焊接与热切割作业安全技能.ppt
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1、部门 日期,焊接与热切割作业安全技能,目录,气焊与气割基础知识(第一部分)气焊与气割安全操作技能(第二部分),气焊与气割基础知识(第一部分),一、焊接与热切割作业分类及定义 焊接与热切割作业指运用焊接或热切割方法对材料进行加工的作业,主要分以下几种:1.熔化焊接与热切割作业,指使用局部加热的方法将连接处的金属或其它材料加热至溶化状态而完成焊接与切割的作业,适用于气焊与气割、焊条电弧焊与碳弧气刨、埋弧焊、气体保护焊、等离子弧焊、电渣焊、电子束焊、激光焊、氧溶剂切割、激光切割、等离子切割等作业。,气焊与气割基础知识,2、压力焊作业,指在焊接时施加一定压力而完成的焊接作业,适用于电阻焊、气压焊、爆炸
2、焊、摩擦焊、冷压焊、超声波焊、锻焊等作业。3、钎焊作业,指使用比母材熔点低的材料做钎焊,将焊接和钎料加热到高于钎料熔点,但低于目材熔点的温度,利用液态钎料润湿母材,填充接头间隙并与母材相互扩散而实现连接焊件的作业,适用于火焰钎焊作业、电阻钎焊作业、感应钎焊作业、浸渍钎焊作业、炉中钎焊作业。,气焊与气割基础知识,二、气焊的基本原理 气焊是利用可燃气体和氧气在焊炬中混合后,由焊接嘴喷出,点火燃烧,产生热量来溶化被焊件接头处与焊丝形成牢固的接头,如图所示。气焊主要用于薄钢板、有色金属、金属铁件、刀具的焊接以及硬质合金等材料的堆焊和磨损件的补焊。,气焊与气割基础知识,1、气焊应用的设备和器具。气焊所用
3、的设备包括氧气瓶、乙炔瓶、焊炬、减压器、回火防止器及胶管等。2、气焊丝(填充材料)。气焊用的焊丝起填充金属的作用,与溶化剂的母材一起组成焊缝金属,因此,应根据母材材质的化学成分选择成分类型相同的焊丝。焊丝可分为碳素结构钢、不锈钢、铜及铜合金、铝及铝合金、铸铁气焊丝等,也可以用被焊材料切下的条料做焊丝。3、气焊溶剂(气焊粉)。气焊过程中被加热的金属极易生成氧化物,使焊缝产生气孔及夹渣等缺陷。为了防止氧化及消除已形成的氧化物,在焊接有色金属、铸件以及不锈钢等材料时,通常需要加气焊溶剂。在气焊过程中,将溶剂直接加到熔池内,使其与高溶化点的金属氧化物形成熔渣浮在上面,防止熔池金属在高温时被继续氧化。,
4、气焊与气割基础知识,三、气割的基本原理 气割是利用预热火焰将被切割的金属预热到燃点(即该金属在氧气中能剧烈燃烧的温度),再向此处喷射高纯度、高速度的氧气流,使金属燃烧形成成金属氧化物,即熔渣。熔渣被高速氧气流吹掉,与此同时,燃烧热和预热火焰又进一步加热下层金属,使之达到燃点,并进行燃烧。这种预热燃烧去渣的过程重复进行,即形成切口,移动割炬就能把金属逐渐割开,这就是气割过程的基本原理。由此可见,金属的气割过程实质上是金属在纯氧中燃烧的过程。普通低碳钢、中碳钢和低合金钢气割性能最好;高碳钢及含有易淬硬元素(如鉻、钼、钨、锰等)的中合金和高合金钢,可气割性较差。不锈钢含有较多的鉻和镍,易形成高熔点的
5、氧化膜(如Cr2O3),铸铁的熔点低,铜和铝的导热性能好(铝的氧化物熔点高),它们属难于气割或不能气割的金属材料。,气焊与气割基础知识,四、进行气割的金属应具备什么条件 1、金属的燃点要低于熔点。这样才能保证先加热到燃点,使金属燃烧,实现切割过程。低碳钢的燃点约为1350,熔点约为1500,具备金属切割最基本条件。当碳钢含碳量为0.7%时,其燃点和熔点差不多都等于1300;当含碳量大于0.7%时,燃点就比熔点高了,所以高碳钢不能气割。铸铁的燃点比熔点高,所以不能用氧气切割方法进行切割。2、金属氧化物的熔点要低于金属的熔点。这样才能保证金属氧化物被燃烧热融化,再被气流吹掉,从而完成切割过程;此时
6、要切割的金属还没有溶化,保证割口窄小整齐。3、金属在氧气中燃烧的燃烧热要大。气割过程中的预热主要靠燃烧热,例如,低碳钢气割时,预热的热量中,70%来自燃烧热,30%来自预热火焰。因此燃烧大,才能立即将割口邻近的金属预热到燃点,使切割过程得以继续进行。4、金属导热(散热)不能太快。这样才能迅速地预热到燃点。铜和铝导热快,这是铜和铝不能气割的原因之一。5、阻碍气割的元素和杂质要少。如碳燃烧生成的CO和CO2会降低氧气纯度,从而严重影响气割速度,同时增加氧气消耗量。,气焊与气割基础知识,五、为什么铸铁、铜、铝不能进行气割?低碳钢、中碳钢和合金钢气割性能好,广泛应用气割。而铸铁、不锈钢、铜和铝不具备气
7、割条件,均不能用一般气割方法进行切割。1、铸铁不能气割的原因是:a铸铁含碳、硅多,熔点低(1200),以至燃点高于熔点;b铸铁的氧化物(氧化硅等)熔点高于铸铁熔点;c碳燃烧生成CO和CO2,降低了切割氧流纯度。2、含鉻镍多的不锈钢不能气割的原因主要是金属氧化物熔点(氧化鉻熔点1990,氧化镍熔点1900)高于金属熔点。3、铜和铝及合金不能进行气割的原因是:a铜和铝及其合金导热太快;b金属燃点高于熔点;c金属氧化物熔点高于金属熔点,氧化铝熔点2050,而铝熔点658,氧化铜熔点在1236,而铜熔点1083;d燃烧放出的热量多。不锈钢和铝、铜及其合金需要进行热切割时,可采用等离子弧切割。等离子弧是
8、能量密度很高的压缩电弧,弧柱中气体几乎全部达到离子状态,电弧温度可高达15003000。能使金属等物体迅速熔化,并把熔渣吹掉,获得窄而整齐的割口。由于等离子弧切割是熔化过程,金属都可以用等离子弧切割。,气焊与气割基础知识,六、焊炬的结构及工作原理 焊炬又称焊枪,焊炬的作用是使可燃气体与氧气按需要的比例在焊炬中混合均匀,并以一定的速度从焊枪喷出,进行燃烧,形成一定能量和性质稳定的焊接火焰。焊炬按可燃气体进行混合室的方法不同,可分为射吸式和等压式两种。最常用的射吸式焊炬如图:,气焊与气割基础知识,射吸式焊炬的原理是:当打开氧气调节轮后,具有一定压力的氧气经氧气导管,并以高速喷入混合气管,使喷嘴周围
9、空间形成真空,将乙炔导管中的乙炔(此时需先打开乙炔调节手轮)吸入混合气管,并经混合气管充分混合后,由喷嘴喷出,点燃即成焊接火焰。射吸式焊炬的优点是:由于乙炔是依靠氧气的射吸作用进入焊炬的,不论使用低压乙炔还是中压乙炔均可正常工作。其缺点是:在焊接过程中焊炬温度升高,使混合气管内的混合气体的温度和压力也升高,引起喷嘴周围的真空温度降低,使乙炔流入量减少,造成氧、乙炔的混合比例增加,火焰变为氧化焰,使焊接质量降低。因而这种焊炬工作一段时间后,需要重新调节火焰,或是将焊嘴和混合气管浸入水中,使其冷却才行。,气焊与气割基础知识,七、割炬的结构及工作原理 气割割炬又称割枪,是气割的主要工具。它的作用使可
10、燃气体与氧气混合,点燃后形成有一定热能和形状的预热火焰,并能在预热火焰中喷射切割氧气流,以便进行切割。割炬的种类很多,在此着重介绍氧-液化石油气割炬和氧-乙炔切割割炬。1、氧-乙炔切割割炬:这种割炬形成预热火焰所用的可燃气体是乙炔。和焊炬一样,按形成预热的工作原理,氧-乙炔切割割炬可分为射吸式和等压式两种,其中射吸式割炬最为普遍。射吸式割炬的结构如图所示:射吸式割炬的结构是以射吸式焊炬为基础,增加了切割氧的气路和阀门,并采用专门的割嘴,割嘴的中心是切割氧的通道,预热火焰均匀地分布在它的周围。进行气割时,先开启预热氧气阀和乙炔阀,点燃并调节预热火焰为中性焰,将被割金属加热到燃点,随即开启切割氧气
11、阀,切割氧气流经切割氧气管,由割嘴的中心喷出,进行气割。,气焊与气割基础知识,割嘴根据具体结构不同,可分为组合式(环形)割嘴和整体式(梅花形)割嘴,如图所示。环形割嘴是由内嘴和外套两部分组成,制造容易,但火焰稳定差,气体消耗量大,在安装内嘴和外套时,必须保证同心,否则预热火焰偏向一侧,使切口质量变坏;梅花形割嘴没有上述缺点,火焰力量较大,但制造困难。,气焊与气割基础知识,射吸式割炬可用于中压乙炔,也可用低压乙炔,因而在我国应用较为普遍。2、氧-液化石油气切割割炬:液化石油气的燃烧和乙炔不同,因此,用于气割时,必须制作专门的割炬或对原有氧-乙炔割炬进行改制。若采用原有的氧-乙炔割炬进行氧-液化石
12、油气切割,虽然也可以切割一般厚度的钢板,但火焰不够集中,切割速度慢,特点是点火、调节都比较困难。,气焊与气割基础知识,八、减压器、回火器的作用及工作原理 减压器按用途不同可分为氧气减压器和乙炔减压器等;按构造不同可分为单极式和双极式两类;按工作原理不同可分为正作用式和反作用式两类。目前,国内生产的减压器主要是单极反作用式和双极混合式两类。1、减压器的作用。减压器的作用主要是进行减压、稳压和调压。A、减压:把储存在气瓶内较高的气体减压到所需的工作压力。使用减压器时,顺时针方向把调压螺钉旋入,调压弹簧即受压缩产生向上的压力,并通过弹性薄膜由减压活门顶杆传递到减压活门上,克服副弹簧的压力后将减压活门
13、拉开,此时高压氧气就从间隙中流入低压气室内。高压气体从高压气流室流入低压气室时,由于体积的膨胀而使压力下降,这就是减压器的减压。,气焊与气割基础知识,B、稳压、调压:减压器有自动调节作用,使低气压室气体的压力稳定地保持为工作压力。2、氧气减压器工作原理。现以QD-1型氧气减压器(俗称氧气表,如图)为例说明减压器的基本结构及工作原理。减压器主要是由罩壳、调压螺钉、调压弹簧、弹性薄膜、减压活门和活门座、安全阀、进出口接头以及高压表与低压表等部分组成。在减压器非工作状态时,调压螺钉向外旋出,此时调压弹簧处于松弛状态,当氧气瓶阀开启时,高压氧气通过进气口流入高压气室,由于减压活门被副弹簧压在活门座上,
14、高压气体不能流入低压气室内。减压器上的高压表和高压气室相通,指示高压气室即气瓶内的气体压力。低压表与低压气室相通,指示低压气室即工作压力。此外,在减压器上还装有与低压气室相通的安全阀。当减压器发生故障使低压气室的压力超过安全阀泄气压力时,气体从安全阀逸出。这样不但可以保护低压表不受压力过高的气体冲击而损坏,而且也不会因为超过工作压力的气体流出而造成其他事故。,3、乙炔减压器工作原理。乙炔所用的减压器,其作用原理和使用方法与氧气减压器基本相同,只是零件尺寸、形状和材料有所不同。但由于乙炔瓶阀的阀体旁侧没有连接减压器的接头,必须使用带夹环的乙炔减压器,如图所示。转动紧固螺钉时,能使乙炔减压器的连接
15、管压紧在乙炔瓶阀的出气口上,使乙炔通过减压器供焊、割用。,气焊与割基础知识,气焊与割基础知识,4、干式乙炔回火防止器。氧-乙炔焰使用过程中会出现回火现象,即混合气体火焰倒流进入焊、割嘴。为防止火焰倒流进入气瓶发生爆炸的危险,在乙炔的通路上要安装干式乙炔回火防止器。干式乙炔回火防止器主要由单向阀、火焰消除器、壳体等部分组成,其基本机构见图2-7。单向阀是仅允许气体向一个方向流动的阀。火焰消除器是利用微孔散热器熄灭火焰的装置,例如微孔烧结粉末金属管。乙炔回火防止器的最高工作压力为0.15MPa,工作环境温度为-2060。用于乙炔回火器部件的铜合金量必须小于70%。,气焊与割基础知识,5、液化石油气
16、减压器。液化石油气减压器的构造如图2-8所示。其作用也是将气体内的压力降至工作压力和稳定输出压力,保持供气量均匀。液化石油气减压器的输出压力可在一定范围内调节。民用的减压器可用于切割一般厚度内的钢板,民用减压器只要更换一下弹簧,其输出压力即可提高,但在改制时必须保证安全阀弹簧处不漏气,具体办法是拧紧安全阀弹簧。实践证明,用稍加改制后的民用减压器完全可以切割200300mm的铸钢。另外,液化石油气减压器也可以直接使用丙烷减压器。,气焊与割基础知识,九、氧气的性质及安全使用注意事项 氧气的性质:空气中氮气占78.1%,氧气占20.9%,氩气、水蒸气、二氧化碳等其它微量气体占1%。氧气在常温常压下为
17、无色、无味的气体,液化后呈蓝色或淡蓝色。氧气本身不燃烧但能助燃,为I类火灾危险物质。氧气化学性质活泼,能与多种元素化合产生光和热,即燃烧。有的金属在空气中不能燃烧,但与压缩纯氧气流作用能够燃烧。氧气的安全使用注意事项有:1、在氧气、生产、充装、储运和使用场所,要求其空气中的含量小于23%。在氧气容易聚集的地方应设通风装置,并对氧气浓度进行检测,要求远离热源和火源。检修时需要用空气置换,方可工作。2、氧气的化学性质极为活泼,它几乎能与所有的可燃性气体、蒸汽、可燃性粉尘混合而形成爆炸性混合物,这种混合物具有较宽的爆炸极限范围。多孔性有机物质,如碳、羊毛纤维等,浸透了液态氧(所谓液态爆炸),在一定的
18、冲击力下,就会发生剧烈的爆炸。,气焊与割基础知识,3、富氧环境还容易引气火灾。被氧饱和的衣服见火就着。在富氧环境不得抽烟,即使离开了富氧环境,由于,由于衣服已吸饱了氧,在1.5h内也不能抽烟。4、人正常生活环境中,空气的含氧量应为18%20.9%。低于18%则为缺氧,低于16%会导致人窒息死亡。而吸入纯氧或高浓度氧后,会损伤人的肺毛细血管内皮和肺泡上皮,出现肺水肿、出血、透明膜形成等症状,出现呼吸宭迫综合症,即氧中毒,严重者直至死亡。5、低温液氧滴落在皮肤上,应立即用水洗掉;发生冻伤时,立即对损伤部位做4045温水浴,绝对不要烘烤或使用46 以上的水冲洗,否则加重皮肤组织的损伤。,气焊与割基础
19、知识,十、缺氧窒息的概念及人在缺氧和富氧环境下会出现的症状 1、缺氧窒息的概念。有些气体不会使人中毒,但却对人有害,从安全角度而言,氮气便是一种无毒有害的气体。当人进入充满氮气的受限空间中,会迅速窒息死亡。人的生存离不开氧气,空气中氧气约占空气中的20.9%左右,当受限空间内氧气含量(按体积)小于16%时就能使人窒息死亡。2、氧气不足时(各种浓度)的症状。空气中的氧气正常含量为20.9%;含氧量为19.512%时,人的判断能力变差,呼吸脉搏加速,疲劳,失去协调性;含氧量12%10%时,在几秒到几分钟之内就会发生呼吸受阻、循环变差、非常疲劳等症状;含氧量为10%6%时出现恶心、呕吐、无法行动、失
20、去意识甚至死亡;含氧量为6%0%时,立即产生抽搐、无法呼吸、呼吸暂停、心脏衰竭,心跳停止等症状,数分钟内死亡。3、氧气含量过高也会引气中毒,氧中毒的发生主要取决于氧分压。人如果在大于0.05半个大气压)的纯氧环境中,氧气对所有的细胞都有毒害作用,吸入时间过长,就可能发生“氧中毒”。肺部毛细管屏障被破坏,,气焊与割基础知识,导致水肿、肺淤血和出血,严重影响呼吸功能,进而使各脏器缺氧而发生损害。在0.1MPa(1个大气压)的纯氧环境中,人只能存活24h,就会发生肺炎,最终导致呼吸衰竭、窒息而死。人在0.2MPa(2个大气压)高压纯氧环境中,最多可停留1.52h,超过了会引气脑中毒,生命节奏紊乱,精
21、神错乱,记忆丧失。如加入0.3 MPa(3个大气压)甚至更高的氧,人会在数分钟内发生脑细胞变坏而死,抽搐昏迷,导致死亡。,气焊与割基础知识,十一、乙炔有哪些性质?安全使用注意事项有哪些?1、乙炔的性质:乙炔是不饱和的碳氢化合物,分子式C2H2,又名电气石,密度为1.17kg/m3。工业用乙炔因含硫化氢(H2S)和磷化氢(PH3)等杂质,故具有特殊的臭味。乙炔是可燃气体,自然点为305,容易受潮自然,点火能量小(0.019mJ)。它与空气混合燃烧时所产生的火焰温度为2350,而与氧气混合燃烧时所产生的火焰温度可达3300。2、乙炔的安全使用注意事项有:a.乙炔是一种具有爆炸危险的气体,爆炸的危险
22、性随压力和温度升高而增大。当乙炔压力超过0.147MPa或温度超过305 时,遇火就会爆炸。当压力超过0.147MPa和温度超过580 时就会自爆。我国规定乙炔工作压力禁止超过0.147MPa。b.乙炔与空气混合爆炸极限范围为2.2%81%,乙炔与氧气混合爆炸极限范围2.8%93%,在常压下,遇到明火就会立刻发生爆炸。安全规则规定,乙炔距离火源不得小于10M。,气焊与割基础知识,c.在使用、运输中温度不得超过40,装盛乙炔的容器和管道需保持良好的冷却条件,不得在夏季烈日下暴晒等。d.乙炔与氮气、水蒸气等不与乙炔发生反应的气体混合,会降低爆炸危险性。乙炔溶解在液体里会大大降低爆炸性。e.乙炔与铜
23、或银长期接触就会产生一种爆炸性混合物,即乙炔铜或乙炔银,当它们收到摩擦、剧烈振动或加热到110 时,就会引起爆炸。因此,我国规定严禁纯铜、银等及其制品与乙炔接触。必须使用合金器具或零件时,合金含铜量不超过70%。f.乙炔与氯、次氯酸盐等化合,在日光照射下或加热就会发生燃烧爆炸,所以乙炔着火时严禁用四氯化碳灭火器救火。此外,乙炔不能与氟、溴、碘等能引起化学反应和发生燃烧危险的元素接触。g.由于乙炔受压会引起爆炸,不能加压直接装瓶储存。可以利用乙炔能大量溶解在丙酮中的特性进行储存,1L丙酮可溶解25L乙炔。工业上将乙炔灌装在盛有丙酮和多孔物质的容器中,称为溶解乙炔(装瓶乙炔)进行储运,既方便又经济
24、。,气焊与割基础知识,h.乙炔的爆炸与储存乙炔的容器管道形状大小有关。容器管道直径越小,越不容易爆炸。乙炔储存在毛细管中,即使乙炔压力增高到2.65MPa时也不会爆炸。因此,乙炔瓶就是利用乙炔的特性,将乙炔溶解在丙酮里,储存在多孔性填料中。安全规则规定:工作压力0.020.15MPa的中压乙炔管道,应采用内径为80mm以下的无缝钢管;工作压力0.150.25MPa的高压乙炔管道,应采用内径20mm以下的无缝钢管。使用中不得随意更换管径管道。f.乙炔中毒现象比较少见,它主要表现为中枢神经系统损伤。其症状轻度的表现为精神兴奋、多言、嗜睡、走路不稳等;重度的表现为意识障碍、呼吸困难、发呆、瞳孔反应消
25、失、昏迷等。也有表现为狂躁、无辜哭笑等精神症状。,气焊与割基础知识,十二、氧气瓶的构造特征 氧气瓶是用来储存和运输氧气的高压容器,氧气瓶属于压缩气瓶。氧气瓶外表面漆成天蓝色,并用黑漆喷上明显的“氧气”字样。氧气瓶的结构如图2-9所示,氧气瓶由瓶体、瓶阀、瓶箍及瓶帽组成。氧气瓶通常用优质碳素钢或低合金钢制成无缝圆形柱。瓶体的上部瓶口内壁攻有螺纹,用以旋上瓶阀,瓶口外部还套有瓶箍,用以旋装瓶帽,以保护瓶阀免收意外的碰撞而损坏。防震橡胶圈用来减轻振动冲击,瓶体的底部呈凹面形状或套有方形支底座,使气瓶直立保持平稳。目前,工业中最常用的氧气瓶规格是瓶体外径219mm,瓶体高度约为1370M,容积为40L
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