焊接的職業危害與防護措施

2015-03-15

1 引言 

  焊接具有生產周期短、成本低、結構設計靈活,用材合理及能夠以小拼大等一系列優點,因而在工業生產中得到了廣泛應用。但與此同時出現了各種不安全、不衛生的因素威脅著焊工及其它生產人員的安全與健康。
  焊接污染種類多、危害大,已成為一大環境公害。隨著相關研究的深入,治理技術日趨完善,焊接污染已得到了相對有效的控制。本文從焊接污染的形成及危害入手,提出切實可行的防治對策。

2 有害因素的來源與危害

  焊接過程中的有害因素可分為金屬煙塵、有毒氣體、高頻電磁場、射線、電弧輻射和噪聲等。出現哪類因素,主要與焊接方法、被焊材料和保護氣體有關,而其強烈程度受焊接規范的影響。
2.1  電焊煙塵
2.1.1 電焊煙塵的產生
  熔焊過程中會產生大量的電焊煙塵。它包括煙和粉塵。其中直徑小于0.1μm的微粒稱為煙,直徑在0.1~10μm之間的微粒稱為粉塵。焊條和母材金屬熔融時產生的蒸氣,在空氣中迅速冷凝、氧化形成不同粒度的電焊煙塵。它以氣溶膠形態漂浮于作業環境空氣中。

表1:幾種金屬元素的沸點
 
元素            Fe             Mn          Si           Cr           Ni   
沸點℃      3235        1900      2600      2200      3150  

  電焊煙塵首先來源于焊接過程金屬的蒸發,這是因為焊接電弧的溫度在3000℃以上,而弧中心溫度高于6000℃,如此高的溫度必然引起金屬元素的蒸發和氧化。表1是幾種金屬元素的沸點;其次是在電弧高溫作用下分解的氧氣與弧區內的液體金屬發生氧化反應而產生的金屬氧化物。它們除了可能留在焊縫里造成夾渣等缺陷外,還會向作業現場擴散。其主要是氧化鐵、氧化錳、氟化物及二氧化硅等組成的混合性粉塵。
2.1.2 電焊煙塵的危害
  焊接黑色金屬材料時,煙塵主要成份是鐵、硅、錳。焊接其他不同材料時,煙塵中尚有鋁、氧化鋅、鉬等,其中毒性最大的是錳。鐵、硅的毒性雖然不大,但因其塵粒在5微米以下,在空氣中停留時間較長,容易經呼吸道進入肺內形成塵肺。氧化鐵、氧化錳微粒和氟化物等通過上呼吸道進入末梢細支氣管和肺泡,再進入體內,易引起焊工金屬熱。黑色金屬焊接時發塵量及其主要毒物見表2。
  焊工長期接觸這樣的金屬煙塵,如果防護不良,吸進過多的煙塵,將引起頭痛、惡心、氣管炎、肺炎、甚至有形成焊工塵肺、金屬熱和錳中毒的危險。
2.2  有毒氣體
  在電弧高溫和強烈紫外線作用下,弧區周圍可形成多種有毒氣體,其中主要有臭氧、氮氧化物、一氧化碳和氟化氫等。
有毒氣體成份及量的多少與焊接方法、焊接材料、保護氣體和焊接規范有關。例如熔化極氬弧焊焊接碳鋼時,由于紫外線激發作用而產生的臭氧量高達73μg   /min;二氧化碳氣體保護焊焊接碳鋼時,臭氧產生量僅為7μg   /min。
  各種有毒氣體被吸入人體內,將影響操作者的健康。
  (1) 臭氧主要對人體的呼吸道及肺有強烈的刺激作用。臭氧濃度超過一定限度,特別是在密閉容器內焊接而通風不良時,可引起支氣管炎、咳嗽、胸悶等癥狀。
  (2) 氮氧化物對肺有強烈刺激作用。急性氮氧化物中毒是以呼吸系統急性損害為主的全身疾病。
  (3) 一氧化碳是一種窒息氣體,經呼吸道吸入的一氧化碳,使氧在體內的輸送或組織吸收氧的功能發生障礙,使人體組織因缺氧而壞死。
  (4) 吸入較高濃度的氟化氫氣體或蒸氣,可嚴重刺激眼、鼻和呼吸道黏膜,可發生支氣管炎、骨質病變等。
煙塵與有毒氣體存在著一定的內在聯系。電弧輻射越弱,則煙塵越多,有毒氣體濃度越低。反之,電弧輻射越強,有毒氣體濃度就越高。
2.3  弧光輻射
  電弧放電時,一方面產生高熱,同時還會產生弧光輻射。弧光輻射主要包括可見光線、紅外線和紫外線。作用在人體上,被體內組織吸收,引起組織的熱作用、光化學作用或電離作用,造成人體組織急性或慢性損傷。

2.4  噪聲
  等離子弧焊接和切割過程中,由于等離子流以高速噴射,發生摩擦,產生噪聲。噪聲強度超過衛生標準時,對人體有危害。人體對噪聲最敏感的是聽覺器官。無防護情況下,強烈的噪聲可引起聽覺障礙、噪聲性外傷、耳聾等癥狀。長期接觸噪聲,還會引起中樞神經系統和血液系統失調,出現厭倦、煩躁、血壓升高、心跳過速等癥狀。
2.5  放射性物質
  氬弧焊和等離子弧焊接、切割使用的釷鎢棒電極中的釷是天然放射性物質,能放出α、β、γ三種射線。放射性物質以兩種形式作用于人體:一是體外照射,二是焊接操作時,含有釷及其衰變產物的煙塵通過呼吸系統和消化系統進入人體,很難被排出體外,形成內照射。內照射危害較大。人體長期受到超過容許劑量的照射,或者放射性物質經常少量進入并積蓄在體內,可引起病變,造成中樞神經系統、造血器官和消化系統的疾病,嚴重的可能發生放射病。
2.6  高頻電磁場
  在非熔化極氬弧焊和等離子弧焊割時,常用高頻振蕩器來激發引弧,有的交流氬弧焊機還用高頻振蕩器來穩定電弧。人體在高頻電磁場作用下會產生生物學效應,焊工長期接觸高頻電磁場能引起植物功能紊亂和神經衰弱,表現為全身不適、頭昏頭痛、疲乏、食欲不振、失眠及血壓偏低等癥狀。據測定,手工鎢極氬弧焊時,焊工各部位受到高頻電磁強度均超過標準,其中以手部強度最大,超過衛生標準五倍多。 

3、焊接與切割作業的勞動保護措施

  所謂保護,就是要把人體同生產中的危險因素和有毒因素隔離開來,創造安全、衛生和舒適的勞動環境,以保證安全生產。安全生產包括兩個方面的內容:一是要預防工傷事故的發生,即觸電、火災、爆炸、金屬飛濺和機械傷害等;二是要預防職業病的危害,防塵、防毒、防射線和噪聲等。本文主要論述有害因素的防護措施。
3.1  通風防護措施
  焊接切割過程中只要采取完善的防護措施,就能保證焊工只會吸入微量的煙塵和有毒氣體,通過人體的解毒作用,把毒害減到最小程度,從而避免發生焊接煙塵和有毒氣體中毒現象。通風技術措施是消除焊接粉塵和有毒氣體、改善勞動條件的有力措施。
3.1.1  通風措施的種類
  按通風范圍,可分為全面通風和局部通風。由于全面通風費用高,且排煙不理想,因此除大型焊接車間外,多采用局部通風措施。
3.1.2  機械通風措施
  (1)、全面通風在專門的焊接車間或焊接量大、焊機集中的工作地點,應考慮全面機械通風,可集中安裝數臺軸流式風機向外排風,使車間內經常更換新鮮空氣。
  (2) 局部通風分為送風和排氣兩種。局部送風只是暫時將焊接區域附近作業地帶的有害物質吹走,雖對作業地帶的空氣起到一定的稀釋作用,但可能污染整個車間,起不到排除粉塵與有毒氣體的目的。局部排氣是目前采用的通風措施中,使用效果良好,方便靈活,設備費用較少的有效措施。
  局部通風系統主要由吸塵罩(排煙罩)、風道 、除塵或凈化裝置以及風機組成,如圖1。
  局部通風形式有固定式排煙罩(吸塵罩)、移動式排煙罩、手執式排煙罩等。使用固定式或可移動式排煙罩時,應同時安裝凈化過濾設備或與整體通風凈化系統結合起來,否則只是將有害物質轉移,仍會污染車間、廠房的環境空氣。
3.2  個人防護措施
  個人防護措施主要是指對頭、面、眼睛、耳、呼吸道、手、腳和身軀等的人身防護。主要有防塵、防毒、防噪聲、防高溫輻射、防放射性、防機械外傷等。
  焊接作業除穿戴一般防護用品(如工作服、手套、眼鏡和口罩)外,針對特殊作業場合,還可以佩帶通風焊帽,防止煙塵危害。
  對于劇毒場所緊急情況下的搶修焊接作業,可佩帶隔絕式氧氣呼吸器,防止急性職業中毒事故的發生。
  為保護焊工眼睛不受弧光傷害,焊接時必須使用鑲有特制防護鏡片的面罩,并根據焊接電流的強度不同來選用不同型號的濾光鏡片。
  焊工應穿淺色或白色帆布工作服,并將袖口扎緊,領口扣好,皮膚不外露,以防止皮膚受到傷害。
  長時間在噪聲環境下工作的人員應戴上護耳器,以減小噪聲對人的危害程度。
3.3  改革工藝和改進焊接材料
3.3.1 生產工藝的優化選擇
  不同的焊接工藝產生的污染物種類和數量有很大的區別。條件允許的情況下,應選用成熟的隱弧焊代替明弧焊,可大大降低污染物的污染程度。
3.3.2 焊接材料和設備的選擇
  在生產工藝確定的前提下,應選用機械化、自動化程度高的設備。采用低錳、低氫、低塵焊條;氬弧焊和等離子弧焊接切割時不用釷鎢棒,改用放射性較低的鈰鎢或釔鎢電極;氬弧焊引弧及穩弧措施,盡量采用脈沖裝置,而不用高頻振蕩裝置;在保證焊接質量的前提下,合理選用工藝參數可降低噪聲。
3.3.3  提高操作者技術水平
  高水平的焊接工人在焊接過程中能夠熟練、靈活地執行操作規章,并根據具體情況作出相應的技術調整。與非熟練工相比,發塵量減少20%以上,焊接速度快10%,且焊接質量好。
3.3.4  努力采用和開發安全衛生性能好的焊接技術
  提倡在焊接結構設計、焊接材料、焊接設備和焊接工藝等各個環節中,采用和開發安全衛生性能好的焊接技術,見表5。

4 結束語

  焊接作業污染種類多,危害大,應從污染源、傳播途徑、個人防護等多方面進行綜合治理。在保證焊接質量的前提下,結合實際情況制定切實可行的防治對策,防止有害因素的影響,創造安全、衛生、舒適的勞動環境

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