焊接操作中的危害因素及防护

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焊接操作中的危害因素及防护
摘　要 :简要介绍了焊接操作中电气、光辐射和噪声等带来的危害和影响。着重分析了焊接烟尘对焊工可能造成的危害及预防措施，并指出无论是焊接工程技术人员还是焊接工人都要加强对焊接烟尘危害的认识与重视。
5 z  Q, `' w! f7 q. @. C" @$ d# k/ [关键词 ：焊接；危害；烟尘
前　言
* a; ]8 Z2 s5 i( Z$ f: g　　在焊接制造中，当焊接工程师在为某一加工对象选择合适的焊接方法时，首先会考虑如何以最低的生产成本达到焊件所要求的质量，相应地，还会考虑通过提高焊接速度与熔覆率等来获得较高的生产率，另外，合格的焊接装备、焊工也在选择之列。然而，在以上诸多的选择中，作为一个有责任感的焊接工程师必须注意到他所作的选择对焊接操作和周围的环境可能带来的影响，即为了确保焊接操作的安全，必须对其中可能出现的危害因素作出预计和风险评估。现将熔焊过程常见的危害因素列于表1。
1 熔焊过程对焊工的危害
1.1 电　击
: l4 B1 E' b2 `1 F5 r6 ]1 U2 P　　在所有手工电弧焊的操作中%焊工都接近被焊工件。虽然焊接电弧的电压范围在10~40V，但通常焊接电源的空载电压可高达80V，以满足起弧时的电压需要。与市电220V相比%这一电压（80V）并不高。按国际电工技术委员会的标准，在干燥的环境下，交流500V和直流220V的电压对一个健康的人不会产生危险。然而，如果是在潮湿的场合或狭窄的金属物体空间，80V的电压就足以引起致命的电击。尤其是在更换焊条时，焊工是靠手套的绝缘性能来避免较高空载电压的电击，但当手套潮湿或焊工与金属导体表面接触时，原有的绝缘层就会失效，从而发生电击。
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在钨极氩弧焊过程中，高频用于引弧或用于交流电弧的稳弧。高频持续的时间为毫秒级，电流亦很小，但电压达数千伏。在一般情况下不会引起电击，但有时高频会积集在皮肤表面，譬如穿过手套的孔洞导致小而深的烧伤。高频对人体神经系统等的影响亦有报道。另外，高频产生的电磁辐射会干扰仪表或设备控制系统的工作。
1.2 弧光辐射
3 ]. ?. Q$ I: o　　焊接电弧可产生3种类型的辐射，即紫外、可见与红外（热）辐射，对焊工产生的伤害的途径是：紫外光会灼伤皮肤，引起电光性眼炎；可见光使眼睛昏眩及视力损伤；红外光对皮肤和眼睛均有害。
　　在工作现场必须同时注意弧光的直接照射和通过其他物体的表面反射。在弧焊操作中，焊工必须选用合适的滤光镜片和面罩，穿着焊接专用的工作服避免皮肤的裸露。
" K$ [( Z$ f4 }+ i1 W& w7 k1.3 噪　声
( p) L& `+ H4 d7 }7 E9 J　　在焊接生产现场会出现不同的噪声源，如对坡口的打磨、装配时锤击、焊缝修整、等离子切割等，在生产现场，操作人员在噪声90dB时工作8h，就会对听觉和神经系统有害。例如，手工打磨的噪声达108dB。一般情况下，当噪声超过允许值5-20dB时，就对焊工产生有害影响。
1.4 烟　尘
# m3 C5 h) |; ]3 |3 p+ Q　　焊接及相关工艺过程中产生有害于健康的气态和颗粒状态的物质,包括气体、烟雾、灰尘等焊接烟尘的颗粒大小如图1所示。其中可被吸入部分（尤其是小于3μm的颗粒）会侵入到肺的深处，因而具有更大的危害性。对健康的短期影响表现为呼吸道的刺激、咳嗽、胸闷、金属蒸气所致的低热以及急性流感症状等；长期的影响是肺部的铁质沉着病症及良性瘤，但还未发现导致肺癌的直接证据。

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为了确保焊接工作环境的安全，对焊工在焊接烟尘中的暴露限度在世界各国都已有相应的标准，虽然可能会有些不同，但对烟尘量的典型控制值为不大于5mg/m3同时要考虑焊工在该环境下的工作时间。一是采用8h的时间权重平均值，主要用于分析烟尘成分对健康的影响；另一方法是采用15min短期暴露，分析对健康影响的最大值。其中还应注意到烟尘的成分和浓度、焊工的工作周期、工件的尺寸以及烟尘相对于焊工的方向。
1 Y( l/ @, @$ o( E1 d+ H. W　　烟尘的成分原则上90%是取决于焊接耗材，仅少部分来源于母材。但不同的焊接方法对焊接烟尘成分的影响很大。手工电弧焊和药芯焊丝电弧焊产生的气体中含有高比例的药皮或药芯的成分，而熔化极气保焊过程产生的烟雾中含有高浓度的熔覆金属成分。 对常见焊接材料的典型烟尘控制量的举例见表2。

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# A- G  [$ g* `; e特别要提醒的是在狭窄空间内进行气保焊操作时，由于空气被保护气体所替换，操作者可能在几秒钟内就失去知觉甚至死亡。其原因不仅是由于新鲜空气的缺乏，而且是由于血液中的氧会被其他气体所代替。
) j- e$ u( k0 |0 |　　焊接烟尘单位时间的产生量与焊接工艺、参数及保护气体成分等都有密切的关系。 一些实际测定的结果如图2~图4所示。由图可知不锈钢在MIG焊接条件下的焊接电压与烟雾产生率之间的关系和特点。另外，如果保护气体中的氧或二氧化碳浓度越高，则焊接过程烟雾的产生率就越多。当用氦气代替氩气保护时亦会产生较多的烟雾，但其影响并不是直接来源于电弧电压的增加。
　　对于手工电弧焊和药芯焊丝电弧焊，当药皮或药芯的成分中易挥发的组分越多，则烟尘的产生率也越高。碱性类配方比金红石（酸性）类配方产生的烟尘相对要多。此外，切割和电弧气刨亦是大量烟尘的产生源。
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8 H1 h6 x2 ?! |; X+ _ 7 c. \3 |. J6 L" ~* g5 r" w& [2 焊接烟雾的控制与去除 　　在焊接现场采用局部排气装置是最有效的方法，并使净化后的空气能返回工作区。一般的排气效率为100~1000m3/h。内置抽吸式焊枪（规格有200A、315A、500A等）已与标准的半自动焊机配套，将焊接区的烟尘较方便。有效地清除"对实芯和药芯焊丝都有效。 图5中是常用的吸尘与通风装置在焊接工作现场应用情况的示意。 3 结　论 　　对于焊接生产过程产生的危害因素一是要预防和尽量消除，二是优化劳动环境。不能只强调医疗服务而不改善劳动条件，对焊工至少要一年进行一次定期体检，对已患有职业病的工人应调离焊工岗位。吸烟的有害性应在焊工中进行广泛地宣传。 " n) i6 q- K4 W 　　随着新材料、新工艺的不断出现与应用，焊接生产方式也正在不断的进步和发展中。与此同时，有必要对焊接操作人员进行安全与卫生方面的教育，采取和遵循必要的防护规章制度和措施；对焊接技术人员和工程师，必须了解焊接及相关工艺过程中可能出现的危害因素及有害物质产生的根源，以减少和避免导致危害的风险，寻求对焊接工作状况和焊接的不断改善。