2019年特种作业焊工安全培训教学教案.doc

1特种作业焊工安全培训教案（理论部分）编写依据：特种作业培训大纲和考核标准适用对象：初训培训学时：60学时编写单位或人员：泰州市高港区飞翔职业技能培训学校任课教师：陈国荣审核人：蔡万锁2第一章焊接与切割作业基础（一）教学目的及要求1、了解焊接与切割的基本原理与操作2、了解电弧切割的概念3、热处理的知识（二）教学学时安排6学时（三）教学方法多媒体教学、讲授法、模拟演示法（四）教学重点1、焊接方法的分类2、电弧切割的适用范围及特点（五）教学内容一、基本原理及分类1、焊接：就是通过加热或加压、或两者合并，并且根据实际操作所需选择是否需要填充材料，使工件达到结合的方法。2、焊接方法的分类3按照焊接过程中金属所处的状态不同，可以把焊接方法分为熔焊、压焊和钎焊3类。熔焊是在焊接过程中，将焊件接头加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。目前熔焊应用最广，常见的气焊、电弧焊、电渣焊、气体保护电弧焊等属于熔焊。压焊是在焊接过程中，必须对焊件施加压力(加热或不加热)以完成焊接的方法。如电阻焊、摩擦焊、气压焊、冷压焊、爆炸焊等属于压焊。钎焊是采用比母材熔点低的钎料作填充材料，焊接时将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。常见的钎焊方法有烙铁钎焊、火焰钎焊等。3、切割作业的方法和分类（一）火焰切割（氧-燃气切割、气割）利用可燃气体在氧气中剧烈燃烧及被切割金属燃烧所产生的热量而实现连续切割的方法。其工作原理是：可燃气体与氧气混合燃烧的火焰热能将工件切割处预热到一定温度后，喷出高速切割氧流，使金属剧烈氧化燃烧并放出热量，利用切割氧流把熔化状态的金属氧化物吹掉，从而实现切割。1.氧一乙炔切割氧一乙炔切割是利用氧一乙炔预热火焰使金属在纯氧气流中剧烈燃烧，生成熔渣和放出大量热量的原理而进行的。2.液化石油气切割液化石油气切割的原理与氧一乙炔切割相同。不同的是液化石油气的燃烧特性与乙炔气不同，所使用的割炬也有所不同。3.氢氧源切割利用电解水氢氧发生器装置，用直流电将水电解成氢气和氧气，其气体比例恰好完全燃烧，火焰温度可达2800～3000℃，也可以用于火焰加热。气割过程是预热→燃烧→吹渣过程，但并不是所有金属都能满足这个过程的要求，4只有符合下列条件的金属才能进行气割。（1）金属在氧气中的燃烧点应低于其熔点；（2）气割时金属氧化物的熔点应低于金属的熔点；（3）金属在切割氧流中的燃烧应是放热反应；（4）金属的导热性不应太高；（5）金属中阻碍气割过程和提高钢的可淬性的杂质要少。符合上述条件的金属有纯铁、低碳钢、中碳钢和低合金钢以及钛等。钢中随着含碳量的增加，其熔点降低，燃点却增高，使气割不易进行。对铜、铝、不锈钢、铸铁等金属，需采用特殊的气割方法或进行熔化切割。气割的优点是设备简单、使用灵活。其缺点是对切口两侧金属的成份和组织产生一定的影响，以及引起被割工件的变形等。目前气割工艺在工业生产中得到了广泛的应用。4.氧熔剂切割氧熔剂切割是在切割氧流中加入纯铁粉或其它熔剂，利用它们的燃烧热和废渣作用实现气割的方法为氧熔剂切割。（二）电弧切割电弧切割按生成电弧的不同可分为：等离子弧切割、碳弧气割。1．等离子弧切割等离子弧切割是一种常用的金属和非金属材料切割的工艺方法。它利用高速、高温和高能的等离子气流来加热和熔化被切割材料。2．碳弧气割碳弧气割是利用碳极电弧的高温，把金属局部加热到熔化状态，同时用压缩空气的气流把熔化金属吹掉，从而达到对金属进行切割的一种加工方法。电弧切割的适用范围及特点为：（1）在清除焊缝缺陷和清理焊根时，能在电弧下清楚地观察到缺陷的形状和深度，生产效率高，同时可对缺陷进行修复。（2）可用来加工焊缝坡口，特别适用于开U型坡口；（3）使用方便，操作灵活；5（4）可进行全位置操作。可以清理铸件的毛边、飞刺、浇铸冒口及铸件中的缺陷；（5）加工多种不能用气割加工的金属，如铸铁、高合金钢、铜和铝及其合金等，对有耐腐蚀要求的不锈钢一般不采用此种方法切割。（6）设备、工具简单，操作使用安全。（7）碳弧气割可能产生的缺陷有夹碳、粘渣、铜斑、割槽尺寸和形状不规则等。（三）冷切割切割后工件相对变形小的切割方法有：1．激光切割激光切割是利用激光束把材料穿透，并使激光束移动而实现的无接触切割方法。2．水射流切割水射流切割是利用高压换能泵产生出200～400MPa高压水的水束动能，来实现材料的切割。二、金属材料及热处理（重点讲热处理）（一）焊前预热预热是焊接时的一项重大工艺措施，尤其是焊接厚工件，对其进行焊前预热，可防止或减少应力的产生。焊件是否需要预热以及预热温度是多少，应根据钢材的化学成分（淬硬性）、板厚、容器的结构刚性、焊接形式、焊接方法和焊接材料及环境温度等综合考虑。具体情况可参照有关规定。构件尺寸不大时，可进行整体预热，如构件尺寸很大，整体预热反而会增加温度分布不均，对防止产生内应力毫无好处。（二）焊后热处理安装工程施工中，常遇到的焊后热处理过程，主要有退火、回火、正火及淬火工艺。钢的热处理（1）退火：可以降低硬度，细化晶粒和消除内应力；（2）正火：可以细化晶粒，提高钢的强度和硬度；6（3）淬火：提高钢的强度和硬度，但不具有塑性；（4）回火：使钢具有塑性和韧性，又叫调质。三、焊接工艺1、接头（1）对接接头：钢板厚度在6mm以下时，可不开坡口，称为I型坡口，但并不是绝对的，在重要的结构中，或者是氩弧焊时，钢板厚度大于3mm时就要开坡口。坡口的形式有V型坡口，X型坡口，U型坡口。（2）T形接头；T形接头在生产中应用最为广泛。（3）角接接头；容易产生应力集中，强度低，一般用于不重要的焊接结构中。（4）搭接接头；对装配要求不高，易于组焊，但承载能力低，所以只用于不重要的结构中。（5）其它形式的接头。例如端接接头。2、焊缝（1）按空间位置分为：平焊、立焊、横焊、仰焊；焊缝倾角，即焊缝轴线与水平面之间的夹角。焊缝转角，即焊缝中心线（焊根和盖面层中心连线）和水平参照面的夹角。平焊：焊缝倾角0度，转角90度。立焊：焊缝倾角90度（立向上）或270度（立向下）的焊接位置。横焊：焊缝倾角0度或180度，焊缝转角0度或180度。仰焊：倾角0度或180度，转角270度。（2）按焊缝结合形式分为：对接焊缝和角焊缝；（3）按焊缝断续情况分为：定位焊缝、连续焊缝和断续焊缝三种。73、焊缝代号（P43）由基本符号、辅助符号、补充符号、引出线和焊缝尺寸符号等组成。8第二章气焊与气割（一）教学目的及要求认识气焊、气割的基本原理（二）教学学时安排6学时（三）教学方法多媒体教学、讲授法、模拟演示法（四）教学重点气焊气割的安全特点、气焊应用的设备和工具、常用的气体及氧炔火焰。（五）教学内容一、气焊的基本原理：气焊是利用可燃气体与助燃气体，通过焊炬进行混合后喷出，经点燃而发生剧烈的氧化燃烧，以此燃烧所产生的热量去熔化工件接头部位的母材和焊丝而达到金属牢固连接的方法。(1)气焊应用的设备和工具气焊应用的设备包括氧气瓶、乙炔瓶以及回火防止器等。应用的工具包括焊炬、减压器以及胶管等。(2)常用的气体及氧炔火焰气焊使用的气体包括助燃气体和可燃气体。助燃气体是氧气；可燃气体有乙炔、液化石油气和氢气等。乙炔与氧气混合燃烧的火焰叫做氧炔焰。按氧与乙炔的不同比值，可将氧炔焰分为中性焰、碳化焰(也叫还原焰)和氧化焰三种。9①中性焰中性焰燃烧后无过剩的氧和乙炔。它由焰芯、内焰和外焰三部分组成。焰芯呈尖锥形，色白而明亮，轮廓清楚。离焰芯尖端2—4mm处化学反应最激烈，因此温度最高，为3100～3200℃。内焰呈蓝白色，有深蓝色线条；外焰的颜色从里向外由淡紫色变为橙黄色。火焰呈中性焰。②碳化焰碳化焰燃烧后的气体中尚有部分乙炔未燃烧。它的最高温度为2700～3000℃。火焰明显，分为焰芯、内焰和外焰三部分。③氧化焰氧化焰中有过量的氧。由于氧化焰在燃烧中氧的浓度极大，氧化反应又非常剧烈，因此焰芯、内焰和外焰都缩短，而且内焰和外焰的层次极为不清，我们可以把氧化焰看作由焰芯和外焰两部分组成。它的最高温度可达3100～3300℃。由于火焰中有游离状态的氧，因此整个火焰有氧化性。气焊时，火焰的选择要根据焊接材料而定。(3)气焊丝气焊用的焊丝起填充金属的作用，焊接时与熔化的母材一起组成焊缝金属。常用气焊丝有碳素结构钢焊丝、合金结构钢焊丝、不锈钢焊丝、铜及铜合金焊丝、铝及铝合金焊丝、铸铁焊丝等。在气焊过程中，气焊丝的正确选用十分重要，应根据工件的化学成分、机械性能选用相应成分或性能的焊丝，有时也可用被焊板材上切下的条料作焊丝。(4)气焊熔剂(焊粉)为了防止金属的氧化以及消除已经形成的氧化物和其他杂质，在焊接有色金属材料时，必须采用气焊熔剂。常用的气焊熔剂有不锈钢及耐热钢气焊熔剂、铸铁气焊熔剂、铜气焊熔剂、铝气焊熔剂。气焊时，熔剂的选择要根据焊件的成分及其性质而定。二．气割的基本原理气割是利用可燃气体与氧气混合燃烧的预热火焰，将金属加热到燃烧点，并在氧气射流中剧烈燃烧而将金属分开的加工方法可燃气体与氧气的混合及切割氧的喷射是利用割炬来完成的。气割所用的可燃气体主要是乙炔、液化石油气和氢气等。归纳起来，氧炔焰气割过程是：预热一燃烧一吹渣。并不是所有金属都能被气割，只有符合下列条件的金属才能被气割：(1)金属能同氧剧烈反应，并放出足够的热量。(2)金属导热性不应太高。(3)金属燃烧点要低于它的熔点。10(4)金属氧化物的熔点要低于金属本身的熔点(5)生成的氧化物应该易于流动。符合上述条件的金属：有纯铁低碳钢、中碳钢和低合金钢以及钛等。其他常用的金属材料如：铸铁、不锈钢及耐酸钢、铝和铜等则必须采用特殊的气割方法。三．气焊与气割的安全特点(1)火灾、爆炸和灼烫气焊与气割所应用的乙炔、液化石油气、氢气和氧气等都是易燃易爆气体；氧气瓶、乙炔瓶、液化石油气瓶都属于压力容器。在焊补燃料容器和管道时，还会遇到其他许多易燃易爆气体及各种压力容器，同时又使用明火，如果设备和安全装置有故障或者操作人员违反安全操作规程等，都有可能造成爆炸和火灾事故。在气焊与气割的火焰作用下，氧气射流的喷射，使火星、熔珠和铁渣四处飞溅，容易造成灼烫事故。较大的熔珠和铁渣能引着易燃易爆物品，造成火灾和爆炸。因此防火防爆是气焊、气割的主要任务。(2)金属烟尘和有毒气体气焊与气割的火焰温度高达3000℃以上，被焊金属在高瘟作用下蒸发、冷凝成为金属烟尘。在焊接铝、镁、铜等有色金属及其他合金时，除了这些有毒金属蒸气外，焊粉还散发出燃烧物；黄铜、铅的焊接过程中都能散发有毒蒸气。在补焊操作中，还会遇到其他毒物和有害气体。尤其是在密闭容器、管道内的气焊操作，可能造成焊工中毒事故。气焊与气割所应用的乙炔、液化石油气、氢气和氧气等都是易燃易爆气体；氧气瓶、乙炔瓶、液化石油气瓶都属于压力容器。在焊补燃料容器和管道时，还会遇到其他许多易燃易爆气体及各种压力容器，同时又使用明火，如果设备和安全装置有故障或者操作人员违反安全操作规程等，都有可能造成爆炸和火灾事故。在气焊与气割的火焰作用下，氧气射流的喷射，使火星、熔珠和铁渣四处飞溅，容易造成灼烫事故。较大的熔珠和铁渣能引着易燃易爆物品，造成火灾和爆炸。因此防火防爆是气焊、气割的主要任务。(2)金属烟尘和有毒气体气焊与气割的火焰温度高达3000℃以上，被焊金属在高瘟作用下蒸发、冷凝成为金属烟尘。在焊接铝、镁、铜等有色金属及其他合金时，除了这些有毒金属蒸气外，焊粉还散发出燃烧物；黄铜、铅的焊接过程中都能散发有毒蒸气。在补焊操作中，还会遇到其他毒物和有害气体。尤其是在密闭容器、管道内的气焊操作，可能造成焊工中毒事故。11第三章焊条电弧焊与电弧切割（一）教学目的及要求了解电弧焊的特点及主要设备有哪些（二）教学学时安排6学时（三）教学方法多媒体教学、讲授法、模拟演示法（四）教学重点1、手工电弧焊的适用范围2、电弧切割的适用范围（五）教学内容1、手工电弧焊的基本原理手工电弧焊是利用电弧放电(俗称电弧燃烧)所产生的热量，将焊条与工件熔化，冷凝后；形成焊缝，从而获得牢固接头的过程。在工件与焊条两