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第1O章焊接与切割的防火防爆第1节燃烧与爆炸的基础知识一、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，也不能叫作燃烧。(2)燃烧的必要条件发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它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lkg石油需要l0~12m。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：(1)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)。(2)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、红外线灯、电熨斗等。(3)摩擦、冲击产生的火花。(4)静电荷产生的火花。电介质相互摩擦、剥离或金属摩擦生成的。如液体、气体，沿导管流动，气体高速喷出静电。(5)雷电产生的火花，分直接雷击和感应雷电。(6)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，这就是灭火的基本理论。(三)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气着火燃烧。任何可燃物的燃烧必须经过氧化、分解和燃烧等阶段。2．燃烧的类型(1)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湿度。可燃液体表面或容器内的蒸汽与空气混合而形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，则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。(2)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。(3)受热自燃与自燃点可燃物质在外部条件作用下，温度升高，当达到其自燃点时，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、液态或气态)在没有外部火花和火焰的条件下，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，对防火工作有重要实际意义。(4)本身自燃能自燃的植物有：稻草、麦杆、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、泥煤和硫化铁等也能自燃。(四)燃烧的产物燃烧产物是燃烧时生成的气体、蒸汽和液体、固体物质。燃烧产物的成分取决于可燃物质的化学组成和燃烧条件。燃烧产物主要有二氧化碳、一氧化碳、水蒸气、二氧化硫、五氧化二磷以及灰粉等。空气不足的条件下燃烧时，还生成碳粒等。火灾时的烟雾实际上就是不完全燃烧时的产物。空气中的氧在燃烧时大部分消耗了，剩下的氮和燃烧产物混合在一起。燃烧产物一般有窒息性和一定毒性，人在火场中有引起窒息中毒的危险；火场中烟雾会影响视线，妨碍消防人员行动；灼热的燃烧产物和不完全燃烧产物能使人烫伤或造成新的火源，甚至能与空气形成爆炸混合物。燃烧产物在一定条件下(密闭的场所)，有阻碍继续燃烧的作用，还可从燃烧产物的颜色、气味和烟雾气流的温度、浓度和流动方向，帮助判断火灾原因、火势蔓延及发展情况。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。通常将爆炸可以分为物理性爆炸和化学性爆炸两大类。(一)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。如蒸气锅炉的爆炸，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份均不改变。化学性爆炸，是由于物质在极短时间内完成的化学变化，形成其它物质，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、CO,、H2和水蒸汽等)。爆炸时的体积会突然增大47万倍，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PV=K(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。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、蒸气及粉尘的爆炸性混合物都属于后一类。(二)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(g／m3。)。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、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。容器直径越小，则爆炸极限范围也越小。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。”(三)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。(四)爆炸性混合物的特性1．直接与空气形成爆炸性混合物的特性(1)可燃气体的特性可燃气体(如乙炔、氢)由于容易扩散流窜，而又无形迹可察觉，所以不仅在容器设备内部，而且在室内通风不良的条件下，容易与空气混合，浓度能够达到爆炸极限。因此在生产、贮存和使用可燃气体的过程中，要严防容器、管道的泄漏。厂房内应加强通风，严禁明火。(2)可燃蒸汽的特性闪点低的易燃液体(如汽油、丙烷)在室温条件下能够蒸发较多的可燃蒸汽。闪点高的可燃液体在加热升温超过闪点时，也能蒸发较多的可燃蒸汽。因此在液体燃料容器、管道以及厂房、室内通风不良的条件下，可燃蒸汽与空气混合的浓度往往可达到爆炸极限。所以在生产、贮存和使用可燃液体过程中要严防跑、冒、滴、漏，室内应加强通风换气。在暑热夏天贮存闪点低的易燃液体时，必须采取隔热降温措施，严禁明火。(3)可燃粉尘的特性可燃粉尘如果飞扬悬浮于空气中，浓度达到爆炸极限时，即与空气形成爆炸性混合物，遇到火源就会发生爆炸。可燃粉尘飞扬悬浮于大气中有形迹可察觉，这类爆炸大多发生于生产设备、输送罩壳、干燥加热炉、排风管道等内部空间。因此，在生产、贮存和使用可燃粉尘过程中，必须采取防护措施，防止静电，严禁明火。2．间接与空气形成爆炸性混合物的特性块、片、纤维状态的可燃物质，如电石、电影胶片、硝化棉等，虽然不能直接与空气形成爆炸性混合物，但是当这些物质与水、热源、氧化剂等作用时，迅速反应分解释放出可燃气体或可燃蒸汽，然后与空气形成爆炸性混合物，遇火源也会发生爆炸。因此在生产、贮存和使用这类可燃物质时，应采取防潮、密闭、隔热等相应的安全措施。第2节焊接与切割作业中发生火灾、爆炸事故的原因及防范措施一、焊接切割作业发生火灾和爆炸事故的原因(1)焊接切割作业时，尤其是气体切割时，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未清理干净，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乙炔发生器，工作前未按要求检查焊(割)炬、橡胶管路和乙炔发生器的安全装置。(4)气瓶存在制定方面的不足，气瓶的保管充灌、运输、使用等万面存在不足，违反安全操作规程等。(5)乙炔、氧气等管道的制定、安装有缺陷，使用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。二、防范措施(1)焊接切割作业时，将作业环境l0m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、使用等环节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