金属焊接与切割作业培训教案

目 录目 录第1章金属焊接与切割安全生产常识11.1安全生产方针21.2安全生产法律法规3第2章金属焊接与切割基础知识92.1焊接与切割概述102.2金属学及热处理基本知识112.3常用金属材料的一般知识132.4焊接工艺基础知识15第3章焊接与切割用电安全173.1安全用电基础知识183.2焊接与切割设备的安全用电要求21第4章气焊与气割作业234.1气焊与气割的基本知识244.2气焊与气割火焰及工艺参数284.3气焊与气割常用气体334.4气焊与气割常用设备364.5气焊与气割的安全操作43第5章焊条电弧焊与电弧切割465.1焊条电弧焊与电弧切割的基本知识475.2焊条及焊接参数的选择方法495.3焊条电弧焊与电弧切割设备525.4焊条电弧焊的安全操作技术535.5电弧切割的安全操作技术61第6章埋弧焊656.1埋弧焊的基本知识666.2埋弧焊的焊接设备与焊接材料67第7章气体保护电弧焊687.1气体保护电弧焊的基本知识697.2气体保护焊的安全操作70第8章等离子弧焊接与切割728.1等离子弧的基础知识738.2等离子弧的安全操作73第9章电阻焊749.1电阻焊的基础知识759.2电阻焊的安全技术要求76第10章钎焊7710.1钎焊的基础知识7810.2钎焊操作的安全与防护79第11章特殊焊接与切割的安全技术8011.1化工及燃料容器、管道的焊补安全技术8111.2登高焊接与切割的安全技术8611.3水下焊接与切割的安全技术87第12章金属焊接与切割常见事故防范9212.1火灾与爆炸事故防范9312.2触电事故的防范与处置10112.3补焊化工设备的防中毒措施103第13章焊接与切割作业的职业危害与防护10413.1有毒因素的来源及危害10513.2焊接与切割作业的劳动卫生及防护措施106I第一章 金属焊接与切割安全生产常识第1章 金属焊接与切割安全生产常识一、本章教学目的：视频“拆弹专家”，突出安全防护的重要性1、熟悉安全生产方针。2、掌握安全生产法律法规。3、理解特种作业人员安全生产职业规范与岗位职责视频播放上海11.15大火二、教学重点、难点： 重点：安全生产法的讲解三、培训课时：8学时四、教学方法： 讲授法、多媒体教学法五、教学内容： 附后六、思考： 1、探讨安全案例，通过互动，突显安全警示的作用。 2、探讨劳动法等法律法规，提升维护自身合法权益的认识。1.1 安全生产方针安全生产方针：安全第一 预防为主 综合治理1、安全第一的要求：我们在工作中要始终把安全放在第一位。当安全与生产、安全与效益、安全与进度相冲突时，必须首先保证安全，即生产必须安全，不安全不能生产。案例原因警示一施工作业现场管理混乱，安全措施不落实，存在明显的抢工期、抢进度、突击施工的行为。2、预防为主的要求：我们在工作中要时刻注意预防安全事故的发生。在生产各环节，严格遵守安全生产管理制度和安全技术操作规程，认真履行岗位安全职责，防微杜渐，防患于未然，发现事故隐患要立即处理，自己不能处理的要及时上报，要积极主动地预防事故的发生。 案例原因警示二事故现场违规使用大量尼龙网、聚氨酯泡沫等易燃材料，导致大火迅速蔓延。3、综合治理的要求：综合运用经济、法律、行政等手段，人管、法治、技防多管齐下，并充分发挥社会、职工、舆论的监督作用，实现安全生产的齐抓共管。案例原因警示三装修工程违法违规，层层多次分包，导致安全责任不落实。案例原因警示四电焊工无特种作业操作资格证书，严重违反操作规程，引发大火后逃离现场。案例原因警示五有关部门安全监管不力，致使多次分包、多家作业和无证电焊工上岗，对停产后复工的项目安全管理不到位。4、三者是目标、原则、手段、措施的有机统一坚持“安全第一”，才能自觉或科学地预防事故发生，达到安全生产的预期目的；只有坚持“预防为主”，才能减少事故、消灭隐患，才能做到安全生产。 5、正确理解、贯彻安全生产方针（1）突出强调“以人为本”的思想。（2）必须先解决安全问题，再行生产。（3）辨证统一，处理好安全与生产的关系。 （4）强调“预防为主”。 （5）依法追究事故责任。 1.2 安全生产法律法规一、安全生产法律法规体系（1）安全生产法（2）劳动法（3）职业病防治法 （4）工伤保险条例 （5）生产安全事故报告和调查处理条例 二、安全生产法根本宗旨：保护从业人员在生产经营活动中应享有的保证生命安全和身心健康的权利。 实施目的：加强安全生产监督管理，防止和减少生产安全事故，保障人民群众生命和财产的安全，促进经济发展。 1、特种作业人员应掌握以下内容 生产经营单位：1、应具备法律、法规所规定的安全生产条件 。2、应当对从业人员进行安全生产教育和培训。3、应当教育和督促从业人员严格执行安全生产规章制度和安全操作规程。任何单位或者个人：对事故隐患或安全生产违法行为，均有权向安全生产监督管理部门举报。 2、作业人员安全生产的权利（1）知情、建议权： 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意见。责任方有完整、如实告知的义务，不得隐瞒和欺骗，同时对安全生产方面的合理建议有接受和改进的义务。 （2）批评、检举、控告权： 从业人员有权对本单位安全工作中存在的问题提出批评、检举、控告；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、控告而降低其工资、福利等待遇或者解除与其订立的劳动合同。 （3）合法拒绝权： 从业人员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既违章指挥、强令冒验作业而降低其工资、福利制等待遇或者解除与其订立的劳动合同。 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。（4）遇险停、撤权：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措施而降低其工资、福利等待遇或者解除与其订立的劳动合同。 （5）保（险）外索赔权： 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权利的，有权向本单位提出赔偿要求。 3、作业人员安全生产需履行的义务（1）遵章作业的义务。（2）佩戴和使用劳动保护用品的义务 ：从业人员在生产过程中，应当正确佩戴和使用劳动防护用品。 劳动防护用品是保护操作者免受伤害的直接屏障。 佩戴和使用劳动保护用品的义务（3）接受安全生产教育培训的义务。 （4）安全隐患报告的义务。 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。 安全隐患报告的义务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。 持证上岗：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。 持证上岗三、劳动法劳动法的立法目的： 为了保护劳动者的合法权益，调整劳动关系，建立和维护适应社会主义市场经济的劳动制度，促进经济发展和社会进步。 特种作业人员应掌握的内容： （1）用人单位必须为劳动者提供符合国家规定的劳动安全卫生条件和必要的劳动防护用品，对从事有职业危害作业的劳动者应当定期进行健康检查。（2）从事特种作业的劳动者必须经过专门培训并取得特种作业资格。（3）劳动者在劳动过程中必须严格遵守安全操作规程。劳动者对用人单位管理人员违章指挥，强令冒险作业，有权拒绝执行，对危害生命安全和身体健康的行为，有权提出批评、检举和控告。 四、职业病防治法立法目的： 为了预防、控制和消除职业病危害，防治职业病，保护劳动者健康及其相关权益，促进经济发展。 五、工伤保险条例着重理解： （1）中华人民共和国境内的各类企业、有雇工的个体工商户，应当依照本条例规定参加工伤保险，为本单位全部职工或者雇工缴纳工伤保险费。 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（2）用人单位应当将参加工伤保险的有关情况在本单位内公示，职工发生工伤时，用人单位应当采取措施使工伤职工得到及时救治。 六、生产安全事故报告和调查处理条例事故发生后，事故现场有关人员应当立即向本单位负责人报告；单位负责人接到报告后，应当于1小时内向事故发生地县级以上人民政府安全生产监督管理部门和负有安全生产监督管理职责的有关部门报告。情况紧急时，事故现场有关人员可以直接向事故发生地县级以上人民政府安全生产监督管理部门和负有安全生产监督管理职责的有关部门报告。报告的内容应包括：事故发生单位概况，事故发生的时间、地点及事故现场情况，事故的简要经过，事故已经造成或者可能造成的伤亡人数等。115第二章 金属焊接与切割基础知识第2章 金属焊接与切割基础知识一、本章教学目的：1、了解金属学与热处理基本知识。挂图讲解的同时，播放视频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二、教学重点、难点： 重点：焊接与切割的工艺基础 难点：金属学与热处理知识通过“刀”的质量好坏，引申、讲解金属材料及热处理的相关知识三、培训课时：8学时四、教学方法： 讲授法、多媒体教学法五、教学内容： 附后六、思考： 1、淬火、回火、退火、正火对钢材性能各有什么影响？ 2、工作中，如何处理焊缝坡口和焊缝尺寸？2.1 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。（二）焊接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。（三）切割的方法和分类、定义：利用热能或机械能将工件分割的一种加工方法。、切割的分类：火焰切割：气割、液化石油气割、氢氧源切割、氧熔剂切割电弧切割：等离子切割、碳弧切割冷切割：激光切割、水射流切割二、焊接与切割的应用范围：造船、电站、汽车、石油、桥梁、机械等。材料：超高强钢、活性金属、难熔金属、非金属。三、学习焊接与切割安全技术的必要性1、安全生产法律法规的要求，体现国家对劳动者生命安全的关心。2、安全生产的需要。3、特种作业人员安全与身心健康的需要。2.2 金属学及热处理基本知识一、金属晶体结构的一般知识1、晶体：原子按一定几何形状作有规律的重复排列的固体物质称晶体。2、典型金属晶体结构：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。特点：晶体有熔点；具有各向异性。如：食盐，冰，金属非晶体无熔点；各向同性。如：玻璃，松香，沥青（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。（2）铁的同素异晶转变铁属于立方晶格，随着温度的变化，铁可以由一种晶体转变为另一种晶格，这种晶格的转变，称为同素异晶转变。体心立方晶格的纯铁称-Fe，面心立方晶格的铁称为-Fe。-Fe加热可变为-Fe，反之高温下-Fe冷却可变为-Fe。铁的同素异晶转变是在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。二、合金的基本知识两种或两种以上的元素（其中至少有一种是金属），组合成的金属，称为合金。合金分为三类：固溶体：一种物质的原子均匀的溶解在另一种物质的晶格内，形成单项晶体结构。金属化合物：合金元素之间发生相互作用而生成的一种具有金属特性的新相。机械混合物：固溶体和化合物均为单项的合金，若合金是有两种不同的晶体结构彼此机械混合组成。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、淬火和回火淬火：将钢加热到某一温度范围并保持，使钢的组织全部变成奥氏体，然后快速冷却，使奥氏体来不及分解和合金元素的扩散而成马氏体组织。加热至淬火温度(临界点以上3050)，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：淬火后进行回火，可以在保持一定强度的基础上恢复钢的韧性。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150250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300450。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500680。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。2、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。3、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。2.3 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。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-AF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。（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。2.4 焊接工艺基础知识一、焊接接头的种类及接头形式焊接接头型式：（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。（2）角接接头：常用于不重要的结构中。（3）T形接头：两件焊接件构成直角的接头。（4）搭接接头：两件部分重叠构成的接头。钢板厚度在6毫米以下，除重要结构外一般不开坡口。对接接头 角接接头 T形接头 搭接接头二、焊缝坡口的基本形式与尺寸坡口根据设计或工艺需要，在焊件的待焊部位加工并装配成一定几何形状的沟槽。 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。3、钢板厚度在6毫米以下，除重要结构外一般不开坡口。I形 V形（带钝边）X形（带钝边） U形（带钝边） 双U形（带钝边）三、焊接位置种类平焊、立焊、横焊和仰焊等。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。4、形状尺寸：焊缝宽度、余高、熔深、焊缝厚度、焊脚、成形参数、熔合比。五、焊缝符号表示法1、基本符号、辅助符号、补充符号。2、符号在图纸上的位置。3、焊缝尺寸符号及其标注位置。六、焊接工艺参数及其对焊缝形状的影响焊接时，为了保证焊接质量而选定的各项参数（例如焊接电压、电弧电流、焊接速度、线能量等）的总称叫焊接工艺参数。所谓线能量是指熔焊时，由焊接热源输入给单位长度焊缝上的能量焦耳/厘米或焦耳/毫米，也称热输入。1、焊接电流：增大焊接电流，则焊缝厚度和余高都增加，而焊缝宽度则几乎不变2、电弧电压：当其他条件不变时，电弧电压增加，焊缝宽度显著增加而焊缝宽度和余高略有减少。3、焊接速度：焊接速度对焊缝厚度和宽度有明显影响，当焊接速度增加时，焊缝厚度和宽度大为下降。从焊接生产率考虑，焊接速度愈快愈好，但当焊缝厚度要求一定时，为提高焊接速度，就得进一步提高焊接电流和电弧电压，所以这三个参数应该综合在一起进行选用。4、其它工艺参数及因素对焊缝形状的影响。第三章 焊接与切割用电安全第3章 焊接与切割用电安全一、本章教学目的：1、掌握安全用电基础知识。2、理解焊接与切割的安全用电要求。二、教学重点、难点： 重点：焊接与切割安全用电要求 难点：电流、电压对人体影响的相关理论。为避免理论的单调，视频“李小龙”电击练功，再配以“电刑”扩展。三、培训课时：8学时四、教学方法： 讲授法、多媒体教学法五、教学内容： 附后六、思考： 1、电流对人体有哪些伤害？2、如何保障焊接设备的用电安全？3.1 安全用电基础知识焊接与切割安全用电焊接切割设备在运行时，空载电压一般都在5090V，有的甚至高达300V以上。焊接现场金属材料的大量存在，特别是在金属容器或金属管道内施焊，焊接切割设备的绝缘损坏或电源线碰壳，设备外壳就会带电。焊接作业人员如果不重视安全用电，就有可能造成触电事故。因此，本章将系统介绍焊接切割设备的安全用电要求。基本概念：1、电压，单位：伏特（V）2、电流，单位：安培（A）3、电阻，单位：欧姆（）一、电流对人体的伤害在焊接操作中，电流对人体能造成电击、电伤和高频电磁场生理伤害等危害。电击是指电流通过人体内部，破坏心脏、肺部及神经系统的正常功能。电伤是电流的热效应、化学效应或机械效应对人体的伤害，其中主要是间接或直接的电弧烧伤或熔化金属溅出造成烫伤等。高频电磁场的生理伤害是指在高频电磁场的作用下，使人呈现出头晕、乏力、记忆力减退、失眠、多梦等神经系统的症状。 对低压系统来说，在电流较小和通电时间不长的情况下，电流引起人的心室颤动是电击致死的主要原因；在通电时间较长而电流更小的情况下，窒息也会成为电击致死的原因。所谓心室颤动是指当电流通过心脏时，其原有的正常功能受到破坏，由正常跳动变为每分钟数百次以上细微的颤动。心脏好比是一个促使血液循环的泵，故心室颤动时，由于颤动极细微，心脏不再起输送血液的作用，使血液循环终止。 二、影响电击严重程度的因素电流通过人体造成伤害的严重程度与下列因素有关：流经人体的电流强度；电流通过人体的持续时间；电流通过人体的途径；通过人体电流的频率；人体的阻抗状况。1、流经人体的电流强度：通过人体的电流越大，人的感觉（疼痛、麻木）越强烈，生理反应（痉挛、昏迷、窒息）越明显。1）感知电流：1mA2）摆脱电流：10mA3）致命电流：50mA（时间1s以上）4）安全电流：30mA5）危险场所：10mA6）空中或水面上则应取：5mA2、电流通过人体的途径：电流通过人体的时间越长，电击伤害程度越严重，是因为通电时间对人体电阻有影响。随着通电时间的延长，人体电阻会降低。通电时间长，发生心室颤动的可能性越大，往往引起触电死亡。3、电流通过人体的持续时间：第一，从手到脚的电流途径最为危险，因为沿这条途径有较多的电流通过心脏、肺部和脊髓等重要器官。第二，是从手到手的电流途径。第三，是脚到脚的电流途径。电流从脚到脚的危险性虽然较小，但很容易因剧烈痉挛摔倒，导致电流通过全身或摔伤、坠落等严重的二次事故。4、通过人体电流的频率 ：通常采用的工频交流电，应用于电气设备比较合理。但从安全角度看，它对于人体来说是最危险的频率，25300Hz的交流电对心肌的影响最大，2000 Hz以上的交流电对心脏的影响较小、高频电电击的伤害程度比工频电轻得多，但高压高频电也有电击致命的危险。5、人体的健康状况 ：人体的健康状况不同，对电流的敏感程度以及通过同样的电流时的危险程度都不完全相同。凡患有心脏病、神经系统疾病、结核病等病症的人受电击时伤害的程度都比较重。三、安全电压从保护人身安全的意义来说，可以称人体持续接触而不会使人直接致死或致残的电压为安全电压。安全电压额定值等级：42V，36V，24V，12V，6V。通过人体的电流决定于外加电压和人体电阻，人体电阻主要由体内电阻和皮肤电阻组成。体内电阻基本上不受外界因素影响，其数值不低于 500。皮肤电阻随着条件的不同在很大的范围内变化，皮肤表面 0.050.2 mm厚角质层的电阻高达 10000100000，但角质层很容易破坏，除去角质层，皮肤电阻一般不低于1000 。1) 、人体在状态正常，手脚皮肤干燥的情况下： 安全电流 Is30mA， 人体电阻 Rb1700， 安全电压上限值UsIsRb0.03170050V2）人体大部分浸于水中的状态： 安全电流 Is5mA 人体电阻 Rb500 安全电压 Us2.5V以下3）人体显著淋湿状态，人体一部分接触电气外壳： 安全电流 Is5mA 人体电阻 Rb500 安全电压 Us25V以下注意：1）高度不足2.5米的局部照明，机床、行灯 、潮湿场所的电器设备其安全电压可选用 36V。2）存在高度触电危险的环境及特别潮湿的地方，应采用12V为安全电压。四、人体触电方式在地面、登高或水下的电焊操作中，按照人体触及带电体的方式和电流通过人体的途径，触电可分为以下情况： 低压单相触电低压两相触电跨步电压触电高压触电五、作业环境按触电危险性分类普通环境：危险环境：特别危险环境：锅炉房、化工厂的大多数车间；机械厂的铸工、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，均属于特别危险环境。 3.2 焊接与切割设备的安全用电要求一、焊接切割设备的保护接零适用于三相四线制电源中性点直接接地，是目前较为常用的方法。 二、焊接切割设备的保护接地将电气设备可导电的金属外壳与大地作可靠的连接。此方法只适用三相三线制中性点不接地的供电系统。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，都应按要求接地，防止触电事故。 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。 三、焊接设备的安全要求对设备电源的安全要求焊接切割设备保护接零和保护接地的安全要求。1、空载电压在满足焊接工艺要求的同时，应对焊工有利。2、焊接电源必须有足够的容量和单独控制装置，控制装置应能可靠的切断设备的危险电流，并安置在操作放便的地方，周围留有通道。3、焊机所有外露带电部分必须有完好的隔离防护装置。4、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，其电阻植均不小于1M。5、焊机的结构要合理，便于维修，各接触点和连接件要牢靠。6、电焊机的不带电金属外壳，必须采用保护接零或保护接地。第四章 气焊与气割作业第4章 气焊与气割作业一、本章教学目的：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视频讲解工艺参数及安全操作4、掌握气焊气割安全操作要求二、教学重点、难点： 重点：气焊与气割的工艺参数；气焊与气割的安全操作。 难点：气焊与气割常用气体三、培训课时：从业人员往往重视实际操作，忽略理论，通过讲解各种气体的特性，引起学员对理论知识的重视。24学时四、教学方法： 讲授法、多媒体教学法五、教学内容： 附后六、思考： 1、气焊与气割的安全要求有哪些？2、使用气瓶有哪些安全要求？4.1 气焊与气割的基本知识一、气焊与气割的基本原理和适用范围1、气焊：气焊是利用可燃气体与助燃气体混合物燃烧的火焰去熔化工件接缝处的金属和焊丝而达到金属间牢固连接的方法。具有设备简单、操作方便、实用性强等特点。可燃气体与氧气的混合是在焊炬中完成的。气焊所用的可燃气体主要有乙炔、丙烷及氧气等。最常用的是乙炔，因为乙炔在纯氧中燃烧时放出有效热量最多，火焰温度最高。气焊应用的设备及工具包括：氧气瓶、乙炔瓶、回火防止器、焊炬、减压器及氧气乙炔输送管道。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。设备及工具：气焊割炬装置组成氧气瓶储存和运输氧气的高压容器：辅助器具：通针、橡皮管、点火器、钢丝刷、手锤、锉刀等。防护用具：气焊眼镜、工作服、手套、工作鞋、护脚布等。一般情况下，气焊产生的有害因素相对电弧焊来说要少一些，但在3200C火焰高温的作用下也会产生有害气体，尤其是在焊接铝、镁、铅和铜等有色金属及其合金时，也产生有毒气体。焊粉有酸性的硼砂、硼酸和二氧化硅，主要用于焊接铜或铜合金、合金钢等。碱性的碳酸钠主要用于焊接铸铁，氟化钠、氟化钾、物理作用。用于焊接铝及铝合金等。 2、气割：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。金属气割的过程实质是铁在纯氧中的燃烧过程，而不是熔化过程。气割过程是预热燃烧吹渣过程，并不是所有金属都能满足这个过程要求，只有符合下列条件的金属才能气割：气割条件：.金属在氧气中的燃点应低于其熔点；.气割时金属氧化物的熔点应低于金属的熔点；.金属在切割氧流中的燃烧应是放热反应；.金属的导热性不应太高；.金属中阻碍气割过程和提高钢的可淬性的杂质要少。预热火焰在气割中的功能是：1）使钢的温度提高到燃点2）增加工件的热能，以维持切割反应3）对切割氧气流和气氛起保护作用4）用来除去钢表面的各种氧化膜、氧化皮、油漆或其它杂质 3、气焊与气割的优缺点1）气焊的优点：.设备简单，使用灵活.对铸铁和有色金属有较好的适应性.电力不足的地方能发挥更大的作用。缺点：是生产效率低，焊后容易变形，较难实现现代化。2）气割的优点：设备简单，使用灵活。缺点：是对切口两侧金属的成分和组织产生一定的影响，以及被割工件的变形等。二、气焊与气割的安全特点1、气焊与气割的主要危险是火灾和爆炸，因此防火防爆是气焊气割的主要任务。2、有毒有害气体引起焊工中毒。4.2 气焊与气割火焰及工艺参数一、气焊与气割火焰焊接火焰直接影响到焊接质量和焊接效率，焊接火焰的分类包括氧乙炔焰、氢氧焰及液化石油气燃烧的火焰。氧乙炔焰：乙炔与氧混合燃烧形成的火焰，称为氧乙炔焰。具有很高的温度（约3200 ）加热集中，因此是气焊气割中主要采用的火焰。氢氧焰：是最早使用的气体火焰，由于燃烧温度低（约2770 ）且容易发生爆炸事故未被广泛采用，目前主要用于铅的焊接和水下切割。液化石油气燃烧的温度比比氧乙炔火焰低（约20002850 ）主要用于金属的切割，用于切割时，金属预热时间稍长，但可以减少切口边缘的过烧现象，切割质量较好，切割多层叠板时，切割速度比使用乙炔快2030，除广泛用于钢材切割外，还用于焊接有色金属，国外还采用乙炔液化石油气混合，作为焊接气源。氧乙炔焰根据氧和乙炔的混合比不同，可分为中性焰、碳化焰和氧化焰1、中性焰：氧和乙炔的混合比（O2/C2H2 ）为1.11.2，中性焰第一阶段燃烧既无过剩的氧又无游离的碳。氧与丙烷的比值（ O2/C3H8 ）为3.5时，也可得到中性焰。中性焰的三个显著区域，分别为焰芯、内焰和外焰。焰芯呈尖锥形，色白而明亮，轮廓清楚，但温度较低（8001200 ）这是由于乙炔分解吸收了部分热量的缘故。内焰呈蓝白色，有深蓝色线条，温度最高，可达31003150 ，称为焊接区。外焰由里到外由淡紫色变为橙黄色，生成物二氧化碳和水。外焰温度为12002500 ，由于二氧化碳和水在高温时容易分解，所以外焰具有氧化性。中性焰应用最为广泛，一般用于焊接碳钢、紫铜和低合金钢等。中性焰温度最高处在距离焰芯末端24mm的范围内。2、碳化焰：氧与乙炔的体积比值（O2/C2H2 ）小于1.1时的混合气燃烧形成的气体火焰，因为乙炔有过剩，所以燃烧不完全。碳化焰的焰芯较长，呈蓝白色，外焰特别长，呈橘红色，碳化焰的温度为27003000 由于存在过剩的乙炔，可以分解为氢气和碳，在焊接碳钢时，火焰中游离的碳会渗到熔池中去增高焊缝的含碳量，使焊缝金属的强度提高而使其塑性降低。氢渗入熔池，促使焊缝产生气孔和裂纹。，因而碳化焰不能用于焊接低碳钢及低合金钢。但轻微的碳化焰应用较广，可用于焊接高碳钢、中合金钢、高合金钢、铸铁、铝和铝合金等材料。3、氧化焰：氧与乙炔的体积比值（O2/C2H2 ）大于1.2时的混合气体燃烧形成火焰，氧化焰中含有过剩的氧，在尖形焰芯形成一个有氧化性的富氧区，氧化反应剧烈是焰芯、内焰、外焰都缩短，内焰很短，几乎看不到。温度可达31003400 ，由于整个火焰具有氧化性，合金一般碳钢时，就会造成熔化金属和合金元素的烧损，是焊缝金属氧化物和气孔增多，并增强熔池的沸腾现象，较大的降低焊接质量，所以一般材料的焊接决不能采用氧化焰。焊接黄铜和锡青铜可利用轻微的氧化焰。气割时，通常使用氧化焰。二、气焊的工艺参数1、气焊主要工艺参数包括焊丝的牌号和直径、溶剂、火焰种类、火焰能率、焊炬型号和焊嘴的号码、焊嘴倾角和焊接速度等。2、气割主要工艺参数包括割矩型号和切割氧压力、气割速度、预热火焰能率、割嘴与工件间的倾斜角、割嘴离工件表面的距离等。火焰能率：是指单位时间内可燃气体(乙炔)的消耗量。其物理意义是单位时间内可燃气体所提供的能量。 火焰能率选择：焊件厚度大的火焰能率应大些；平焊时可选用稍大的火焰能率,以提高生产率；立焊、横焊、仰焊时火焰能率要适当减小,以免熔滴下坠造成焊瘤。 焊嘴倾角：指焊嘴中线与工件所成的角度。选择：主要根据焊件厚度，其次要考虑焊件导热性。焊接方向：气焊操作是右手握焊炬，左手拿焊丝，可以向右焊（右焊法），也可向左焊（左焊法）。焊嘴倾角：焊嘴的倾斜角是指焊嘴中心线与焊件平面之间的夹角。焊嘴的倾斜角度的大小主要是根据焊嘴的大小、焊件的厚度、母材的熔点和导热性及焊缝空间位置等因素综合决定的。当焊嘴倾斜角大时，因热量散失少，焊件得到的热量多，升温就快；反之，热量散失多，焊件受热少，升温就慢。焊接方向选择：右焊法是焊炬在前，焊丝在后。这种方法是焊接火焰指向已焊好的焊缝，加热集中，熔深较大，火焰对焊缝有保护作用，容易避免气孔和夹渣，但较难掌握。此种方法适用于较厚工件的焊接，而一般厚度较大的工件均采用电弧焊，因此右焊法很少使用。左焊法是焊丝在前，焊炬在后。这种方法是焊接火焰指向未焊金属，有预热作用，焊接速度较快，可减少熔深和防止烧穿，操作方便、适宜焊接薄板。用左焊法，还可以看清熔池，分清熔池中铁水与氧化铁的界线，因此左焊法在气焊中被普遍采用。焊丝、焊剂焊丝：起填充金属的作用，并且与熔化的母材一起形成焊缝。焊丝选择：气焊所用的焊丝表面不涂药皮的金属丝，其成分与工件基本相同，原则上要求焊缝与工件等强度，所以选用与母材同样成分或强度高一些的焊丝焊接，气焊低碳钢一般用H08A焊丝。说明：在火焰能率一定时，即焊丝熔化速度在确定的情况下，如果焊丝过细，则焊接时往往在焊件尚未熔化时焊丝已熔化下滴，这样，容易造成熔合不良和焊波高低不平、焊缝宽窄不一等缺陷；如果焊丝过粗，则熔化焊丝所需要的加热时间就会延长，同时增大了对焊件的加热范围，使工件焊接热影响区增大，容易造成组织过热，降低焊接接头的质量。 焊剂：气焊所用的焊丝是没有药皮的金属丝 。焊接合金钢、铸铁和有色金属时，熔池中容易产生高熔点的稳定氧化物，如 Cr2O3、SiO2和Al2O3等，使焊缝中夹渣。故在焊接时，使用适当的焊剂，可与这类氧化物结成低熔点的熔渣，以利浮出熔池。因为金属氧化物多呈碱性，所以一般都用酸性焊剂，如硼砂、硼酸等。焊铸铁时，往往有较多的SiO2出现，因此通常又会采用碱性焊剂，如碳酸钠和碳酸钾等。使用时，通常用焊丝蘸在端部送入熔池。焊接低碳钢时，只要接头表面干净，不必使用焊剂。焊剂作用：是除去气焊时熔池中形成的高熔点氧化物等杂质，并以熔渣覆盖在焊缝表面，使熔池与空气隔离，防止熔池金属氧化。火焰性质的选择一般来说，需要尽量减少元素的烧损时，应选用中性焰；对需要增碳及还原气氛时，应选用碳化焰；当母材含有低沸点元素时，需要生成覆盖在熔池表面的氧化物薄膜，以阻止低熔点元素蒸发，应选用氧化焰。总之，火焰性质选择应根据焊接材料的种类和性能。 焊接速度的选择焊接速度应根据焊工的操作熟练程度，在保证焊接质量的前提下，尽量提高焊接速度，以减少焊件的受热程度并提高生产率。一般说来，对于厚度大、熔点高的焊件，焊接速度要慢些，以避免产生未熔合的缺陷；而对于厚度薄、熔点低的焊件，焊接速度要快些，以避免产生烧穿和使焊件过热而降低焊接质量。操作要点：1、焊炬和焊丝的摆动；2、起焊；3、收尾；4、火焰调节；5、火焰高度6、焊缝接头；7、钢板厚度不同时的火焰偏向。焊嘴焊丝运动：1.焊嘴焊丝沿焊缝纵向移动2.焊嘴沿焊缝横向移动3.焊丝沿垂直焊缝方向跳动式送进。4.3 气焊与气割常用气体常用的可燃气体有乙炔、氢气、液化石油气等，助燃气体是氧气。一、乙炔1、理化性质：乙炔又名电石气，在常温和大气压力下，它是一种无色气体，工业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。乙炔是理想的可燃气体，与空气混合燃烧时所产生的火焰温度为2350 ，而与氧混合所产生的温度为31003300 ，因此足以熔化金属进行焊接。乙炔完全燃烧反应式如下：2C2H2+5O2=4CO2+2H2O+Q(放热) 从上式看出：1体积的乙炔完全燃烧需要2.5体积的氧。2、乙炔的爆炸性及溶解性乙炔是一种危险的易燃易爆气体。自燃点低（305 ），点火能量小（0.019毫焦），在一定条件，很容易因分子的聚合，分解发生爆炸。纯乙炔的分解爆炸，当压力为150KPa，温度580 时，就形成乙炔分解爆炸。压力越高，聚合作用能促进乙炔分解爆炸所需要的温度越低。纯乙炔的分解爆炸性，首先决定于它的压力和温度，同始与接触介质、乙炔中的杂质、容器形状有关。乙炔的分解爆炸与容器的形状和大小有关。容器的直径越小，则越不容易爆炸。在毛细管中，由于管壁冷却作用及阻力，爆炸的可能性会大为降低。目前使用的乙炔胶管孔径都不太大，管壁也比较薄，对防止乙炔在管道内爆炸是有利的。乙炔与铜、银、水银等金属或其盐类长期接触会生成乙炔铜和乙炔银等爆炸性混合物，当受到摩擦冲击时就会发生爆炸。因此凡供乙炔使用的器材都不能用银和含铜量70以上的铜合金制造。乙炔与空气、氧气混合的爆炸性，乙炔在空气中的爆炸极限为2.281，氧气中2.893，石油气3.516.3。乙炔混入与其不发生化学反应的气体，如氮气、甲烷、一氧化碳、石油气等，或把乙炔溶解在液体中能够降低乙炔的爆炸性。这是因为乙炔分子之间被其他气体或液体的微粒所隔离，因而使进行爆炸的连锁反应条件变坏的缘故。乙炔能够溶解在许多液体中，特别是有机液体中，如丙酮等。在15 、0.1MPa时，1升丙酮能溶解23升乙炔，在压力增大到1.42MPa时1升丙酮能溶解乙炔约400升。人们就是利用乙炔能溶于丙酮的特性，将乙炔装入乙炔瓶内的。乙炔的毒性：乙炔中度较少见，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；中度的表现为：意识障碍、呼吸困难、发呆、瞳孔反应消失、昏迷等，也有表现为狂躁、无故苦笑等精神症状。二、液化石油气石油气是石油炼制工业的副产品，主要成分是丙烷，大约占5080，其余是丙烯、丁烷、丁烯等，在常温和大气压力下，组成石油气的这些碳氢化合物以气态存在。但是只要加上不大的压力（一般为0.81.5MPa）即为液体，液化后便于装于瓶中贮存和运输。在标准状况下，石油气的密度为1.82.5kg/m3,比空气重，但其液体的比重则比水、汽油轻。石油气燃烧的温度比乙炔火焰温度低，丙烷在氧气中的燃烧温度为20002850 ，用于气割时，金属预热时间稍长，但可减少切口边缘的过烧现象。切割质量较好，在切割多层迭板时，切割速度比乙炔快2030，现已广泛用于钢材的切割和有色金属的焊接。安全特点：1、易挥发、闪点低，挥发点为-42 ，闪点-20 。2、石油气燃烧的化学反应式（以丙烷为代表）C3H8+5O2=3CO2+4H2O+2350kj/mol由此可见，一份石油气需要五份氧气与之化合（但实际需要比理论上多10）才能完全燃烧。3、能和空气形成爆炸性混合气体，但爆炸范围比较窄。4、气态石油气比空气中重（比重约为空气的1.5倍），易于向低处流动而滞留积聚，液化石油气比汽油轻，能漂浮在水沟的液面上。5、对普通橡胶导管和衬垫有腐蚀，能引起漏气，必须采用耐油性强的橡胶导管和衬垫。6、石油气气瓶内的压力与温度成正比。压力为0.1MPa,在20 为0.7MPa，40 时为2MPa，所以石油气瓶与热源、暖气等应保持1.5以上的安全距离。7、有一定的毒性，会引起人的麻醉。8、使用时要先点火后开气。液化石油气的安全使用要求：1、使用和贮存石油气瓶的车间和库房的下水道排出口，应设置安全水封；电缆沟进出口应填装砂土，暖气沟进出口应砌砖抹灰，防止石油气窜入引发火灾或爆炸 。2、不得擅自倒出石油气残液，以防遇火成灾。3、必须使用耐油性强的橡胶，不随意更换衬垫和胶管。4、点火时应先点燃引火物，然后打开气阀。三、氢气氢气是一种无色无味的气体，比重0.07，比空气轻14.38，是最轻的气体。氢氧焰的温度可达2770 ，具有很强的还原性。在高温下，它可以从金属氧化物中夺取氧而使金属还原。他广泛地被应用于水下火焰切割，以及某些有色金属的焊接和氢原子焊等。氢与空气混合可形成爆鸣气，其爆炸极限为480，与氧混合的爆炸极限为4.6593.9。与氯气的混合物（1:1）时,见光就爆炸。四、氧气无色无味无毒的气体，比空气略重，微溶于水。常压下，氧气在-183 时变为淡蓝色液体，在-218 时变为雪花状淡蓝色固体。不能燃烧，但能助燃，是强氧化剂，与可燃气体混合燃烧可以得到高温火焰，广泛应用于气焊气割行安全特点：与油脂接触发生自燃，与可燃气体混合使爆炸极限范围变宽，所以氧气减压表禁油。氧气使用安全要求：1、严禁用以通风换气；2、严禁用于气动工具动力源；3、严禁接触油脂和有机物；4、禁止用来吹扫工作服。 五、特利II气特利II气主要以丙烯为原料，可辅以一定比例的添加剂，经过物理混合而成。用来代替溶解乙炔，与乙炔相比有一下特点：1、单瓶充装量是乙炔的2.53倍，增加了气瓶的使用周期。2、爆炸极限只有2.410.5，而溶解乙炔则是2.281，所以较乙炔安全、无分解爆炸危险。3、使用过程中不发生逆火。4、切割精度比溶解乙炔高、焊缝较光滑，而且在切割过程中没有熔渣回跳引起的灭火及回火引起的工作中断。5、不污染环境，对人体无害。缺点是：预热时间稍长。4.4 气焊与气割常用设备一、电石的安全要求电石是碳化钙的俗称，是碳与钙的化合物，分子式为CaC2。是将焦炭和氧化钙放在电炉中熔炼的产物。 CaC2+H2O=C2H2+Ca(OH)2 电石属于一级危险品，在装桶、搬运、开桶和使用过程中如果处理不当，极易发生爆炸事故，后果不堪设想。为了保障操作工人的人身安全，防止工伤事故发生和减少经济损失。二、乙炔发生器的安全使用乙炔发生器是利用电石和水作用以制取乙炔的设备。分类：按制取压力不同，可分为低压式（0.007MPa以下）和中压式（0.0070.15MPa）两种；按其发气量不同，可分为0.5、1、3、5至10m3/h五种，一般前两种制成移动式，后三种制成固定式。按工作原理可分为排水式、滴水式、排水与滴水联合式等几种。构造：气体发生器（一个或多个）气体收集器（贮气罐）安全设备（一个或多个）安全液封（防止火焰、空气和氧气进入发生器）乙炔发生器的安全装置：、阻火装置作用是发生回火时防止火焰进入贮气罐和管道内，例如水封式或干式回火防止器。、防爆泄压装置作用是当发生器的压力升高而超过一定压力时，或发生爆炸而产生压力时，能及时自动泄出气体，降低压力，从而防止发生器罐体的破裂。例如安全阀、泄压膜等。、指示装置作用是显示乙炔的压力、水与乙炔的温度及水量等，例如压力表、温度计和水位指示器等。回火防止器是发生器不可缺少的安全装置。主要作用是在焊接过程中，当焊炬或割炬发生回火时，能有效的堵截回火火焰窜入发生器内，从而防止乙炔发生器发生爆炸事故。泄压膜要有足够的强度，以承受工作压力（一般在0.15MPa以下），良好的耐热耐腐蚀性，同时又有脆性，当受到爆炸冲击时易于破裂。厚度要尽可能的薄，但气密性要好。制作泄压膜的材料有铝箔片、薄铝板、橡胶片、胶片和有机玻璃等。比较起来，泄压膜孔径小于100mm时，用0.10.15mm厚的铝箔片作泄压膜较理想。爆炸事故的原因：1、设备原因；2、操作原因；3、电石质量原因；4、温度、压力原因；5、安全管理原因。 使用安全要求：1、乙炔发生器的布设原则；2、使用前的准备工作；3、乙炔发生器的启动；4、工作过程中的管理和维护；5、停用时的清理工作。 三、气瓶结构用于气割与气焊的氧气瓶和氢气瓶属于压缩气瓶，乙炔瓶属于溶解气瓶，石油气属于液化气瓶。1、氧气瓶：由瓶体、胶圈、瓶箍、瓶阀和瓶帽组成。瓶体装有两个防震胶圈，瓶体表面为天蓝色，并用黑漆表明“氧气”字样，气瓶在出厂前，需要进行水压试验，试验压力是工作压力的1.5倍，即：15MPa1.522.5MPa氧气瓶一般使用三年应进行复验，复验内容有水压试验和检查瓶壁腐蚀情况。目前，我国生产的氧气瓶规格，最常见的容积为40L，当瓶内压力为15MPa表压时，氧气瓶的贮存量为6000L，即6m3。2、乙炔瓶：与氧气瓶相似，比氧气瓶略短（1.12m）、直径略粗（250mm），瓶体表面涂白漆，并印有“乙炔气瓶”“不可近火”等红色字样。因乙炔不能用高压压瓶内贮存，所以乙炔瓶的内部构造较氧气瓶复杂的多。乙炔瓶内有微孔填料不满其中，而微孔填料中浸满丙酮，利用乙炔易溶于丙酮的特点，使乙炔稳定、安全的贮存于乙炔瓶中。3、氢气瓶：承载压力为15MPa，与氧气瓶构造相同，不同的是瓶体涂深绿色漆，并用红漆标明“氢气”字样，瓶阀出气口螺纹为反向。4、液化石油气瓶：是贮存液化石油气的专用容器，按用量和使用方式分别有10kg、15kg、36kg等多中规格。材质选用16Mn钢或优质碳素钢，最大工作