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第八章特殊焊接与钢板零售作业安全技术
第一节化工及燃料容器、管道的焊补安全技术
化工及燃料容器(如塔、鎌、==和材管料道S因受内部介触力、产过程
等缺陷，时常出现裂纹产具有高度连续性的特点’所以这^中就铕进行抢修.由^^"^时间^任务急.而且要在易燃、易设行’稍有疏忽就会发生爆
起整座厂房、燃料供应系统爆炸着=造成严重后果•因此，在进行化工及燃料容器和管道的焊割作时,必须采取切实可靠的防爆、防火和防毒等技术措®.
一、置换动火与带压不置换动火
化工及燃料容器和管道的焊补，目前主要有罝换动火和带压不置换动火两种方法。凡利用电*或火焰进行焊接或钢板零售作业的’均为动火，或称动火作业.
(一）置换动大
置换动火就是在焊补前用水和不燃气体置换容器或管道中的
可燃气体，或用空气置换容器或管道中的有毒有害气体,使容器或管道内的可燃气体或有毒有害气体的含量符合规定的要求，从而保证焊补作业安全。
a换动火是一种比较安全妥善的办法,在容器、管道的生产检修工作中被广泛采用。但是采用置换法时，容器、管道需要暂停使用，而且要用其他介质进行迓换。在置换过程中要不断取样分析,直至合格后才能动火，动火后还需再S换，显得费时麻烦。另外,如果管道中弯头死角多，则往往不易置换干净而留下隐患。
(二）带压不置换动火
带压不H换动火，就是严格控制含氧使可燃气体的浓度大大超过爆炸上限，然后让它以稳定的速度，从管道口向外喷出，并点燃燃烧,使其与周围空气形成—个燃烧系统，并保持稳定地连续燃烧。然后,即可进行焊补作业。
带压不置换法不需要S换原有的气体，有时可以在设备运转的情况下进行，手续少,作业时间短，有利于生产。这种方法主要适用于可燃气体的容器与管道的外部焊补。由于这种方法只能在连续保持一定正压的情况下才能进行，控制难度较大，而且没有一定的压力就不能使用，有较大的局限性，因此，目前应用不广泛，
二、发生爆炸火灾的原因
(1) 焊接动火前对容器或管道内外气体的取样分析不准确，或取样部位不适当，结果在容器、管道内或动火点周围存在着爆炸性混合物。
(2) 在焊补过程中,周围条件发生了变化。
(3) 正在检修的容器与正在生产的系统未隔离，发生易爆气体互相串通,进入焊补区域,或是生产系统放料排气遇到火花。
(4) 在具有燃烧和爆炸危险的车间、仓库等室内进行焊补作业。
(5) 焊补未经安全处理或未开孔洞的密封容器。
三、置换焊补的安全技术措施
(一）固定动火区
为使焊补工作集中，便于加强管理，厂里和车间内可划定固定动火区。凡可拆卸并有条件移动到固定动火区焊补的物件，必须移至固定动火区内焊补,从而减少在防爆车间或厂房内的动火工作。固定动火区必须符合下列要求：
(1) 无可燃气管道和设备，并且周围距易燃易堪设备管道10m以上。
(2) 室内的固定动火区与防爆的生产现场要隔开，不能有门窗、地沟等串通。
(3) 生产中的设备在正常放空或一旦发生水故时，可燃气体或蒸气不能扩散到动火区。
(4) 要常备足够数适的灭火工具和设备。
(5) 固定动火区内禁止使用各种易燃物质。
(6) 作业区周围要划定界限，悬挂防火安全标志。
(二）实行可靠味绝
现场检修，要先停止待检修设备或管道的工作，然后采取可靠的隔绝措施,使要检修、焊补的设备与其他设备（特别是生产部分的设备)完全隔绝，以保证可燃物料等不能扩散到焊补设备及其周围。可靠的隔绝方法是安装盲板或拆除一段连接管线。盲板的材料、规格和加工精度等技术条件一定要符合国家标准，不可滥用，并正确装配，必须保证盲板有足够的强度，能承受管道的工作压力，同时严密不漏。在盲板与阀门之间应加设放空管或压力表，并派专人看守。对拆除管路的，注意在生产系统或存有物料的一侧上好堵板。堵板同样要符合国家标准的技术条件。同时，还应注意常压敞口设备的空间隔绝，保证火星不能与容器口逸散出来的可燃物接触。对有些短时间的焊补检修，可用水封切断气源,但必须有专人在现场看守水封溢流管的溢流情况，防止水封失效。总之，不认真做好隔绝工作不得动火。
(三）实行彻底置换
做好隔绝工作之后，设备本身必须排尽物料，把容器及管道内的可燃性或有毒性介质彻底置换。在置换过程中要不断地取样分析，直至容器管道内的可燃、有毒物质含量符合安全要求。
常用的S换介质有氮气、水蒸汽或水等。置换的方法要视被置换介质与置换介质的比重而定，当g换介质比被置换介质比重大时，应由容器或管道的最低点送进置换介质，由最高点向外排放。以气体为置换介质时的需用贵一般为被置换介质容积的3倍以上。某些被置换的可燃气体有滞留的性质，或者同置换气体的比重相差不大，此时应注意置换的不彻底或两者相互混合。因此,置换的彻底性不能仅看置换介质的用毋,而要以气体成分的化验分析结果为准。以水为S换介质时，将设备管道灌满即可。
(四）正确清洗容器
容器及管道置换处理后，其内外都必须仔细淸洗。因为，有些可燃易爆介质被吸附在设备及管道内壁的积垢或外表面的保温材料中，液体可燃物会附着在容器及管道的内壁上。如不彻底清洗，由于温度和压力变化的影响，可燃物会逐渐释放出来，使本来合格的动火条件变成了不合格，从而导致火灾爆炸事故。
清洗可用热水蒸煮、酸洗、碱洗或用溶剂清洗，使设备及管道内壁上的结垢物等软化溶解而除去。采用何种方法清洗应根据具体情况确定。碱洗是用氢氧化钠（烧碱）水溶液进行清洗的，其淸洗过程是：先在容器中加入所需数世的清水，然后把定量的碱片分批逐渐加入，同时缓慢搅动，待全部碱片均加入溶解后，方可通入水蒸汽煮沸。蒸汽管的末端必须伸至液体的底部，以防通入水蒸汽后有碱液泡沫溅出。禁止先放碱片后加清水（尤其是热水），因为烧碱溶解时会产生大世的热，涌出容器管道而灼伤操作者。
对于用清洗法不能除尽的垢物，由操作人员穿鉞防护用品，进入设备内部用不发火的工具铲除，如用木质、黄铜（含铜70%以下)或铝质的刀、刷等，也可用水力、风动和电动机械以吸喷砂等方法清除。S换和清洁必须注意不能留死角。
(五〉空气分析和监視
动火分析就是对设备和管道以及周围环境的气体进行取样分析。动火分析不但能保证开始动火时符合动火条件,而且可以掌握焊补过程中动火条件的变化情况。在置换作业过程中和动火作业前,应不断从容器及管道内外的不同部位取气体样品进行分析，检查易燃易爆气体及有毒有害气体的含址。检奄合格后，应尽快实施焊补，动火前半小时内分析数据是有效的，否则应重新取样分析。取样要注意取样的代表性,以使数据准确可靠。焊补开始后每隔一定时间仍需对作业现场环境作分析，动火分析的时间间隔则根据现场情况来确定。若有关气体含tt超过规定要求，应立即停止焊补,再次清洗并取样分析，直到合格为止。
气体分析的合格要求是：
(1) 可燃气体或可燃蒸气的含tt:爆炸下限大于4%的，浓度应小于0.5%;爆炸下限小于4%的，浓度则应小于0.2%:
(2) 有毒有害气体的含世应符合《工业企业设汁卫生标准》的规定；
(3) 对于操作者需进入内部进行焊补的设备及管道，氧气含世应为】8%~21%.
(六）严禁焊补未开孔洞的密封容器
焊补前应打开容器的人孔、手孔、清洁孔及料孔等，并应保持良好的通风。严禁焊补未开孔洞的密封容器。
在容器及管道内需采用气焊或气割时,焊、割炬的点火与熄火应在容器外部进行,以防过多的乙炔气聚集在容器及管道内。
(七）安全组&措施
(])必须按照规定的要求和程序办理动火审批手续。目的是制定安全措施、明确领导者的责任。承担焊补工作的焊工应经专门培训，并经考核取得相应的资格证书。
(2) 工作前要制定详细的切实可行的方案，它包括焊接作业程序和规范、安全措施及施工图等，并通知有关消防队、急救站、生产车间等各方面作好应急安排。
(3) 在作业点周围10m以内应停止其他用火工作，易燃易爆
物品应移到安全场所。
(4) 工作场所应有足够的照明，手提行灯应采用12V安全电压，并有完好的保护罩。
(5) 在禁火区内动火作业以及在容器与管道内进行焊补作业时，必须设监护人。监护的目的是保证安全措施的认真执行。监护人应由有经验的人员担任。监护人应明确职责、坚守岗位。
(6) 进入容器或管道进行焊补作业时,触电的危险性知名，必须严格执行有关安全用电的规定，采取必要的防护措施。
四、带压不置换焊补的安全技术措施
(-)严格控制含氣量 .
目前，有的部门规定氢气、一氧化碳、乙炔和发生炉煤气等的极限含氧tf以不超过1%作为安全值,它具有一定的安全系数。在常温常压情况下氢气的极限含氧过约为5.2%,但考虑到高压、高温条件的不同，以及仪表和检测的误差，所以规定为带压不a换焊补之前和焊补过程中，必须进行容器或管道内含氧过的检测。当发现系统中含氧过增高，应尽快找出原因及时排除，否则应停止焊补。
(二）正压操作
在焊补的全过程中，容器及管道必须连续保持稳定正压,这是带压不置换动火安全的关键•一旦出现负压，空气进入正在焊补的容器或管道中,就容易发生爆炸。
压力一般控制在0.015〜0.049MPa(150〜500毫米水柱）为宜。压力太大，气流速度增大,造成猛烈喷火，给焊接操作造成困难，甚至使熔孔扩大,造成事故；压力太小，容易造成压力波动，焊补时会使空气渗入容器或管道，形成爆炸性混合气体。
(三）严格控制工作点周围可燃气体的含t
无论是在室内还是在室外进行带压不置换焊补作业时，周围滞留空间可燃气体的含世,以小于0.5%为宜。分析气体的取样部位应根据气体性质及房屋结构特点等正确选择，以保证检测结果的正确性和可靠性。
室内焊补时，应打开门窗进行自然通风，必要时,还应采取机械通风，以防止爆炸性混合气体的形成。
(四）焊补操作的安全要求
有关安全组织措施同置换焊补安全组织措施见（1)〜(4)条。
(1) 焊工在操作过程中，应避开点燃的火焰，防止烧伤。
(2) 焊接规范应按规定的工艺预先调节好，焊接电流过大或操作不当，在介质压力的作用下容易引起烧穿，以致造成事故。
(3) 遇周围条件有变化，如系统内压力急剧下降或含氧量超过安全值等，都要立即停止焊补,待査明原因采取相应对策后，才能继续进行焊补。
(4) 在焊补过程中，如果发生猛烈喷火现象时,应立即采取消防措施。在火未熄灭前，不得切断可燃气来源，也不得降低或消除容器或管道的压力，以防容器或管道吸入空气而形成爆炸性混合
气体。
第二节登高焊接与钢板零售的安全技术
焊工在坠落高度基准面2m以上（包括2m)有可能坠落的高处进行焊接与钢板零售作业的称为髙处（或称登高)焊接与钢板零售作业。我国将高处作业列为危险作业，并分为四级，见表8—1。
表8-1高处作此的级别
级别 — 二 三, 特级
距基准面高度（m) 2〜5 5〜15 15〜30 >30

高处作业存在的主要危险是坠落，而高处焊接与钢板零售作业将高处作业和焊接与钢板零售作业的危险因素叠加起来,增加了危险性。其安全问题主要是防坠落、防触电、防火防爆以及其他个人防护等。因此,高处焊接与钢板零售作业除应严格遵守一般焊接与钢板零售的女
全要求外，还必须遵守以下安全措施。
(!)登高焊割作业应避开高压线、裸导线及低压电源线•不可避开时，上述线路必须停电，并在电闸上挂上“有人工作，严禁合阐”的宵告牌。
(2) 电焊机及其他焊割设备与高处焊割作业点的下部地面保持10m以上的距离，并应设监护人，以备在情况紧急时立即切断电源或采取其他抢救措施。
(3) 登高进行焊割作业者,衣苕要灵便，戴好安全帽，穿胶底鞋,禁止穿硬底鞋和带钉易滑的鞋。要使用标准的防火安全带，不能用耐热性差的尼龙安全带,而且安全带应牢固可靠•长度适宜。
(4) 登高的梯子应符合安全要求，梯脚需防滑，上下端放H应牢靠，与地面夹角不应大于60%使用人字梯时夹角约40士5°为宜,并用限跨铁钩挂住。不准两人在一个梯子上(或人字梯的同一侧）同时作业。禁止使用盛装过易燃易爆物质的容器(如油桶、电石桶等)作为登高的垫脚物。
(5) 脚手板宽度单人道不得小于0.6tn，双行人道不得小于1.2m,上下坡度不得大于^3，板面要钉防滑条并装扶手。板材需经过检査，强度足够，不能有机械损伤和腐蚀。使用安全网时要张挺，要层层翻高，不得留缺口.
(6) 所使用的焊条、工具、小零件等必须装在牢固的无孔洞的工具袋内，防止落下伤人。焊条头不得乱扔，以免烫伤、砸伤地面人员，或引起火灾。
(7) 在高处进行焊割作业时，为防止火花或飞溅引起燃烧和爆炸事故，应把动火点下部的易燃易爆物移至安全地点。对确实无法移动的可燃物品要采取可靠的防护措施,例如用石棉板覆盖遮严;在允许的情况下,还可将可燃物喷水淋湿,增强耐火性能。高处焊割作业，火星飞得远，散落面大，应注意风向风力，对下风方向的安全距离应根据实际情况增大，以确保安全。焊割作业结束后，应
检查是否留有火种，确认合格后方可离开现场a
(8) 严禁将焊接电缆或气焊、气割的橡皮软管缠绕在身上操作，以防触电或燃爆•登高焊割作业不得使用带有高频振荡器的焊接设备。
(9) 患有高血压、心脏病、梢神病以及不适合登高作业的人员不得登高焊割作业。登高作业人员必须经过健康检查。
(10) 恶劣天气，如六级以上大风、下雨、下雪或雾天，不得登高焊割作业。
第三节水下焊接与钢板零售的安全技术
水下焊接与钢板零售是水下工程结构的安装、维修施工中不可缺少的重要工艺手段。它们常被用于海上救捞、海洋能源、海洋采矿等海洋工程和大型水下设施的施工过程中。
一、水下焊接
水下焊接有干法、湿法和局部干法三种。
(一）千法焊接
这是采用大型气室罩住焊件、焊工在气室内施焊的方法，由于是在干燥气相中焊接，其安全性较好。在深度超过空气的潜入范因时，由于增加了空气环境中局部氣气的压力，容易产生火星。因此应在气室内使用惰性或半惰性气体。干法焊接时,焊工应穿戴特制防火、耐高温的防护服。
与湿法和局部干法焊接相比，干法焊接安全性最好，但使用局限性很大，应用不普遍。
(二）局部干法焊接
局部干法是焊工在水中施焊，但人为地将焊接区周围的水排开的水下焊接方法,其安全措施与湿法相似。
由于局部干法还处于研究之中，因此使用尚不普遍。
(三）湿法焊接
湿法焊接是焊工在水下直接施焊，而不是人为地将焊接区周围的水排开的水下焊接方法。
电弧在水下燃烧与埋弧焊相似，是在气泡中燃烧的。
焊条燃烧时焊条上的涂料形成套筒使气泡稳定存在，因而使电弧稳定，如图8-1所示。
要使焊条在水下稳定燃烧,必须在焊条芯上涂一层一定厚度的涂药,并用石蜡或其他防水物质浸溃的方法，使焊条具有防水性。气泡由氢、氧、水蒸气和由焊条药皮燃烧产生的气体组成。暗褐色的浑浊烟雾系氧化铁和在焊接过程中产生的其他氧化物。为克服水的冷却和压力作用造成的引弧及稳弧困难,其引弧电压要高于大气中的引弧电压,其电流较大气中焊接电流大15%〜20%。
水下湿法焊接与干法和局部千法焊接相比，应用最多，但安全性最差。由于水具有导电性，因此防触电成为湿法焊接的主要安全问题之一。
二、水下钢板零售
水下钢板零售主要有水下气割、氧一弧水下钢板零售和金属一电弧水下钢板零售等,这些方法均属热钢板零售方法。
(-)水下气割
水下气割又称为水下氧一可燃气钢板零售。水下气割的原理与陆上气割相同。
水下气割的火焰是在气泡中燃烧的，如图8-2。水下气割常用的可燃气体有氢、
乙炔和液化石油气。为了将气体压送至水下，需要保持一定的压力。由于乙炔对压力敏感，高压下会发生爆炸，
因此，只能在深度小于5m的浅水中使用。水下气割一般采用氧一氢混合气体火焰。
在水下进行气割需特别强调安全问题，因为使用易燃易爆的气体本来就具有危险性，而水下条件持殊，危险性更大。
(二）氣一狐水下钢板零售
氧一弧水下钢板零售的原理是:首先用管状空心电极与工件之间产生的电弧预热工件，然后从管电极中喷出氧气射流，使工件燃烧,建立氧化放热反应，并将熔渣吹掉，形成割缝使用的特殊管状焊条是由直径6〜8或8〜10mm的钢管制成的，其表面涂药，并使与水隔离。用特殊的电极夹钳，把1.5〜3.5大气压的氧气通入管中。当电弧加热金属时,氧气象平常的气割一样使金属氧化。由于这种方法简单及经济效采好，在水下切剳中应用最普遍。其主要安全冋题是防触电、防回火。
(三）金属一电孤钢板零售
金属一电弧钢板零售又叫水下电弧熔割，其原理就是利用电弧热使被割金属熔化而被钢板零售。这种方法的设备、电极与湿法焊接相同。它是席割炬的缓慢拉锯运动将熔融金属推开，形成割缝。因其电流密度大于湿法焊接,应更加注意绝缘问题。 
三、水下辉接与钢板零售的事故原因
水下焊接与钢板零售的致险因素的特点是:电弧或气体火焰在水下使用，它与在大气中焊接或一般的潜水作业相比，具有更大的危险性。
水下焊接与钢板零售作业常见事故有:触电、爆炸、烧伤、烫伤、溺水、砸伤、潜水病或室息伤亡。事故原因大致有以下几点：
(1) 沉到水下的船或其他物件中常有弹药、燃料容器和化学危险品,焊割前未查明情况贸然作业，在焊割过程中就会发生爆炸。
(2) 由于回火和炽热金属熔滴烧伤、烫伤操作者，或烧坏供气管、潜水服等潜水装具而造成事故。
(3) 由于绝缘损坏或操作不当引起触电。
(4) 水下构件倒塌发生砸伤、压伤、挤伤甚至死亡亊故。
(5) 由于供气管、潜水服烧坏,触电或海上风浪等引起溺水事故。
四、水下焊接与钢板零售安全措施
(一）准备工作
水下焊接与钢板零售安全工作的一个重要特点是:有大量、多方面的准备工作，一般包括下述几个方面：
(1) 调查作业区气象、水深、水温、流速等环境情况。当水面风力小于6级、作业点水流流速小于0.1〜0.3m/s时，方可进行作业。
(2) 水下焊割前应査明被焊割件的性质和结构特点，弄清作业对象内是否存有易燃、易爆和有毒物质。对可能坠落、倒塌物体要适当固定，尤其水下钢板零售时应特别注意，防止砸伤或损伤供气管及电缆。
(3) 下潜前,在水上,应对焊、割设备及工具、潜水装具，供气管和电缆、通讯联络工具等的绝缘、水密、工艺性能进行检査试验。氧气胶管要用1.5倍工作压力的蒸汽或热水淸洗,胶管内外不得粘附油脂。气管与电缆应每隔0.5m捆扎牢固，以免相互绞缠。入水下潜后，应及时整理好供气管、电缆和信号绳等，便其处于安全位背，以免损坏。
(4) 在作业点上方，半径相当于水深的区域内，不得同时进行其它作业。因水下操作过程中会有未燃尽气体或有毒气体逸出并上浮至水面,水上人员应有防火准备措施,并应将供气泵置于上风处，以防着火或水下人员吸入有毒气体中毒。
(5) 操作前,操作人员应对作业地点进行安全处理，移去周围的障碍物。水下焊割不得悬浮在水中作业，应事先安装操作平台，或在物件上选择安全的操作位g,避免使自身、潜水装具、供气管和电缆等处于熔渣喷溅或流动范围内。
(6) 潜水焊割人员与水面支持人员之间要有通讯装置，当一切准备工作就绪,在取得支持人员同意后，焊割人员方可开始作业。
(7) 从事水下焊接与钢板零售工作，必须由经过专门培训并持有此类工作许可证的人员进行。
(二）防火防爆安全措施
(1) 对储油罐、油管、储气罐和密闭容器等进行水下焊割时，必须遵守燃料容器焊补的安全技术要求。其他物件在焊割前也要彻底检查，并清除内部的可燃易爆物质。
(2) 要慎重考虑钢板零售位置和方向，最好先从距离水面最近的部位着手，向下割。这是由于水下钢板零售是利用氧气与氢气或石油气燃烧火焰进行的，在水下很难调整好它们之间的比例。有未完全燃烧的剩余气体逸出水面，遇到阻碍就会在金属构件内积聚形成可燃气穴。凡在水下进行立割，均应从上向下移，避免火焰经过未燃
气体聚集处，引起燃爆。
(3) 严禁利用油管、船体、缆索和海水作为电焊机回路的导电
体-
(-1)在水下操作时,如焊工不憤跌倒或气瓶用完更换新瓶时/常因供气压力低于割炬所处的水压力而失去平衡,这时极易发生回火。因此，除了在供气总管处安装回火防止器外,还应在割炬柄与供气管之间安装防爆阀。防爆阀由逆止阀与火焰消除器组成，前者阻止可燃气的回流，以免在气管内形成爆作性混合气，后者能防止火焰流过逆止阀时,引燃气管中的可燃气。
换气瓶时,如不能保证压力不变，应将割炬熄灭，换好后再点燃,或将割炬送出水两，等气瓶换好后再送下水。
(5) 使用氢气作为燃气时，应特别注意防爆、防泄漏。
(6) 割炬点火可以在水上点燃带入水下，或带点火器在水下点火，前者带火下沉时,特别在越过障碍时，一不留神有被火焰烧伤或烧坏潜水装具的危险，在水下点火易发生回火和未燃气体数世增多，同样有爆炸的危险,应引起注意。
(7) 防止高温熔滴落进潜水服的折迭处或供气管，尽避免仰焊和仰割，烧坏潜水服或供气管。
(8) 不要将气割用软管夹在腋下或两腿之间，防止万一因回火爆炸、击穿或烧坏潜水服,割炬不要放在泥土上，防止堵塞,每曰工作完用淸水冲洗割炬并凉干.
(三）防触电安全措施
(1) 焊接电源须用直流电，禁用交流电。因为在相同电压下通过潜水员身体的交流电流大于直流电流。并且与直流电相比，交流电稳弧性差，易造成较大飞溅，增加烧损潜水装具的危险。
(2) 所有设备、工具要有良好的绝缘和防水性能，绝缘电阻不得小于]M0。为了防海水、大气盐雾的腐蚀，需包敷具有可眾水密的绝缘护套，且应有.良好的接地。
(3) 焊工要穿不透水的潜水服，賊干燥的橡皮手套，用橡皮包裹潜水头盔下颌部的金風钮扣。潜水盔上的滤光镜铰接在盔外面，可以开合,滤光镜涂色深度应较陆地上为浅。水下装具的所有金属部件，均应采取防水绝缘保护措施，以防被电解腐蚀或出现电火花。
(4) 更换焊条时,必须先发出拉闸信号,断电后才能去掉残余的焊条头，换新焊条，或安装自动开关箱。焊条应彻底绝缘和防水，只在形成电弧的端面保证电接触。
(5)焊工工作时，电流一旦接通，切勿背向工件的接地点、把自己迓于工作点与接地点之间，而应面向接地点，把工作点置于自己与接地点之间,这样才可避免潜水盔与金属用具受到电解作用而致损坏。焊工切忌把电极尖端指向自己的纗水盔，任何时候都要注意不可使身体或工具的任何部分成为电路。