电焊渣引火实验研究

 摘 要：为了考查电焊作业过程中产生的电焊渣引燃能力的大小，本文在分别改变可燃物种类、可燃物水平距离、电焊垂直高度、电焊机输出端电流档的情况下进行模拟实验，在设定的实验条件下观察得到锯末材料最易被电焊熔渣引燃，棉布次之，涤纶与纱料则较难起明火；随可燃物水平距离增大，喷溅在可燃物上的电焊渣数目减少；随电焊垂直高度的增加，电焊渣最远喷溅距离相应增大，在电焊高度适当时才能将可燃物引燃；电焊机输出端电流档位越高时喷溅熔珠数目增大但熔珠直径减小。结果表明，燃点越低且结构疏松的可燃物越易被电焊渣引燃，可燃物水平距离越小、电焊机输出电流档位越低，电焊渣引火能力越强，在一定范围内，电焊垂直高度的增加，电焊渣引火可能性相应增加，引燃能力则降低。本文的实验结果对电焊渣引起的火灾调查具有一定的借鉴意义。

关键字 电焊渣；可燃物种类；引燃能力
Experimental Study on Ignition Capacity of Welding Dregs

Abstract:In order to check the ignition capability of welding dregs in welding work process, simulation experiments by respectively changing fuel type, horizontal distance of fuel, vertical height of welding and the out-put current mode of welding machine are all taking in this paper. Under the given experimental condition, the sawdust material is easiest to be ignited by welding dregs, cotton takes the second place, while terylene and gauze material are hard to be ignited; As the horizontal distance of fuel increases, the number of welding dregs splashing on fuel decreases; With the vertical height of welding increasing, the farthest splash distance of welding dregs correspondingly grows, the fuel can be ignited only when the vertical height is suitable; When the out-put current mode of welding machine gets higher, the number of splashing bead climbs while the diameter diminishes. The fact indicates that fuel with lower ignition point and loose structure is easier to be ignited by welding dregs, The closer the horizontal distance of fuel is and the lower out-put current mode of welding machine is, the better the ignition capability of welding dregs. Within certain limits, when the the vertical height of welding increases, the igniting likelihood of welding dregs increases correspondingly, but the ignition capability drops. The experiment result of this paper is of reference significance to fire investigation of welding dregs.

Keywords welding dregs; fuel type; ignition capability
目 录

摘要 I
Abstract II
目 录 III

1 前言 1
2 实验部分 4
2.1 实验材料与器材 4
2.1.1 实验材料 4
2.1.2 实验器材 4
2.2 实验条件 4
2.3 实验过程 4
3 实验结果 6
3.1 电焊渣对不同可燃物的引燃能力 6
3.1.1 对棉布料的引燃情况 6
3.1.2 对涤纶布料的引燃情况 6
3.1.3 对纱布料的引燃情况 7
3.1.4 对锯末的引燃情况 7
3.1.5 重复实验 8
3.2 可燃物水平距离对电焊渣引燃能力影响 8
3.2.1 不同水平距离处喷溅熔珠情况 8
3.2.2 10 cm处电焊渣对棉布料引燃情况 9
3.2.3 20 cm处电焊渣对棉布料引燃情况 10
3.2.4 30 cm处电焊渣对棉布料引燃情况 10
3.2.5 40 cm处电焊渣对棉布料引燃情况 11
3.2.6 50 cm处电焊渣对棉布料引燃情况 11
3.2.7 重复实验 12
3.3 电焊垂直高度对电焊渣引燃能力影响 12
3.3.1 电焊垂直高度改变时熔渣喷溅情况 12
3.3.2 高5 cm时电焊渣对棉布料引燃情况 14
3.3.3 高10 cm时电焊渣对棉布料引燃情况 14
3.3.4 高15 cm时电焊渣对棉布料引燃情况 15
3.3.5 高20 cm时电焊渣对棉布料引燃情况 15
3.3.6 高25 cm时电焊渣对棉布料引燃情况 16
3.3.7 高30 cm时电焊渣对棉布料引燃情况 16
3.3.8 重复实验 17
3.4 电焊机输出电流对电焊渣引燃能力影响 17
3.4.1 输出端电流档改变时电焊熔渣喷溅情况 17
3.4.2 电流档为低档时电焊渣对涤纶的引燃情况 18
3.4.3 电流档为中档时电焊渣对涤纶的引燃情况 19
3.4.4 电流档为高档时电焊渣对涤纶的引燃情况 20
3.4.5 重复实验 20
4 结果分析与讨论 21
4.1 电焊渣对不同可燃物的引燃能力分析 21
4.2 可燃物水平距离对电焊渣引燃能力影响分析 22
4.3 电焊垂直高度对电焊渣引燃能力影响分析 22
4.4 电焊机输出电流对电焊渣引燃能力影响分析 23
5 结论 25
参考文献 26
致谢 27

1 前言

近年来，由电焊、非法动用明火等消防违章操作而引发的火灾不断发生，给人民生命财产造成了巨大的损失,给社会增加了不稳定的因素[1]。2006年，由于焊割作业引发的火灾总数达1846起，伤亡60人，直接财产损失2449.6万元，其中8起为重特大火灾，占全国重特大火灾总数的3.6％[2]。据火灾统计显示，焊割作业引起火灾呈逐年上升态势，2008至2010年期间，焊接作业引发的火灾更是引起了社会广泛关注，2008年7月27日济南全运会工程三次火灾、2009年4月19日南京中环大楼火灾、2009年12月15日天津劝业场改建工程大火、2010年5月31日江苏南通在建第一高楼火灾、2010年11月15日上海胶州公寓火灾、2010年11月18日四川绵阳再拆建筑大火均系为电焊作业引起，电焊火灾的研究已成为近年来的研究热点。在室内外装饰装修或焊接过程中，电焊产生的飞散火花、熔融金属与熔渣的颗粒,极易引燃焊接处附近的易燃物(如油品、木材、棉纱等)及可燃气体而引发火灾和爆炸[3]。Costa J Ralls、Muissa B Mangya和Brnnett JM的文章中都有指出，在电焊作业时，电弧温度可达3000～6000℃，熔渣温度高达2000℃，飞溅火花、熔融金属和熔渣等高温熔珠极易引燃可燃物引发火灾[4-5]。黄裕梅在《焊花飞溅易酿祸小心防范才稳妥》一文中阐明电焊作业过程中除了金属本身具有传热的性能,还会产生大量的高温和金属熔渣(俗称焊渣、熔珠),一旦这些高温熔渣溅落到易燃可燃物上或遇到易燃气体很容易引发火灾或爆炸事故[6]。李俊伟、王晓骥、Y Lazar、V Naumenko的文章浅谈电焊作业安全，对电焊作业常见的事故也进行了说明[7-8]。最惨痛的案例莫过于2000年12月25日,河南洛阳市王成太等4名无证上岗的电焊工在东都商厦地下一层违章焊接该层与地下2层分隔铁板时,电焊熔渣溅落到地下2层的可燃物上引发火灾,造成309人死亡。而1993年2月14日,唐山市林西百货大楼家具厅在装修过程中,违章焊接,未按要求清理作业现场的泡沫塑料、地板革、化纤地毯、海绵床垫等可燃物,引发火灾,造成81人死亡,53人受伤。在新建、扩建、装修基建工地、重工业的车间都能看到电焊作业刺眼的蓝光，操作稍有不慎，即能引起火灾[9]。正是由于电焊作业普遍存在，电焊火灾随之兴起，对电焊作业引发的火灾研究也由此丰富。
广西消防总队桂林消防支队的卢志刚、中国人民武装警察部队学院的陈伟红等对电焊熔珠对棉布和聚氨酯泡沫的引燃能力进行了相关研究，得到了随加载电压的升高，电焊熔珠的引燃能力逐渐增强，表面粗糙、易蓄热材料更易被引燃的结论[10]；青岛市公安消防局的田爱华也从焊接工艺防火存在的问题和若干法律问题分析入手，探讨焊接工作防火管理和方法，对电焊作业火灾原因进行了分析[11]；湖北省公安消防总队王海燕对电焊作业的高温性、从业人员的动态性、消防管理的薄弱性等方面进行电焊作业的火灾危险性分析，并有针对性地提出了电焊作业的火灾预防对策[12]；东风汽车公司的肖永清从电焊作业安全预防的方面出发，针对电焊焊接作业火灾危险性进行分析并提出安全的预防措施[13]。
虽然国内外专家从不同角度对电焊作业危险性及电焊作业引发火灾进行了分析与研究，特别是陈伟红等对电焊熔珠对固体可燃物的引燃能力作出了深入探讨，但在实际的电焊作业现场，影响电焊渣引火因素较为复杂，综合考虑各类影响因素的作用，归纳出电焊渣引火一般规律的研究尚未见其报道，并且就实际火灾原因调查的角度出发，也未见有专家学者对电焊渣引燃可燃物的重要可能性进行验证。山西省消防总队杨屹茂、张宏亮、牛文义在中国消防协会第十三次电气防火学术研讨会论文《一起电焊引起的汽车电气火灾调查》中对电焊过程产生的大电流引起电气火灾的危险性进行的研讨[14]，给予我们对电焊火灾原因调查时电焊电流影响这一新的关注点；中国人民武装警察部队学院舒中俊、张栋楠采用实验和数值分析的方法,对电焊作业过程中因钢材热传导引起焊点以外位置接触的可燃物着火危险性进行了研究，得出连续电焊作业时,焊点的高热能沿钢材轴向传播的距离与连续点焊的时间成正比的结论，证实钢材电焊作业时由热传导引发火灾的可能性较小[15]，这项研究也无疑是为我们探究电焊渣引火与可燃物放置位置的关联性提供了新的视角。
本文通过在实验室条件下模拟电焊作业，观察不同电焊条件及不同可燃物条件下引火实验的现象，记录实验过程并分析归纳出电焊渣引火的规律。以控制变量为基础，在改变可燃物种类、可燃物水平距离、电焊垂直高度、电焊机输出端电流档的情况下对电焊熔渣对可燃物引燃能力作以分析，用以说明此类火灾发生的重要可能性，为今后的电焊作业引起的火灾原因调查提供帮助。