文章提供企业：重庆盛镁镁业曹建勇

曹建勇高级工程师，重庆博奥镁铝金属制造有限公司董事长、重庆盛镁镁业有限公司总经理。先后担任中国镁协常务理事、中国有色标准委员会委员等职务，荣获国家科技进步二等奖，拥有10余项专利，并牵头制定了多项镁合金产品的国家标准。

前言

年以前,中国镁深加工产业基本为零，这和世界原镁生产大国的地位极不相称。国家科技部自“十五”期间把将“镁合金应用与开发”列为科技部重大项目后，全国各地企业及大专院校在国家及地放的大力支持下，纷纷投入到镁深加工产业上，型成了以长江三角洲，珠江三角洲以及东北，重庆等地区为代表的大量镁深加工产业群体。

但随着镁合金产品的深入开发，由于对镁自身的特性不胜了解，缺乏管控及安全防护经验，不少的企业在实际的生产过程中出现了燃烧及爆炸等安全问题有的造成了人员的重大伤亡，给企业和员工带来了不可挽回的损失。而镁合的燃烧和爆炸事故80%发生在机械加工环节，因此，如何在机加环节做好镁合金的安全防犯工作是镁零部件企业安全生产中的重大课题。

1．镁合金的机械加工

镁是目前世界上可工程化应用的最轻的金属结构材料（密度1.74g/cm3），其重量仅为铝的2/3，钢铁的1/4。镁合金具有很高的比强度和比刚度（仅次于钛合金位于金属材料第二位），阻尼减震性能好、导热性好、电磁屏蔽能力强，而且容易回收，与环境兼容性好，由于这些优良性能，在国防军工、航天航空、交通运输、3C电子产品、家用办公等众多领域有着广泛应用前景。此外，镁的资源丰富，地壳中含量2.3％，排第6位。海水中的镁含量为1.1Kg/m3，因此镁资源的开发与应用，具有极大的潜力。由于目前人类对镁的开发应用远远不如钢铁、铝、铜那样成熟，所以出现了“在材料领域中还没有任何材料象镁那样具有如此大的未来潜力”。

镁合金比重1.74，比铝合金轻三分之一、是钢的重量七分之一，是世界上最轻的商用金属，最轻的结构金属材料，也有较早的机械加工历史。一般情况下镁合金零件有良好的加工机械加工性能，对设备及刀具的磨损也极低，但由于在快速转动摩擦中产生的高温下镁极易发生自燃，若在空气中镁粉的密度达到。。。，就会发生强烈的爆炸，造成财产损失及人员伤亡事故。

镁合金零件的机械加工可以分为打磨、抛光、钻攻、切屑等，可以采用抛光机、数控车床、钻床及专用大型自动化机械加工中心等，但不管在任何设备上加工，对零部件的降温冷却以及对镁粉的控制和收集是必不可少的安全条件。

1.1镁合金与其它金属切削功率的比较:

由于镁合金比其它金属硬度相对较软,在镁合金进行加工时，同体积的切削量的功率消耗比其他常见金属都要低。在几种典型的切削加工速度下，各种金属相对于镁的功率消耗如下表示:

金属

相对功率消耗

粗车时的切削速度(m/min)

采用5-10mm转头时的钻削速度(m/min)

镁合金

1.0

可达

-

铝合金

1.8

75-

60-

铸铁

3.5

30-90

10-40

低碳刚

6.3

40-

15-30

镍合金

10.0

20-90

5-20

由于镁合金导热性能好、切削力小，故加工过程中的散热速度很快，因而刀具寿命长，粘刀量少，从而可以降低刀具费用，缩短更换刀具所需的停机时间。因为镁易切削，其断屑性能十分良好，一般情况下只需经过一次精加工便可达到所要求的最终表面光洁度。

2．机械加工安全操作规程

在现有镁合金压铸加工企业，普遍存在一些安全方面的误区，认为镁合金的危险只存在于压铸环节，搞好此处的安全工作就放心了，其实加工镁合金时，燃烧或爆炸的危险性更甚于压铸环节，也应当形成一项长期不懈的精度，也要企业的有关管理人员和操作员对安全操作规程有充分的了解。

2.1机械加工过程中的不安全因素

在对镁合金进行机械加工的过程中产生的切屑和细粉末都有燃烧或爆炸的危险。初加工阶段产生的切屑尺寸较大，由于镁的导热率很高，可以迅速将产生的摩擦热散失出去，难以达到燃点温度，此阶段事故发生较少。但在精加工阶段，由于所产生的细小切屑和细粉末具有很大的比表面积，因而很容易达到引燃温度而造成燃烧或爆炸事故。

在对镁合金加工过程中使切屑升温到达闪点或燃烧的影响因素有：加工速度与切削速率之间的关系；在任何一组给定条件下，都存在一个可能引起燃烧的加工速度和进给速率范围。进给速率提高，切屑厚度增大，从而更不容易达到燃点温度。加工速度只要足够低，任何尺寸大小的切屑都不可能被引燃，如果加工速度足够，由于切屑与刀具的接触时间很短，故不可能将任何尺寸大小的切屑加热到引燃温度。

环境大气的相对温度；相对湿度越高，则失火的可能性越大。

合金的成分与状态：与金相合金相比，单相合金更不容易失火；合金状态越均匀，则失火的可能性越小。

其他因素：进给速率或吃刀量大小，加工过程中的停顿时间过长，刀具的后角和容屑空间过小，在没有使用切削液的情况下采用了很高的切削速度，刀具与嵌套在铸件中的异种金属芯衬相撞时可能会产生火花，镁切屑在机床周围或下方积累等等，都是造成事故的因素。

2.2机械加工的安全操作规程

完善的机械加工规程应包括下列内容：

①切削工具要保持锋利，并磨出较大的后角与离隙角；不允许使用钝的、粘有切屑的或破裂的刀具。

②一般情况不尽量使用大进给量进行加工，避免使用微小的进给量，以产生较大厚度的切屑。

③不要让刀具中途停顿在工件上。

④使用微小切屑量时，要使用矿物油冷却液来减少降温。

⑤如果镁合金零件中有钢铁芯衬，要小心与刀具相碰产生火花

⑥保持环境整齐、干净

⑦严禁在机加工工作区吸烟、生火、烧焊。

⑧工作区域内应存放足量的灭火器材

2.3磨削加工中的安全问题

镁粉末很容易燃烧，悬浮在空气中时会引起爆炸。应采取一切可能的措施确保镁磨削粉尘的正确收集与处置。在对镁进行干法磨削时，必须用设计得当的湿法吸尘系统立即从工作区域中清除出去。吸尘器与磨床之间的连接管应当短而直，吸尘器应保持清洁，并将其排风口设在室外，并要频繁的将吸尘器中的镁渣清理出去，以防止其过多积累，在对淤渣进行处理之前，应将其保存在水下。

随时保持工作环境的整洁，对于保证磨削镁时的安全至关重要。每天都必须对砂轮与吸尘器之间的连接管进行至少一次检查和清理，每个月应对整个吸尘系统至少进行一次彻底地清理，不得让镁粉尘聚集在座椅、窗户、管路和其他水平面上。不应将太多的产尘设备与一个集中排放系统相连接。干燥管路很长的中央吸尘系统和带过滤器的普通吸尘系统，都不适合于收集镁粉尘。

如果要在排式打磨装置或圆盘式磨床上对镁进行湿法磨削，应当使用足量的切削液来收集所有粉尘，并将其输送到收集点。

总之，对镁进行磨削加工时，必须采取下列预防措施：

①必须留出专门用于镁的磨床，并贴上“镁专用”标签，在对砂轮进行修整之前，应对吸尘器作彻底清理。

②对用铬酸盐蚀洗过的镁表面进行返工磨削时，有可能引起火花，因此，要特别小心，绝不允许有粉尘聚集在附近。

③磨削设备操作手应当使用平滑的帽子、平滑的手套与无口袋和袖口的平滑阻燃服，所用的围裙或防护服应当清洁无尘和易于脱下。

④警告应当放置在显眼的地方

⑤工作区域应存放足量的灭火器材

2.4镁屑与微细粉末的处理

干燥切屑应放置在清洁和密封的钢制容器中，并存放在不会与水接触的地方，等待转售。

湿切屑与淤渣应存放在置于偏僻处的通风钢制窗口中，且必须有足够的通风量，以便使氢气逸出。把湿的切屑和细粉末装在盖紧的容器中特别危险，这将有高浓度的氢气集聚而发生爆炸的危险。

目前，镁屑、镁粉末与淤渣的常用处理方法是：用5%的氯化铁溶液进行溶解，可在数小时内使绝大多数镁转化成不燃烧的氢氧化镁残渣。由于在这种反应中会产生氢气，故应在室外的敞开容器中进行处理，并严禁在反应器的周围生火吸烟或焊接作业。氯化铁用量一般为1公斤干燥镁使用0.6公斤氯化铁，在配置5%溶液时，应将淤渣中的水考虑进去。

2.5镁屑燃烧的灭火

灭火通常采用以下几种材料或方式：

①D级灭火器：其材料通常使用氯化钢基粉末或一种经过钝化处理的石墨基粉末，其原理是通过排除氢气来闷熄失火。

②覆盖剂或干砂：小面积着火可用其覆盖，其原理也是通过排除氧气来闷熄失火

③铸铁碎屑：没有其他好的灭火材料的情况下也可用之，主要作用是将温度降到镁的燃点之下，而不是将火闷熄。

总之，无论在什么情况下，都不能用水或任何其他标准灭火器去扑灭由镁引起的失火。水、其他液体、二氧化碳、泡沫等都会与燃烧着的镁起反应，并且是加强火势而不是控制火势。由于打磨抛光过程产生大量镁粉尘，当镁粉尘（粒径小于0.5mm)浓度到g/立方米或厚度达0.3mm/平方米时遇上火星极易爆炸。由于打磨及抛光时产生的镁粉具有较大危险性，该标准规定了在打磨过程中应控制打磨及抛光速度，定时对镁合金粉尘进行清扫。

镁机加规范条例

1.1　企业管理者应清楚本厂所有镁粉爆炸危险场所的情况，并采取能有效控制镁粉爆炸的防爆措施。

1.2　企业应根据本企业镁合金铸件精整、机加工特点，结合本标准，制定本企业镁合金铸件精整、机加工厂房通风降尘技术实施细则和安全检查表，并按安全检查表定期检查。

1.3　企业应做好镁合金精整、机加工安全生产教育，普及该类知识和有关安全法规，使职工了解镁合金铸件精整、机加工事故条件。对重点岗位职工定期进行安全培训并经考核合格，方可上岗。

1.4　安全、通风、阻爆、防爆、隔爆和泄爆等设施应完善有效，未经有关部门许可，不允许拆除或弃用。

1.5　经常清扫工作台和机器设备上积聚的粉尘。一切和生产无关的物资不得存放在生产区域,物品不得混堆混放。

1.6　生产现场严格禁止一切形式的明火及可能产生火花的其它工作（如焊接、切割打磨黑色金属等）,严格执行明火审批与监管制度。

1.7　不管有无粉尘，每班都必须对车间内配电箱内外用压缩空气清理一次。

2　厂房设计中通风降尘安全要求

2.1　镁合金铸件机加工厂房设计安全要求应符合GB-3中的第5章和GBJ16的规定。

2.2　所有的电力设备的设计应符合GB58的规定，并对电力设备定期检查和清理。

2.3　整个厂房区域，包括顶部、管子、导管、各种设备等，定期应进行系统地清理。

2.4　厂房墙壁应平整光滑无死角，生产现场保持干燥，应有完备的通风设施并保证通风良好。

2.5　车间内所有抛磨设备及风机的开关都必须使用防爆开关，否则必须将开关集中到远离工作区域的地方。

2.6　合理布局。车间的通道、门口、楼梯间等处,必须保持通畅,禁止堆放易燃易爆物品和其它杂物,相邻车间不得相互封堵通道。

2.7　新建、改建或扩建镁合金压铸件加工厂（或车间）应进行安全评价。

2.8　镁合金压铸件厂房和库房内不应存放汽油、煤油、苯等易燃物。

2.9　镁合金压铸件厂房和库房不应有漏水现象且相对湿度不得超过75%；雷、雨、风天气应关闭门窗，防止产品潮湿而产生安全隐患。

3　通风除尘必要的装置及安全要求

3.1　通风

镁合金铸件加工车间内应设有完备的通风除尘设施，其防爆功能应符合GB/T的要求。

3.2　除尘

3.2.1　去毛刺、打磨加工现场应安装湿式集尘机，不要使用干式集尘机和真空吸尘器。

3.2.2　湿式集尘机输送管道的终端应置于户外一安全地带。

3.2.3　管道系统、除尘器和通风系统应设计良好，以使镁灰尘的浓度低于镁的最低易燃限度（LFL），即25%。

3.2.4　灰尘收集系统的所有构件都应是导电材料。

3.2.5　连接导管或者吸气管应该完全接地和相互连接的，没有不必要的弯曲。管道内部应该光滑，内部接搭处应标识于空气流动方向。

3.2.6　每个湿式集尘机应仅仅对应于镁或镁合金的收集，并且有自己的灰尘分离单元。

3.2.7　定期及时排放以避免氢气的聚集，收集器的每个腔室都能排放以驱散氢气。

3.2.8　湿式集尘机中的沉淀容器的沉淀物基准不能超过该容器水容量的5%，沉淀物应及时清除。

3.2.9　集尘箱以一天清理一次为准，使箱内积沉物不要堆积太多，集尘风机须定期清理过滤网（过滤器），定期打开风盖，清理叶轮片上积沉之灰尘，以保证叶轮动力平衡，保证风机寿命及抽风能力不致于降低。

3.2.10　过滤水箱以盛入一半水为准，过滤水箱每隔一天应排放污水更换新水，并清理底部沉积之粉尘。

3.3　机加工安全要求

在铣屑、数控等机加工镁合金合金碎屑时，必须遵守以下规定：铸件。在机加工和处理镁合金铸件时，必须严格遵守安全规定。绝对不可以在没有建立安全措施的加工其它金属的设备上加工镁

3.3.1　严禁吸烟。

3.3.2　保持切削刀锋利，并有足够的切削角。

3.3.3　使用大进给量，以产生较厚的碎屑。

3.3.4　消除碎屑燃烧的火源。

3.3.5　保持加工场所清洁，避免积累过多的碎屑。

3.3.6　维持足够的灭火剂（干燥的沙子，铸铁屑，D型灭火器）。

3.3.7　使用特殊的抑制性水/油乳性化剂以减少氢气的生成，并保证乳化剂的充分供应。

3.3.8　加工室必须通风良好。

3.3.9　把湿的碎屑放入通风优良的钢桶中，并放在远离机加工和压铸场所的位置。

3.4　研磨安全要求

研磨产生的镁粉极易燃烧，对于相关设备和操作，必须认真考虑采取防火和防止爆炸的措施。

3.4.1　在研磨区绝对不可以燃火，切削，或焊接。

3.4.2　维持足够的灭火剂（干燥的沙子，铸铁屑，D型灭火器）。

3.4.3　使用适合于镁合金研磨的设备。

3.4.4　使用合适的吸尘收集系统。

3.4.5　确保通风设备在研磨之前已正常运行，以除去积聚的氢气。

3.4.6　吸尘收集系统的维护和清理必须按时进行，定时进行检查。

3.4.7　现场的电气设备应为防爆设备，并已正确接地。

3.4.8　除非特别注明适用于镁粉，否则不能使用真空吸尘器收集镁粉。

3.4.9　工作服应是防火材料并且没有口袋。

3.4.10　严禁吸烟。

4　设备要求

4.1　镁合金铸件机加工设备应符合下列规定：

4.1.1　应附有设备安全操作说明书；

4.1.2　轴承应防尘密封；

4.1.3　内外应便于清扫，无粉尘积聚的孔隙；

4.1.4　均应接地，避免静电积累；

4.1.5　应采用密封良好的滚动轴承；

4.1.6　应密封良好，严禁泄漏；

4.1.7　应避免设备自身摩擦产生摩擦热。

4.2　镁合金铸件机加工厂应根据本厂设备运行状况，规定设备定检周期、停修时间和维修标准，并严格执行。

4.3　检修设备的施工人员应制定安全措施。如需使用汽油、煤油、柴油等，还应制定专项安全措施，经有关部门审定，主管负责人和安全负责人批准。

5　个体防护

5.1　生产人员应按国家有关规定选用劳动保护用品。

5.2　在工艺流程中使用惰性气体的场所应配备呼吸保护装置。

5.3　粉尘爆炸危险场所不允许生产人员贴身穿用化纤材料制做的衣裤。

5.4　镁合金铸件作业人员的外衣和鞋袜应选用耐火、不易产生静电的布料制作，同时应易清洁和易脱下。

6　灭火

6.1　灭火人员应经过专门训练。

6.2　灭火设施和灭火器应随时可用。

6.3　禁止使用能扬起积尘的灭火方法。

6.4　不准使用水、泡沫或二氧化碳灭火器灭火。

6.5　企业应在当地消防部门的配合、指导下制定灭火及救灾预案并定期演习。

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