氢原子焊安全技术

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氢原子焊安全技术一、氢原子焊的基本原理氢原子焊是一种利用氢气所产生的化学反应热和电弧辐射热来实现金属的焊接的，其原理示意如图3-4所示，在焊枪上有两个喷嘴和两根作为电极的钨棒，电弧在两根有一定夹角的电极之间产生，呈扇形的电弧使从嘴头喷出的氢气产生大量的化学反应热，并与电弧的辐射热一道熔化本体金属和填充焊丝。原子氢焊也是一种非熔化极气体保护焊，不过此时氢气不仅是保护介质，而且还起传递热量的作用。氢气在电弧高温中的化学反应过程如图3-5所示。从两嘴头喷出的氢气形成气幕罩住熔池区，电弧区域的氢气(H2)，在高温作用下发生吸热分解反应而成为氢原子（H）。分解后的氢原子(H)与较冷的工件接触，又重新结合为氢分子（H2），同时，放出原来从电弧中吸收的热量而熔化焊件和焊丝。

1图3-4氢原子焊示意图3-5氢气在电弧中的反应过程由此可见，氢原子焊熔化焊件和焊丝的热量，主要来源于氢气所产生的化学反应热和电弧的辐射热。同时，氢气在高温作用下能与空气中的氧、氮化合，而防止它们侵入熔池，对焊接区起保护作用。由此可见，氢原子焊时，由于氢气熱容量和热传导系数高，在高温时分解度又很大，因此，对真电弧的冷却作用很强，使引弧发生困难，所以，要求焊接电源具有较高的空载电压（达300V），作业人员应加强防止电击的安全措施。

2二、氢原子焊接设备的安全使用氢原子焊接设备由电源控制箱、焊枪、分配器及供气系统等部分组成。(1)电源控制箱内装有一台特殊的同体式焊接变压器，其二次电压为300V。还装有接触器、中间继电器、电磁气阀等控制元件，控制箱面板上装有电流表、电压表、电源转换开关等，面板下装有接线板。由于控制箱内焊接变压器一、二次绕组的电压都较高，一旦漏电，就有造成人身触电的危险，所以控制箱外壳必须采取可靠的接地或接零保护。在焊接电源回路及控制回路中，采取的保护措施如图3-6所示。焊接过程中，如产生过高的电弧电压(超过200V)或电弧突然断开时(空载电压在焊枪上有300V)，则由于220V电压继电器J1通电工作，动合触点J1-1闭合，使继电器J2线圈电路接通，继电器J2动作后，闭合动合触点J2-l进行自锁，并断开动断触点J2-2，继电器J3断电，使交流接触器JCI停止工作而断开JC1-1及JC1-2两主触头，使焊接变压器电源断电，对焊工起到保护作用。

3(2)焊枪由握把、铜管（导电、导气）、电极夹头、手轮及挡板构成。握把外层及手轮、挡板不导电。手轮通过传动机构可调节电极距离，挡板用以防止电弧热辐射、熔池飞溅物烘烫焊工的手。使用焊枪时，绝对不能赤手接触带电部分，工作时必须带上绝缘手套。(3)分配器是氢气和焊接电流的分配装置，其气路接头必须致密，严防氢气泄漏；电路接头必须接触良好，不能发热，更不能产生火花。(4)供气系统包括气瓶、减压器、流量计、电磁气阀以及橡皮管等。这些器具的连接，要绝对致密、稳固，因为氢气具有较大的危险性，这是由其性质决定的：氢气是一最轻的化学元素，在相同体积下它的质量仅为空气的6.9%，所以氢分子扩散速度很快。氢在常温下，不需氧气和明火，能和氟发生猛烈的爆炸反应；在光的作用下，能和气发生燃烧和爆炸；氢气在空气中燃烧的可达2000℃；在室温为20℃

4，空气中氢气浓度达到4.0%~75%时，遇明火就会发生猛烈爆炸，并且比一般易燃液体蒸气的爆炸威力大。所以对供气系统必须防止氢气泄漏；氢气钢瓶应远离氟氯等危险品；氢气在管道中输送时，速度一般不宜超过0.7~1m/s，防止产生静电火花。焊接用氢气一般采用瓶装，钢瓶外壳为绿色，用红色写有“氢”字样。图3-6采取的保护措施

5三、氢原子焊的危害氢原子焊时，由于氢气的热容量和热传导系数高，以及在高温时分解难度又很大，因此对电弧的冷却作用很强，使引弧发生困难。所以要求焊接电源具有很高的空载电压和工作电压。一般氢原子焊电源的次级空载电压为300V，工作电压为100V，这就增加了发生触电事故的危险性。氢原子焊一般用14.7MPa（150个大气压）的瓶装工业用纯氢，其性质与乙炔相似，存在着爆炸危险性。另外，氢原子焊常用的电极材料有纯钨和钍钨两种，焊接作业还存在一定的放射性危害。

6四、氢原子焊的安全防护1．加强绝缘防护除将处在电压范围内的焊接设备的各部分及焊枪进行可靠绝缘外，焊接设备还应进行良好的接地。焊工应戴绝缘手套并穿绝缘鞋，同时焊接地点还应铺上绝缘胶垫。2．安裝连锁装置焊接设备安装连锁装置，以保证在电弧中断时自动地除去焊枪上的电压。氢原子焊空载时的电压要比燃烧时的电压高1.5~2倍，是比较危险的。所以在正常工作时，只有当电弧燃烧和电弧电压不大于160～180V时，才能保持电压继电器和线路接触器接通。如果电弧中断或电弧电压很高时，电压继电器的动断触点就断开从而和线路接触器的线圈电路切断，同时焊接设备也就和电源线断开。3．防止氢气爆炸使用氢气瓶时要特别小心，通氢气的橡胶软管，焊枪及其他有关设备不允许发生漏气现象，工作间应通风良好，以防止形成爆炸性混合气体。

7五、氢原子焊安全操作要点氢原子焊的安全操作要点如下：(1)熟悉氢原子焊设备性能，具备氢原子焊操作技术，正确使用劳动防护用品。(2)氢气通过的管通，管接头绝对不允许漏气，要经常严格检查。检查的办法是用肥皂水涂在怀疑渗漏处，如管路内气体渗出，则肥皂水会鼓泡显示。对破损的橡皮管及致密不良的管接头，一定要及时处理；对氢原子焊接设备上所用橡皮管要经常清洗处理，用压缩空气吹除橡皮管内的灰尘。(3)焊工在操作时要严防触电。应戴上绝缘手套、穿上绝缘鞋，同时在工作台附近铺上绝缘垫子。(4)为了防止氢气火焰烧伤操作者的手和面部，应采用石棉板阻挡火焰，面罩材料应耐火，或在一般面罩上铆上一块铁皮。(5)氢原子焊工作间应保持空气流通，在靠近房间顶部应开气窗。

8(6)焊工应掌握灭火常识，会使用现场配备的灭火器材。