气体化学与环境保护

气体化学与环境保护（精选八篇）

气体化学与环境保护 篇1

一、有害气体对人体的危害

(一) 有毒有害气体侵入人体的途径

1. 吸入。

有害气体通过呼吸侵入人体称为吸入。大部分有毒有害气体通过呼吸器官进入人体, 这是化学实验室有害气体侵入人体的主要方式, 如一氧化碳、二氧化硫等。

2. 由皮肤侵入。

人的皮肤有许多毛细孔与人体内部相通, 某些有害气体就可以从皮肤通过毛细孔侵入人体, 如氨气、硫化氢、二氧化硫等。

3. 由眼睛侵入。

由于眼睛的湿润, 很多易溶于水的有害气体通过该门户侵入时, 人会有眼睛刺痛或干涩的感觉, 如氨气、氯气等。

4. 吞入。

某些可溶性气体溶解后所形成的气体溶液, 如氨气、硫化氢、氮化物等, 通过口腔进入人体内称为吞入。

(二) 中毒机理

毒物进入机体后, 以其化学或物理化学作用而造成组织器官结构损害或功能障碍的过程, 称为“中毒”[1]。由气体引发的中毒称为气体中毒, 主要有以下几种致毒方式:

1. 与体内物质结合。

毒物或其代谢产物与体内大分子物质结合, 改变生物大分子的化学结构, 损伤或破坏某种生理功能从而引起机体生理变化。

2. 干扰正常受体配体的相互作用。

许多有害物质的危害表现为干扰正常受体配体的相互作用。

3. 影响生物膜的正常功能。

毒物作为自由基或者转化生成的自由基可作用于生物膜, 产生脂质自由基或过氧化自由基, 使生物膜的结构与功能发生改变。

4. 影响细胞能量的产生。

机体能量供应是通过线粒体的氧化磷酸化过程, 生成高能的磷酸键三磷酸腺苷为生命提供能量。氰化物、硫化氢可破坏细胞色素氧化酶的功能, 使细胞供氧不足而产生毒性。

(三) 有毒有害气体对人体器官组织的损害

1. 对神经系统的危害。

一些有害气体能损伤中枢神经系统及周围神经系统。这些物质进入机体可能会引起中枢神经系统的血管充血、痉挛以及神经细胞变性、软化和坏死等, 并常引起植物神经功能紊乱、精神障碍、中枢神经受抑制和颅内压增高等症状。

2. 对血液和造血系统的危害。

有害气体进入血液循环可引起溶血性贫血, 引起溶血的有害气体可以分为氧化性物质和非氧化性物质, 氧化性物质能使血红蛋白氧化成高铁血红蛋白或硫血红蛋白。另外, 有些气体可引起中毒性肝脏或肾脏损伤, 使得肝内合成的凝血因子发生障碍而出血, 或引起中毒性肾病, 影响血小板功能而发生各种凝血机制障碍。

3. 对呼吸系统的危害。

具有刺激性或过敏性的有机或者无机气体、烟雾和颗粒, 可以引起急性呼吸道刺激性炎症和过敏反应。致敏性物质还可引起过敏性哮喘和过敏性肺炎, 严重者可因急性或慢性呼吸功能障碍而导致死亡。

4. 对消化系统的危害。

有害气体如酸雾等可能引起口腔黏膜和牙齿损伤。很多有害气体对肝脏有较大损伤, 这些物质可影响肝血流量, 抑制酶和损坏肝细胞代谢, 引起肝细胞变性和坏死。

5. 对循环系统的危害。

有害物质可引起心血管损伤。它们可以直接作用于心血管, 也可以因为其他器官损伤、代谢障碍、电解质平衡紊乱而间接作用于心血管。心血管受损严重可出现心律失常、功能障碍, 甚至发生猝死。

6. 对皮肤的危害。

皮肤是首先接触有害物质的主要器官。很多有害物质可通过皮肤进入机体, 并在这个过程中对皮肤产生损害。如较强或高浓度刺激物会对皮肤造成烧伤, 在一定浓度和时间范围内接触这些物质会引起接触性炎症病变, 产生瘙痒和灼烧感, 同时合并红斑、水肿、水疱甚至渗出糜烂现象。

二、常见有害气体性状与危害

(一) 一氧化碳

一氧化碳是由于碳及烃类不完全燃烧而产生的。一氧化碳为无色、无臭的有毒气体, 与氯气反应生成光气 (COCl2) , 与其他卤族元素氟、溴、碘以及硫等反应可生成氟光气 (COF2) 、碘光气 (COI) 、溴光气 (COBr) 和硫光气 (COS2) , 并能与活性还原金属氧化物、卤化物反应生成金属与CO的直接化合物, 即金属羰基化合物, 这些物质均有剧毒。

CO易被酸性或碱性的铜盐溶液所吸收 (在工业分析中常用以排除CO) , 对银、钯、钼盐和五氧化二碘等具有还原性。CO是大气中比较稳定的气体, 不发生光化学反应, 在大气中可停留2~3年。

所谓一氧化碳中毒是指人体内的血红蛋白 (Hb) 通过肺与CO结合生成碳氧血红蛋白 (CO-Hb) , 妨碍了Hb向体内运送氧的功能, 因而使体内缺氧。同时, 血液中的CO-Hb又妨碍氧与血红蛋白结合生成的O2-Hb的离解, 从而生成更多的CO-Hb。

CO与Hb的结合力比O2与Hb的结合力强210~300倍, 如果呼吸的空气中含有700ppm的CO, 则血液中的Hb有50%与CO结合而生成CO-Hb, 体内氧的供应量便减少到一半以下。但是, CO和O2与Hb的结合是可逆的, 当人体与动物吸入CO后, 如立即被移入空气中, 在开始1h内就可排出吸入的CO一半以上。而后, Hb仍能与O2结合生成O2-Hb, 起到运输氧的作用。表1列出了不同的CO-Hb浓度对人体的中毒情况。

(二) 二氧化硫

二氧化硫是一种无色有刺激性的气体, 对金属具有强烈的腐蚀作用。因SO2有窒息性的臭味及较强的刺激性, 所以因高浓度气体中毒死亡的极少。人类对SO2的嗅觉域在0.5~1.0ppm之间, 而当浓度达到50~100ppm时, 人类尚可耐受0.5~1.0h, 但可能出现病害。

SO2主要通过呼吸道吸入人体, 其次是通过皮肤和黏膜。因SO2是可溶性物质, 当它与其他粉尘共存时则成为二氧化硫及氧化型的硫酸气体, 因而加重其毒性, 使人身腐蚀, 影响新陈代谢功能。当人体黏膜、皮肤表面接触二氧化硫气体时, 则溶于水 (黏液或汗) 而成为酸。酸的刺激作用为毒性主体, 吸收到体内的亚硫酸变成硫酸盐从尿中排出, 当吸入量过大时则引起血酸症 (酸中毒) 而损伤各种内脏器官。

人们对SO2的感受程度因人而异, 敏感者在浓度为0.3ppm时就能明显地感觉出来;当浓度为0.5~1.0ppm时一般人都能判别;当浓度为1~2ppm时整个体表都能有刺激感;2~5ppm就会出现轻度咳嗽。SO2浓度与人的感受程度见表2:

(三) 硫化氢

硫化氢, 无色可燃性气体, 有恶臭和毒性, 具有典型的臭鸡蛋气味。易溶于水, 溶于水后成氢硫酸。化学性质不稳定, 在空气中容易燃烧, 能使银、铜等制品表面发黑。可与许多金属离子作用, 生成不溶与水或酸的硫化物沉淀, 用于分离和鉴定金属离子等。

H2S急性中毒主要由呼吸道吸入所致。H2S有与高价铁结合的特性, 在体内与细胞呼吸酶的三价铁结合, 抑制酶的活性, 使细胞的氧化还原过程障碍, 造成组织细胞缺氧, 危及人的生命。它还可使血红蛋白转化为硫化血红蛋白, 失去携氧功能。H2S对中枢神经系统有强烈的麻醉、麻痹作用, 吸入高浓度H2S (1500mg/m3以上) 时, 吸入者会迅速倒地, 失去知觉, 伴剧烈抽搐、瞬间呼吸停止, 继而心跳停止, 这被称为“闪电型”死亡。此外, 硫化氢中毒还可引起流泪、畏光、结膜充血、水肿、咳嗽、咯痰等症状。中毒者可表现为支气管炎、支气管周围炎或肺炎, 严重者可出现肺水肿、喉头水肿、急性呼吸窘迫综合征少数患者可有心肌及肝脏损害[2]。不同浓度H2S对人的中毒程度见表3:

(四) 二氧化氮

在各种氮氧化物中, 以二氧化氮最为稳定, 其他氮氧化物遇热、光等均变成NO2。二氧化氮气态呈褐红色, 液态呈黄色, 固态无色, 具有特殊刺激性臭味。熔点-9.3℃, 沸点21.3℃, 气体对空气的相对密度为1.59, 溶于多种有机溶剂, 二氧化氮溶于水即为亚硝酸或硝酸。

NO2对黏膜刺激性很强, 除与血红蛋白结合外还引起呼吸道及肋部不适, 其毒性是NO的5~10倍, 相当于CO的5000~1000倍。当人吸入体内后NO2与呼吸道黏膜的水分起作用, 生成硝酸或亚硝酸, 导致发生肺炎或肺水肿。NO2还可与组织中碱性物质作用生成硝酸盐或亚硝酸, 使血管扩张, 血压降低, 以致血液缺氧。

NO2急性中毒的初期症状是急性咳嗽、头痛、恶心, 在呕吐物中有新鲜血迹。有时有明显的黏膜刺激症状, 至少是眼膜的刺激, 并且在牙床上常有一些微白的薄膜出现, 几小时后就感到疲劳和软弱无力, 有时会发抖、体温升高、横隔膜处疼痛、腹泻、多汗、口渴、委靡不振, 以致失去知觉。病人尿中有血尿和蛋白尿, 继之患者可能发生肺炎、肺局部坏死、心肌硬化、肾脏病变、极度贫血和结核症。不同浓度下NO2对人体的危害见表4:

(五) 氯气

氯气是一种刺激性和氧化能力极强的黄绿色气体, 在空气中即便微量存在也能感受到特殊的臭味。氯气是化学活性较强的气体, 可以与大多数无机物和有机物直接化合。氯气在光照下与氢接触可生成氯化氢, 在高温高压下与硅接触可生成四氯化硅。

氯气有较强的刺激性臭味, 当浓度为0.1~0.2ppm就能感到臭味;当浓度为1ppm时就感到有相当的刺激性臭味;当浓度为3ppm时则刺激眼、鼻、喉, 并引起头痛;当浓度为14~21ppm时, 在0.5~1h内就有生命危险;当浓度为40~60ppm时短时间即有生命危险;当浓度为100ppm时1min内即有生命危险;浓度在900ppm以上立即死亡。

三、有害气体的防治

化学实验室的有害气体有些是贮气罐装着, 有些是在实验过程中产生的。

(一) 贮气罐中有害气体的防治

有害气体急性中毒大部分是由于贮气罐泄漏、爆炸、接头或阀门漏气等, 使大量有害气体向周围扩散, 被人们吸入所引起的。为此要求:

1. 贮有害气体的设备要能承受足够的压力, 贮有害气体的钢瓶要定期试压, 特别是新制设备和刚检修好的设备使用前一定要彻底进行检查, 不合格的设备严禁使用。

2. 贮有害气体的设备或钢瓶应放在干净的水泥地板上, 要求通风良好, 防止日光照射, 并远离易燃物品。

3. 搬运贮气设备及钢瓶时, 严禁敲打, 对贮有害气体设备及钢瓶要经常进行检查, 发现异常及时处理。

4. 贮有害气体设备和管道必须密封, 并加强维修。

5. 编制紧急事故预案, 有利于防止事故扩大。

6. 对空气中有害气体含量进行监测, 发现超标及时处理。

(二) 实验过程中产生有害气体的防治

实验过程中产生的有害气体包括燃料燃烧废气、试剂和试样的挥发物、化学合成和分析过程中间产物、泄漏和排空的标准气和载气等[3]。其防治方法包括:

1. 预防防护法。

采取预防中毒措施, 进实验室要戴口罩、手套, 穿工作服。不容许直接用鼻子嗅药剂气味, 涉及气体性气雾等有毒物或使用挥发性药剂时必须在通风橱内进行, 避免头部伸入橱内吸到有害气体。实验操作完毕后勤洗手, 及时清理器皿。

2. 加强管理法。

尽量使用污染少的药剂替代污染大的药剂, 从源头上减少有害气体的产生。加强学生和实验室人员的实验技能培训, 提高实验水平, 杜绝人为原因导致的气体外泄污染。

3. 自然排气法。

直接产生有毒、有害气体的实验和涉及挥发性药剂的实验都要求在通风橱内完成, 以实现达标排放。少量废气可通过通风换气装置排出室外, 通风管道应有一定高度, 使排出的气体被空气稀释。自然排气法省时、省力, 可将有害气体以较快速度排向室外。

4. 物理吸附法。

利用活性炭及其他一些多孔性材料将有害气体吸附到其表面, 以分离有毒成分, 达到无害的目的。如利用活性炭可吸附常见的大多数无机及有机气体;硅藻土可选择性吸附H2S、SO2、HF及汞蒸气;分子筛可选择性吸附Nox、CS2、H2S、NH3、Cm Hn、CCl4等[4]。

5. 植物净化法。

实验室管理员业余时间可养殖一些花草树木放置于实验室, 这样不仅使师生感受到实验室的清雅, 还能净化毒气。据相关资料表明, 当废气通过菊花时, 其中60%的SO2可以被叶滞留;月季花能吸收H2S、HF、苯蒸汽;山茶花能抗御SO2、HCl、铬酸和硝酸烟雾等有害气体的侵害;紫薇可吸收NO2、HCl、Cl2、HF等有毒气体;桂花对化学烟雾有特殊的抵抗能力, 对HCl、HF、苯酚等污染物有不同程度的抵抗性, 它还能吸收汞蒸气[5]。

6. 其他方法。

对于毒性较大且浓度高的废气, 应采取适当措施降低其毒性, 如吸收处理或与氧充分燃烧, 然后才能排到室外, 对于如氮、硫、磷等酸性氧化物气体, 可用导管通入碱液中, 使其被吸收后排出。

四、结束语

实验室环境质量是关系教师和学生身体健康的重要问题。化学实验室由于其任务和性质不同, 所产生的有毒有害气体种类、数量及危害程度也有差异, 加强化学实验室有害气体防治应通过各种途径, 采取多种措施, 全方位、立体型保证实验环境的清洁与安宁, 把化学实验室不良气体危害降低至最小程度。

参考文献

[1]李金.有害物质及其检测[M].中国石化出版社, 2002.

[2]杨若明.环境中有毒有害化学物质的污染与监测[M].中央民族大学出版社, 2001.

[3]杜娟.化学实验室的环境污染及其治理[J].实验室研究与探索, 2007 (2) :151-153.

[4]王艳坤, 高霞, 高明.无机化学实验有毒废弃物处理方法探讨[J].河南教育学院学报 (自然科学版) , 2008, 17 (1) :35-36.

气体化学与环境保护 篇2

金属焊接与切割作业—气体类保护焊4 必知必会

1.焊接作业时，必须戴护目镜、防护手套、穿化纤工作服。

标准答案：×

2.当违反焊割“十不烧”时，焊工有权拒绝焊割，各级领导不得违章指挥其作业。

标准答案：√

3.金属焊接与切割特种作业人员必须经过培训考核合格，取得安全技术操作证后方能独立作业。

标准答案：√

4.流经人体的电流强度越大，电流通过人体的持续时间越长，对人的伤害越大。

标准答案：√

5.电焊设备和电动工具都必须有可靠的接地接零措施。

标准答案：√

6.焊工在操作前，应检查和确认作业现场无（）物品。

A.易燃易爆 B.可燃

C.火源

标准答案：A

7.电焊面罩是保护焊工面部免受强烈的弧光及金属飞溅的（）。

A.灼伤 B.烫伤

C.外伤

标准答案：A

8.焊工应穿着专用的工作服和鞋，工作服应是（）的。

A.白色 B.黄色

C.红色

标准答案：A

9.电流通过人体时，最危险的途径是（）。

A.从手到手 B.从手到脚

C.从脚到脚

标准答案：B

10.乙炔瓶与氧气瓶在空旷的环境中安全距离不得小于（）米。

A.10 B.15 C.8

标准答案：A

一、判断题（判断下列各题的对错，并在正确题后面的括号内打“√”错误题后面的括号内打“×”。本大题共40个小题，每小题1分，共40分）

11.《四川省安全生产条例》第三十四条规定：生产经营单位应当按照规定免费为从业人员提供符合国家标准或行业标准的劳动防护用品、用具。

标准答案：√

12.生产经营单位的从业人员对本单位的安全生产工作负岗位责任。标准答案：√

13.《劳动法》特别强调从业人员的权利包括在集体合同、劳动合同中，都要载明劳动安全、防止职业危害和工伤社会保险等事项。

标准答案：√

14.“群众参与监督”，是指各级工会组织，对生产经营单位的安全生产工作有监督的职责，维护从业人员的安全和健康的权利。

标准答案：√

15.在实施心肺复苏法时，口对口人工呼吸法与胸外心脏挤压法应交替进行。

标准答案：√

16.夏季野外作业应加强防止中署的防署降温措施。

标准答案：√

17.针对发生的电伤触电，应先观查伤者的伤害程度，如果还有出血状况，应首先止血。

标准答案：√

18.胸外心脏挤压法的挤压次数大约每分钟100次左右。标准答案：√

19.碳素钢按含碳量不同，分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。

标准答案：√

20.加工坡口时留有钝边的作用是为了防止烧穿。

标准答案：√

21.两焊件端面之间留有间隙的作用是为了保证焊透。

标准答案：√

22.焊件两端面平行相对接头称为对接接头。

标准答案：√

23.金属材料的力学性能主要有强度、塑性、硬度和冲击韧性。

标准答案：√

24.电焊钳的主要作用是夹持焊条和传导电流。

标准答案：√

25.电流对人体的伤害有电击伤、电灼伤和电磁场生理伤害三种形式。

标准答案：√

26.焊条电弧焊的引弧方法是短路引弧。

标准答案：√

27.焊接电缆的柔软性要好，容易弯曲，以便于操作及减轻劳动强度。

标准答案：√

28.焊工在潮湿地操作，易造成触电事故。

标准答案：√

29.把电器设备的金属外壳接地或接到电路系统的中性点上叫做保护接地或保护接零。

标准答案：√

30.焊机的接线端应在防护罩内。

标准答案：√

31.根据国家标准规定，氧气胶管为蓝色，乙炔胶管为红色。

标准答案：√

32.氧气减压器和乙炔减压器可以相互换用。

标准答案：×

33.乙炔瓶在使用时应直立放置，不可卧放以防瓶内丙酮流出引起燃烧和爆炸。标准答案：√

34.焊割炬用胶管可互换使用。标准答案：×

35.乙炔发生器可不装回火保险器。

标准答案：×

36.焊条电弧焊，氩弧焊与等离子弧焊三种电弧的紫外线强度比较，等离子弧焊的紫外线强度最大，氩弧焊的紫外线强度其次，焊条电弧焊的紫外线强度最小。

标准答案：√

37.有害物质指有害于健康的气态和颗粒状态的物质包括气体、烟雾、灰尘等的统称。

标准答案：√

38.红外线对人体的危害主要是引起组织的热作用，长期接触红外线可能引起白内障，视力减退，严重时能导致失明。

标准答案：√

39.在锅炉等容器或狭小的舱间进行焊割时，应向容器或舱间送风和排气，加强通风。通风时为了提高效果，最好使用氧气。

标准答案：×

40.登高焊割作业完毕时，应认真细致地检查，确认无火灾隐患后方可离开现场。

标准答案：√

41.焊补燃料容器时，操作者应坐在容器上焊接。

标准答案：×

42.固定动火区要常备足够数量的灭火工具和设备。

标准答案：√

43.留有少量残液的燃料容器在焊割过程中会随着温度升高而蒸发掉，所以可放心动火。

标准答案：×

44.水下焊接与切割的焊接电源应用直流电，禁止用交流电。

标准答案：√

45.CO2焊时必须使用直流电源。

标准答案：√

46.粗丝C02焊时，熔滴过渡形式往往都是短路过渡。标准答案：×

47.CO2焊的特点是成本低，效率高，飞溅大。标准答案：√

48.C02焊采用直流反接时，极点压力大，造成大颗粒飞溅。标准答案：×

49.CO2焊结束后，必须切断电源和气源，检查现场，确保无火种方能离开。标准答案：√

50.细丝C02焊时，熔滴过渡形式一般都是喷射过渡。标准答案：×

二、单选题（每题所给的选项中只有一项是符合要求，把所选项前的字母填在题后括号内。本大题共40个小题，每小题1分，共40分）

51.《安全生产法》第四十七条规定，从业人员发现直接危及人身安全的紧急情况时，（）。A.应立即处理 B.应立即报告

C.有权停止作业 标准答案：C 52.安全生产责任制必须要（）。

A.健全、完善 B.分工明确

C.贯彻落实

标准答案：C 53.《四川省安全生产条例》对安全生产方针扩展了（）。

A.防消结合 B.全面管理

C.综合治理

标准答案：C 54.安全生产规章制度和岗位安全操作规程是国家安全生产法律、法规的延伸，在单位内部同样也具有（）。

A.很强的约束性 B.很强的标准性

C.很强的控制力

标准答案：A

55.对触电者进行口对口人工呼吸时，其次数需掌握在：（）。

A.12-16次 B.17-20次

C.40401 标准答案：A

56.电工用的绝缘安全用具是：（）。

A.辅助安全用具 B.重要工具

C.基本安全用具

标准答案：C 57.能清除皮肤上的油、尘、毒等沾污，使皮肤免受损害的皮肤防护用品称作：（）。

A.防水型护肤剂 B.防油型护肤剂

C.洁肤型护肤剂

标准答案：C 58.触电者心跳停止、呼吸存在，采用人工复苏的方法应为：（）。

A.口对口人工呼吸法 B.体外心脏按压法

C.口对鼻人工呼吸法

标准答案：B

59.焊条电弧焊电源应具备（）的外特性才能保证电弧的稳定燃烧。

A.上升 B.水平

C.陡降

标准答案：C 60.（）焊接工艺属于压焊。

A.电渣焊 B.埋弧焊

C.电阻焊

标准答案：C 61.焊条电弧焊属于（）焊接方法。

A.熔化焊 B.压力焊

C.钎焊

标准答案：A

62.固定动火区与周围易燃易爆设备管道的距离应在（）m以上。A.5 B.10 C.15

标准答案：B

63.焊条电弧焊的焊条药皮对熔池的保护形式是（）保护。

A.气 B.渣

C.气渣联合

标准答案：C 64.焊接电弧电压是由（）、阳极区电压降以及弧柱区电压降所组成的。

A.阴极区电压 B.阴极区电压降

C.阳极区电压

标准答案：B

65.焊机接地装置的接地电阻不得超过（）Ω。

A.4 B.10 C.20

标准答案：A

66.由于绝缘损坏使设备外壳、二次回路或裸导体带电而发生的触电事故，称为：（）。

A.直接电击 B.间接电击

C.一般电击

标准答案：B

67.弧焊变压器过热的主要原因是变压器过载、（）。

A.缺相 B.偶然因素

C.绕组短路

标准答案：C 68.当皮肤潮湿多汗或在水下电焊时，人体电阻为（）Ω。

A.200 ～ 300 B.400

C.650

标准答案：C 69.在更换焊条或焊丝时，必须戴手套，并要求手套保持（）可靠。

A.干燥 B.绝缘

C.干燥、绝缘

标准答案：C 70.在潮湿而且触电危险性大的环境进行电焊时，安全电压应为（）V。

A.6 B.12 C.24

标准答案：B

71.乙炔是（）气体。

A.可燃 B.易燃

C.天然

标准答案：B

72.氧气瓶在使用过程中，应每隔（）定期技术检验一次。

A.两年 B.三年

C.五年

标准答案：B

73.减压器的作用是（）。

A.调节压力 B.减压和稳压 C.便于连接胶管

标准答案：B

74.室内或室外使用乙炔瓶时，必须直立放置，严禁（）放。

A.卧 B.竖

C.倾斜

标准答案：A

75.液化石油气的火焰温度比乙炔火焰的温度（）。

A.低 B.相等

C.高

标准答案：A

76.焊工如已出现电光性眼炎，可用牛奶或人奶滴入眼内，也可用清凉的土豆或黄瓜洗净后切成薄片，覆盖在眼睛上闭目休息，每隔（）分钟换一片。

A.10 B.20 C.30

标准答案：B

77.焊接时，单位重量的焊接材料如（）等所产生的烟尘量称焊接发尘量。

A.焊条和焊丝 B.焊接电离

C.气体电离

标准答案：A

78.等离子切割时，会产生（）dB以上的噪声，对人体有影响。A.100 B.90

C.85

标准答案：A

79.引起电光性眼炎的原因之一是工作地点（），造成先引弧后戴面罩。

A.照明不足 B.无照明

C.看不清楚

标准答案：A

80.湿法焊接时，电弧在水下燃烧与埋弧焊相似，是在（）形式中燃烧。

A.水泡 B.气泡

C.被水包围

标准答案：B

81.水下干法焊接是采用大型气室罩住（），焊工在室内施焊的方法。

A.焊件 B.设备

C.设施

标准答案：A

82.水下（）焊接，是将焊接区周围的水排开，焊工在水中施焊的水下焊接方法。

A.干法 B.局部干法

C.湿法

标准答案：B

83.带压不置换焊补，焊工应避开缺陷的（）。

A.正面 B.反面

C.侧面

标准答案：A

84.登高焊割，应把动火点下方的（）物移至安全地点，确实无法移动的，可用石棉板遮盖。

A.易燃 B.易爆

C.易燃易爆

标准答案：C 85.二氧化碳气体保护焊是采用二氧化碳气体作为（）。

A.保护对象 B.保护介质

C.电离介质 D.工作介质

标准答案：B

86.与其他电弧焊相比，（）不是手工钨极氩弧焊的优点。

A.保护效果好，焊缝质量高 B.易控制熔池尺寸

C.可焊接的材料范围广 D.生产率高 标准答案：D

87.CO2气体保护焊的送丝机中适用于ф0.8mm细丝的是（）。A.推丝式 B.拉丝式

C.推拉丝式

标准答案：B

88.焊接用的CO2气体一般纯度要求不低（）。

A.0.985 B.0.995 C.0.9995 D.0.9999 标准答案：B

89.目前（）是一种理想的电极材料，是我国建议尽量采用的钨极。

A.纯钨极 B.钍钨极

C.铈钨极 D.锆钨极 标准答案：C 90.手工钨极氩弧焊设备中没有（）。

A.控制系统 B.行走机构

C.气路系统 D.水路系统 标准答案：B

三、多选题（每题所给的选项中有两个或两个以上正确答案，把所选项前的字母填在题后括号内，少答或多答均不得分。本大题共20个小题，每小题1分，共20分）91.“要使安全生产责任制真正落到实处”的含义概括起来就是要求做到：（）。

A.人人有其责 B.事事有人管

C.纵向到底 D.横向到边

标准答案：ABCD

92.《安全生产法》关于从业人员的安全生产义务主要有：（）。

A.自律遵规 B.正确佩戴和使用劳动防护用品

C.自觉学习安全生产知识 D.发现事故隐患及时向有关部门报告 标准答案：ABCD

93.利用（）的方式交换车间内外的空气，可以达到防暑降温的目的。

A.浇水 B.自然通风

C.露天 D.机械通风 标准答案：BD

94.触电急救的八字诀为：（）。A.迅速 B.就地

C.准确 D.坚持 标准答案：ABCD

95.各种金属的导电性各不相同，其中导电性好的金属排序是（）。

A.银 B.铜

C.铝 D.钨 标准答案：ABC

96.焊接的连接通常分两大类，即（）。

A.气焊连接 B.电焊连接

C.可拆卸连接 D.不可拆卸连接 标准答案：CD 97.电弧切割按生成电弧的不同，可分为（）。

A.熔化切割 B.激光切割

C.等离子弧切割 D.碳弧气割

标准答案：CD 98.电焊钳的电缆包皮应伸入到钳柄内，使导体不外露，起到（）。

A.屏护作用 B.轻便

C.好用 D.易于操作 标准答案：ABD

99.几台设备的接零或接地线，不得串联接入零干线或接地体，应采用并联方法（）。

A.接零线 B.接地体

C.接地线 D.接干线 标准答案：AC

100.触电时，使人（），并出现致命的电灼伤的电流≥50mA。

A.呼吸麻痹 B.心脏颤动

C.发生昏迷 D.其他状况 标准答案：ABC

101.爆炸极限范围越大、（）等，火灾、爆炸危险性越大。A.下限越低 B.温度越高

C.压力越大 D.含氧量越高

标准答案：ABCD

102.一般可燃物着火，可用（）灭火器或清水扑灭。A.酸 B.碱

C.四氯化碳 D.其他

标准答案：AB

103.燃烧具有三个特征，即（）。A.化学反应 B.放热

C.发光 D.其他现象 标准答案：ABC

104.锰中毒早期表现为（）、记忆力差以及植物神经功能紊乱。A.疲劳 B.头痛

C.头晕 D.瞌睡 标准答案：ABCD

105.从劳动卫生的角度，焊割作业前的检查，是（）检查。A.局部 B.全面

C.检查污染物 D.防爆 标准答案：CD 106.焊补（）前，必须打开容器的孔、盖，以卸除压力。A.容器 B.普通容器

C.压力容器 D.燃料容器 标准答案：CD 107.在容器内部进行氩弧焊时，容器外应设专人（）。A.照看 B.监护

C.监管 D.配合 标准答案：BD

108.CO2焊的焊丝直径根据（）等条件来选择。A.焊件厚度 B.焊件直径

C.生产率的要求 D.焊接电流

标准答案：ABC

109.CO2焊时焊接电流根据（）来选择。A.焊件厚度 B.焊丝直径

C.施焊位置 D.熔滴过渡形式 标准答案：ABCD

110.目前CO2气体保护焊主要用于（）的焊接。A.低碳钢 B.低合金钢

气体化学与环境保护 篇3

关键词： 7020铝合金；搅拌摩擦焊；熔化极气体保护焊；焊接残余应力

中图分类号： TG404

Abstract： In this paper， the residual stresses of 6 mm thick friction stir welded 7020Al joints were tested by hole drilling strain method. Then， the results were compared with that of gas metal arc welded joints. The results showed that longitudinal stress was greater than the horizontal stress in both kinds of welding joint. The comparison of longitudinal residual stress in 7020 aluminum alloy welding joint shows that longitudinal residual stress peak of FSW joint is far less than that of GMAW joint. The largest longitudinal residual stress in FSW joint is 50 MPa while in GMAW joint is 90 MPa.

Key words： 7020Al；FSW； MIG welding；residual stress

0 前言

搅拌摩擦焊是一种新型的焊接技术，目前该技术已广泛应用于高速列车车体铝合金的焊接。对于车体铝合金搅拌摩擦焊接头性能的研究也成为热点。由于焊接接头中残余应力的大小及分布情况对接头的疲劳寿命影响较大，故对不同焊接方法及工艺条件下得到的铝合金焊接接头残余应力进行对比分析非常有必要。

1 测试原理简介

1.1 小孔释放法测量焊接残余应力

利用小孔释放法测量焊接残余应力最早是由德国学者J.Mathar在1934年提出的，后经Wsoete和R.Vancom等学者的发展，使测量精度大为提高。美国材料试验协会于1981年首次颁布ASTM标准E837—8《用钻孔应变法测量决定残余应力的标准方法》，说明小孔释放法己可应用于工业。目前小孔释放法因其简单易行、测量精度高而在焊接残余应力的测试中获得了广泛的应用[1-8]。

在具有二维应力状态的无限平板上，分别在图1中的0， 45°， 90°位置粘贴电阻应变片，在应变花中心钻孔，孔深等于或略大于孔径，当孔深为孔径的1.2倍时，应变接近于全部释放。由于孔深远小于板材的厚度，因此可套用钻通孔时的理论解作为钻盲孔时的近似解，通过电阻应变片分别测量方向1，2，3的释放应变ε1，ε2，ε3 。

2 试验材料及工艺

2.1 试验材料

试验选用的材料为T651热处理态7020铝合金，其具体化学成分见表1。

2.2 工艺参数的选择

采用表2～3中的工艺参数分别对7020铝合金进行搅拌摩擦焊和熔化极气体保护焊试验。

2.3 残余应力点的选择

用角磨机将焊缝余高粗略打平，之后用砂纸将工件表面打磨抛光至无明显划痕。考虑好如何将待测点合理的分布，之后用划针轻轻地在工件上画出待测点的位置。测点位置如图2～3所示。

对于经典的对接接头，残余应力的分布理论上以焊缝中心为轴对称分布的。因此，该试验只选择焊缝的一侧进行测量；为避免钻孔影响残余应力测试的结果，测点之间的距离应该大于15倍的孔径，试验孔径为1.5 mm，故测点间的距离应该大于22.5 mm，在试验中取25 mm。根据宏观金相，3点与4点之间应该为焊缝的热影响区（HAZ），该区为残余应力测试重点观测的区域，所以，在实际操作中，将5点与6点取在如图所示位置，这样既保证了测点之间的距离大于22.5 mm，又保证了在热影响区有足够多的测点，尽可能准确的反映出残余应力的分布情况。

3 结论

3.1 7020铝合金搅拌摩擦焊残余应力值

从表4和图4～5中可以看到，主要应力为纵向残余应力，且其分布规律依然十分明显，拉应力最大值取在热机影响区，焊缝的残余应力稍小于热机影响区但仍为拉应力状态。之后测点逐渐远离焊缝中心，纵向残余应力迅速转变为压应力状态。若假设焊缝两侧的残余应力分布状况是一致的，由一侧的数据可以推测到焊缝两侧的残余应力分布应该是呈现出一个“M”的形状。

3.2 7020铝合金熔化极气体保护焊残余应力值

从表5和图6～7可以看出，7020铝合金熔化极气体保护焊焊接接头纵向残余应力依然是大于横向残余应力，纵向应力的最大值大约在距离焊缝中心15 mm处取得，此处为热影响区。最大值为90 MPa左右，焊缝中心拉应力值稍小，为40 MPa左右。远离焊缝的区域呈现压应力状态。横向应力一直在10 MPa与30 MPa之间徘徊，呈压应力状态。

由以上分析可知不论在熔化极气体保护焊接头中，还是在搅拌摩擦焊接头中，纵向应力均大于横向应力，且最大值位于焊缝及热影响区附近。横向残余应力虽然不是主要的残余应力，但由于其方向垂直于焊缝，在列车服役中，有可能与焊缝承受的外加载荷方向相同，横向残余应力在焊缝中心为拉应力状态，残余拉伸应力值在离开焊缝中心后先减小，然后逐渐增加，在热影响区达到最大值，最后在进入基体材料区域逐渐减小，随着测点离焊缝距离的增加，残余应力将成为压应力。

3.3 两种焊接方法焊接残余应力对比

从图8中可以看出，搅拌摩擦焊接头的纵向残余应力的值要远小于熔化极气体保护焊得到的接头中纵向残余应力的值。搅拌摩擦焊接头的最大纵向残余应力为50 MPa左右，而熔化极气体保护焊接头的纵向残余应力最大值已经达到了90 MPa左右。造成这种情况的原因可能有以下几个方面：首先，搅拌摩擦焊是一种固态连接技术，材料未达到熔点，因此避免了较大的热应力；其次，相对于熔化极气体保护焊接头中容易出现粗大晶粒组织的情况，搅拌摩擦焊焊接接头中晶粒得到细化，且各个区域之间晶粒大小过渡较之熔化极气体保护焊要平缓许多，故避免了较大的组织应力[9]。另外，搅拌摩擦焊不需添加焊材，同种材料自身便完成了焊接，这在一定程度上也会减小组织应力。以上几个原因共同作用，导致了搅拌摩擦焊接头的纵向残余应力值要远远小于熔化极气体保护焊接头中纵向残余应力值。

而对于横向残余应力来说，7020铝合金搅拌摩擦焊接头中的横向应力最大值则要大于熔化极气体保护焊接头中的横向残余应力最大值，如图9所示，造成这种情况的原因有可能是由于7020铝合金熔化极气体保护焊采用的是双面双道焊，有可能两次施焊的残余应力有抵消的部分。

4 结论

试验选用了7020铝合金，采用熔化极气体保护焊及搅拌摩擦对其施焊，并对接头的残余应力进行了测试对比分析。结论如下：

（1）两种焊接方法得到的焊接接头中，纵向应力均要大于横向应力，且分布规律十分明显，纵向应力为主要应力。纵向应力的分布规律是最大值在热影响区处出现，呈拉应力状态。焊缝的残余应力稍低于热影响区，但仍然是拉应力。由焊缝热影响区继续向外，随着测点离焊缝中心距离越来越远，纵向残余应力逐渐变成压应力状态，母材区域为压应力。

（2）7020铝合金的两种焊接接头中，搅拌摩擦焊纵向残余应力值要远远小于熔化极气体保护焊纵向残余应力值。搅拌摩擦焊接头的最大纵向残余应力为47.3 MPa，而熔化极气体保护焊接头的纵向残余应力最大值已经达到了74.3 MPa。

（3）7020铝合金搅拌摩擦焊接头中的横向应力则要大于熔化极气体保护焊接头中的横向残余应力。

参考文献

[1] 中国船舶工业总公司，CB3395—92残余应力测试方法——钻孔应变释放法[S]. 中国船舶工业总公司，1992.

[2] 王训宏，王快社. 搅拌摩擦焊和熔化极气体保护焊焊接接头的残余应力[J].机械工程材料，2007（1）：31-35.

[3] 王 娜. 中厚板焊接残余应力测试的盲孔法研究[D]. 大连：大连理工大学学位论文，2007.

[4] 闫俊霞，王会霞，刘丽敏.薄板结构焊接残余应力的数值分析[J].焊接，2007（8）：34-37.

[5] 张可荣，张建勋.钛合金激光焊接大梯度残余应力特征分析[J].焊接学报，2010，31（3）：37-40.

[6] 周建新，徐宏，王俊胜，等.薄板焊接残余应力尺寸效应[J].焊接学报，2006，27（3）：96-100.

[7] 董俊慧，霍立兴，张玉凤.低碳钢管道焊接残余应力有限元分析[J].焊接，2000（12）：11-15.

[8] 赵海燕，裴怡.用小孔释放法测量焊接高残余应力时孔边塑性变形对测量精度的影响及修正方法[J].机械强度，1996（3）：17-20.

气体化学与环境保护 篇4

气体成份、浓度测量在环境保护、安全监测等方面非常重要,例如工业排放的烟气、机动车辆排放的尾气中含有的CO、SO2、NO、H2S等气体,对环境和空气质量破坏很大,对人体健康伤害极大;城市燃气、煤矿中都可能存在易燃易爆气体的泄漏问题,造成严重的安全隐患。为此,世界各国都非常重视有毒、有害气体的监测,为保护环境、防范安全事故,建立了全面的气体监测网络。

气体监测设备的原理有色谱法、化学滴定法、气敏传感器法等。由于色谱法、化学滴定法等检测方法复杂,且需要采集气体样本,难以在线测量,因此目前大多气体监测都使用气敏传感器法的气体分析仪。

气敏传感器是一种能将气体的成份、浓度等信息转换成可用输出信号(一般为电信号)的器件或装置。目前常用的气体敏感元件主要有:半导体气体敏感元件、催化气体敏感元件、光学气体敏感元件和电化学气体敏感元件等。其中电化学气体传感器由于其响应灵敏度高、线性度好、响应速度较快、输出信号测量方便、技术成熟等优点而被广泛应用。目前气体分析仪的主导产品大都采用电化学气体传感器,它体积小、使用方便、性能可靠[1,2,3]。

1 基于电化学传感器的气体分析仪

电化学气体传感器是采用定电位电解和伽伐尼电池的工作方式,当气体在贵金属电极、比较电极和电解质组成的电池中时,气体会与电解质发生反应或在电极表面发生氧化—还原反应,从而在两个电极之间产生电流或电压输出,其输出值与气体浓度有关。

电化学气体传感器的基本结构如图1所示,由滤片(过滤器)、透气膜、电解液、电极等组成。

以CO气体为例,当CO气体穿过过滤器,通过透气膜扩散到工作电极表面时,在工作电极中催化层的催化作用下,CO在工作电极上发生氧化反应。其化学反应式为:

所产生的离子和电子与电解液中的水中氧在对电极发生还原反应。其化学反应式为:

因此,传感器内部发生了氧化—还原的可逆反应,工作电极(阳极)释放电子,对电极(阴极)捕获电子,在工作电极和对电极间产生电流,该电流的大小与气体的浓度成正比[4]。通过电子电路测量该电量的大小,便可实现CO气体浓度的检测并制成电化学气体分析仪。

2 电化学气体分析仪的气体选择性

采用不同电解液成分、透气膜孔径、电极材料构成的电化学气体传感器,可对特定气体获得敏感响应,制成目标气体传感器。但电化学气体传感器的选择性不是很好,对非目标气体也有一定的响应,主要由于部分非目标气体与目标气体具有相近的电解电位同时产生电解,这种现象称作“交叉干扰”,对目标气体传感器产生交叉干扰的气体称作“干扰气体”。

交叉干扰是电化学气体传感器应用的关键难题,给目标气体的测量值带来附加误差。表1~表5是英国CITY公司给出的一些型号电化学气体传感器气体干扰数据[5]。

从表中可看出,部分干扰气体的干扰值非常大,严重影响目标气体浓度的正常测量。在气体分析仪生产领域,可以通过使用内置化学过滤器,将干扰气体吸附或与之反应去除干扰气体;选择适宜的催化剂,使干扰气体在电解液中的反应被抑制;采用多目标气体传感器,设置仪器干扰数学模型,通过经验数据对干扰值予以处理等方式降低干扰程度。在使用领域,要求使用者首先要对日常待测环境气体的全部组份有一定的了解,掌握待测气体中各组份的大致浓度,初步判定干扰气体可能带来的测量误差是否在可接受的范围;其次要科学选择气体分析仪,一般来说,可测组份多的电化学气体分析仪的干扰影响会比可测组份少的电化学气体分析仪的干扰影响小,通过气体分析仪的说明书,确认其抗干扰的能力;当在关键测量场合时,可以考虑采用不同方法间的比对,如采用光学气体分析仪或色谱仪,以保证测量结果的可靠性。

辨别电化学气体分析仪交叉干扰的程度,可以通入惰性气体(如N2)为基体的单一干扰气体样品,观察电化学气体分析仪中目标气体的测量值。

对电化学气体传感器还有一类气体称“有害气体”,这类气体可直接在电解液中发生化学反应而导致传感器失效。

3 电化学气体分析仪的温度特性

电化学气体传感器与其它传感器一样,都有一定的温度系数,且它的温度系数不小。对电化学气体传感器,其响应电量大小与温度有关系,主要是由电解液中离子浓度和气体扩散系数受温度影响而引起的,温度的变化造成电化学气体传感器输出灵敏度的变化[6,7]。

常用电化学气体传感器的灵敏度一般为正温度系数,且在低温时衰减较快,高温时增长缓慢。

CO传感器,在-20℃时灵敏度约为20℃时的70%~80%且离散度较大,在0℃时灵敏度约为20℃时的90%。

NO和NO2传感器,在-20℃时灵敏度约为20℃时的85%,在0℃时灵敏度约为20℃时的93%。

SO2传感器,在-20℃时灵敏度约为20℃时的90%,在0℃时灵敏度约为20℃时的95%。

上述传感器在40℃时灵敏度约为20℃时的105%。

MEMBRAPOR AG公司CO-SF-4000型CO传感器的温度特性图见图2[5]。

虽然大多数电化学气体分析仪的电子电路均有温度补偿功能,但一则电化学气体传感器的温度系数离散性较大,不能保证每台电化学气体分析仪的温度补偿正确;二则即使有温度补偿电路,但温度补偿元件一般设置在电子电路中而不是气路或传感器当中,补偿温度并不准确。因此不仅要避免测量环境严重偏离20℃的工况,同时还要关注待测气体的温度,可通过较长的测量管道将高温的气体(如烟气)温度降至环境温度。

4 电化学气体分析仪的压力特性

进入电化学气体传感器中待测气体的数量与扩散压力差有关,对扩散式电化学气体分析仪,其扩散压力差基本不变;对泵吸式电化学气体分析仪,正常工况下扩散压力差由抽气泵的流量决定,使用时关注气路包括取样管道不被阻挡即可,但测量烟道时,由于烟道一般都具有负压或正压,如果超出了仪器抽气泵的正常工作压力,则会造成流量的下降或增加,使得进入传感器的待测气体量发生变化而影响测量值。因此,在进行有压气体的测量时,需关注气体分析仪取样的正常工作压力范围。图3是3012H型电化学气体分析仪的压力特性试验曲线图,可见该仪器在2 k Pa的压力下附加误差可达5%以上。

另外,在使用标准气体对电化学气体分析仪进行自校时,不要将标准气罐的气体直接通入气体分析仪,因为标准气罐释放的气体具有正压,应采用气袋或使用三通进行减压。

5 结论

本文介绍了电化学气体分析仪关键部件电化学气体传感器的基本原理,阐述了使用电化学气体分析仪需关注的交叉干扰、温度影响、压力影响等因素,并提出了一些简便的应对方法,对正确使用电化学气体分析仪有一定的现实意义。

参考文献

[1]袁超,何保山,韩小贤,等.二氧化碳气体检测研究进展[J].江西农业学报,2009(6):133-136.

[2]祁明锋,高知丰,陈凌飞,等.电化学氯乙烯气体传感器性能分析[J].计测技术,2010(增刊):128-130.

[3]刘新,李淑娥.气体传感器的应用与发展[J].中西部科技,2008(14):13-15.

[4]孙宇峰,黄行九,刘伟,等.电化学CO气体传感器及其敏感特性[J].传感器技术,2004(07):14-17.

[5]数据手册.[EB/OL]www.citytech.com.cn,2012.9.23.

[6]李胜,肖兵.基于TDLAS测量二氧化碳动态浓度与温度[J].自动化与信息工程,2006(04):8-11.

中学化学气体爆鸣实验探究 篇5

中学化学气体爆鸣实验探究

对现行中学化学气体爆鸣实验进行了改进,并介绍了气体爆炸力度及气体爆炸极限的探究方法,以及模拟煤矿瓦斯爆炸.

作 者：曹治淮 郑永信  作者单位：曹治淮(永年县第二中学,河北永年,057151)

郑永信(河北省教育科学研究所,河北石家庄,050000)

刊 名：化学教学 英文刊名：EDUCATION IN CHEMISTRY 年，卷(期)： “”(12) 分类号：G633.8 关键词：定量   气体   爆鸣实验   探究  

借助化学现象巧做气体分子扩散实验 篇6

一、实验用品

2×20cm试管1支，3号橡胶塞1个，铁架台、十字架、铁夹各1个，粗铁丝（6cm）1根。

脱脂棉、酚酞试纸、蒸馏水。

二、实验方法及现象

1.取一支试管，在试管的内壁上贴上一条用蒸馏水润湿的白色酚酞试纸条。

2.取一个3号橡胶塞，在其中间穿入一根粗铁丝，然后在胶塞的小头端将铁丝用钳子弯成一个小钩，在小钩上钩挂一团脱脂棉。

3.用滴管向脱脂棉团上滴3～4滴浓氨水，迅速将橡胶塞塞紧在试管口处（如图2所示）。然后将该试管用十字架、铁夹等固定在铁架台上。

1分钟后，可观察到润湿的白色酚酞试纸条从上而下逐渐变红，说明无色的氨气分子从上而下扩散。3分钟后润湿的白色酚酞试纸条全部变红，说明氨气分子已经扩散到整个试管内。

三、实验说明

1.脱脂棉浸入的浓氨水不要太多，避免产生液滴落到试管底部，影响实验效果。

2.氨气使浸有蒸馏水的白色酚酞试纸条变红的原因是：脱脂棉内浓氨水挥发出的氨气溶于酚酞试纸上的水中使其显碱性，酚酞遇碱变红。

3.由于氨气的密度小于空气的密度，浸有浓氨水的棉球悬挂在试管上方，可以消除由于重力作用使气体下沉而产生的干扰。

4.本实验涉及物理、化学知识，通过实验可以培养学生的理科综合知识运用能力和理科综合实验能力，有利于综合型人才的培养。

参考文献

[1] 人民教育出版社课程教材研究所物理课程教材研究开发中心编著.普通高中课程标准实验教科物理选修1-2.北京.人民教育出版社，2007.

气体化学与环境保护 篇7

1系统简述

1.1 NBC系列抽头式焊机简述

由NBC-250/350结构框图 (如图1所示) 可见, 该系列气体保护焊机主电路由三相动力电经交流接触器接通后, 由三相主变压器降压后, 再经三相全桥整流, 滤波电路滤波后, 提供焊接电源。而控制电路板要控制交流接触器、送丝装置, 使整机系统协调工作。

本文围绕此控制板进行分析、设计、改进。

1.2改进前的焊机控制板简述

原控制板主要由电源电路、PWM产生电路、逻辑判断电路、功率驱动电路、交流控制电路等组成。

电源电路为常见的三端稳压电路, 24 VAC电源, 经整流、滤波后, 经7812稳压、滤波后, 形成稳定的直流电源, 给主要控制部分提供持续可靠的电源。

控制板驱动直流电机欠稳定, 造成吐丝不匀、丝红热等现象。硬件复杂, 故障率较高。控制板成本较高。软件升级困难。鉴于控制板的以上不足, 决定调整其结构。

1.3改进、设计、调整后的方案概述

调整后的控制板, 主要由电源电路、主控器件、驱动电路、开关控制电路等组成。

电源电路与原控制板方案相似, 都是采用78系列三端稳压形成直流电源, 主控器件采用AVR芯片—ATtiny26, ATtiny26是基于增强AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。数据吞吐率高达1MIPS/MHz, 从而解决了系统在功耗和处理速度之间的矛盾。具有一整套的编程与系统开发工具, 包括:宏汇编、程序调试器/软件仿真器、仿真器及评估板。

驱动电路选用的场效管, 具体型号为IRFP250, IRFP9140, 正常工作情况下, IRFP250接受主控芯片ATtiny26送来的PWM信号而决定自身的通断, IRFP250饱和导通时直流电机吸收能量加速, IRFP250截止时直流电机释放能量减速。当焊机停止送丝时, IRFP250截止, 而IRFP9140导通, 以短路直流焊机, 起到刹车作用。IRFP9140的驱动信号由主控芯片ATtiny26经内部运算给出。

开关控制电路采用交流固态继电器代替原系统电磁继电器, 使其工作更稳定、寿命更长。

1.4方案比较及确定 (见表1)

由表1可见, 调整后方案所用的硬件数量要比原系统少很多, 这就大大简化了控制板的硬件电路, 降低了成本, 而且实现了硬件的可再升级功能。

注:R代表电阻, C代表电容, D代表二极管, V代表三极管, IC代表集成电路

驱动控制部分, 改进、调整前采用达林顿对管, 这样造成其需要的驱动信号大, 给逻辑判断电路带来不必要的负载, 抗干扰能力也差。驱动部分由达林顿管改为IFR系列开关场效管, 驱动电路直接与单片机接口, 进一步简化了硬件电路。

把改进、调整前复杂的逻辑判断电路功能交给主控芯片ATtiny26完成, 其内含11路单通道AD、两路高速PWM、2K的Flash存储器等资源, 可以完成系统所需的功能。

开关部分采用固态继电器, 可与单片机直接接口, 最大优点就是没有机械触点、寿命长、可靠性高、响应快。可以解决此部分故障率高的缺陷。

综合改进、调整前控制板, 分析及实验可得出调整、设计后方案有以下优点:

(1) 硬件电路简单, 开发成本低;

(2) 维护、维修方便, 可利用软件升级产品;

(3) 器件可靠性提高, 各部分故障率降低;

基于以上优点, 最终确定了改进、设计后控制板方案。

2 硬件电路设计部分

系统的组成如图2所示:

2.1 主控芯片、交流开关驱动器件的选取及介绍

ATtiny26有一个片内的10位AD转换器, 可以实现7路AD输入, 片内有一个PLL可以产生64 MHz的高频PWM时钟频率, 有ISP口支持在线编程, 是精简指令集处理器, 选定ATtiny26作为主控器件。

原系统采用的普通电磁继电器故障率高, 选用交流固态继电器控制。

设计中此部分控制器件要用单片机控制, 固态继电器可以用单片机直接控制, 输入、输出隔离, 抗干扰能力较强。最终选定交流固态继电器GTJ11-1, 参数见表2。

2.2 电机驱动器件的选取及设计

原系统采用达林顿对管组成直流电机驱动电路, 而本设计的选型为IRF系列大功率场效应管。

根据开关管数据手册, 选择了I R F P 2 5 0, I R F P 9 1 4 0。其中I R F P 2 5 0为N沟道场效应管, IRFP9140为P沟道场效应管, 由输出特性曲线可知, 此两种型号的场效应管以作开关为主要用途, 开关特性非常好, 自身功耗较低, 最大的优点是可以直接与单片机接口, 驱动速度快, 信号稳定, 可以与主控芯片协调工作。

其中焊机附带的直流电机的参数为65 W, 24 VDC, 通过比对得到结论, 该选型符合要求, 选型合理。

2.3 电源电路的设计

设计中采用的电源稳压电路为常见电源电路, 采用常见的7805三端集成稳压电路, 外加较少的外围器件, 用合成的全桥整流器, 经其整流后, 电容滤波, 送入7805输入端, 再经电容滤波, 最终输出稳定的5 V直流电源。

2.4 控制板总体布局设计

本设计布局原则为“强弱隔离, 减少干扰”。尽量减少信号之间的干扰, 减少电路板上打孔的数目, 使制作成形的电路板布局合理, 外观简单, 原控制板的PCB面积为192 cm2, 调整后PCB面积为110 cm2, 减小了82 cm2, 大大降低了设计成本。

3 软件部分

本设计采用结构化程序设计, 这种程序便于编写、阅读、修改和维护, 减小了程序出错的几率, 提高了程序的可读性, 保证了程序的质量。实施方法为:自顶向下;逐步细化;模块化设计;结构化编程。程序流程图如图3所示。

4 实验部分结果及分析

调整前控制板理论频率为1 kHz, 实验结果是低速、高速时频率较稳定, 但中速波动较大, 频率跳跃到10 kHz左右。

调整后控制板频率稳定在20 kHz, 误差较小。

由实验结果得出:调整后的控制板驱动电机性能较好 (如图4a和图4b所示) 。

5 结束语

主要介绍了教学仪器改进与设计, 包括硬件、软件以及重要的布局处理。

在硬件方面, 充分考虑各方面因素, 选型时将安全系数适当提高, 保证硬件的可靠持续运行, 在程序方面, 采用结构化程序设计, 自顶向下, 逐步细化, 模块化设计, 结构化编程。这样的程序便于编写、阅读、修改和维护。减少了程序出错的几率, 提高了程序的可读性, 保证了程序的质量。教学仪器设备的改进使教学实验设备各项性能得到了较大的提升, 应用于实验教学中, 提升了实验教学水平和教学质量, 效果良好。

摘要：介绍了教学设备NBC系列抽头式气体保护焊机中控制板的改进、设计与实现过程, 在保持原焊机控制板功能的前提下, 为焊机交流控制、出气机构、送丝装置提供更可靠、稳定的控制信号。同时, 确保硬件更简化, 实现了“智能化”控制, 在软硬件方面都做了改进、设计, 同时对其他部分进行设计、选型、优化。

关键词：气保焊,控制板,单片机控制

参考文献

[1]梁合庆.增强核闪存80C51教程[M].北京:电子工业出版社, 2003.

[2]邵贝贝.单片机嵌入式应用的在线开发方法[M].北京:清华大学出版社, 2004.

[3]王明顺.基于LM2576的高可靠MCU电源设计[J].国外电子元器件, 2004 (11) :33-45.

气体化学与环境保护 篇8

1 课程教学项目的设计

“船舶气体保护焊工艺设计与实作”课程是国家级示范性重点建设专业船舶焊接技术专业的一门专业核心课程。主要针对专业人才培养目标中船舶气体保护焊操作员、工艺员等岗位的职业能力进行培养。在对几十家船舶企业焊接方法的应用情况进行了广泛调研的基础上, 邀请行业专家和技术人员进行了深入研讨, 把气体保护焊操作员、工艺员等岗位的职业能力及关联知识进行总结归纳, 构建了具有职业性、针对性和实用性的课程教学内容, 并将教学内容项目化;以三种典型的船舶气体保护焊方法 (CO2焊、氩弧焊、气电垂直自动焊) 并列组成课程的项目主体, 真实地反映了目前船舶企业常用的三种气体保护焊方法;每一个主项目又设计了与岗位工作任务相匹配同时兼顾到职业资格要求的若干个子训练项目 (共13个) , 子项目真实的反映了船舶焊接的工作任务, 项目的载体是船体不同接头形式的焊接及典型船体结构的焊接;在模拟造船企业生产实际的焊接实训室里, 引领学生通过项目的完成, 掌握船舶气体保护焊方法的实作技能及编制典型船舶结构或构件的焊接接头焊接工艺的方法, 达到气体保护焊的中级证或CCSⅡ级焊工资格证的要求, 同时注重学生职业素质的培养。该课程采用4周专用周进行教学, 共计120学时。课程的教学项目设计见图1。

2 学生学习效果评价体系的构建

2.1 评价标准

根据课程标准, 课程总成绩=平时成绩 (10%) +焊接工艺分析 (20%) +理论考核成绩

(30%) +技能考核成绩 (40%) , 其中: (1) 平时成绩包括实训态度、实训纪律、安全文明、实习笔记、团队合作, 其比例分别占10%、20%、30%、30%、10%, 其中安全文明具有一票否决权, 凡是出现重大设备和人身安全事故的责任人总成绩记为不合格; (2) 焊接工艺分析按编制的工序流程 (20%) 、装配工序 (20%) 和焊接规范参数 (40%) 等选择是否合理进行综合评价; (3) 理论考核根据课程标准的要求出题考核, 考核方式采用笔试为主; (4) 技能考核注重过程评价:注重对学生完成项目任务的全过程进行评价, 如焊接设备和工具的使用、焊接姿态、焊缝外观质量等进行综合评价; (5) 理论考核成绩和技能学生签名:日期:教师签名:日期:考核成绩按百分制计算, 不到60分的视为该课程考核成绩不合格, 但可以补考。

2.2 评价主体的构建

高职项目课程是以培养学生解决企业实际问题能力为目标, 在设计项目课程评价方案时要充分考虑三个因素: (1) 企业评价标准:课程的工作任务来源于企业, 学生学习结束后最终的产品或服务是否有价值理应按照企业标准或市场标准来评价; (2) 学校评价标准:项目课程中的工作任务都是经过教学改造并具有典型性且适合教学, 有别于企业评价标准, 这是职业教学自身的要求; (3) 学生自评因素:学生是对自身学习行为高度负责的学习主体, 学生想不想学, 想怎么学等都将直接影响到课程的实施结果。 (3) 因此项目课程评价主体应包括企业兼职教师、教师和学生等, 三方从不同的角度出发, 平等参与、协商对话、多维互补, 充分发挥各自的主体性作用。

2.3 学习效果的评价

采取过程性评价与终结性评价相结合的评价方式, 过程性评价主要是对学生在项目训练过程中 (从接受任务到产品提交) 各阶段的任务完成情况进行评价, 针对每一个训练项目, 制定了包含有学习态度、职业技能的掌握程度、焊件的焊接质量等考核记录卡 (见表1) , 采取学生自我评价、小组评价、成果展示及教师点评等多主体参入的互动式评价方式, 并及时将评价结果告知学生使之能及时调整学习方式, 更好地完成后续的教学任务;终结性评价包括综合评价和考试评价, 综合评价主要是对学生完成全部训练项目后的整体掌握情况进行评价, 考试评价主要是对学生职业能力所需的专业知识进行考核评价, 考核方式采用笔试为主, 包含编制焊接工艺分析卡、期末试卷等;学生的总成绩根据过程性评价与终结性评价的结果进行认定, 见表2。由于学生学习效果评价涉及到学习态度、知识理解、技能掌握等方面的内容, 因此能客观真实地反映学生的学习情况和职业能力的发展变化。 (4)

3 教师教学效果评价体系的构建

3.1 评价标准

教师教学效果评价主要根据学校或部门制定的考核标准进行评价, 评价标准所涵盖的考核内容应体现全面、准确、合理。主管教学的院长或系主任根据本部门制定的考核细则在学期末对教师进行评价, 主要包括教学工作 (50%) 、学生工作 (20%) 、科研工作 (20%) 、教研室考评 (10%) 等几个方面;教学督导和同行对教师的教学效果评价主要包括教学态度不、实训组织、实训效果、教学建议等几个方面, 见表3;学生对教师的教学效果评价主要包括教学态度、教学内容、教学方法、教学效果等几个方面, 见表4。

3.2 评价主体的构建

教师教学质量评价主体包括主管教学的院长或系主任、教学督导、同行、学生等组成。教学督导、同行主要通过随机听课对教师的教学基本功、教学内容、教学方法与手段、教学创新能力等方面进行评价, 虽然有一定的局限性, 但对教师的教学工作起到重要的监督和检查作用;学生参入了整个教学过程, 对教师的教学质量最具有发言权, 学生主要通过学校网上评教系统根据评价标准及权重系数在课程结束后对教师进行评价;主管教学的院长或系主任根据学校或部门制定的考核细则及教学督导、同行、学生网上评价的结果对教师进行综合评价。

3.3 教学质量的评价

在课程教学实施之前及课程的教学中期, 学校主管领导对任课教师的教学准备工作要进行检查, 包括课程实施方案、教案、教学计划与安排、教学耗材的准备等, 组织学生座谈会, 听取学生对教师教学情况的反映并及时反馈;教学过程中, 学校督导和教学观察员 (不少于3人) 随机听课, 对教师教学效果进行沟通、交流;课程结束后学生及听课教师要在学校网上评教系统中根据相关评价指标对任课教师进行评价;任课教师在课程结束后要对学生学习成绩进行分析并写出课程教学总结;课程结束后主管领导对教师进行综合评价, 作为教师表彰奖励、课时津贴发放及职称评聘的主要依据。通过多主体的教师教学质量评价体系, 能够积极引导、激励教师积极投身教学教研工作中, 不断提高教学水平和教学质量。

4 结论

通过多年的“船舶气体保护好工艺设计与实作”课程的教学实践, 对课程评价体系进行了不断的验证、反思、调整和完善, 构建了考核主体多元化, 考核标准职业化, 考核手段多样化, 考核过程全面化的课程评价体系, 并取得了良好的教学效果, 从而为高职院校项目课程评价体系的构建提供一定的参考和借鉴。

摘要：如何建立一个基于学生职业能力发展和教师教学水平不断提高的项目课程评价体系, 有效发挥评价机制在整个课程实施过程中的导向作用, 已成为高职项目课程建设亟待解决的核心问题。本文以“船舶气体保护焊工艺设计与实作”课程为例, 从课程教学项目的设计、学生学习效果评价体系、教师教学质量评价体系的构建等方面进行了系统的研究并进行了课程教学实施, 取得了满意的教学效果。

关键词：项目课程,评价体系,研究与实践

注释

11蒋庆斌, 徐国庆.基于工作任务的职业教育项目课程研究.职业技术教育 (科教版) , 2005 (22) .

22 仇超, 马仕麟.《电工技术》项目课程评价体系的研究与实践.考试周刊, 2008 (43) .

33 张启富.高职项目课程实施研究.职业与教育, 2011 (33) .