本文關(guān)鍵詞：談某工程施工現(xiàn)場安全管理及安全預防，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

問題: [各國]關(guān)于電焊論文

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解答: [各國]關(guān)于電焊論文

施工現(xiàn)場電焊機二次觸電保護器的重要性

摘　要:結(jié)合焊接事故,分析了安裝漏電保護器的電焊機為什么還會發(fā)生觸電事故的機理,探討了二次漏電保護器的原
理,提出了操作人員應加強檢查二次觸電保護器,從而保證電焊能正常進行。

關(guān)鍵詞:電焊機,觸電,保護器


　　交流電弧焊機(簡稱電焊機) 是建筑工地常用的設備之一,同
時它又是一種高危險性的電器設備,其操作者屬于特殊作業(yè)人
員,必須經(jīng)過專業(yè)訓練。目前漏電保護器的廣泛使用對于控制電
焊機觸電事故起了一定的作用,但電焊機二次側(cè)的觸電事故仍時
有發(fā)生。
1 　事故事例
2004 年9 月,某建筑工程公司李某在施工現(xiàn)場焊接管道時,
由于地面潮濕(漏水) 手觸及自制焊把的裸露部分,二次電壓通過
李某的身體形成回路,造成李某觸電死亡。
2 　事故機理
安裝了漏電保護器的電焊機為什么還會發(fā)生觸電死亡事故,
難道是漏電保護器不起作用。要了解事故原因必須分析整個電
焊機系統(tǒng)。
電焊機的工作原理,電焊機實質(zhì)上是一臺電磁感應變壓器。
由于電弧焊是基于電弧產(chǎn)生的高溫來熔化金屬而達到焊接的目
的,由此首先要引弧。引弧的最初階段由于焊條和焊件的空氣間
隙不夠熱,要求引弧電壓比較高(70 V～90 V) ,以促使空氣電離,
但此引弧電壓達不到安全電壓(36 V) 的要求,當操作者觸及時會
導致觸電死亡。當引弧發(fā)生后,空氣成為導體,作用于電弧的電
壓應迅速下降,以免電弧電流太大,此時的電焊機二次側(cè)工作電
壓為二十多伏特,低于安全電壓的要求,一般是比較安全的。可
見,電焊機二次側(cè)的危險在于空載時的焊把線電壓較高。由此可
以看出漏電保護器只能對電焊機的一次側(cè)電路進行保護,對二次
側(cè)來說漏電保護器是不起保護作用的。因為,目前使用的漏電保
護器是采用監(jiān)測剩余電流來產(chǎn)生動作,即當流出漏電保護器的電
流i1 和流回漏電保護器的電流i2 相等時,漏電保護器即認為電
路未發(fā)生漏電不動作。一次側(cè)線圈和導線本身構(gòu)成一個閉合回
路,漏電保護器可以保護此部分電路。二次側(cè)是另一個相對獨立
的閉合回路,二次線圈通過電磁感應產(chǎn)生電動勢,相當于這部分
電路的電源。這部分相對獨立的電路是沒有任何保護設施的,因
此當二次側(cè)漏電時,會發(fā)生觸電死亡事故。二次側(cè)此時是一個不
完整的回路,一部分電流發(fā)生了異常流動,而一次側(cè)此時的電路
和電流仍然完整,因此漏電保護器不動作。
3 　二次漏電保護器原理
二次漏電保護器原理(以下簡稱二次保護器) 對電焊機二次
側(cè)的保護是通過降壓來實現(xiàn)的。
當二次側(cè)不工作時(斷路) ,二次保護器的取信號電路部分監(jiān)
測到斷路信號,控制電路使降壓電路部分開始工作,將輸出電焊
機一次側(cè)的電壓降低。由于電焊機空載時電壓的比值是一定的,
當一次電壓降低時二次電壓隨之降低,安裝二次保護器后的二次
空載電壓低于36 V 的安全電壓的要求,一般只有二十幾伏特。
如需要電焊機工作,操作同未安裝保護器。焊條和焊件接觸時,
產(chǎn)生斷路,取信號電路部分可以監(jiān)測到此短路信號,此短路信號
經(jīng)過放大傳送給控制電路,控制電路控制降壓電路使其停止工
作,電焊機的一次側(cè)和二次側(cè)電壓迅速升高,使二次電壓達到引弧
電壓的要求。產(chǎn)生此短路信號的條件是二次側(cè)電阻小于500 Ω,此
升壓過程時間一般小于0. 1 s。當引弧成功后,二次側(cè)電壓又迅
速降低到二十幾伏特。當停止電焊或操作失誤引起電弧熄滅時,
電焊機恢復空載狀態(tài),二次電壓又迅速升高,以保證電焊作業(yè)的
連續(xù)性。同時為保證安全,二次保護器使二次側(cè)有一個延時期,
一般為1 s 左右,此時間內(nèi)的二次電壓為70 V～90 V ,1 s 以后二
次保護器工作電壓下降到安全電壓�？梢姲惭b了二次漏電保護
器后電焊的整個過程中,二次側(cè)存在危險電壓的時間非常短(僅
存在于引弧和滅弧過程) ,并且引弧產(chǎn)生危險電壓的條件是二次
側(cè)短路,從產(chǎn)生條件和存在時間上嚴格控制了危險電壓,產(chǎn)生觸
電的可能性大大降低,從而使電焊機二次側(cè)的安全性大大提高。
由于觸電的危險程度是電流強度越大,作用時間越長,危險性越
大,即使發(fā)生了觸電,由于斷路電阻遠遠小于人體電阻,分配在人
體的電流也非常小,同時由于引弧時間非常短,作用于人體電流
的時間也非常短,觸電時的危險性也大大降低。
早期的二次觸電保護器是通過取二次側(cè)信號來控制工作的。
由于安裝接線比較繁瑣,已基本停止生產(chǎn)。目前生產(chǎn)的大部分產(chǎn)
品,已采用取一次側(cè)信號的方法控制工作,接線非常容易。一些
產(chǎn)品還將漏電保護器與二次觸電保護器的功能相結(jié)合,生產(chǎn)具有
漏電保護功能的二次觸電保護器。
需要指出,初次使用二次觸電保護器時可能會覺得引弧比較
困難,原因是由于引弧時電壓有一個升壓過程(一般小于0. 03 s) 。
此過程應盡量保持焊把和焊件的穩(wěn)定,不應經(jīng)常快速點擊焊件引
弧,因此點擊時電壓還未升高或還未引弧,電路又斷路,電壓又下
降,不能達到引弧的目的。經(jīng)過一段時期后,操作者是可以適應
這個引弧延時的。
4 　結(jié)語
二次觸電保護器確實具有防止電焊機二次觸電傷亡事故發(fā)
生的作用,但不能因此而放松警惕。電焊設備必須嚴格執(zhí)行有關(guān)
安全要求,操作人員必須按安全操作規(guī)程進行作業(yè),二次觸電保
護器應加強檢查,確保其能正常工作,以保證當一方面發(fā)生故障
時,另一方面能及時有效的起作用。
按建設部頒布的J GJ 4622005 施工現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)
范的執(zhí)行,采用TN2S 系統(tǒng),設置專用的保護零線,使用五芯電纜,
配電系統(tǒng)采用“三級配電兩級保護”開關(guān)箱實行一機、一閘、一漏、
一箱。電線焊把鉗絕緣良好,電焊機二次側(cè)引出線宜采用橡皮絕
緣銅芯軟電纜,其長度不宜大于30 m。加強職工的施工用電安全
教育,提高其自我保護意識。
參考文獻:
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用于應急搶修的無電焊接技術(shù)及其應用

摘 要：介紹了無電焊接技術(shù)的工作原理、特點、發(fā)展現(xiàn)狀、焊接工藝以及應用狀況，分析了無電焊接材料焊縫的組
織形貌及焊接接頭拉伸強度。指出：無電焊接技術(shù)焊接工藝簡單，焊縫性能優(yōu)良，應用廣泛，具有良好的推廣應用價
值。研制的無電焊接材料，焊縫組織、性能良好，具有潛在的應用前景。
關(guān)鍵詞：自蔓延焊接；無電焊接；應用

0 引 言
野外作業(yè)、行駛的機械在使用中結(jié)構(gòu)件、箱體、
管路等零部件難免出現(xiàn)的損傷與故障，比如裂紋、
孔隙跑、冒、滴、漏等，將嚴重影響機械的正常使
用。傳統(tǒng)的應急維修方法如電焊、氣焊、膠粘等，
修理時需電、氣和專用設備，或粘結(jié)固化時間長，
不能滿足野外應急的使用需要。另外，在高空、地
下、水下等能源不方便供應的條件下，這些傳統(tǒng)的
應急維修方法也無法施展。因此開發(fā)一種具有快
速、高效、節(jié)能的新型焊接技術(shù)，彌補傳統(tǒng)焊接技
術(shù)的不足已顯得非常必要。無電焊接技術(shù)正是在這
一背景下開發(fā)出來的。
1 無電焊接技術(shù)的原理及特點
無電焊接技術(shù)是一種新型焊接技術(shù)，它將先進
焊接材料制成專用手持式焊筆，焊筆一經(jīng)點燃，不
需任何其它能量補充，僅依靠焊接材料燃燒放出的
熱量就能進行焊接。即以化學反應放出的熱為高溫
熱源，以反應產(chǎn)物為焊料，在焊接件間形成牢固連
接的過程。因焊接過程不使用外界能源，簡稱無電
焊接，實質(zhì)上是自蔓延技術(shù)與焊接技術(shù)相結(jié)合的一
種新型技術(shù)，屬于自蔓延焊接技術(shù)的范疇，它具有
以下特點：
(1) 焊接簡單方便，工作效率高。無電焊接技
術(shù)焊接時不需要任何電源和其它設備；無需高壓，
也無需保護性氣氛，僅僅依靠混合粉末燃燒反應放
出的熱量就能進行焊接，工作效率高；小巧輕便，
操作簡單，單人即可完成。在緊急條件下，可快速
簡便的對工程機械零部件損壞處進行焊接；
(2) 焊接效果好，焊縫性能優(yōu)良。無電焊接是
一種熔焊焊接，焊縫拉伸強度介于200～300 MPa，
彎曲強度介于300～700 MPa，沖擊韌性介于1.6～
5.5 Kgm/cm2，硬度介于120～180 HRB，抗腐蝕性
要優(yōu)于45 鋼等，能有效滿足工程機械應急維修需要。
(3) 適用范圍廣。無電焊接技術(shù)可對工程機械
及各種野外作業(yè)機械的多種零部件進行焊接修理，
已經(jīng)在水箱、油箱、水管、油管、排塵管、電瓶連
接線、拉桿等零件上進行了應用，焊接效果良好，
能夠滿足使用要求。
(4) 有一定的局限性。無電焊接技術(shù)目前只能
焊接5 mm 之內(nèi)的零部件，且不能焊接鋁合金。
2 無電焊接技術(shù)的發(fā)展
無電焊接技術(shù)屬于自蔓延焊接技術(shù)的范疇，自
1967 年由前蘇聯(lián)科學家A.G.Merzhanov, Borovinskaya
和Shkiro 等人確立自蔓延技術(shù)以來[1]，自蔓延技術(shù)
與其它許多傳統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合形成了許多新型技術(shù)，
自蔓延焊接技術(shù)屬于其中一種[2]。自蔓延焊接技術(shù)
是在待焊接的兩塊材料之間添進合適的燃燒反應
原料，以一定的壓力夾緊待焊材料，待燃燒反應過
程完成后，即可實現(xiàn)兩塊材料之間的焊接[3]。這種
焊接作為一種特殊焊接工藝，主要用于焊接① 同
種或異種一般金屬材料；② 同種或異種難熔金屬
材料；③ 同種或異種陶瓷材料；④ 同種或異種金
屬間化合物；⑤金屬或金屬間化合物與陶瓷材料
[4-8]。對于①的應用研究較多且得到了廣泛的應用,
對于②～⑤則基本處于試驗室研究階段。而無電焊
接技術(shù)作為自蔓延焊接技術(shù)的一種，由于其焊接簡
單、效率高、焊縫性能好、適用范圍廣等優(yōu)點，目
前，國際上許多國家如俄羅斯、美國、日本、西班
牙和印度等國都在進行研究和開發(fā)，其中俄羅斯由
于在自蔓延領(lǐng)域的起步較早，，其無電焊接技術(shù)的研
究也相對較早，故它在無電焊接技術(shù)方面做出的貢
獻最大，成果也相對較為成熟，它們對無電焊接產(chǎn)
品的生產(chǎn)已成規(guī)�；錈o電焊接材料主要有兩
類：Cu–Fe 類和Cu–Fe–Ni 類，其中每類中各有3
個不同型號的焊接筆，焊接厚度從2.0～4.0 mm 不
等。國內(nèi)雖然已有單位對此進行了類似研究，但技
術(shù)尚不成熟，沒有推廣應用。
3 無電焊接的焊接工藝
無電焊接技術(shù)是一種新型技術(shù)，其焊接工藝不
同于傳統(tǒng)的焊接工藝。焊接時，如果焊接工藝沒有
掌握好，將對焊接效果起到很大的影響作用。其焊
接工藝如下：
(1) 取出焊接筆，用打火機點燃引信，將燃燒
的焊接筆頭部對準待焊部位，經(jīng)過2～4 s 后在被焊
部位進行焊接，根據(jù)被焊材料的厚度沿焊道緩慢移
動，確保金屬液充分滴落和覆蓋在焊縫處，經(jīng)過
20～25 s 即可獲得100～150 mm 長的焊縫。
(2) 對于平面上的焊縫，焊接筆與平面呈不大
的傾角。焊接厚度大于1.5 mm 的金屬板時，焊接
筆基本接觸焊接平面；厚度小于1.5 mm 時，視厚
度大小，焊接筆高出15～30 mm。
(3) 對于有一定傾角的焊接、立焊，則需使用
一定的模具才能進行。
(4) 待焊接結(jié)束，金屬冷卻后，輕輕敲掉焊縫
上的熔渣即可得到牢固的焊縫。
4 無電焊接材料研究
根據(jù)無電焊接技術(shù)的原理及其特點，全軍裝備
維修表面工程研究中心最近研制了兩種無電焊接
材料（Cu–Fe–01，Cu–Fe–02，其中Cu–Fe–01 焊接
2 mm 之內(nèi)的金屬零部件，Cu–Fe–02 焊接3 mm 之
內(nèi)的金屬零部件），同時對其焊縫（均焊接45#鋼板）
的組織形貌及拉伸強度進行了分析測試。
4.1 焊縫組織形貌分析
圖1 為焊縫與基體的組織形貌圖。從圖中可以
看出，基體（A 區(qū)）與焊縫（C 區(qū)）之間存在著明
顯的過渡區(qū)（B 區(qū)），這主要是焊接時焊接筆通過
自蔓延放熱反應放出大量的熱量，使基材熔化，熔
化的基材與焊料金屬液互溶，冷卻后，在焊縫與基
體之間形成了明顯的過渡區(qū)。對焊縫中的元素進行
了線掃描，可以發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e 元素的含量從基體（A 區(qū)）
到焊縫（C 區(qū)）逐漸減少，而Cu 元素的含量則從
基體（A 區(qū)）到焊縫（C 區(qū)）逐漸增大，而減少和
增大的過程正好體現(xiàn)在過渡區(qū)里（B 區(qū)），這說明
焊接時，F(xiàn)e 元素和Cu 元素在過渡區(qū)內(nèi)進行了相互
擴散，該過渡區(qū)就是焊接熔合區(qū)，這也說明該種自
蔓延焊接是一種熔焊焊接。
圖2 為焊縫的組織形貌圖。從圖中可以看出，
焊縫組織不均勻，這主要是由于焊縫在進行結(jié)晶的
過程中，由于冷卻速度很快，化學成分來不及充分
擴散，合金元素的分布出現(xiàn)不均勻，導致組織不均
勻。同時，從圖上還可以看出，整個焊縫由多種物
質(zhì)（如A、B）組成。通過對A、B 進行EDS 分析
以及焊縫表面的XRD 分析（見圖3、圖4），得出
A、B 均由Cu、Fe 組成；XRD 分析表明焊縫中只
存在Cu 和Fe，沒有生成新相。Cu 和Fe 由于原子
半徑相近，很難相溶，難以形成金屬間化合物，一
般情況下以固溶體的形式存在。根據(jù)Cu–Fe 二元合
金狀態(tài)圖，焊接后，當焊縫冷卻時溫度降至1 480
℃時，開始析出γ–Fe，當溫度達到1 084.5 ℃時，γ
–Fe 和液相Cu 包晶生成Cu（Fe）固溶體，該固溶
體中Cu 多Fe 少。當溫度再下降，降至室溫過程中，
Cu（Fe）固溶體發(fā)生脫溶轉(zhuǎn)變，析出αⅡ–Fe（Cu），
這種物質(zhì)中Fe 多Cu 少。由于焊縫中Cu 的含量超
過90 %，焊縫中Cu（Fe）固溶體應該是最多的，
由此推斷A 是Cu（Fe）固溶體，B 物質(zhì)是αⅡ–Fe
（Cu），F(xiàn)e、Cu 含量不同而表現(xiàn)出不同的形狀。
4.2 焊縫拉伸強度測試
圖5 為焊接接頭的拉伸強度圖。從圖中可以看
出，兩種無電焊接材料焊接接頭的拉伸強度超過280
MPa，均要高于A3 鋼的強度，低于45 鋼，這說明
該材料焊接接頭的強度較高，原因在于該種焊接是
熔焊焊接，焊縫與基體以冶金結(jié)合方式進行結(jié)合。
這也說明它能夠滿足金屬零部件應急維修需要。
5 無電焊接技術(shù)的應用
無電焊接技術(shù)使用范圍廣泛，在野外應急條件
下，可應用于工程機械金屬零部件出現(xiàn)的斷裂、缺
損、裂紋、孔洞以及管路、箱體的跑、冒、滴、漏
等的快速修理；還可使用于汽車、輪船和鐵路運營
中的修理和事故處理；也可使用于上下水管道、暖
氣管道的修理；地震、礦井、石油井架及消防工作
的緊急救護；通訊、電網(wǎng)導線、輸變電設備的焊接
處理；農(nóng)機、農(nóng)具的田間修理等等。
從2004 年4 月開始，全軍裝備維修表面工程
研究中心根據(jù)無電焊接技術(shù)的特點、技術(shù)性能指標
及工程機械和裝備零部件材料、形狀、尺寸、損壞
部位、損壞形式等因素，在部分工程機械和裝備上
進行了實車焊接，焊接后，對所有焊接件的焊接效
果進行了檢測，焊接效果均為良好，達到了使用要
求。
6 結(jié) 語
無電焊接是一種新型自蔓延焊接技術(shù)，焊接工
藝簡單，焊縫性能優(yōu)良，應用廣泛，具有良好的推
廣應用價值。研制的無電焊接材料，焊縫組織、性
能良好，具有潛在應用前景。
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附件：電焊鋼管生產(chǎn)探討.pdf

  本文關(guān)鍵詞：談某工程施工現(xiàn)場安全管理及安全預防，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。