起 无法引燃电弧 焊条的端部要有裸露部分 以便在引弧时 碰击过猛使药皮成块脱落 引起电弧偏吹和引弧瞬间保护不良 43 引弧位置应选择适当 开始引弧或因焊接中断重新引弧 一般均应在离始焊点后面10 20m处引弧 然后移至始焊点 待熔池熔透再继续移动焊条 以消除可能产生的引弧缺陷 运条电弧引燃后 就开始正常的焊接过程 为获得良好的焊缝成形 焊条得不断地运动 焊条的运动称为运条 运条是电焊工操作技术水平的具体表现 焊缝质量的优劣 焊缝成形的好坏 主要有运条来决定 运条由三个基本运动合成 分别是焊条的送进运动 焊条的横向摆动运动和焊条的沿焊缝移动运动 1 焊条的送进运动主要是用来维持所要求的电弧长度 由于电弧的热量熔化了焊条端部 电弧逐渐变长 有熄弧的倾向 要保持电弧继续燃烧 必须将焊条向熔池送进 直至整根焊条焊完为止 为保持一定的电弧长度 焊条的送进速度应与焊条的熔化速度相等 否则会引起电弧长度的变化 影响焊缝的熔宽和熔深 2 焊条的摆动和沿焊缝移动这两个动作是紧密相联的 而且变化较多 较难掌握 通过两者的联合动作可获得一定宽度 高度和一定熔深的焊缝 所谓焊接速度即单位时间内 44 完成的焊缝长度 表示焊接速度对焊缝成形有一定的影响 焊接速度太慢 会焊成宽而局部隆起的焊缝 太快 会焊成断续细长的焊缝 焊接速度适中时 才能焊成表面平整 焊波细致而均匀的焊缝 3 运条手法为了控制熔池温度 使焊缝具有一定的宽度和高度 在生产中经常采用下面几种运条手法 直线形运条法 直线往返形运条法 锯齿形运条法 月牙形运条法 三角形运条法 圆圈形运条法 收尾电弧中断和焊接结束时 应把收尾处的弧坑填满 若收尾时立即拉断电弧 则会形成比焊件表面低的弧坑 在弧坑处常出现疏松 裂纹 气孔 夹渣等现象 因此焊缝完成时的收尾动作不仅是熄灭电弧 而且要填满弧坑 收尾动作有以下几种 45 划圈收尾法焊条移至焊缝终点时 作圆圈运动 之道填满弧坑再拉断电弧 主要适用于厚板焊接的收尾 反复断弧收尾法收尾时 焊条在弧坑处反复熄弧 引弧数次 直到填满弧坑为止 此法一般适用于薄板和大电流焊接 但碱性焊条不易采用 因其容易产生气孔 回焊收尾法焊条移至焊缝收尾处立即停止 并改变焊条角度回焊一小段 此法适用于碱性焊条 当换焊条或临时停弧时 应将电弧逐渐引向坡口的斜前方 同时慢慢抬高焊条 使得熔池逐渐缩小 当液体金属凝固后 一般不会出现缺陷 三 焊条电弧焊的安全要求1 电焊机 电焊机必须符合现行有关焊机标准规定的安全要求 电焊机的工作环境应与焊机技术说明书上的规定相符 特殊环境条件下 如在气温过低或过高 湿度过大 气压过低以及在腐蚀性或爆炸性等特殊环境中作业 应使用适合特殊环境条件性能的电焊机 或采用必要的防护措施 防止电焊机受到碰撞或剧烈振动 特别是整流式焊机 室外使用的电焊机必须有防雨雪的防护设施 46 电焊机必须装有独立的专用电源开关 其容量应符合要求 当焊机超负荷时 应能自动切断电源 禁止多台焊机共用一个电源开关 电源控制装置应装在电焊机附近人手便于操作的地方 周围留有安全通道 采用启动器启动的焊机 必须先合上电源开关 再启动焊机 焊机的一次电源线 长度一般不宜超过2 3m 当有临时任务需要较长的电源线时 应沿墙或立柱用瓷瓶隔离布设 其高度必须距地面2 5m以上 不允许将电源线拖在地面上 电焊机外露的带电部分应设有完好的防护 隔离 装置 电焊机裸露接线柱必须设有防护罩 使用插头插座连接的焊机 插销孔的接线端应用绝缘板隔离 并装在绝缘板平面内 禁止用连接建筑物金属构架和设备等作为焊接电源回路 电弧焊机的安全使用和维护 接入电源网路的电焊机不允许超负荷使用 焊机运行时的温升 不应超过标准规定的温升限值 47 必须将电焊机平稳地安放在通风良好 干燥的地方 不准靠近高热及易燃易爆危险的环境 要特别注意对整流式弧焊机硅整流器的保护和冷却 禁止在焊机上放置任何物件和工具 启动电焊机前 焊钳与焊件不能短路 采用连接片改变焊接电流的焊机 调节焊接电流前应先切断电源 电焊机必须经常保持清洁 清扫尘埃时必须断电进行 焊接现场有腐蚀性 导电性气体或粉尘时 必须对电焊机进行隔离防护 电焊机受潮 应当用人工方法进行干燥 受潮严重的 必须进行检修 每半年应进行一次电焊机维修保养 当发生故障时 应立即切断焊机电源 及时进行检修 经常检查和保持焊机电缆与电焊机的接线柱接触良好 保持螺帽紧固 工作完毕或临时离开工作场地时 必须及时切断焊机电源 电焊机的接地 各种电焊机 交流 直流 电阻焊机等设备或外壳 电气控制箱 焊机组等 都应按现行 SDJ 电力设备接地设计技术规程 的要求接地 防止触电事故 48 焊机的接地装置必须经常保持连接良好 定期检测接地系统的电气性能 禁用氧气道和乙炔管道等易燃易爆气体管道作为接地装置的自然接地极 防止由于产生电阻热或引弧时冲击电流的作用 产生火花而引爆 电焊机组或集装箱式电焊设备都应安装接地装置 专用的焊接工作台架应与接地装置联接 为保护设备安全 又能在一定程度上保护人身安全 应装设熔断器 断路器 又称过载保护开关 触电保安器 也叫漏电开关 当电焊机的空载电压较高 而又在有触电危险的场所作业时 则对焊机必须采用空载自动断电装置 当焊接引弧时电源开关自动闭合 停止焊接 更换焊条时 电源开关自动断开 这种装置不仅能避免空载时的触电 也减少了设备空载时的电源损耗 不依靠带电焊件 身体出汗而衣服潮湿时 不得靠在带电的焊件上施焊 2 焊接电缆 焊机用的软电缆线应采用多股细铜线电缆 其截面要求应根据焊接需要载流量和长度 按焊机配用电缆标准的规定选用 电缆应轻便柔软 能任意弯曲或扭转 便于操作 49 电缆外皮必须完整 绝缘良好 柔软 绝缘电阻不得小于1M 电缆外皮破损时应及时修补完好 连接焊机与焊前必须使用软电缆线 长度一般不宜超过20 30m 截面积应根据焊接电流的大小选取 以保证电缆不致过热而损伤绝缘层 焊机的电缆线应使用整根导线 中间不应有连接接头 当工作需要接长导线时 应使用接头连接器牢固连接 连接处应保持绝缘良好 而且接头不要超过两个 焊接电缆线要横过马路或通道时 必须采取保护套等保护措施 严禁搭在气瓶 乙炔发生器或其它易燃物品的容器的材料上 禁止利用厂房的金属结构 轨道 管道 暖气设施或其它金属物体搭接起来作电焊导线电缆 禁止焊接电缆与油脂等易燃物料接触 3 电焊钳 电焊钳必须有良好的绝缘性与隔热能力 手柄要有良好的绝缘层 焊钳的导电部分应采用紫铜材料制成 焊钳与电焊电缆的连接应简便牢靠 接触良好 焊条在位于水平45 90 等方向时焊钳应都能夹紧焊条 并保证更换焊条安全方便 50 电焊钳应保证操作灵便 焊钳重量不得超过600g 禁止将过热的焊钳浸在水中冷却后立即继续使用 4 环境条件 焊接场所应通风除尘 防止焊接烟尘和有害气体对焊工造成危害 焊接作业人员应按LD T75 1995 劳动防护用品分类与代码 选用个人防护用品和合乎作业条件的遮光镜片和面罩 焊接作业时 应满足防火要求 可燃 易燃物料与焊接作业点火源距离不应小于10m 四 电弧切割的安全要求电弧切割的安全操作要严格遵守电弧焊的相关安全操作规程 除此之外 还要注意 1 电弧切割时电流较大 要防止焊机过载发热 2 电弧切割时烟尘大 操作者应配戴送风式面罩 作业场地必须采取排烟除尘措施 加强通风 为了控制烟尘的污染 可采用水弧气刨 3电弧切割时大量高温液态金属及氧化物从电弧下被吹出 应防止烫伤和火灾 4 电弧切割时噪声较大 操作者应戴耳塞 51 第七章气焊与气割的安全技术 教学要求 1 了解气焊气割的基本原理和使用范围2 了解常用气体的性质 熟练掌握其使用安全要求3 掌握焊炬 割炬 阻火装置及附件的结构 熟练掌握其安全使用要求教学重点 焊炬 割炬 阻火装置及附件的结构 熟练掌握其安全使用要求教学难点 常用气体的性质 熟练掌握其使用安全要求课时分配 本章共用20课时教学内容 第一节气焊与气割的基础知识一 气焊气焊是利用可燃气体与助燃气体混合燃烧的火焰去熔化工件接缝处的金 52 属和焊丝而达到金属间牢固连接的方法 它具有设备简单 操作方便 实用性强等特点 因此 在各工业部门的制造和维修中得到了广泛的应用 气焊应用的设备及工具包括氧气瓶 乙炔瓶 或乙炔发生器 回火防止器 焊炬 减压器及氧气输送管 乙炔输送管等 这些设备器具在工作时的应用情况见图7 1 教材P122页 气焊用的焊丝起填充金属的作用 焊接时与熔化的母材一起组成焊缝金属 因此 应根据工件的化学成份 机械性能选用不同成分或性能的焊丝 有时液可用以被焊板材上切下的条料作焊丝 焊接有色金属 铸铁和不锈钢时 还应采用焊粉 熔剂 用以消除覆盖在焊材及熔池表面上难溶的氧化膜和其他杂质 并在熔池表面形成一层熔渣 保护熔池金属不被氧化 排除熔池中的气体 氧化物及其他杂质 提高熔化金属的流动性 使焊接顺利并保证质量和成形 气焊主要应用于薄钢板 低熔点材料 有色金属及其合金 铸铁件 硬质合金刀具等材料的焊接 以及磨损 报废零件的补焊 构件变形的火焰矫正等 53 二 气割气割是利用可燃气体与氧气混合燃烧的火焰热能将工件切割处预热到一定温度后 喷出高速切割氧流 使金属剧烈氧化并放出热量 利用切割氧流把熔化状态的金属氧化物吹掉 而实现切割的方法 金属的气割过程实质是铁在纯氧中的燃烧过程 而不是熔化过程 可燃气体与氧气的混合及切割氧的喷射是利用割炬来完成的 气割所用的可燃气体主要是乙炔 液化石油气和氢气 气割时应用的设备器具除割炬外均与气焊相同 气割过程是预热 燃烧 吹渣过程 但并不是所有金属都能满足这个过程的要求 只有符合下列条件的金属才能进行气割 1 气割时金属氧化物的熔点应低于金属的熔点 2 金属在切割氧流中的燃烧应是放热反应 3 金属在氧气中的燃烧点应低于其熔点 4 金属中阻碍气割过程和提高钢的可淬性的杂质要少 5 金属的导热性不应太高 符合上述条件的金属有纯铁 低碳钢 中碳钢和低合金钢以及钛等 其他常用的金属材料如 铸铁 不锈钢 铝和铜等 则必须采用特殊的气割方法 例如等离子切割等 54 三 气焊与气割的优缺点 气焊气焊的优点 1 设备简单 使用灵活 2 对铸铁及某些有色金属的焊接有较好适应性 3 电力供应不足时 气焊可发挥更大作用 气焊的缺点 1 生产效率低 2 焊接后工件易变形 热影响区较大 3 较难实现自动化 气割气割的优点 设备简单 使用灵活 气割的缺点 对切口两侧的金属成份产生影响 工件易变形 第二节气焊与气割常用气体能够燃烧 并在燃烧中释放大量热量的气体 称之为可燃气体 本身不燃 55 烧 但可以支持其他可燃物质燃烧的气体 称之为助燃气体 气焊气割常用的可燃气体有乙炔 氢气 液化石油气等 常用的助燃气体是氧气 一 乙炔 乙炔的爆炸性乙炔是不饱和的碳氢化合物 工业用乙炔中 因为混有硫化氢及磷化氢等杂质 故具有特殊的臭味 是一种危险的易燃易爆气体 自燃点低 点火能量小 0 019毫焦 在一定条件下 很容易因分子的聚合 分解而发生着火 爆炸 1 纯乙炔的分解爆炸性纯乙炔的分解爆炸性 首先决定于它的压力和温度 同时与接触介质 乙炔中的杂质 容器形状等有关