焊接煙塵[一類特制]

1、各種焊接工藝及焊條煙塵產(chǎn)生量焊接工藝煙塵產(chǎn)生量g/kg焊條有害物主要成分手工電弧焊低氮型普低鋼焊條（結(jié)507）鈦鈣型低碳鋼焊條（結(jié)422）鈦鈣型低碳鋼焊條（結(jié)423）高效鐵粉焊條11-256-87.5-9.510-12F、MnMnMnMn自保護(hù)電弧焊保護(hù)藥芯焊絲20-23Mn氣體保護(hù)電弧焊CO2保護(hù)藥芯焊絲CO2保護(hù)實(shí)芯焊絲Ar+5%O2保護(hù)實(shí)芯焊11-1383-6.5MnMnMn注：本表摘自焊接工作的勞動(dòng)保護(hù)焊接車間環(huán)境污染及控制技術(shù)進(jìn)展作者：孫大光 馬小凡摘要從焊接車間的環(huán)境污染因素分類、成因、特性及對(duì)操作者健康的危害機(jī)理入手，在充分借鑒國(guó)內(nèi)外相關(guān)處理技術(shù)與設(shè)計(jì)理念的基礎(chǔ)上，針對(duì)我國(guó)一般工

2、業(yè)企業(yè)的實(shí)際情況提出相應(yīng)的治理方法。對(duì)焊接車間環(huán)境污染控制技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了展望。提出焊接車間環(huán)境污染控制工程的設(shè)計(jì)原則。為完善現(xiàn)有治理理論和提高現(xiàn)有設(shè)計(jì)的處理效率提供科學(xué)參考。關(guān)鍵詞: 焊接車間污染因素防治對(duì)策1 引言焊接是利用電能加熱，促使被焊接金屬局部達(dá)到液態(tài)或接近液態(tài)，而使之結(jié)合形成牢固的不可拆卸接頭的工藝方法。它是一種在工廠極為常見的機(jī)械工藝方法。焊接過程中產(chǎn)生的污染種類多、危害大，能導(dǎo)致多種職業(yè)?。ㄈ绾腹す璺?、錳中毒、電光性眼炎等）的發(fā)生，已成為一大環(huán)境公害。隨著相關(guān)研究的深入，治理技術(shù)日趨完善，焊接污染已得到了相對(duì)有效的控制。本文依據(jù)我國(guó)焊接車間具體情況，結(jié)合國(guó)內(nèi)外最新的研究成果及

3、實(shí)用技術(shù)，從焊接污染的形成、特點(diǎn)及危害入手，提出切實(shí)可行的防治對(duì)策。2 國(guó)內(nèi)外焊接車間污染控制技術(shù)的現(xiàn)狀分析國(guó)外對(duì)焊接污染研究開始得比我國(guó)早，處理技術(shù)相對(duì)先進(jìn)、成熟。焊接污染處理設(shè)備從單一性、固定式、大型化，向成套性、組合性、可移動(dòng)性、小型化、資源低耗方向發(fā)展。對(duì)主要污染焊接煙塵的處理采用局部通風(fēng)為主、全面通風(fēng)為輔的手段，以此改善作業(yè)環(huán)境的污染。我國(guó)對(duì)焊接污染研究雖然起步較晚，但發(fā)展較快。在充分借鑒國(guó)外相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和研究成果的基礎(chǔ)上，形成了適合我國(guó)國(guó)情的設(shè)計(jì)思想。但由于整體水平上的差距，導(dǎo)致在處理設(shè)備設(shè)計(jì)制造、運(yùn)行費(fèi)用控制以及處理效果上與國(guó)外同類產(chǎn)品相比還有一定的差距。3 焊接車間污染焊接車間

4、的污染按不同的形成方式，可以分為化學(xué)有害污染和物理有害污染兩大類。3.1 化學(xué)有害污染化學(xué)有害污染是指焊接過程中形成的焊接煙塵和有害氣體。3.1.1 焊接煙塵1焊接煙塵是由金屬及非金屬物質(zhì)在過熱條件下產(chǎn)生的蒸氣經(jīng)氧化和冷凝而形成的。因此電焊煙塵的化學(xué)成分，取決于焊接材料（焊絲、焊條、焊劑等）和被焊接材料成分及其蒸發(fā)的難易。不同成分的焊接材料和被焊接材料，在施焊時(shí)將產(chǎn)生不同成分的焊接煙塵(見表)。表1 常用結(jié)構(gòu)鋼焊條煙塵的化學(xué)成分(mg/m3)煙塵成份結(jié)421結(jié)422結(jié)507Fe2O345.3148.1224.93SiO321.1217.935.62MnO6.977.186.30TiO25.18

5、2.611.22CaO0.310.9510.34MgO0.250.27Na2O5.816.036.39K2O7.016.81CaF218.92KF7.95NaF13.71焊接煙塵的特點(diǎn)有：(1) 焊接煙塵粒子小，煙塵呈碎片狀，粒徑為1m左右。(2) 焊接煙塵的粘性大。(3) 焊接煙塵的溫度較高。在排風(fēng)管道和濾芯內(nèi)，空氣溫度為6080。 (4) 焊接過程的發(fā)塵量較大。一般來說，1個(gè)焊工操作1d所產(chǎn)生的煙塵量約60150g。幾種焊接（切割）方法施焊時(shí)（切割時(shí)）每分鐘的發(fā)塵量和熔化每千克焊接材料的發(fā)塵量(見表2)。表2幾種焊接（切割）方法的發(fā)塵量焊接方法 焊接材料施焊時(shí)發(fā)塵量(mg/min)焊接材料

6、的發(fā)塵量(g/kg)手工電弧焊低氫型焊條(結(jié)507，直徑4mm)3504501116鈦鈣型焊條(結(jié)422，直徑4mm)20028068自保護(hù)焊藥芯焊絲(直徑3.2mm)200035002025二氧化碳焊實(shí)芯焊絲(直徑1.6mm)45065058藥芯焊絲(直徑1.6mm)700900710氬弧焊實(shí)芯焊絲(直徑1.6mm)10020025埋弧焊實(shí)芯焊絲(5)10400.10.3氧乙炔切割40803.1.2 有害氣體有害氣體是焊接時(shí)高溫電弧下產(chǎn)生的，主要有臭氧、氮氧化物、一氧化碳、氟化物及氯化物等。3.2 物理有害污染物理有害污染包括：噪聲、高頻電磁輻射和光輻射。3.2.1 噪聲焊接車間的噪聲主要是

7、等離子噴涂與切割過程中產(chǎn)生的空氣動(dòng)力噪聲。它的大小取決于不同的氣體流量、氣體性質(zhì)、場(chǎng)地情況及焊槍噴嘴的口徑。這類噪聲大多數(shù)都在100dB以上。3.2.2 高頻電磁輻射高頻電磁輻射是伴隨著氬弧焊接和等離子焊接的擴(kuò)大應(yīng)用產(chǎn)生的。當(dāng)?shù)入x子焊和氬弧焊采用高頻振蕩器引弧時(shí)，振蕩器要產(chǎn)生強(qiáng)烈的高頻振蕩，擊穿釷鎢極與噴嘴之間的空氣隙，引燃等離子弧。另外，又有一部分能量以電磁波的形式向空間輻射，形成了高頻電磁場(chǎng)，對(duì)局部環(huán)境造成污染。高頻電磁輻射強(qiáng)度取決于高頻設(shè)備的輸出功率、高頻設(shè)備的工作頻率、高頻振蕩器的距離、設(shè)備以及傳輸線路有無屏蔽。3.2.3 光輻射在各種焊接工藝中，特別是各種明弧焊、保護(hù)不好的隱弧焊以及

8、處于造渣階段的電渣焊，都要產(chǎn)生外露電弧，形成光輻射。光輻射的強(qiáng)度取決于以下因素：焊接工藝參數(shù)，焊接方法，距施焊點(diǎn)的距離以及相對(duì)位置，防護(hù)方法。4 焊接車間污染對(duì)操作者的危害焊接職業(yè)病的發(fā)生是各種焊接污染因素綜合作用的結(jié)果。焊工職業(yè)病包括焊工塵肺、錳中毒、氟中毒、金屬煙熱及電光性眼炎等。其中化學(xué)污染(焊接煙塵和有害氣體)的醫(yī)學(xué)臨床表現(xiàn)為咳嗽、咯痰、胸悶、氣短以及有時(shí)咯血。物理污染的醫(yī)學(xué)臨床表現(xiàn)則多種多樣。噪聲可導(dǎo)致操作者煩躁、頭痛；高頻電磁輻射對(duì)人體的主要作用為神經(jīng)衰弱綜合癥，例如頭昏、頭痛、乏力、心悸、消瘦、脫發(fā)等；焊接過程中光輻射會(huì)導(dǎo)致電光性眼炎的發(fā)生，輕者眼部不適、有異物感，重者眼部有燒灼

9、感和劇痛。焊工職業(yè)病的發(fā)生主要取決于以下因素：焊接煙塵和氣體的濃度與性質(zhì)及其污染程度，焊工接觸有害污染的機(jī)會(huì)和持續(xù)時(shí)間，焊工個(gè)體體質(zhì)與個(gè)人防護(hù)狀況，焊工所處生產(chǎn)環(huán)境的優(yōu)劣以及各種有害因素的相互作用。只有在焊工作業(yè)環(huán)境很差或缺乏勞動(dòng)保護(hù)情況下長(zhǎng)期作業(yè)，才有引起職業(yè)病的可能。5 焊接車間污染的防范、治理及發(fā)展方向預(yù)防焊接車間污染的3條途徑是污染源的控制、傳播途徑的治理、個(gè)人防護(hù)。5.1 污染源的控制焊接過程中產(chǎn)生的各污染種類和數(shù)量取決生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備及操作者的技術(shù)能力。5.1.1 生產(chǎn)工藝的優(yōu)化選擇不同的焊接工藝產(chǎn)生的污染物種類和數(shù)量有很大的區(qū)別。條件允許的情況下，應(yīng)選用成熟的隱弧焊代替明弧焊，

10、可大大降低污染物的污染程度。5.1.2 設(shè)備的改進(jìn)在生產(chǎn)工藝確定的前提下，應(yīng)選用機(jī)械化、自動(dòng)化程度高的設(shè)備。應(yīng)采用低塵低毒焊條，以降低煙塵濃度和毒性。在選購(gòu)新設(shè)備時(shí)，應(yīng)注重設(shè)備的環(huán)保性能，多選用配有凈化部件的一體化設(shè)備。5.1.3 提高操作者技術(shù)水平2高水平的焊接工人在焊接過程中能夠熟練、靈活地執(zhí)行操作規(guī)章，如不斷觀察焊條烘干程度、焊條傾斜角度、焊條長(zhǎng)短及焊件位置情況，并作出相應(yīng)的技術(shù)調(diào)整。與非熟練工相比，發(fā)塵量減少20%以上，焊接速度快10，且焊接質(zhì)量好。5.2 傳播途徑治理5.2.1 焊接煙塵及有害氣體的控制焊接煙塵及有害氣體的治理在傳播途徑上的控制方式有2種：全面通風(fēng)和局部排風(fēng)。全面通風(fēng)

11、也稱稀釋通風(fēng)，它是用清潔空氣稀釋室內(nèi)空氣中的有害物濃度，使室內(nèi)空氣中有害物濃度不超過衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最高允許濃度，同時(shí)不斷地將污染空氣排至室外或收集凈化。全面通風(fēng)包括自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)2種方式3。在國(guó)外，對(duì)于戶外焊接作業(yè)或敞開的空間焊接，一般采用自然通風(fēng)方式，對(duì)于室內(nèi)作業(yè)通常采用機(jī)械通風(fēng)方式。通過安裝在墻上或天花板上的軸流風(fēng)機(jī)，把車間內(nèi)焊煙排出室外，或者經(jīng)過凈化器凈化后在車間內(nèi)循環(huán)使用，達(dá)到使車間煙塵濃度降低的目的。循環(huán)被凈化的空氣，解決了車間內(nèi)的能量損失，此種方式在國(guó)外普遍采用。局部排風(fēng)是對(duì)局部氣流進(jìn)行治理，使局部工作地點(diǎn)不受有害物的污染，保持良好的空氣環(huán)境。一般局部排風(fēng)機(jī)組由集氣罩、風(fēng)管、凈

12、化系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)4部分組成。局部排風(fēng)按集氣方式的不同可以分為固定式局部排風(fēng)系統(tǒng)和移動(dòng)式局部排風(fēng)系統(tǒng)。固定式局部排風(fēng)系統(tǒng)主要用于操作地點(diǎn)和工人操作方式固定的大型焊接生產(chǎn)車間，可根據(jù)實(shí)際情況一次性固定集氣罩的位置。移動(dòng)式局部排風(fēng)系統(tǒng)工作狀態(tài)相對(duì)靈活，可根據(jù)不同的工況，采用不同的工作姿態(tài)，保證處理效率及操作人員的便利。焊接煙塵和有害氣體的凈化系統(tǒng)通常采用袋式或靜電除塵與吸附劑相結(jié)合的凈化方式，處理效率高、工作狀態(tài)穩(wěn)定。5.2.2 噪聲控制焊接車間的噪聲主要為反射聲。因此，應(yīng)在條件允許的情況下，在車間內(nèi)的墻壁上布置吸聲材料。在空間布置吸聲體，可降低噪聲30dB左右。5.2.3 高頻電磁輻射控制施焊工作應(yīng)當(dāng)

13、保證工件接地良好。同時(shí)加強(qiáng)通風(fēng)降溫，控制作業(yè)場(chǎng)所的溫度和濕度。5.2.4 光輻射的控制焊接工位應(yīng)設(shè)置防護(hù)屏，防護(hù)屏多為灰色或黑色；車間墻體表面采用吸收材料裝飾。以上2項(xiàng)措施均可起到減少弧光的反射、保護(hù)操作者眼睛健康的作用。5.3 個(gè)人防護(hù)在一些特定的場(chǎng)所如水下、高空中、罐中或船倉(cāng)中進(jìn)行焊接工作時(shí)，由于受到場(chǎng)所的限制，整體防護(hù)難以實(shí)現(xiàn)，這時(shí)，個(gè)人防護(hù)成為主要的防護(hù)措施。個(gè)人防護(hù)用品根據(jù)各種危害因素的特點(diǎn)設(shè)計(jì)，針對(duì)性強(qiáng)、種類多,如面罩、頭盔、防護(hù)眼鏡、安全帽、耳罩、口罩等。6 結(jié)語焊接車間的污染種類多，應(yīng)從污染源、傳播途徑、個(gè)人防護(hù)3個(gè)方面進(jìn)行綜合治理。污染的治理應(yīng)結(jié)合車間工位的具體情況制定方案，

14、不能脫離實(shí)際，影響正常的生產(chǎn)操作。治理方案的設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮各種污染的治理方式在保證處理效果的前提下，設(shè)計(jì)采用一體化設(shè)備、設(shè)施，從而達(dá)到減少場(chǎng)地占用、節(jié)約投資的目的。7 參考文獻(xiàn)1焊接學(xué)會(huì)第委員會(huì).焊接衛(wèi)生與安全.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1987，22102.2任效乾,王榮祥.焊接煙塵的危害及防治措施.礦山機(jī)械，2000，(6):6869.3楊璇. 國(guó)外焊接煙塵治理情況介紹.鐵道勞動(dòng)安全衛(wèi)生與環(huán)保，1997，(4):277299.第一作者孫大光，男，1973年生，1996年畢業(yè)于長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)，工程師。裝焊車間內(nèi)焊接煙塵的治理呂琳吳芳谷焊接煙塵的80%90%來源于焊條藥皮和焊芯。J 422型焊條的主

15、要成分是金屬氧化物，其中 以鐵的氧化物為主，約占一半左右。據(jù)報(bào)道，J 422焊條的發(fā)塵量平均為7.5 g/kg左右，煙 氣粒度0.101.25 m，煙塵中錳化合物(以MnO2計(jì))約占7.5%1。焊接時(shí)產(chǎn)生 的有害氣體主要是O3、NOx、CO、HF等。通風(fēng)不良時(shí)環(huán)境空氣中O3和NOx可達(dá)到0.5 mg/m 3和20 mg/m3。用J 422焊條焊接車臺(tái)架時(shí)，焊接危害治理目標(biāo)成分應(yīng)該是焊接煙塵。一、車間概述某汽車配件廠裝焊車間廠房占地1 200 m2，生產(chǎn)過程中10臺(tái)車臺(tái)架(南北各5臺(tái))180旋轉(zhuǎn) 焊接，每臺(tái)車臺(tái)架有23人采用手工電弧焊同時(shí)操作，在車間一側(cè)同時(shí)有地面補(bǔ)焊及CO2 保護(hù)焊各1處。焊接

16、時(shí)產(chǎn)生大量焊接煙塵和有害氣體彌漫于車間內(nèi)。除在廠房上部安裝幾臺(tái) 排氣扇外，未采取其他治理措施。二、治理方案設(shè)計(jì)由于車臺(tái)架焊接操作時(shí)需180旋轉(zhuǎn)，且車間上部有天車運(yùn)行，一般排風(fēng)罩無法布置，故采 用了天車頂部送風(fēng)與設(shè)置地下風(fēng)道排風(fēng)相結(jié)合的通風(fēng)方式。對(duì)CO2保護(hù)焊及不定位地面焊 產(chǎn)生的煙塵采用側(cè)吸方式進(jìn)行捕集，將有毒有害煙塵控制在工人呼吸帶以下，經(jīng)平底回轉(zhuǎn)反 吹式袋式除塵器凈化后排放。受廠房上部房梁位置所限，天車上部的送風(fēng)系統(tǒng)共分5套，每套送風(fēng)系統(tǒng)為2臺(tái)車臺(tái)架送風(fēng)， 送風(fēng)口距工人操作位高度為7.7 m，每套送風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)風(fēng)量12 000 m3/h，選擇風(fēng)量為15 0 00 m3/h的風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)置于廠房

17、頂部。為使送風(fēng)均勻分布于每臺(tái)車臺(tái)架的操作位，每個(gè)車 臺(tái)架上部均設(shè)2個(gè)并列為一組的靜壓箱，其作用相當(dāng)于空調(diào)設(shè)計(jì)中孔板送風(fēng)時(shí)的穩(wěn)壓層。靜 壓箱下部設(shè)5個(gè)管嘴為氣流出口。有的車臺(tái)架位于房梁下方，而天車頂部與房梁下部沒有足 夠空間布置送風(fēng)管道，則從房梁兩側(cè)分設(shè)3孔及2孔靜壓箱。圖1為送風(fēng)系統(tǒng)3示意圖。由空氣動(dòng)力學(xué)阻力計(jì)算確定靜壓箱參數(shù)，保證距氣流出口7.7 m的產(chǎn)塵位置送風(fēng)氣流分布均 勻，并能抑制焊接煙塵上揚(yáng)。設(shè)靜壓箱出口處風(fēng)速為20 m/s，依射流軸心速度衰減公式2：Vx/V0=0.48/(ax/d0+0.145)。式中：Vx：射程x處的射流軸心速度，m/s；V0：射流出口速度，m/s；x：射流斷面

18、至噴嘴的距離，m；d0：噴嘴直徑，m；a：紊流系數(shù)。計(jì)算可得：Vx=1.70 m/s時(shí)既能達(dá)到控制風(fēng)速的要求，也可滿足采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié) 設(shè)計(jì)規(guī)范(GBJ 19-87)對(duì)系統(tǒng)式局部送風(fēng)的規(guī)定。1：5孔靜壓箱；2：送風(fēng)出口管嘴；3：2孔靜壓箱；4：3孔 靜壓箱；5：消聲器；6：風(fēng)機(jī)圖1送風(fēng)系統(tǒng)3示意圖排風(fēng)系統(tǒng)由設(shè)置于地下的風(fēng)道和車臺(tái)架附近的排風(fēng)罩、CO2保護(hù)焊及不定位地面焊附近的 排風(fēng)軟管組成，設(shè)計(jì)風(fēng)量為75 000 m3/h。由于工人焊接時(shí)車臺(tái)架不時(shí)旋轉(zhuǎn)，故車臺(tái)架工 位的排風(fēng)口只能設(shè)于地面。每臺(tái)車臺(tái)架設(shè)2個(gè)排風(fēng)口，風(fēng)口設(shè)計(jì)風(fēng)量為3 230 m3/h。為防 止廢棄的焊條料頭掉入風(fēng)口堵塞風(fēng)道，排風(fēng)

19、口處均設(shè)有網(wǎng)格狀活動(dòng)蓋板，其下的風(fēng)口處設(shè)一 活動(dòng)提筐，可將掉入的焊條頭及雜物收集起來并及時(shí)清理。每臺(tái)車臺(tái)架處的排風(fēng)支管道從 地下匯集于主管道，CO2保護(hù)焊及不定位地面焊附近產(chǎn)生的煙塵由設(shè)于操作臺(tái)上的排風(fēng)罩 經(jīng)排風(fēng)軟管從地下匯集于主管道，CO2保護(hù)焊及不定位地面焊操作處的設(shè)計(jì)排風(fēng)量分別為2 000 m3/h和1 000 m3/h。整個(gè)排風(fēng)系統(tǒng)均經(jīng)過阻力平衡計(jì)算，并在系統(tǒng)調(diào)試階段以風(fēng) 量調(diào)節(jié)閥調(diào)平。三、治理效果治理前作業(yè)場(chǎng)所電焊煙塵濃度為5.010.5 mg/m3，平均8.6 mg/m3，超過國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) ，其中最高超標(biāo)近1倍。送、排風(fēng)系統(tǒng)安裝完畢后進(jìn)行了系統(tǒng)調(diào)試，車臺(tái)架操作位控制點(diǎn)(工人呼吸帶)風(fēng)速為2.13 .0 m/s，每臺(tái)車臺(tái)架處排風(fēng)風(fēng)量為7 2589 418 m3/h，10臺(tái)車臺(tái)架總排風(fēng)量為77 846 m3/h。CO2保護(hù)焊及不定位地面焊處側(cè)吸罩罩口風(fēng)速為1.502.55 m/s，排風(fēng)風(fēng)量為3 336 m3/h，均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。經(jīng)衛(wèi)生防疫部門現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，治理后作業(yè)場(chǎng)所有害物濃度見表1，作業(yè)場(chǎng)所5種有害物濃度均 低于國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。表1治理后作業(yè)場(chǎng)所