1 引言
電焊機(jī)是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中最常用的設(shè)備之一。 焊接操作速度快,可以瞬間將同種金屬材料永久性連接,焊接后焊縫具有很高的密閉性和強(qiáng)度。因此,電焊工藝廣泛應(yīng)用于航空航天、船舶、汽車、建筑、容器制造等的各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。
電焊作業(yè)屬于特種作業(yè)。在使用電焊機(jī)的過(guò)程中,由于工作電壓高又有高達(dá)7000℃的電弧,除了會(huì)產(chǎn)生高溫電弧傷人之外,還容易產(chǎn)生焊機(jī)觸電傷人事故。我單位前幾年因電焊機(jī)作業(yè)發(fā)生多起傷人事故,引起單位領(lǐng)導(dǎo)的高度重視,經(jīng)過(guò)筆者大量查閱相關(guān)資料,對(duì)觸電事故進(jìn)行了詳細(xì)分析,最終找到了觸電事故發(fā)生的原因,并采取了有效的防范措施。
2 電焊機(jī)二次電壓危害分析
國(guó)家規(guī)定交流電焊機(jī)的二次電壓不得超過(guò)85 V,直流電焊機(jī)不得超過(guò)90 V,所以人們就誤以為電焊機(jī)二次電壓是低電壓,是安全電壓,不會(huì)傷人,其實(shí)不然。
2.1二次側(cè)空載時(shí)的觸電危害分析
空載時(shí),直流焊機(jī)電壓為55-90V,交流焊機(jī)為60-80V,而我國(guó)制定的安全電壓最高等級(jí)為42V。焊機(jī)的空載電壓高于安全電壓,這是二次線最主要的不安全因素。但由于電壓不是很高,而往往被人忽視,尤其使焊工焊接觸電危險(xiǎn)性比較大。
根據(jù)計(jì)算,當(dāng)焊機(jī)空載電壓為70V時(shí),人在潮濕地點(diǎn)操作,且防護(hù)用品穿戴不規(guī)范,此時(shí)的人體電阻值R約為1600Ω左右,若焊工手一旦接觸鉗口,通過(guò)人體的電流為:
研究證明,通過(guò)人體的電流達(dá)到或超過(guò)擺脫電流(一般男為16mA,女為10mA),人體就不能自主擺脫帶電體,會(huì)感到異常痛苦。如時(shí)間過(guò)長(zhǎng),則可能昏迷甚至死亡。通過(guò)人體的電流達(dá)到或超過(guò)30mA時(shí),數(shù)秒至數(shù)分鐘就會(huì)致人死亡。50mA的電流通過(guò)人體的時(shí)間達(dá)1s,就可能發(fā)生室顫,使人死亡。
2.2焊接時(shí)二次側(cè)觸電危害分析
一般電焊機(jī)電弧引燃后,要維持電弧所需的工作電壓為16 V~35V,雖然在安全電壓范圍內(nèi),但由于電焊機(jī)輸出電壓與輸出電流之間存在一個(gè)陡降的外特性關(guān)系,即在焊接引弧時(shí),輸出的電壓即二次電壓較高,而電流較??;當(dāng)電弧穩(wěn)定時(shí),輸出電壓迅速降低,而輸出的電流急劇增大。也就是說(shuō),在焊接條件形成時(shí),電焊機(jī)輸出的電源是低電壓高電流。輸出電壓的大小是由電弧長(zhǎng)度(即負(fù)載電阻)決定的,電弧長(zhǎng)輸出的電壓就高,電弧短輸出的電壓就低,焊條與焊件相碰短路時(shí),電壓趨于零,而電流最大。
一般情況下,交流電焊機(jī)在電弧形成后它的輸出電壓只有30 V左右,似乎在安全電壓范圍內(nèi),但此時(shí)它的輸出電流很大,通常大于100A。因此,在焊接作業(yè)中,二次側(cè)電壓的危害極大。
2.3其他因素分析
焊接作業(yè)常處在惡劣的工作環(huán)境中。如在金屬構(gòu)件上、管道內(nèi)或潮濕環(huán)境中作業(yè),極易發(fā)生觸電事故;若在高溫環(huán)境下作業(yè),大量的汗水會(huì)使電焊工的衣服濕透,此時(shí)人體的電阻也變得較低。可見(jiàn)安全電壓并不是絕對(duì)的。
3 二次觸電形成原因分析
發(fā)生二次觸電的原因是多方面的,但都是由于生產(chǎn)中的不安全因素導(dǎo)致人與地形成導(dǎo)電回路。這些不安全因素主要有:
3.1電焊機(jī)二次繞組絕緣損壞,二次接線柱絕緣不良,致使電焊機(jī)外殼帶電,而電焊機(jī)未接地、接零或漏電保護(hù)器出現(xiàn)問(wèn)題,電源無(wú)法斷開(kāi),電焊機(jī)外殼長(zhǎng)時(shí)間帶電。
3.2二次輸出端接線柱無(wú)防護(hù)罩、二次電纜線裸露、電焊鉗絕緣不合格而出現(xiàn)漏電現(xiàn)象。
3.3電焊機(jī)一次側(cè)線路老化、絕緣損壞漏電,使焊機(jī)外殼帶電,如果二次側(cè)線路也老化、絕緣損壞與焊機(jī)外殼連接時(shí),致使一次電壓竄入二次。
3.4利用廠房的金屬結(jié)構(gòu)、管道、軌道、天車吊鉤或其他金屬物搭接作為焊接回路等。
由于上述設(shè)備和環(huán)境危險(xiǎn)因素的存在,在焊工產(chǎn)生失誤或在正常操作的情況下其他人員觸及不正常帶電體會(huì)出現(xiàn)下列現(xiàn)象:人的手或身體接觸漏電的電焊機(jī)外殼、二次線和焊鉗等的漏電部分、焊條和焊鉗的正常帶電部分,而另一只手、腳或身體的某部位又和工件、金屬導(dǎo)電體或潮濕的地點(diǎn)接觸,就會(huì)形成電流回路,造成觸電。
4 預(yù)防措施
要防止電焊機(jī)二次電壓觸電事故的發(fā)生,首先應(yīng)加強(qiáng)電焊工和電焊設(shè)備的管理。焊接作業(yè)人員必須取得焊接操作證書,穿戴齊全防護(hù)用品,嚴(yán)格按照焊接操作規(guī)范作業(yè)。電焊機(jī)必須選用合格的產(chǎn)品,具備必要的保護(hù)裝置。電焊機(jī)的接線柱端口必須有良好的防護(hù)罩。電焊機(jī)的電纜必須絕緣良好,不能有裸露現(xiàn)象。
要防止電焊機(jī)二次電壓觸電傷人事故的發(fā)生,主要對(duì)策一是保證焊機(jī)焊把線與人體、接地三者之間不構(gòu)成導(dǎo)電回路;二是保證焊機(jī)焊把線或接地回線與人體、大地、變壓器接地之間不形成導(dǎo)電回路。對(duì)于利用變壓器進(jìn)行獨(dú)立供電的小型焊接作業(yè),第二條回路極易形成。因此為保證焊接安全作業(yè),可以采取以下防范措施:
4.1焊接操作規(guī)范要求電焊機(jī)一次側(cè)必須裝設(shè)漏電保護(hù)器,但對(duì)焊機(jī)二次側(cè)起不到漏電保護(hù)作用,所以二次側(cè)必須裝設(shè)二次空載降壓觸電保護(hù)器(弧焊機(jī)防觸電裝置)。對(duì)電焊機(jī)二次進(jìn)行降壓處理(安全空載電壓小于24V),防觸電裝置內(nèi)裝有檢測(cè)用電流互感器,當(dāng)焊機(jī)處于空載狀態(tài)時(shí),防觸電裝置內(nèi)控制電路將電壓自動(dòng)調(diào)整至安全電壓,使焊機(jī)處于低壓空載狀態(tài),起到防觸電作用;一旦焊機(jī)處于負(fù)載狀態(tài)(焊條與焊件接觸產(chǎn)生短路電流)時(shí),電流互感器產(chǎn)生信號(hào),此信號(hào)經(jīng)電子電路放大,驅(qū)動(dòng)控制裝置動(dòng)作,使裝置內(nèi)的交流接觸器吸合,對(duì)焊機(jī)正常供電,焊機(jī)可正常工作,使二次電壓達(dá)到引弧電壓的要求?;『笝C(jī)防觸電裝置工作原理詳見(jiàn)附圖。
4.2采取焊件接地或接零保護(hù)措施。在與大地隔離或接地不良的焊接件上焊接作業(yè)時(shí),如鍋爐壓力容器、架空鋼梁等,應(yīng)防止焊接件與大地之間形成“手—腳”或“腳—腳”的跨步電壓觸電。這種條件下,應(yīng)采取專門措施,即人體與導(dǎo)體間的隔離防護(hù),如在腳下放置木板或橡膠等絕緣件,并做好個(gè)體防護(hù),或者對(duì)焊件采取接地接零措施;但在焊接件與焊機(jī)二次回路上不得同時(shí)存在接地或接零線。否則,一旦焊機(jī)二次回路線接觸不良時(shí),就可能有很大的焊接電流通過(guò)接地或接零線,以致將地線或零線熔斷使人體安全受到威脅。
4.3確保焊機(jī)二次線圈或接地回線系統(tǒng)良好。當(dāng)利用系統(tǒng)管道、廠房的金屬構(gòu)架、軌道或其它金屬物搭接作為焊接接地回線時(shí)必須確保焊機(jī)二次線圈或接地回線系統(tǒng)良好,否則,行人觸及接地回線系統(tǒng)也有可能造成觸電事故。對(duì)于交流焊機(jī)而言,千萬(wàn)不可誤認(rèn)為接地回線永遠(yuǎn)是沒(méi)有電位,因?yàn)榻涣骱笝C(jī)兩輸出端點(diǎn)是等電位的,若接地回線接地不良時(shí),接地回線的電位是始終存在的。應(yīng)該指出的是,具有易燃易爆性能的化工管道系統(tǒng)不得用作接地回線。
5 結(jié)束語(yǔ)
由于二次電壓觸電問(wèn)題已得到人們重視,筆者提出二次電壓觸電防范措施后,我單位采用電焊機(jī)加裝二次空載降壓觸電保護(hù)器,并在每次焊接作業(yè)前,都有電氣專業(yè)人員檢查焊件及焊機(jī)的接地保護(hù)情況,已杜絕了二次電壓觸電事故的發(fā)生,保證了操作人員及他人的人身安全。