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1、 金属焊接与切割作业防火防爆一、燃烧 1. 氧化与燃烧 根据化学定义，凡是使被氧化物质失去电子的反应都属于氧化反应。强烈的氧化 反应，并伴随有热和光同时发出， 则称为燃烧。物 质 不仅与氧的化合反应属于燃 烧，并且在一定条件下，与氯气、硫的蒸气等的化合反应也属于燃烧。但是物质 和空气中的氧所起的反应是最普遍的，也是焊接发生火灾爆炸事故的主要原因。 我们将着重讨论这一形式的燃烧。 燃烧俗称着火，如果只有放热发光而没有氧化反应的不能叫做燃烧，如灼热的钢 材虽然放热发光，但这是物理现象，不是燃 烧；而放热或不发光的氧化反应，如金 属生锈、生石灰遇水放热等现象，也不能叫做燃 烧。 2燃烧的必要条件 发
2、生燃烧必须同时具备三个条件，即可燃物质、助燃物质和着火源。亦即 发生燃 烧的条件必须是可燃物质和助燃物质共同存在，并有能导致着火的火源，例如火 焰、电火花、灼热的物体等。 (1)可燃物质 凡能与氧和其他氧化剂发生剧烈氧化反应的物质，都称为可燃物质。就其存在的 状态可分为固态可燃物、液态可燃物、气 态可燃物三类；按其组成的不同又可分 为无机可燃物质(如氢气、一氧化碳等) 和有机可燃物质(如甲烷、乙炔等)两类. 物质的可燃性质是随着条件的变化而变化，大 块的铝、镁可看作是不燃物，但在 纯氧中就是可燃物。铝粉、镁粉不但能自燃，而且 还 有爆炸性。 (2)助燃物质 凡是能与可燃物质发生化学反应并起助燃
3、作用的物质称为助燃物，如空气、氧气 、氟和溴等。 可燃物质完全燃烧，必须要有充足的空气( 氧在空气中约占21)，如燃烧1kg石油 需要1012m3空气。如果缺乏空气，燃烧就不完全。 (3)着火源凡能引起可燃物质燃烧的热能，都叫着火源。要使可燃物质起化学变化而发生燃 烧，需要有足够的热量和温度，各种不同的可燃物 质燃烧时所需要的温度和热量 各不相同。着火源主要有下列几种： 明火，如火柴和打火机的火焰、油灯火、炉火、喷 灯火、烟 头火以及焊接、气割 时的动火等(包括灼热铁屑和高温金属)。 电气火,电 火花(电路开启、切断、保 险丝熔断等) ，电器线路超负荷、短路，接触 不良；电炉丝、电热器、电灯泡
4、；红外线灯、电熨斗等。 摩擦、冲 击产生的火花。 静电荷产和珠火花。电介质相互磨擦、剥离或金属摩擦生成的。如液体、气体， 沿导管流动；气体高速喷出产生静电。 雷电产生的火花，分直接雷 击和感应雷电。 化学反应热 ，包括本身自燃、遇火燃 烧与其他抵触性物质接触起火。 可燃物、助燃物和着火源构成燃烧的三个要素，缺少其中任何一个要素便不能燃 烧。燃烧反应在浓度、压力、组成和着火源等方面都存在着极限 值，如果可燃物 未达到一定浓度，或助燃物数量不足，或着火源不具备足够的温度或热量，那么 ，即使具备了三个条件，燃烧也不会发生。对于已进 行着的燃烧，若消除其中任 何一个要素，燃烧便会终止，这就是灭火的基本
5、理论。 3燃烧的过程及类型 (1)燃烧的过程 可燃物质的燃烧一般是在蒸汽或气体状态下进行。由于可燃物质的状态不同，其 燃烧的特点也不同。 气体容易燃烧，只要达到其本身氧化分解所需的热量便能迅速燃烧，在极短的时 间内全部烧光。 液体在火源作用下，首先使其蒸发，然后蒸汽氧化分解 进行燃烧。 固体燃烧，如果是简单物质，如硫、磷等受热时首先熔化，然后蒸发、燃烧，没有 分解过程。若是复杂物质，在受热时首先分解成气态和液态产物，然后气 态产物 和液态产物的蒸汽着火燃烧。 (2)燃烧的类型闪燃与闪点 各种液体的表面都有一定量的蒸汽存在，蒸汽的浓度取决于该液体的温度。可燃 液体表面或容器内的蒸汽与空气混合而形
6、成混合可燃气体或可燃液体，遇明火 会发生一闪即灭的瞬间火苗或闪光， 这种现象叫闪燃。引起闪燃时的最低温度叫 做闪点(闪点的概念主要适用于可燃性液体)。当可燃性 液体温度高于其闪点时，随时都有被火点燃的危险。 不同的可燃液体有不同的闪点，闪点越低，火 险越大。它是评定液体火灾危险性 的主要依据。 着火与燃点 所谓着火，则是可燃物质与火源接触能燃烧，并且在火源移去后仍能保持 继续燃 烧的现象。可燃性物质发生着火的最低温度，称为着火点或燃点。 受热自燃与自燃点 可燃物质在外部条件作用下，温度升高，当达到其启燃点时，即着火燃 烧，这种 现象称为受热自燃。自燃点是指物质( 不论是固态或气态)在没有外部火
7、花和火焰 的条件下，能自动引燃和继续燃烧的最低温度。 物质的自燃点越低，发生火灾的危险就越大。物 质受热自燃是发生火灾的一种主 要原因，掌握物质的自燃点，对防火工作有重要的实际意义。 本身自燃 能自燃的植物有：稻草、麦秆、木屑、仔棉、麻等。植物的自燃是由于生物、物理和 化学作用引起的。 植物油有较大的自燃性，动物油次之， 纯粹的矿物油不能自燃，引起油脂自燃的 内因是油脂中含有不饱和脂肪酸、甘油酯，其不 饱和程度越大，含量越多， 则油 脂的自燃能力就越大，这种不饱和化合物在空气中容易发生氧化发热作用。引起 油脂自燃的外因：有较大的氧化表面(如浸油的纤维物质)、有空气、具备蓄热的条 件。烟煤、褐煤
8、、泥煤和硫化铁等也能自燃。 二、爆炸 爆炸是物质在瞬间以机械功的形式释放出大量气体和能量的现象。通常将爆炸 分为物理性爆炸和化学性爆炸两大类。 1物理性爆炸与化学性爆炸 物理性爆炸是由于物理变化引起的。如蒸汽锅炉的爆炸，是由于 过热的水迅速变 化为蒸汽，且蒸汽压力超过锅炉强度的极限而引起的，其破坏程度取决于 锅炉蒸 汽压力。发生物理爆炸的前后，爆炸物 质的性质及化学成分均不改变。化学性爆炸是由于物质在极短时间内完成的化学变化，形成其他物质，同时放出 大量热量和气体的现象。例如用来制作炸药的硝化棉在爆炸时放出大量的热量， 同时产生大量的气体(CO、CO2、H2和水蒸气等) 。爆炸时的体积突然增大
9、4了万 倍，在几万分之一秒内完成燃烧。由于一方面生成大量气体和热量，另一方面燃 烧的速度又极快，在瞬间内生成的大量气体来不及膨胀和扩散开，仍然被约束在 原有的较小的空间内。众所周知，气体的压力同体积成反比，即 户yVK(常数)， 气体的体积越小，则压力就越大，而且这个压力产生极快，即使坚固的钢板、坚 硬的岩石也承受不住。同时，爆炸 还产生强大的冲击波， 这种冲击波不仅能推倒 建筑物，对在场人员还具有杀伤作用。化学反 应的高速度，同时产生大量气体和 热量，这是化学性爆炸的三个基本要素。 发生化学性爆炸的物质，按其特性可分为两类：一类是炸(火)药；另一类是可燃物 质与空气形成爆炸性混合物。可燃气体
10、、蒸气及粉尘的爆炸性混合物都属于后一 类。 2爆炸极限 可燃性物质与空气的混合物，在一定的浓度范围内才能发生爆炸。可燃物质在混 合物中发生爆炸的最低浓度称为爆炸下限；反之，则为爆炸上限。在低于下限和 高于上限的浓度时，是不会发生着火爆炸的。爆炸下限和爆炸上限之间的范围， 称为爆炸极限。 爆炸极限，一般用可燃性气体或蒸汽在空气或氧气混合物中的体积百分数来表 示，有时也用单位体积气体中可燃物的含量来表示(gm3) 。爆炸性混合物的温 度、压力、含氧量及火源能量等数量的增大，都会使爆炸极限范 围扩大。从爆炸 极限的大小和范围，可以评定可燃气体、蒸汽或粉 尘的火灾及爆炸危险性。爆炸 下限较低的可燃气体
11、、蒸汽或粉尘，危 险性较大，爆炸极限的幅度越宽，其危险 性就越大。 为了帮助大家理解和记忆“爆炸极限” 的概念和影响因素，我们可以把它总结成四 句话：“上上下下保安全，中间范围最危险，温度 压力有影响，氧气火源能拓宽。” 3化学性爆炸的必要条件 凡是化学性爆炸，总是在下列三个条件同时具备时才能发生：a 可燃易爆物；b 可燃易爆物与空气混合并达到爆炸极限，形成爆炸性混合物；c 爆炸性混合物在 火源的作用下。防止化学性爆炸的全部措施的实质，即是制止上述三个条件的同 时存在； 三、焊接与切割作业中发生火灾爆炸事故的原因及防范措施 1焊接切割作业中发生火灾爆炸事故的原因(1)焊接切割作业时，尤其是气体
12、切割 时，由于 使用压缩空气或氧气流的喷射，使火星、熔珠和铁渣四处飞溅(较大的熔珠和铁 渣能飞溅到距操作点5m以外的地方)，当作 业环境中存在易燃、易爆物品或气体 时，就可能会发生火灾和爆炸事故。 (2)在高空焊接切割作业时，对火星所及的范围内的易燃易爆物品来清理干净，作 业人员在工作过程中乱扔焊条头，作 业结束后未认真检查是否留有火种。 (3)气焊、气割的工作过程中未按规定的要求放置气瓶，工作前未按要求 检查焊( 割)炬、橡胶管路和气瓶的安全装置。 (4)气瓶存在制造方面的不足，气瓶的保管充灌、运输、使用等方面存在不足， 违 反安全操作规程等。 (5)乙炔、氧气等管道的制造、安装有缺陷，使用
13、中未及时发现和整改其不足。 (6)在焊补燃料容器和管道时，未按要求采取相应措施。在 实施置换焊补时，置换 不彻底，在实施带压不置换焊补时压力不够致使外部明火导入等。 2防范措施 (1)焊接切割作业时，将作 业环境10m范围内所有易燃易爆物品清理干 净，应注意 作业环境的地沟、下水道内有无可燃液体和可燃气体，以及是否有可能泄漏到地 沟和下水道内可燃易爆物质，以免由于 焊渣、金属火星引起灾害事故。 (2)高空焊接切割时，禁止乱扔 焊条头，对焊接切割作业下方应进行隔离，作业完 毕时应做到认真细致的检查，确认无火灾隐患后方可离开现场。 (3)应使用符合国家有关标准、规程要求的气瓶，在气瓶的贮存、运输、
14、使用等 环 节上应严格遵守安全操作规程。 (4)对输送可燃气体和助燃气体的管道应按规定安装、使用和管理，对操作人员和 检查人员应进行专门的安全技术培训。 (5)焊补燃料容器和管道时，应结合实际情况确定焊补方法。实施置换法时，置换 应彻底，工作中应严格控制可燃物质的含量；实施带压不置换法时，应按要求保 持一定的压力。工作中应严格控制其含氧量。要加 强检测，注意 监护，要有安全 组织措施。 四、火灾、爆炸事故的紧急处理方法及灭火技术 1火灾、爆炸事故的紧急处理方法在焊接切割作业中如果发生火灾、爆炸事故时， 应采取以下方法进行紧急处理： (1)应判明火灾、爆炸的部位及引起火灾和爆炸的物 质特性，迅速拨打火警电话11 9报警。 (2)在消防队员未到达前， 现场人员应根据起火或爆炸物质的特点，采取有效的方 法控制事故的蔓延，如切断电源、撤离事故 现场氧气瓶、乙炔瓶等受热易爆设备 ，正确使用灭火器材。 (3)在事故紧急处理时必须由专人负责， 统一指挥，防止造成混乱。 (4)灭火时， 应采取防中毒、倒塌、坠落伤人等
