CN103513001B - 电焊火花试验装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明的电焊火花试验装置及使用方法，涉及建筑材料试验装置技术领域，旨在解决现有技术缺乏针对保温材料抗电焊火花性能之客观可靠测试手段与方法等技术问题。本发明由燃烧箱（19）、电焊丝点火系统（21）、基座（12）、样品支架（15）和托盘（13）构成，电焊丝点火系统（21）和燃烧箱（19）的上部侧边壁设有互通开孔，电焊丝点火系统（21）的焊枪（1）穿过该开孔设于燃烧箱（19）内，焊枪（1）前端距离3mm-20mm处设有低碳钢板或低合金钢板（17）；燃烧箱（19）的顶部设有排烟孔（20），其前部外壳安装有耐热玻璃门（16），其中部箱体内设有样品支架（15），托盘（13）设于基座（12）上。

Description

电焊火花试验装置及使用方法

技术领域

本发明专利涉及建筑材料试验装置技术领域，特别涉及建筑材料在电焊火花作用下抗着火性试验装置及其使用方法。

背景技术

建筑节能由于直接关系到国家资源战略和可持续发展战略的实施，建筑能耗是中国可持续发展必须研究解决的重大问题。在建筑中，建筑能耗主要体现在建筑外围护结构上如墙体及墙体上的开窗和暖通空调系统中。在国家政策和节能标准的推动下，我国外墙保温技术取得了长足迅猛地发展，涌现出了很多采用不同材料、不同构造做法的外墙保温技术。

由于大多数外保温系统包含可燃的泡沫塑料,且泡沫保温塑料体积比占整个系统的80%以上，从而存在火灾风险。不论是国内还是国外，都有与外保温系统有关的火灾记录。近年我国发生了多起重大火灾事故均与外墙用的保温泡沫塑料有关，引起了消防部门乃至全社会的高度关注。 

在这类火灾中，电气火灾是目前企业安全生产的主要威胁之一，电焊在金属的焊接、切割中应用十分广泛，也产生了惨痛的火灾事故，造成了许多无可挽回的损失。

盘点全国因电焊不慎引发的灾难，上海教师公寓火灾没有人会忘记。2010年去年11月15日14时，上海余姚路胶州路一栋高层公寓起火，大火导致58人遇难，另有70余人受伤接受治疗。事故原因初步查明为无证电焊工违章操作引起。同样在2010年的5月31日下午，江苏南通“第一高楼”在进行外部装修时，电焊火星引燃大楼西南角外表幕墙的保温层突然发生火灾，大火烧毁了楼房。    

2008年7月27日17时30分左右，济南奥体中心正在施工的体育馆顶部发生火灾。由于火势较大，共有36部消防车、300多名官兵经过4个半小时的紧张扑救才将大火扑灭。仅仅约4个月后的11月11日中午，奥体中心体育馆顶部再次发生火灾，过火面积约1000平方米。两次火灾均因焊接作业不慎引发。

郑州市消防部门一项统计数据表明，郑州每年因违章操作电焊引发的火灾约上百起，占火灾总数的三成左右。

广州市消防局的一份统计数据表明，2009年至2011年，中山市共发生30起烧焊引发的火灾，给人们的生命财产安全造成了十分严重的损失。

根据泡沫塑料在堆放、施工和竣工三种不同状态下的火灾特点，结合火灾场景以及消防控制重点，每个阶段的考察重点是有所区别的。通过对火灾案例的分析，95%以上的外墙外保温火灾都是发生在施工过程，如果在施工过程中能控制火灾的发生，就会极大的解决外墙保温材料的安全性问题。

而施工过程发生火灾多是由于人员操作不当，以及保温材料的抗着火性低造成的。目前，国家预防电焊火灾的关键在于监管，其次，还可通过试验室来测试保温材料在电焊火花作用下的火灾危险性，以此来预防此类事故的发生，但目前国内外均没有测试保温材料在电焊火花作用下抗着火性的试验设备。

发明内容

本发明旨在解决现有技术缺乏针对保温材料抗电焊火花性能之客观可靠测试手段与方法等技术问题，以提供一种可对保温材料抗电焊火花性能做出客观可靠测试、结构简单、人员操作方便的电焊火花试验装置及使用方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的电焊火花试验装置，由燃烧箱19、电焊丝点火系统21、基座12、样品支架15和托盘13构成，其中电焊丝点火系统21和燃烧箱19两者通过侧边壁固定连接，电焊丝点火系统21和燃烧箱19的上部侧边壁设有互通开孔，电焊丝点火系统21的焊枪1穿过该开孔设于燃烧箱19内，焊枪1前端距离3mm-20mm处设有低碳钢板或低合金钢板17，前述低碳钢板或低合金钢板17固定于安装在燃烧箱19顶部的微电机18金属夹上；电焊丝点火系统21的上部设有送丝系统3；燃烧箱19的顶部设有排烟孔20，其前部外壳安装有耐热玻璃门16，其中部箱体内设有样品支架15，托盘13设于基座12上。

本发明的电焊火花试验装置，其中所述的样品支架15外周为不锈钢框槽，框槽内设有6mm×6mm×0.9mm的不锈钢丝格网，样品支架15通过钢杆连接设于燃烧箱19外部的垂直升降机构14。

本发明的电焊火花试验装置，其中所述的电焊丝点火系统21所使用的焊丝2直径为0.8mm-1.6mm，所述的焊枪1为自动焊枪。

本发明的电焊火花试验装置，其中所述的托盘13为呈锥形的不锈钢收集盘。

本发明的电焊火花试验装置的使用方法，包括如下步骤：

a)      设定电焊丝点火系统21的电源功率为4.8kW-13.2kW、送丝速度为20mm/s-50mm/s，点火时间为60s-240s；

b)      将低碳钢板或低合金钢板17置于微电机18的金属夹下，并调整其与焊枪1前端的距离为3mm-20mm；

c)      调节微电机，设置低碳钢板或低合金钢板17的运行速度为0.8mm/s和运行方向为水平；

d)      将试验样品水平放置于在样品支架15的中央位置；

e)      将托盘13放置在样品支架15的正下方，并在托盘13内放置脱脂棉；

f)        关闭燃烧箱19的耐热玻璃门16，启动本电焊火花试验装置并开始计时；

g)      焊丝2在焊枪1的作用下自动走丝，且低碳钢板或低合金钢板17按水平方向匀速运动，从而产生持续的电焊火花，观察并记录试验现象；

h)      预设定的点火时间到达后，关闭电焊丝点火系统21，打开耐热玻璃门16并开启外部排烟风机通过排烟孔20排出燃烧箱19内的烟气；

i)        取出试验样品，清洁样品支架15和托盘13内的试样滴落物；

j)        试验结果判定：如在试验期间试样被点燃或试样虽未被点燃但有持续的阴燃出现或者在试验过程中存在熔融滴落现象，且滴落物点燃托盘内的脱脂棉，试验结果判定为不合格，否则判定为合格。

本发明电焊火花试验装置及使用方法的有益效果：

1、本发明设计科学、结构新颖，巧妙将实际火灾合理引入到试验环境中，且充分模拟了实际情况，试验结果与实际火灾具有很好的一致性；

2、本发明成本低，实用效果好。由于该装置构造合理，体积小巧，用料经济，且所用的材料较普遍，所以成本较低，装置所用的消耗性材料在市场也易于购买，因此可广泛应用于各个质检部门和检测实验室中；

3、本发明可控性强，操作性好。该装置的相关参数在试验前可预先设定，而且焊丝可持续进入，不锈钢板可连续动作，试验过程中不需要人工辅助，而且试验装置操作简单、方便，所以装置的可控性强，操作性好；

4、本发明具有实际应用价值。由于该装置很好地再现了实际火灾场景，对于实际火灾具有很好的代表性，因此可广泛应用于保温材料抗着火性的判定，消防管理部门可以利用该装置监管运输和施工过程中的保温材料，对于防止此类火灾的发生具有很现实的指导意义。

附图说明

图1 本发明之系统结构示意图

图中标号说明：

1 焊枪、2 焊丝、3 送丝系统、4 焊接电源箱、5 电源电压调节旋钮、6 送丝速度调节旋钮、7 电源电流调节旋钮、8 点火时间调节旋钮、9 电源开关、10 试验开关、11 计时装置、12 基座、13 托盘、14 垂直升降机构、15 样品支架、16 耐热玻璃门、17 低碳钢板或低合金钢板、18 微电机、19 燃烧箱、20 排烟孔、21 电焊丝点火系统

具体实施方式

本发明详细结构、应用原理、作用与功效，参照附图1，通过如下实施方式予以说明。

本发明根据金属在焊接过程中容易产生飞溅的特性，以气体保护电弧焊作为基础，通过改造和设计，使焊枪能够以设定的速度持续进丝，同时让低碳钢板或低合金钢板按一定轨迹连续动作，并保持焊枪与低碳钢板或低合金钢板的距离不变，从而能够持续产生连续且稳定的电焊火花，并以此作为点火源测试材料在电焊火花作用下的抗着火能力。

本发明包括燃烧箱19、电焊丝点火系统21、基座12、样品支架15和托盘13。

燃烧箱19由不锈钢板制作，正面安装有耐热玻璃门16。燃烧箱19固定在不锈钢基座12上，内部有保护金属免受腐蚀的表面处理。燃烧箱19通过箱体底部的开口进行自然通风，并通过顶部的排烟孔20来排除燃烧产生的烟气。

电焊丝点火丝系统21位于燃烧箱左边，放置于小型不锈钢箱内，并与燃烧箱19焊接为一体，通过侧壁开孔互通。电焊丝点火系统包括焊丝2、焊枪1、低碳钢板或低合金钢板17、送丝系统3以及焊接电源箱4。

焊丝2根据其直径的大小分为粗丝焊直径大于1.6mm和细丝焊直径小于等于1.6mm，本试验装置选用的焊丝2直径为0.8mm-1.6mm。

焊枪1为自动焊枪，可控制送丝速度和焊丝伸出长度。

低碳钢板或低合金钢板17需要与焊丝2相配合才能产生电焊火花，低碳钢板或低合金钢板17安装在燃烧箱顶部的微电机18金属夹上，通过微电机18可控制低碳钢板或低合金钢板17的运行轨迹和速度。焊枪1前端与低碳钢板或低合金钢板17的距离为3mm-20mm。

送丝系统3位于焊接电源箱4上部，其作用是提供连续的焊丝2。

焊接电源箱4所用电源为直流电源且反极性连接。焊接电源箱4包括电源电压调节旋钮5、送丝速度调节旋钮6、电源电流调节旋钮7以及点火时间调节旋钮8。通过焊接电源箱4上的调节旋钮可调节电源功率、送丝速度和点火时间。

焊丝2和低碳钢板或低合金钢板17都属于消耗性材料。

基座12包括电源开关9、试验开关10和计时装置11。电源开关9为试验装置的总电源，试验开关10控制试验的开始和结束，计时装置11记录试验进行的时间。

样品支架15为正方形不锈钢框槽，钢丝格网位于不锈钢框槽内，并由6mm×6mm×0.9mm的不锈钢网格构成。样品支架15位于基座12上方并与燃烧箱19各边等距离。不锈钢框槽通过固定于燃烧箱右边的一根钢杆手柄支撑，并通过垂直升降机构14调节上下距离。

托盘13为不锈钢收集盘，托盘13呈锥形，位于样品支架15的正下方，用于收集试验期间产生的滴落物，且托盘13内放置有脱脂棉，用于观察在试验期间是否被滴落物引燃。

下面对本发明的使用做进一步说明。

a． 打开电源开关，通过电焊丝点火系统的焊接电源箱调节电源功率、送丝速度和点火时间；

b．将低碳钢板或低合金钢板置于微电机的金属夹下，并调整与焊枪的距离；

c． 调节微电机，设置低碳钢板或低合金钢板的运行速度和运行方向；

d．将试验样品水平放置于在样品支架上，并位于正中位置；

e． 将托盘放置在样品支架的正下方；

f．  关闭燃烧箱耐热玻璃门，打开基座的试验开关，计时装置开始计时，试验开始；

g． 焊丝在自动焊枪的作用下自动走丝，且低碳钢板或低合金钢板按水平方向匀速运动，从而产生持续的电焊火花，观察并记录试验现象；

h． 点火时间到达后，电焊火花停止，试验结束，打开耐热玻璃门并开启外部排烟风机排出燃烧箱内的烟气；

i．   取出试验样品，清洁样品支架和托盘内的试样滴落物；

j．  试验结果判定：如果在试验期间试样被点燃或试样虽未被点燃但有持续的阴燃出现或者在试验过程中存在熔融滴落现象，且滴落物点燃托盘内的脱脂棉，试验结果判定为不合格，否则判定为合格。

综上所述，本发明电焊火花试验装置及使用方法，可对保温材料抗电焊火花性能做出客观可靠测试，并具有结构简单、人员操作方便等技术优点。

Claims (5)

1.电焊火花试验装置，其特征在于：由燃烧箱（19）、电焊丝点火系统（21）、基座（12）、样品支架（15）和托盘（13）构成，其中电焊丝点火系统（21）和燃烧箱（19）两者通过侧边壁固定连接，电焊丝点火系统（21）和燃烧箱（19）的上部侧边壁设有互通开孔，电焊丝点火系统（21）的焊枪（1）穿过该开孔设于燃烧箱（19）内，焊枪（1）前端距离3mm-20mm处设有低碳钢板或低合金钢板（17），前述低碳钢板或低合金钢板（17）固定于安装在燃烧箱（19）顶部的微电机（18）金属夹上；电焊丝点火系统（21）的上部设有送丝系统（3）；燃烧箱（19）的顶部设有排烟孔（20），其前部外壳安装有耐热玻璃门（16），其中部箱体内设有样品支架（15），托盘（13）设于基座（12）上。

2.根据权利要求1所述的电焊火花试验装置，其特征在于：所述的样品支架（15）外周为不锈钢框槽，框槽内设有6mm×6mm×0.9mm的不锈钢丝格网，样品支架（15）通过钢杆连接设于燃烧箱（19）外部的垂直升降机构（14）。

3.根据权利要求1所述的电焊火花试验装置，其特征在于：所述的电焊丝点火系统（21）所使用的焊丝（2）直径为0.8mm-1.6mm，所述的焊枪（1）为自动焊枪。

4.根据权利要求1所述的电焊火花试验装置，其特征在于：所述的托盘（13）为呈锥形的不锈钢收集盘。

5.电焊火花试验装置的使用方法，其特征在于包括如下步骤：

a)设定电焊丝点火系统（21）的电源功率为4.8kW-13.2kW、送丝速度为20mm/s-50mm/s，点火时间为60s-240s；

b)将低碳钢板或低合金钢板（17）置于微电机（18）的金属夹下，并调整其与焊枪（1）前端的距离为3mm-20mm；

c)调节微电机（18），设置低碳钢板或低合金钢板（17）的运行速度为0.8mm/s和运行方向为水平；

d)将试验样品水平放置于在样品支架（15）的中央位置；

e)将托盘（13）放置在样品支架（15）的正下方，并在托盘（13）内放置脱脂棉；

f)关闭燃烧箱（19）的耐热玻璃门（16），启动本电焊火花试验装置并开始计时；

g)焊丝（2）在焊枪（1）的作用下自动走丝，且低碳钢板或低合金钢板（17）按水平方向匀速运动，从而产生持续的电焊火花，观察并记录试验现象；

h)预设定的点火时间到达后，关闭电焊丝点火系统（21），打开耐热玻璃门（16）并开启外部排烟风机通过排烟孔（20）排出燃烧箱（19）内的烟气；

i)取出试验样品，清洁样品支架（15）和托盘（13）内的试样滴落物；

j)试验结果判定：如在试验期间：1）试样被点燃；2）试样虽未被点燃但有持续的阴燃出现；3）在试验过程中存在熔融滴落现象且滴落物点燃托盘内的脱脂棉，前述三种试验结果判定为不合格，否则判定为合格。