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自保護電弧焊保護藥芯焊絲20-23Mn氣體保護電弧焊CO2保護藥芯焊絲CO2保護實芯焊絲Ar+5%O2保護實芯焊11-1383-6.5MnMnMn注：本表摘自焊接工作的勞動保護焊接車間環(huán)境污染及控制技術(shù)進展作者：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、特性及對操作者健康的危害機理入手，在充分借鑒國內(nèi)外相關(guān)處理技術(shù)與設(shè)計理念的基礎(chǔ)上，針對我國一般工

2、業(yè)企業(yè)的實際情況提出相應(yīng)的治理方法。對焊接車間環(huán)境污染控制技術(shù)的發(fā)展進行了展望。提出焊接車間環(huán)境污染控制工程的設(shè)計原則。為完善現(xiàn)有治理理論和提高現(xiàn)有設(shè)計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策1 引言焊接是利用電能加熱，促使被焊接金屬局部達到液態(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有效的控制。本文依據(jù)我國焊接車間具體情況，結(jié)合國內(nèi)外最新的研究成果及

3、實用技術(shù)，從焊接污染的形成、特點及危害入手，提出切實可行的防治對策。2 國內(nèi)外焊接車間污染控制技術(shù)的現(xiàn)狀分析國外對焊接污染研究開始得比我國早，處理技術(shù)相對先進、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、可移動性、小型化、資源低耗方向發(fā)展。對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。我國對焊接污染研究雖然起步較晚，但發(fā)展較快。在充分借鑒國外相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計和研究成果的基礎(chǔ)上，形成了適合我國國情的設(shè)計思想。但由于整體水平上的差距，導(dǎo)致在處理設(shè)備設(shè)計制造、運行費用控制以及處理效果上與國外同類產(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（切割時）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自保護焊藥芯焊絲(直徑3.2mm)200035002025二氧化碳焊實芯焊絲(直徑1.6mm)45065058藥芯焊絲(直徑1.6mm)700900710氬弧焊實芯焊絲(直徑1.6mm)10020025埋弧焊實芯焊絲(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)生的空氣動力噪聲。它的大小取決于不同的氣體流量、氣體性質(zhì)、場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，振蕩器要產(chǎn)生強烈的高頻振蕩，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，對局部環(huán)境造成污染。高頻電磁輻射強度取決于高頻設(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。光輻射的強度取決于以下因素：焊接工藝參數(shù)，焊接方法，距施焊點的距離以及相對位置，防護方法。4 焊接車間污染對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會和持續(xù)時間，焊工個體體質(zhì)與個人防護狀況，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)境很差或缺乏勞動保護情況下長期作業(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、個人防護。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)備的改進在生產(chǎn)工藝確定的前提下，應(yīng)選用機械化、自動化程度高的設(shè)備。應(yīng)采用低塵低毒焊條，以降低煙塵濃度和毒性。在選購新設(shè)備時，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)和機械通風(fēng)2種方式3。在國外，對于戶外焊接作業(yè)或敞開的空間焊接，一般采用自然通風(fēng)方式，對于室內(nèi)作業(yè)通常采用機械通風(fēng)方式。通過安裝在墻上或天花板上的軸流風(fēng)機，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，此種方式在國外普遍采用。局部排風(fēng)是對局部氣流進行治理，使局部工作地點不受有害物的污染，保持良好的空氣環(huán)境。一般局部排風(fēng)機組由集氣罩、風(fēng)管、凈

12、化系統(tǒng)和風(fēng)機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)主要用于操作地點和工人操作方式固定的大型焊接生產(chǎn)車間，可根據(jù)實際情況一次性固定集氣罩的位置。移動式局部排風(fēng)系統(tǒng)工作狀態(tài)相對靈活，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。同時加強通風(fēng)降溫，控制作業(yè)場所的溫度和濕度。5.2.4 光輻射的控制焊接工位應(yīng)設(shè)置防護屏，防護屏多為灰色或黑色；車間墻體表面采用吸收材料裝飾。以上2項措施均可起到減少弧光的反射、保護操作者眼睛健康的作用。5.3 個人防護在一些特定的場所如水下、高空中、罐中或船倉中進行焊接工作時，由于受到場所的限制，整體防護難以實現(xiàn)，這時，個人防護成為主要的防護措施。個人防護用品根據(jù)各種危害因素的特點設(shè)計，針對性強、種類多,如面罩、頭盔、防護眼鏡、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、個人防護3個方面進行綜合治理。污染的治理應(yīng)結(jié)合車間工位的具體情況制定方案，

14、不能脫離實際，影響正常的生產(chǎn)操作。治理方案的設(shè)計應(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)計采用一體化設(shè)備、設(shè)施，從而達到減少場地占用、節(jié)約投資的目的。7 參考文獻1焊接學(xué)會第委員會.焊接衛(wèi)生與安全.北京:機械工業(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.礦山機械，2000，(6):6869.3楊璇. 國外焊接煙塵治理情況介紹.鐵道勞動安全衛(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)約占7.5%1。焊接時產(chǎn)生 的有害氣體主要是O3、NOx、CO、HF等。通風(fēng)不良時環(huán)境空氣中O3和NOx可達到0.5 mg/m 3和20 mg/m3。用J 422焊條焊接車臺架時，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臺車臺架(南北各5臺)180旋轉(zhuǎn) 焊接，每臺車臺架有23人采用手工電弧焊同時操作，在車間一側(cè)同時有地面補焊及CO2 保護焊各1處。焊接

16、時產(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 排氣扇外，未采取其他治理措施。二、治理方案設(shè)計由于車臺架焊接操作時需180旋轉(zhuǎn)，且車間上部有天車運行，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CO2保護焊及不定位地面焊 產(chǎn)生的煙塵采用側(cè)吸方式進行捕集，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臺車臺架送風(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)計風(fēng)量12 000 m3/h，選擇風(fēng)量為15 0 00 m3/h的風(fēng)機，風(fēng)機置于廠房

17、頂部。為使送風(fēng)均勻分布于每臺車臺架的操作位，每個車 臺架上部均設(shè)2個并列為一組的靜壓箱，其作用相當(dāng)于空調(diào)設(shè)計中孔板送風(fēng)時的穩(wěn)壓層。靜 壓箱下部設(shè)5個管嘴為氣流出口。有的車臺架位于房梁下方，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。由空氣動力學(xué)阻力計算確定靜壓箱參數(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。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)。計算可得：Vx=1.70 m/s時既能達到控制風(fēng)速的要求，也可滿足采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié) 設(shè)計規(guī)范(GBJ 19-87)對系統(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)道和車臺架附近的排風(fēng)罩、CO2保護焊及不定位地面焊附近的 排風(fēng)軟管組成，設(shè)計風(fēng)量為75 000 m3/h。由于工人焊接時車臺架不時旋轉(zhuǎn)，故車臺架工 位的排風(fēng)口只能設(shè)于地面。每臺車臺架設(shè)2個排風(fēng)口，風(fēng)口設(shè)計風(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)格狀活動蓋板，其下的風(fēng)口處設(shè)一 活動提筐，可將掉入的焊條頭及雜物收集起來并及時清理。每臺車臺架處的排風(fēng)支管道從 地下匯集于主管道，CO2保護焊及不定位地面焊附近產(chǎn)生的煙塵由設(shè)于操作臺上的排風(fēng)罩 經(jīng)排風(fēng)軟管從地下匯集于主管道，CO2保護焊及不定位地面焊操作處的設(shè)計排風(fēng)量分別為2 000 m3/h和1 000 m3/h。整個排風(fēng)系統(tǒng)均經(jīng)過阻力平衡計算，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)場所電焊煙塵濃度為5.010.5 mg/m3，平均8.6 mg/m3，超過國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) ，其中最高超標(biāo)近1倍。送、排風(fēng)系統(tǒng)安裝完畢后進行了系統(tǒng)調(diào)試，車臺架操作位控制點(工人呼吸帶)風(fēng)速為2.13 .0 m/s，每臺車臺架處排風(fēng)風(fēng)量為7 2589 418 m3/h，10臺車臺架總排風(fēng)量為77 846 m3/h。CO2保護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，均達到設(shè)計要求。經(jīng)衛(wèi)生防疫部門現(xiàn)場監(jiān)測，治理后作業(yè)場所有害物濃度見表1，作業(yè)場所5種有害物濃度均 低于國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。表1治理后作業(yè)場所