核電廠等離子切割技術應用的消防風險防控及實踐研究

引言

等離子切割技術作為先進的金屬加工手段，通過高溫等離子體實現對金屬的切割。在切割過程中，高溫等離子電弧產生的熱量使金屬工件切口部位迅速熔化、蒸發，同時高速等離子流產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、質量高以及適用材料廣泛等顯著優勢，該技術在包括核電廠在內的多個工業領域得到廣泛應用。在實際操作中，等離子切割會產生高溫、火花和煙塵等危險因素，極易引發火災事故[1]。因此，系統開展等離子切割技術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定運行具有重要意義。

一、等離子切割技術的消防風險分析

（一）高溫等離子流和火花飛濺引燃的風險

等離子切割技術的核心原理是利用電弧促使氣體電離，進而產生高溫等離子體。這些等離子體能夠在瞬間將金屬加熱至熔融狀態，同時借助高速氣流將熔化的金屬吹離，在此過程中會產生高溫火花。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，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

在對金屬構件進行等離子切割過程中，金屬構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部分子的振動和碰撞從高溫區域向低溫區域傳遞。在等離子切割過程中，被切割的金屬構件會吸收大量熱量，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，從而引發非計劃性的噴淋或氣體滅火系統的誤啟動。這種煙塵還有可能進人煙霧探測器內部，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，將面臨無法及時發現真實火災的風險。在核電廠中，消防探測器的正常工作對于及時發現火災并采取有效的滅火措施至關重要。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現，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，操作不當是引發火災的一個重要因素。切割參數的選擇、設備的維護和操作人員的技術水平都會影響切割作業的安全性。如果操作人員不遵守既定的操作規范，極可能導致安全風險。例如，不合適的切割技術可能在切割過程中產生異常高溫，從而增加火災的潛在風險。當設備出現故障，尤其是電弧穩定性較差時，可能引發切割不均，導致金屬局部溫度升高，進而觸發火災。如果操作人員未能及時發現火花飛濺或高溫區的隱患或者缺乏緊急應對能力，可能導致火災事故的發生。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、等離子切割技術的消防防控措施

（一）制定安全操作規范

這些規范應全面詳盡地涵蓋作業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護人員的操作規范、能力與職責的明確要求。在規范中，應對各操作步驟的規范流程進行詳細描述，操作人員在切割作業前后的關鍵環節需要執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。此外，需要明確規定火災應急處理程序，包括滅火設備的操作、應急逃生路徑的規劃等。安全操作規范是確保等離子切割技術安全應用的基礎，通過制定詳細的操作規范，可以有效降低因操作不當引發的火災風險。

（二）進行人員培訓與資質認證

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護人員進行全面、系統的培訓。培訓的目的是使他們熟悉等離子切割技術的原理、操作流程、安全規范以及火災防控知識。通過系統的培訓，操作人員和監護人員能夠更好地理解和掌握等離子切割技術，提高操作技能和安全意識，從而有效控制火災風險。

（三）布置防火隔離區和應急滅火措施

為有效防范等離子切割作業火災風險，需嚴格落實消防防護措施，科學設置防火隔離區并合理布置滅火器。作業前，必須徹底清除防火隔離區及周邊所有易燃、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，易出現脆化穿孔，影響防護效果。因此，對于等離子切割的金屬構件背面，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

根據被切割對象的材質、厚度、環境等情況，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鍵工藝參數。另外，等離子切割設備、材質、氣體純度和環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。通過優化切割參數，可以減少火花飛濺和熱輻射，從而降低火災發生概率。

（五）實施前進行實操演練

在現場實施前，針對所要切割對象，模擬現場環境離線開展實操演練。通過實操演練，檢驗人員經驗能力、確定切割方案工藝、驗證風險防控措施，為現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安全應用的重要環節，可以發現潛在的安全隱患，并及時采取措施加以解決。

（六）實施過程中的規范操作、有效監護

在作業實施過程中，必須嚴格執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程規范操作，監護人員需全程緊盯作業現場，確保切割產生的火花、熔渣等不會飛濺至防火隔離區外。由于火花飛濺可能呈現多角度、無規律的特性，因此需在不同方位安排專人進行全方位監護，杜絕出現監護盲區。此外，除了重點關注火花飛濺情況，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外物品溫度攀升至燃點的風險。實踐表明，高效、全面的現場監護是等離子切割技術安全應用的重要保障，通過及時發現并處置各類潛在隱患，能夠顯著減少火災事故發生的可能性。

（七）實施后的跟蹤監護

現場完成等離子切割、清理完畢物品后，應安排人員現場監護半小時以上，確認被切割物的溫度降低至常溫、現場沒有火星、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。跟蹤監護是確保等離子切割技術安全應用的重要環節。通過跟蹤監護，可以確保等離子切割后的現場處于安全狀態，從而避免火災發生。

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，發現一臺關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構，傳統氧氣乙炔切割無法割透，經討論決定采用等離子切割技術進行局部切割。然而，雙層鋼板結構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驗和能力。通過模擬現場環境和雙層鋼板結構進行切割演練，驗證操作人員對切割參數的掌握程度，確保切割參數的合理性和可行性。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。

（二）建立嚴密的防火布置

為有效控制等離子切割過程中產生的火花和高溫，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生的火花和熔渣。包裹防火布：對切割區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火災。搭建臨時防火棚：在切割區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域及其周圍可能受影響的區域。布置臨時抽風機：在切割區域布置臨時抽風機，抽吸等離子切割過程中產生的粉塵和煙霧，改善作業環境，降低火災風險。清理可燃品和易燃品：徹底清理作業點附近的可燃品和易燃品，確保作業區域周圍沒有易燃物質。布置滅火器：在作業點附近布置足夠的滅火器，并確保其處于良好工作狀態。使用紅外測溫槍：在作業過程中，使用紅外測溫槍對作業點附近的溫度進行實時測量。如果距離作業點 500mm 的地方溫度超過 60^°C ，暫停工作，采取降溫措施。

（三）進行完善的防火監護

為確保等離子切割操作的安全性，采取完善的防火監護措施。設置監護人：在作業平臺及下方設置專人監護，確保火星沒有濺出防火棚。作業完成后的現場監護：作業完成后，安排人員對現場進行1小時的監護，確認沒有陰燃現象，作業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場管理，等離子切割技術可以在核電廠中安全應用。

結語

本文經過對等離子切割技術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程、布置防火隔離區和滅火器、制定合理的等離子切割方案、實施前的實操演練、實施中的規范操作與有效監護、實施后的跟蹤監護等。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。

參考文獻

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

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

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