当火花与烟雾清晰可见时,焊接时的触电风险往往被低估。Fronius Welding 的一篇文章显示了开路电压、流经的电流以及拖带的焊接电流究竟有多危险,以及在日常工作中哪些防护措施是不可或缺的。

当焊接专业人员同时使用多台焊接设备对同一工件或导电连接的部件进行作业时,所产生的接触电压——尤其是空载电压——可能达到不可接受的高值。 | 图片:Fronius International GmbH
当焊接专业人员同时使用多台焊接设备对同一工件或导电连接的部件进行作业时,所产生的接触电压——尤其是空载电压——可能达到不可接受的高值。 | 图片:Fronius International GmbH
2025-09-11

一想到手工焊接,常常会浮现出耀眼的电弧、飞溅的火花和上升的烟雾的画面。像这样的震撼场景塑造了焊接的形象——通常被认为是危险而粗糙的。但这种形象过于片面:事实上,诸如弧焊光辐射、热金属飞溅或焊烟等可见风险,通过现代防护装备和明确的安全标准可以很好地控制。专业焊工装备齐全——头盔、手套和防护服,能够可靠地保护他们免受外界影响。然而常被低估的是看不见的危险:电流。

仅仅一个短暂的走神就可能造成严重后果:一个意外的喊声——本能地转身,暴露的手去抓触头电极。后果:身体成为电路的一部分。绝缘工作鞋或由丁腈橡胶制成的焊接垫在此类情况下可中断电流,可靠地提供保护。

电流在人体内总走最近的路径,从进入点到离开点。如果沿着双手走过,电流不仅会穿过手臂和躯干,还会穿过心脏等生命器官,可能导致致命后果(见图1)。

警惕空载电压

在普通家用电器中,带电部件通常对触摸有防护,但在弧焊中风险更高:待机电压可能成为危险的触电电压——尤其是在同时接触工件(接地)和电极或未绝缘的电极夹部件时。此时,常被称为人体的“贯穿”电流。

待机电压的最高限值根据使用条件而定。只要电压超过25伏交流有效值或60伏直流,且同时可能存在足够高的电流,就会对人体产生电气危害。

即使很小的电流也可能致命

当电流通过人体时,会对肌肉、神经和心血管系统产生刺激作用。可能的后果包括肌肉痉挛、呼吸停止,以及所谓的“电痕”——在电流进入点和离开点的小而点状烧伤。电流强度仅达到30毫安就存在严重的生命危险。松手阈值(对人而言)在交流电时约为10–15毫安,直流时约为50毫安。超过此阈值,肌肉痉挛可能强到使受影响者无法在他人帮助下松开带电部件——这对日常工作的焊工尤为高风险。

交流电被认为明显比直流更危险,因为它可能干扰心律并引发心室颤动。人们往往低估即使是1到10毫安的微小电流也足以引发不受控的反射动作,而这些往往会导致二次事故。例如,这种失控反应可能导致从梯子上摔下或发生其他伤害。

除了电流强度外,电流在体内的作用持续时间也在伤害风险上起着决定性作用。电流持续时间越长,健康后果越严重。因此,焊工必须始终佩戴合适的防护装备。在欧洲,焊工手套须符合EN 12477标准的要求,工作鞋应符合EN ISO 20345中的S3防护等级。

如何评估危险?

电流强度(I)取决于施加的电压(U)和电阻(R),符合欧姆定律(U =

R x I)。若要估算电流强度,可以假设未佩戴防护装备的人体电阻为手-手或手-脚之间约1000欧姆。若焊机的空载电压为50伏,则根据 I = U / R,可通过人体流动的致命电流约为50毫安。

同时使用多台焊机时要小心

当焊工同时使用多台焊机对同一工件或导电连接的部件进行焊接时,所产生的触摸电压——尤其是待机电压——可能达到不合适的高值。这一危险状态往往并不立刻显现。

“在工地上,这并不少见。”Fronius International 的焊接培训师Franz Bichler 如是说。“以前我们经常两三个人一起对着长达数米的部件进行焊接——在复杂部件上也会采用不同极性,以获得更好的效果。当在这种情况下接地有误,累积的电压可能通过焊工的身体流过,导致致命后果,如触电、心律失常或严重烧伤。”

在交流焊接时,回路极性和设备的电源端接都会影响由此产生的待机电压。

在不利条件下,触摸电压可能上升到所使用设备所有待机电压之和。 因此,在开工前必须测量焊炬或电极夹的两端电压。 测量使用万用表进行,两探针直接接在焊炬(电极夹)上即可——(图2)。

雇主有保护与信息义务

有效的防护措施可以预防工伤事故。实施这些措施的责任基本上在于雇主。国际标准与规定——如 ISO、ASME、AWS 和 DIN——构成安全工作条件的基础。

焊工在任何情况下都必须了解潜在危险。焊头之间的间距应设计成排除同时接触两个焊炬或电极夹的情况。若无法实现,应通过隔离墙将工作区分开。此外必须通过合适的测量确保总电压不超过待机电压的允许最高值。

焊接时需要注意什么?

在开始作业前,焊工必须确保所使用的焊接设备状况良好。没有使用或无人看管的设备应切断并与电网断开。操作必须始终符合铭牌上标示的防护等级,并遵循相关操作手册。

IP21防护等级的设备仅可在干燥的室内区域使用。户外使用时,至少需要 IP23 防护等级。接地线应尽量靠近焊接区域连接——直接连接在工件或其支撑上。

遇到故障,应立即切断电源,或拔出电源插头。对焊机、电源线或软管套件的损坏应立即向焊检监督报告。损坏的设备不得继续使用或擅自打开,尤其不要移除防护罩。

通过拖带的焊接电流所带来的危险

对焊接设备的错误操作可能带来重大危险。尤其是接地线接错或不小心放置的电极夹。这些错误可能导致保护导体、焊机或其他电气设备烧毁。因为外观上保护中断往往不易察觉,因此对使用损坏设备的所有人员构成重大风险。

造成保护线断开的最常见原因是轻率和注意力不集中。典型例子包括未绝缘的电极夹,放在焊机上,或在焊接过程中留在焊台上的电动工具(图3和图4)。

然而,遵守现行规范中规定的保护措施,可以有效防止焊接电流的拖带。焊接电流的回流(接地)应直接在工件或其支撑物上完成—无论是通过夹具还是使用磁性粘扣点。其他部件如金属棒、链条或起重绳绝对不应作为回流体使用。

若在特定情况下需要将工件悬挂在起重钩上进行焊接,则需要进行仔细屏蔽——例如使用干燥的纺织绳索或绝缘滑轮。若在焊接过程中使用悬空的工作篮,应进行适当绝缘处理。若同時焊接并使用电动工具,应仅使用带保护绝缘的设备。

高电气风险下的作业

在行动受限的工作场所,存在更高的电气危害风险。这些风险尤其出现在焊工需要在强迫姿势下工作(如跪姿)并与导电部件接触时。那些完全或部分被导电材料包围的区域也存在危险。即使是偶然的或不可避免的接触也可能导致电击。

为了简化判断,在弧焊时若对向导电部件之间的自由移动空间在长度、宽度、高度或直径方面小于两米,则认为存在较高的电气风险。

在潮湿、湿润或炎热的工作场所应特别小心,因为此类环境可能削弱衣物和装备的防护效果。若发生故障,应立即采取适当措施,以避免人员伤害和财产损失。

高电气风险下的防护措施

在高电气风险作业中,应仅使用带有[S]符号的经许可焊接设备。此外需要采取特殊防护措施:焊工必须通过绝缘垫或夹层材料来保护自己,避免与带电部件以及潮湿的地面和墙壁接触。

若因额外的风险—例如坠落风险—或空间狭窄而无法进行屏蔽,则只能穿着干燥、完好的工作服。若在湿热等环境中无法始终保持干燥衣物,手工弧焊仅允许使用直流设备。

所使用设备的待机电压应尽可能低,且不得超过75伏。焊接设备不得放置在直接危险区域内。远程控制这些设备时应使用保护低压。

此外,必须确保焊工在此类作业中不孤身作业——必须有合适的焊接监督。焊接在高电气风险下仅限于具备资质的专业人员。

总结与结论

焊接安全应放在第一位。错误使用焊接设备可能导致严重后果——尤其是高待机电压、蔓延的焊接电流或在高电气风险下作业。通过一贯执行合适的防护措施,这些风险可以显著降低。

在潮湿、湿冷或炎热的工作场所应特别注意,因为此类环境可能削弱衣物和装备的防护效果。若发生故障,应立即采取适当措施,以避免人员伤害和财产损失。