电焊机触电成因、分析和预防

电焊机触电成因、分析和预防摘要：以一起手工电弧交流焊机二次线触电事故为例对触电事故的原因进行了分析，探讨了 电焊机二次线电压可能对人体造成的各种伤害，指出触电事故对人的伤害程度与通过人体电 流的大小、持续时间的长短、电流通过人体的途径、电流的种类（直流或交流）和频率、人 的身体状况有关，提出了预防电焊机二次线触电事故的有效对策。关键词：电焊机；触电；二次线；原因；对策一、引言电焊机是现代工业生产中最常见的施工设备之一，广泛应用于造船、设备检修、安装、 建筑施工等行业，从电焊机引发的触电事故实例分析可知，常见的电焊机触电事故主要可分 为两种情况，一种是接触到电焊机一次侧的220/380V线路（如焊机的插座、形状或破损的 电源线等），导致触电；另一种是电焊机长期工作于过载状态，发热严重，导致一次侧和二 次侧的绝缘破坏，焊工在进行操作时导致触电；而大部分情况下的触电，主要是由二次侧空 载电压导致的。值得注意的是发生触电事故时多数焊机本身并没有任何故障，而且一般一次 侧都安装有漏电保护装置。前两种情况容易引起管理者和焊工的高度重视，但最后一种情况 却有着极大的隐蔽性，因此也容易在生产中导致伤亡事故。电焊机空载电压一般在50V-90V 左右.而安全电压最高等级为42V，空载电压高于安全电压，这是二次线最主要的不安全因 素；另外，一般电焊机电弧引燃后，要维持电弧所需的工作电压为16V -35V，虽然在安全 电压范围内，但在不良的焊接环境下如在金属结构上、金属容器、管道内或水下。潮湿地点 进行焊接，若焊工身体状况较差，人体电阻很低，也可能造成触电。安全电压并不是绝对安 全的。那么电焊机二次侧电压到底会不会致命，安装了漏电保护器的电焊机为什么还会造成 触电伤亡事故等问题，必须从影响触电时危险程度的因素和机理上予以说明，才能在生产过 程中采用正确的防护措施，制定有效的安全规章制度。二、事故概况和分析1事故概况2002年6月，山西河津市某安装公司对某氧化铝厂3号熟料烧成窑进行大修，6月17 日17:00，临时工何某在窑尾焊接钩钉，不慎触电，送医院抢救无效死亡。事后调查确认， 事发时窑内温度在40C以上；何某手戴帆布手套，脚穿回力牌球鞋，手套、鞋、衣服已经 湿透，无焊工证。电焊机为BX3-300-1型交流焊机，性能正常；一次线、二次线、焊钳经 外观检查无漏电现象，测量绝缘电阻均超过1M。2原因分析2.1管理因素施工单位安全管理存在漏洞，无任何进密闭容器的管理措施，管理不到位。 临时工何某被施工单位雇佣后一直未接受正规的三级安全教育，安全意识和安全技能较差， 何某无证施焊，不具备最基本的焊接知识和技能，很易发生事故。2.2技术因素窑体系Q235-A钢材制作，导电性能良好。经事后调查分析，何某在焊接时，左手持钩 钉，右手握焊把，在焊接过程中，如果钩钉和窑体接触良好，则电流会通过二次线把线、焊 条进入窑体，流到二次线地线，回到焊机。由于人体电阻远远大于金属电阻，通过人体的电 流很小，可以忽略，不至于对人体造成大的伤害。但是，在不懂得焊接技术和安全知识的情 况下，由于误操作，钩钉未接触到窑体.而焊条和钩钉接触，这样电流就通过人体形成一条 电流回路。这就是造成本次触电事故的直接原因。三、电焊机触电原因的分析1影响触电危险程度的因素影响触电危险程度的因素主要包括：电压、电流、电流作用时间、电流流过人体的途径 和人体电阻等。1.1电压和电流研究表明，触电的生理伤害主要是由电流造成的，但伤害程度与电压有关，因为电压越 高，就可能产生越大的电流。根据渡过人体电流的大小和产生效应的不同，一般将其分为感 知电流、摆脱电流和室颤电流。所谓感知电流，即通过人体引起轻微麻感和微弱针刺感的最 小电流。试验资料表明，人的平均感知电流即对应于概率500/0的感知电流，成年男子约为 l.lmA，成年女子约为0.7mA。感知电流一般不会对人体构成伤害，但当电流增大时，感觉 增强，反应加剧，可能导致坠落等二次事故；通过人体的电流超过感知电流至一定程度时， 触电者将因肌肉强烈收缩而不能自行摆脱带电体，人触电后能自行摆脱带体的最大电流称为 摆脱电流。试验资料表明，人的平均摆脱电流即对应于概率50%的摆脱电流成年男子约为 16mA，成年女子约为10.5 mA。通过人体的电流超过摆脱电流以后，会感到异常痛苦，若 时间过长，还可能导致昏选、窒息、乃至残废通过人体引起心室发生纤维性颤动的最小电流 称为室颤电流。发生心室颤动时，心脏每分钟颤动1000次以上，但幅值很小，而且没有规 则血液实际上中止循环，如不及时抢救，很快将导致死亡。电流持续时间超过心脏跳动周期 时，人的室颤电流约为50mA。1.2电流作用时间电流持续时间越长，电击的危险性越大；电流持续时间越长，人体内积累的局外电能越 多，室颤电流越小；电流持续时间越长，电流必然重合心脏易损期(心脏收缩和舒张之间的 间隙期，约0.10.2s，此时如有电流通过，则伤害最大)；电流持续时间延长，人体电阻下 降，导致通过人体的电流增加，电击危险性增大；电流持续时间越长，中枢神经反射越强烈， 电击危险性越大。1.3电流通过人体的途径电流途径不同，电流途径的危险程度不同。流过心脏的电流越多、电流路线越短是电击 危险性越大的途径。一般来讲，电流通过人体的途径，以从手到脚，中间经过重要器官的情 况最为危险，如果是从脚到脚，则危险性相对较小。1.4人体电阻流过人体的电流与加在人体上的电压成正比，与人体阻抗成反比。人体电阻不是常数， 会受接触电压、皮肤潮湿程度及表面状态、电流持续时间、电流途径等很多因素的影响，在 较大范围内变化。当接触电压达到50100V时，人体电阻明显下降，表皮破损后，人体电 阻就只有约数百欧；皮肤潮湿程度对人体电阻的影响也很大。潮湿的皮肤表面，人体电阻就 会锐减为干燥条件下的1/2，因此大量出汗后，人体电阻明显下降；皮肤表皮破损或角质层 破损，也会使人体电阻明显降低。生产过程中金属粉等导电性物质污染皮肤，乃至渗人汗腺 会大大降低人体电阻。不同条件下人体电阻的变化如表1所示。表1 不同条件下的人体电阻接触电压U/(V)皮肤干燥 R/(Q)皮肤潮R/(Q)皮肤湿R/(Q)皮肤在水中R/ (Q)1070003500120060025500025001000500504000200087544010030001500770375250150010006503252电焊机二次测导致触电的机理分析为保证良好的引弧与稳弧性能，弧焊变压器的二次空载电压一般为5090V,这在一般 情况下是安全的，但在一些特别危险环境，如锅炉房、化工厂的大多数车间，机械厂的铸造、 电镀车间和酸洗车间等，以及在容器、管道内和金属构架上的焊接操作环境，此空载电压是 不安全的。由于焊工在操作时与电焊机二次侧接触机会很多(如焊钳或焊枪、焊件、工作台 和电缆等)，因此，它是焊接触电伤亡的主要危险因素。在正常焊接操作更换焊条时，如果 焊工的手不小心触及焊钳口，则会通过“一只手和两只脚形成一个导电回路”。如果此时穿 鞋底干燥的安全鞋，电阻可达10000欧姆，两只鞋平行并联电阻为5000欧姆，加上人体电 阻2500欧姆左右，则通过人体电流为：I=U/R=70V/7500 =9.3mA这时焊工手部会感到轻度抽搐，但能够扔掉焊钳。但如上面列举事故的情况在金属容 器内作业，身体大量出汗，其绝缘鞋和手套不起作用，双脚直接和金属窑体接触，此时通过 人体的电流为：I=U/R=70V/2500 =28mA这一电流虽然比室颤电流(50mA)小得多，却比摆脱电流(16mA)大很多。这时，如附近 有人及时断电，使电焊工脱离电源，可能不会有严重后果。但是在狭窄的金属容器中不能摆 脱，触电时间延长，造成人体电阻再次下降(8001000欧姆)，此时通道人体的电流：I=U/R=70V/1000 =70mA这时通过人体电流增大为70mA，超过了室颤电流(50mA)，极短时间内即可造成死亡。从焊接触电死亡事故的统计分析可知，焊接触电伤亡事故大都发生在下列情况：如夏 季人身上出汗或在潮湿的工地操作、阴雨天作业等。此时防护服装、绝缘鞋和手套由于潮湿 绝缘性能大幅下降，而人体电阻将降低到小于1000欧姆左右，焊工的手一接触焊钳口，通 过人体的电流一般都远大于摆脱电流甚至超过室颤电流造成触电伤亡事故。从以上分析可知，电焊机的二次电压在操作不当时或特定的环境下，不仅会打人而且 还会触电致命，必须引起高度重视。四、防止电焊机触电的对策1. 必须严格电焊工资质的管理。电焊工是国家明确规定的特殊工种之一，其培训、考 核、取证、复审和人员的使用管理必须严格执行国家的规定，杜绝无证施焊现象。2. 电焊工劳保用品必须穿戴齐全；焊接作业人员应保证工作服，绝缘鞋、绝缘手套防 护面罩、遮光镜片质量合格，性能达到国家标准要求，这是防止电击、电烧伤、皮肤金属化、 电光眼、电烙印的最基本和最有效的措施。3. 电焊机必须选用合格的产品。电焊机要有防止过载的热保护装置，在调节电流的铭 牌上有明显的道载指示；电焊机各导电部分之间要有良好的绝缘，其绝缘电阻值在初级回路 与次级回路之间应不低于5Mfl，带电部分与机壳，机架之间应不低于2.5 MQ;介电强度的实 验电压值符合国家规范要求；焊机的一次电源线长度一般不宜超过2米3米；电焊机工作 温度一般在-10C+40qC之间，空气相对湿度在20C时W90%特殊环境下，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情况下，应使用适合特殊条件性能的电 焊机，或采取必要的防护措施；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。4. 电焊机一次线和二次线的接线柱端口都必须有良好的防护罩，防止人体意外触及带 电体。如果防护罩是金属材料，必须防止防护罩和接线端口的接线柱、金属导线碰触或连接， 以免防护罩带电。5 .电焊机二次电缆线必须绝缘良好，不能有裸露现象。二次电缆线应按国家标准 GB50133 - 85选用，其绝缘电阻不得小于1MQ；并应具有良好的导电能力，线芯应用多股 细铜线（直径在0.2mm -0.4mm），并且轻便、柔软、便于操作；其截面积应根据使用的焊接 电流与电缆线的长度的不同来确定，以防在使用中因为过热而烧毁绝缘层；一般长度不超过 20米30米；二次电缆线和电焊机连接可以用设备耦合器（俗称快换接头）进行连接，接 头不能多于两个，接头处应绝缘良好。6. 焊钳的质量必须符合安全要求，不得使用绝缘损坏的焊钳，其绝缘电阻不得小于 1MQ；介电强度通过实验应达到绝缘部分能承受有效值为1000V的交流实验电压而无闪络 或击穿现象；焊钳和耐焊接飞溅物达到规定要求；机械性能通过拉力试验和耐冲击试验符合 规定要求；在使用过程中，禁止将焊钳浸入水中冷却。7. 电焊机的使用坚持“一机一闸一漏一箱”的原则。即每台电焊机必须配备一个独立 的电源控制箱，控制箱内有容量符合要求的铁壳开关（或自动空气开关）和漏电保护器，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；电焊机和电源控制箱 的金属外壳都必须接地（或接零），接地电阻Rd4Q，其外壳上的接线螺钉规格不得小于 M8,接地线应是中间无接头的整根导线，截面应为相线截面的1/3-1/2且不应小于2.5mm2， 严禁多台焊接串联接地（接零）；漏电保护器必须选用符合GB6829-86漏电电流动作保护 器的产品。这样，可以防止电焊机内部绝缘不良、一次线或二次线接线端口绝缘不良而使 电焊机金属外壳带电导致人体触电的情况发生。8. 必须安装电焊机二次侧空载降压保护装置。一般电焊电弧电压为16V35V （低于安 全电压），也就是引弧后电源输出电压即二次线电压自动下降到工作电压才能稳定地继续施 焊，此时，二次线电压安全程度是较高的，但是停焊时二次线电压即变为空载电压50V90V， 比较危险，如果此刻能够降低到旋焊时的安全电压，就可以从根本上消除二次线乃至一次线 的隐患。当焊工停止焊接（焊把离开工件）时，该装置在设定的时间内（1秒数秒）自动 切断电源，当重新开始焊接，焊条触到工件时，装置自动送电起弧（一般起弧时间在20 50ms）。这样，可以防止电焊机在停用时焊工忘记关闭电源，使电焊机一直处于预开启状态； 另外在人误操作或设备本身绝缘不良而使人体触电的情况下，由于焊接中断，延时开关将在 设定的时间内自动切断电源，减少了人体触电的时间，可以使触电者不受伤害或受伤轻微， 避免了触电事故的严重后果。国家规定，在特别危险，如在金属容器、管道内、在金属结构 上、潮湿地点以及水下、高空等处进行焊接作业，电焊机必须配装空载自动断电保护装置， 可以说电焊机配备空载自动断电装置是在技术上防止二次线触电事故的极为有效的办法。9. 在不良的环境下施焊。使用“一垫一套”防止触电。在金属容器、管道、金属结构 及潮湿地点进行焊接时，触电的危险性很大，除采取安装电焊机自动断电保护装置的措施外 还可以采用加“一垫一套”的办法来预防触电，即在焊工脚下加绝缘垫，停止焊接时，取下 焊条，在焊钳上套上“绝缘套”。10. 严禁使用厂房构件、金属结构、轨道.管道或其他金属物搭接代替焊接电缆使用。 使用这些金属物作为焊接电缆，很容易引起触电，同时会因接触不好，产生火花，引起火灾。11. 由电工进行电焊设备的安装、维修和检查。工作中如设备出现故障，应立即切断电 源，找专职有证电工检修，焊工不得擅自处理。12. 电焊机使用过程中不允许超载。若超载运行会因过热而烧毁电焊机，造成危险；如 果绝缘烧坏，可能引起漏电而发生触电事故。13. 工作结束时，要立即切断电源，盘好电缆线，清扫场地，经确认无隐患后，方可离 开。从以上电焊机触电的成因分析和解决对策来看，必须要完善和落实安全管理措施，在进 行焊接作业前进行相应的风险分析，采取可靠经济的有效安全技术防范措施，通过针对性强 的安全教育提高作业人员的安全意识，才能从根本上杜绝电焊机触电事故的发生。