核電廠等離子切割技術(shù)應用的消防風險防控及實踐研究

引言

等離子切割技術(shù)作為先進的金屬加工手段，通過高溫等離子體實現(xiàn)對金屬的切割。在切割過程中，高溫等離子電弧產(chǎn)生的熱量使金屬工件切口部位迅速熔化、蒸發(fā)，同時高速等離子流產(chǎn)生的強勁動量將熔融金屬快速吹離，從而形成切割切口。憑借切割速度快、質(zhì)量高以及適用材料廣泛等顯著優(yōu)勢，該技術(shù)在包括核電廠在內(nèi)的多個工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應用。在實際操作中，等離子切割會產(chǎn)生高溫、火花和煙塵等危險因素，極易引發(fā)火災事故[1]。因此，系統(tǒng)開展等離子切割技術(shù)在核電廠應用中的消防風險分析，并制定切實有效的防控措施，對保障核電廠安全穩(wěn)定運行具有重要意義。

一、等離子切割技術(shù)的消防風險分析

（一）高溫等離子流和火花飛濺引燃的風險

等離子切割技術(shù)的核心原理是利用電弧促使氣體電離，進而產(chǎn)生高溫等離子體。這些等離子體能夠在瞬間將金屬加熱至熔融狀態(tài)，同時借助高速氣流將熔化的金屬吹離，在此過程中會產(chǎn)生高溫火花。在實際操作時，飛濺的火花若未采取妥善防護措施，極易引燃周邊易燃物；火花還可能通過設備間隙、電纜溝等隱蔽通道侵入，埋下火災隱患。等離子流溫度受切割電流強度、氣體介質(zhì)類別等因素影響，差異顯著。在使用空氣等離子切割時，等離子弧溫度一般處于 8000^°C 至 15000^°C 區(qū)間，常用于切割厚度 15mm 以下的碳鋼、不銹鋼及鋁合金等金屬。當采用氮氣、氬氣等惰性氣體進行切割時，等離子弧溫度可達15000^°C 至 30000^°C ，此類氣體可有效保護金屬材料，避免氧化與氮化，提升切割品質(zhì)，更適合處理 20mm 以上厚度的碳鋼、不銹鋼、鋁、銅及黃銅等金屬材料。

（二）熱輻射、熱傳導帶來的火災風險

在對金屬構(gòu)件進行等離子切割過程中，金屬構(gòu)件被加熱后可能通過熱輻射和熱傳導的方式，導致附近物體的溫度升高。如果存在易被點燃的材料（如塑料密封件），可能引發(fā)火災。熱輻射是指物體通過電磁波的形式向外傳遞熱量，而熱傳導是指熱量通過物體內(nèi)部分子的振動和碰撞從高溫區(qū)域向低溫區(qū)域傳遞。在等離子切割過程中，被切割的金屬構(gòu)件會吸收大量熱量，這些熱量會通過熱輻射和熱傳導的方式傳遞給周圍的物體。如果周圍存在易燃材料，如塑料、橡膠、木材等，這些材料在達到一定的溫度后可能會自燃，從而引發(fā)火災[2]。

（三）屏蔽消防探頭帶來的火災風險

在等離子切割過程中，大量由高溫熔化的金屬氧化后冷凝形成的煙塵，可能會誤導煙霧探測器將其誤判為火情，從而引發(fā)非計劃性的噴淋或氣體滅火系統(tǒng)的誤啟動。這種煙塵還有可能進人煙霧探測器內(nèi)部，對其造成損害。因此，在進行等離子切割前，需要從兩個方面采取措施：一是采取有效的方法控制煙塵的擴散;二是采取措施防止部分消防探測器的誤動作。然而，一旦消防探測器被屏蔽，將面臨無法及時發(fā)現(xiàn)真實火災的風險。在核電廠中，消防探測器的正常工作對于及時發(fā)現(xiàn)火災并采取有效的滅火措施至關(guān)重要。如果消防探測器被誤動作或被屏蔽，可能導致火災無法及時被發(fā)現(xiàn)，從而延誤滅火的最佳時機，造成更大損失。

（四）操作不當導致的火災風險

在等離子切割過程中，操作不當是引發(fā)火災的一個重要因素。切割參數(shù)的選擇、設備的維護和操作人員的技術(shù)水平都會影響切割作業(yè)的安全性。如果操作人員不遵守既定的操作規(guī)范，極可能導致安全風險。例如，不合適的切割技術(shù)可能在切割過程中產(chǎn)生異常高溫，從而增加火災的潛在風險。當設備出現(xiàn)故障，尤其是電弧穩(wěn)定性較差時，可能引發(fā)切割不均，導致金屬局部溫度升高，進而觸發(fā)火災。如果操作人員未能及時發(fā)現(xiàn)火花飛濺或高溫區(qū)的隱患或者缺乏緊急應對能力，可能導致火災事故的發(fā)生。研究表明，設備故障和操作錯誤是導致等離子切割火災事故的主要原因之一。例如，使用陳舊或損壞的切割工具、電源電壓的波動，都可能導致設備溫度異常升高。

二、等離子切割技術(shù)的消防防控措施

（一）制定安全操作規(guī)范

這些規(guī)范應全面詳盡地涵蓋作業(yè)場所的所有安全需求，包括但并不局限于對等離子切割操作人員和監(jiān)護人員的操作規(guī)范、能力與職責的明確要求。在規(guī)范中，應對各操作步驟的規(guī)范流程進行詳細描述，操作人員在切割作業(yè)前后的關(guān)鍵環(huán)節(jié)需要執(zhí)行相應的安全檢驗程序，以確保電源及電氣線路的安全性、可靠性，同時保障氣體流量與壓力在安全范圍內(nèi)。此外，需要明確規(guī)定火災應急處理程序，包括滅火設備的操作、應急逃生路徑的規(guī)劃等。安全操作規(guī)范是確保等離子切割技術(shù)安全應用的基礎(chǔ)，通過制定詳細的操作規(guī)范，可以有效降低因操作不當引發(fā)的火災風險。

（二）進行人員培訓與資質(zhì)認證

為了確保等離子切割操作的安全性和有效性，必須對操作人員和監(jiān)護人員進行全面、系統(tǒng)的培訓。培訓的目的是使他們熟悉等離子切割技術(shù)的原理、操作流程、安全規(guī)范以及火災防控知識。通過系統(tǒng)的培訓，操作人員和監(jiān)護人員能夠更好地理解和掌握等離子切割技術(shù)，提高操作技能和安全意識，從而有效控制火災風險。

（三）布置防火隔離區(qū)和應急滅火措施

為有效防范等離子切割作業(yè)火災風險，需嚴格落實消防防護措施，科學設置防火隔離區(qū)并合理布置滅火器。作業(yè)前，必須徹底清除防火隔離區(qū)及周邊所有易燃、可燃物品，從源頭上消除火災隱患。試驗顯示，防火布雖能防護金屬火花飛濺，但面對大量集中的火花時，易出現(xiàn)脆化穿孔，影響防護效果。因此，對于等離子切割的金屬構(gòu)件背面，應安裝專用金屬接渣盤承接大部分火花，禁止用防火布直接承接，并在接渣盤底部注水，快速冷卻火花。同時，現(xiàn)場要配備充足且性能良好的滅火器，確保在切割過程中一旦發(fā)生火情，可立即開展滅火，最大限度降低火災損失[3]。

（四）制定合理的等離子切割工藝方案

根據(jù)被切割對象的材質(zhì)、厚度、環(huán)境等情況，明確等離子切割工藝方案。切割電流、切割速度、噴嘴高度和保護氣體壓力是影響等離子切割的關(guān)鍵工藝參數(shù)。另外，等離子切割設備、材質(zhì)、氣體純度和環(huán)境溫度等外部因素對等離子切割也有重要影響。這些是制定等離子切割工藝操作方案中需要考慮的因素。合理的切割工藝方案可以有效降低等離子切割過程中的火災風險。通過優(yōu)化切割參數(shù)，可以減少火花飛濺和熱輻射，從而降低火災發(fā)生概率。

（五）實施前進行實操演練

在現(xiàn)場實施前，針對所要切割對象，模擬現(xiàn)場環(huán)境離線開展實操演練。通過實操演練，檢驗人員經(jīng)驗能力、確定切割方案工藝、驗證風險防控措施，為現(xiàn)場實施消防風險控制作好充分準備。實操演練是確保等離子切割技術(shù)安全應用的重要環(huán)節(jié)，可以發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患，并及時采取措施加以解決。

（六）實施過程中的規(guī)范操作、有效監(jiān)護

在作業(yè)實施過程中，必須嚴格執(zhí)行既定工藝方案與防火控制措施。等離子切割操作人員需嚴格依照工藝規(guī)程規(guī)范操作，監(jiān)護人員需全程緊盯作業(yè)現(xiàn)場，確保切割產(chǎn)生的火花、熔渣等不會飛濺至防火隔離區(qū)外。由于火花飛濺可能呈現(xiàn)多角度、無規(guī)律的特性，因此需在不同方位安排專人進行全方位監(jiān)護，杜絕出現(xiàn)監(jiān)護盲區(qū)。此外，除了重點關(guān)注火花飛濺情況，還應利用紅外測溫槍定時測量被切割件表面溫度，以此防范因熱傳導導致防火隔離區(qū)外物品溫度攀升至燃點的風險。實踐表明，高效、全面的現(xiàn)場監(jiān)護是等離子切割技術(shù)安全應用的重要保障，通過及時發(fā)現(xiàn)并處置各類潛在隱患，能夠顯著減少火災事故發(fā)生的可能性。

（七）實施后的跟蹤監(jiān)護

現(xiàn)場完成等離子切割、清理完畢物品后，應安排人員現(xiàn)場監(jiān)護半小時以上，確認被切割物的溫度降低至常溫、現(xiàn)場沒有火星、冒煙等異常，方可離開。如果在實施等離子切割前屏蔽了煙霧探測器，應及時恢復。跟蹤監(jiān)護是確保等離子切割技術(shù)安全應用的重要環(huán)節(jié)。通過跟蹤監(jiān)護，可以確保等離子切割后的現(xiàn)場處于安全狀態(tài)，從而避免火災發(fā)生。

三、案例分析：某核電廠大修中的等離子切割操作

某核電廠在大修過程中進行設備維修時，發(fā)現(xiàn)一臺關(guān)鍵設備的法蘭拆裝受到檢修平臺鋼梁的阻礙。該鋼梁為雙層鋼板結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)氧氣乙炔切割無法割透，經(jīng)討論決定采用等離子切割技術(shù)進行局部切割。然而，雙層鋼板結(jié)構(gòu)在切割過程中存在特殊風險，首層鋼板被切割穿后，火花可能被第二層鋼板反彈，引發(fā)火災。為確保等離子切割操作的安全性，該核電廠采取了縱深防御策略，制定了全面的消防安全防護措施。

（一）確保操作人員具備足夠的操作能力

確認操作人員具備豐富的等離子切割機操作經(jīng)驗和能力。通過模擬現(xiàn)場環(huán)境和雙層鋼板結(jié)構(gòu)進行切割演練，驗證操作人員對切割參數(shù)的掌握程度，確保切割參數(shù)的合理性和可行性。在演練過程中，操作人員熟悉切割設備的操作流程，掌握切割過程中的注意事項，為實際操作奠定堅實基礎(chǔ)。

（二）建立嚴密的防火布置

為有效控制等離子切割過程中產(chǎn)生的火花和高溫，采取以下防火布置措施。制作金屬接渣盤：在切割位置下方放置金屬接渣盤，并注入水，用于承接和冷卻切割過程中產(chǎn)生的火花和熔渣。包裹防火布：對切割區(qū)域周圍設備表面進行包裹，使用防火布覆蓋，防止火花反彈飛濺引發(fā)火災。搭建臨時防火棚：在切割區(qū)域周邊全范圍使用防火布搭建臨時防火棚，確保完全覆蓋切割區(qū)域及其周圍可能受影響的區(qū)域。布置臨時抽風機：在切割區(qū)域布置臨時抽風機，抽吸等離子切割過程中產(chǎn)生的粉塵和煙霧，改善作業(yè)環(huán)境，降低火災風險。清理可燃品和易燃品：徹底清理作業(yè)點附近的可燃品和易燃品，確保作業(yè)區(qū)域周圍沒有易燃物質(zhì)。布置滅火器：在作業(yè)點附近布置足夠的滅火器，并確保其處于良好工作狀態(tài)。使用紅外測溫槍：在作業(yè)過程中，使用紅外測溫槍對作業(yè)點附近的溫度進行實時測量。如果距離作業(yè)點 500mm 的地方溫度超過 60^°C ，暫停工作，采取降溫措施。

（三）進行完善的防火監(jiān)護

為確保等離子切割操作的安全性，采取完善的防火監(jiān)護措施。設置監(jiān)護人：在作業(yè)平臺及下方設置專人監(jiān)護，確?；鹦菦]有濺出防火棚。作業(yè)完成后的現(xiàn)場監(jiān)護：作業(yè)完成后，安排人員對現(xiàn)場進行1小時的監(jiān)護，確認沒有陰燃現(xiàn)象，作業(yè)點溫度降低至常溫后方可離開。通過上述措施的落實，該核電廠成功完成了雙層鋼板的等離子切割操作，有效控制了消防風險，確保了作業(yè)的安全性。這一案例表明，通過科學合理的防控措施和嚴格的現(xiàn)場管理，等離子切割技術(shù)可以在核電廠中安全應用。

結(jié)語

本文經(jīng)過對等離子切割技術(shù)應用中的消防風險進行分析，識別出等離子切割火災隱患的主要來源，包括等離子流、火花、熱傳導和熱輻射、消防探頭屏蔽和操作不當。為了有效應對這些風險，提出了一系列具體的防控措施，包括制定完善的安全操作規(guī)程、布置防火隔離區(qū)和滅火器、制定合理的等離子切割方案、實施前的實操演練、實施中的規(guī)范操作與有效監(jiān)護、實施后的跟蹤監(jiān)護等。通過這些措施的有效落實，嚴格控制等離子切割實施中的火災風險，保障核電廠的安全生產(chǎn)。

參考文獻

[1]左勝輝.等離子切割機在工業(yè)實踐中的操作及維護探討[J].機械管理開發(fā)，2017，32（11）：39-40.

[2」楊新華，王艷芳，宋麗平.等離子切割質(zhì)量控制[J].電焊機，2017，47（02）：110-112.

[3]鄭文科.等離子切割技術(shù)在油罐拆除中的應用[J].科學技術(shù)創(chuàng)新，2024（13）：17-20.