金屬材料在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、電弧輻射和噪聲等幾類。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。

    一、煙塵

    (一)金屬煙塵的形成

    在電氣焊接過程中都產生有害煙塵，包括煙和粉塵。被焊材料和焊接材料熔融時產生蒸汽在空氣中迅速氧化和冷凝，從而形成金屬及其化合物的粒粒。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。

    這些微粒飄浮在空氣中就形成了煙塵。焊接電弧的溫度在3000℃以上，而弧中心溫度高于6000℃。氣焊時氧炔火焰的焰心溫度也高于3000℃。可見電氣焊接過程中在如此高溫下進行，就必然引起金屬元素的蒸發和氧化，這些金屬元素來源于被焊金屬和焊材。

    把表11—1所列金屬元素的沸點與上述高溫比較可以看出會出現金屬蒸發現象。

表11—1  幾種金屬元素的沸點

    黑色金屬焊接時發塵量及其主要毒物見表11—2。

表11—2  黑色金屬焊接時發塵量及主要毒物

    (二)金屬煙塵的危害

    焊接金屬煙塵的主要成分很復雜。焊接黑色金屬材料時，煙塵的主要成份是鐵、硅、錳。焊接其它不同材料時，煙塵中尚有鋁、氧化鋅、鉬等。上述成分中，主要有毒物是錳。使用低氫型焊條的手工電弧焊接，粉塵中含有極毒的可溶性氟。

    焊工長期接觸金屬煙塵，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、金屬熱和錳中毒危險。

    煙塵還能引起像肺粉塵沉著癥，支氣管哮喘、過敏性肺炎、非特異性慢性阻塞性肺病，有些放射性粉塵還有致癌作用，有毒粉塵的吸入還可引起全身性中毒癥狀。

    1．焊工塵肺

    塵肺是指由于長期吸入超過規定濃度的粉塵，引起肺組織彌漫性纖維化變化的病癥。

    現代研究指出，焊接區周圍空氣中除了大量氧化鐵和鋁等粉塵之外，尚有許多種具有刺激性和促使肺組織纖維化的有毒因素。例如硅、硅酸鹽、錳、鉻、氟化物及其它金屬氧化物。還有臭氧、氮氧化物等混合煙塵和有毒氣體。目前一般認為：由于長期吸入超過允許濃度的上述混合煙塵和有毒氣體，在肺組織中長期作用就形成混合性塵肺。因而焊工塵肺不同于鐵木沉著癥和矽肺。

    人體對進入呼吸道的粉塵具有一定的自我防御能力，有以下幾種防御形式：

    (1)鼻腔里的粘液分泌等可以使大于10μm的塵粒沉積下來，而后被導出體外。

    (2)直徑在2～10μm之間的塵粒深入呼吸道進入各級支氣管后，流速減緩而沉積，粘著在各支氣管管壁上，其中大多數通過粘膜上皮的纖毛運動伴隨粘液向外移動、傳出，通過咳嗽反射到體外。

    引入肺泡的粉塵一部分隨呼氣排出體外，一部分沉降于肺內，被巨噬細胞吞噬，但其中部分可能進入肺泡周圍組織沉積于局部或進入血管和支氣管旁的淋巴管，進而引起病變。

    由上所述，可看出人體對粉塵有良好防御能力。但防塵措施不好，長期吸入濃度較高的粉塵，仍可對人的機體產生不良的影響，形成焊工塵肺。

    焊工塵肺的發病一般比較緩慢，有的病例是在不良條件下接觸焊接煙塵長達15～20年以上才發病的。表現為呼吸系統的癥狀，如氣短、咳嗽、胸悶和胸痛，有的患者呈無力、食欲不振、體重減輕及神經衰弱等。

    2．錳中毒

    焊工長期使用高錳焊條以及焊接高錳鋼，如果防護不良，則錳蒸氣氧化而成的氧化錳及四氧化三錳等氧化物煙塵，就會大量被吸入呼吸系統和消化系統，侵入機體。排不出體外的余量錳及其化合物則在血液循環中與蛋白質相結合，以難溶鹽類形式積蓄在腦、肝、腎、骨、淋巴結和毛發等處，并影響末稍神經系統和中樞神經系統，引起器質性的改變，造成錳中毒。

    錳中毒發病很慢，大多在接觸了3～5年后甚至長達20年才逐漸發病。早期癥狀為乏力、頭痛、頭暈、失眠、記憶力減退以及植物神經功能紊亂。中毒進一步發展，神經精神癥狀均更加明顯，動作遲鈍困難，甚至走路左右搖擺，書寫時振顫不清等。

    3．焊工金屬熱

    焊接金屬煙塵中的氧化鐵、氧化錳微粒和氟化物等物質容易通過上呼吸道進入末梢細支氣管和肺泡，再進入體內，引起焊工“金屬熱”反應。手工電弧焊時，堿性焊條比酸性焊條容易產生金屬熱反應。其主要癥狀是工作后寒顫，繼之發燒、倦怠、口內金屬味、惡心、喉癢、呼吸困難、胸痛、食欲不振等。據調查，在密閉罐內、船艙內使用堿性焊條焊接的焊工，當通風措施和個人防護不利時，容易得此癥狀。

    二、有毒氣體

    在電氣焊接區的周圍空間形成多種有毒氣體。特別是電弧焊接中在焊接電弧的高溫和強烈紫外線作用下，形成有毒氣體的程度尤為厲害。所形成的有毒氣體中主要有臭氧、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。例如采用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達73μg／min。而采用二氧化碳氣體保護焊接碳鋼時，臭氧量僅產生7μg／min左右。氣焊和氣割過程中產生的有毒氣體相對電弧焊來說少一些，主要是一氧化碳和氮氧化物。但當使用含有氟化物的溶劑時，還產生氟化氫有毒氣體。

    各種有毒氣體被吸入人體內，都影響操作者的健康。

    (一)臭氧

    空氣中的氧，在短波紫外線的激發下，被大量地破壞而生成臭氧(O₃)，臭氧是一種淡藍色的有毒氣體，具有刺激性氣味。明弧焊可產生臭氧，氬弧焊和等離子弧焊更為突出。

    臭氧濃度與焊接材料、焊接規范、保護氣體等有關。一般情況下，手工弧焊時的臭氧濃度較低。

    (二)氮氧化物(NO，NO₂)

    由于焊接高溫作用，引起空氣中氮、氧分子離解，重新結合而成為氮氧化物。其中主要是二氧化氮(NO₂)，因為其它氮氧化物如一氧化氮等均不穩定，易轉變為二氧化氮，因此常以測定二氧化氮的濃度來表示氮氧化合物的存在情況。

    氮氧化物是屬于具有刺激性的有毒氣體，主要表現為對肺的刺激作用。高濃度的二氧化氮被吸入肺泡后，由于肺泡內濕度大，反應加快，在肺泡內約可阻留80％，逐漸與水作用形成硝酸與亞硝酸。

    硝酸與亞硝酸對肺組織產生強烈刺激及腐蝕作用，引起中毒。慢性中毒的主要癥狀是精神衰弱，如失眠、頭痛、食欲不振、體重下降。高濃度的氮氧化合物能引起急性中毒，其中輕者僅發生急性支氣管炎。重度中毒時，引起咳嗽激烈、呼吸困難、虛脫、全身軟弱無力等癥狀。

    (三)一氧化碳(CO)

    各種電氣焊都能產生一氧化碳有毒氣體，二氧化碳保護焊產生的一氧化碳濃度最高。

    電弧焊時一氧化碳的來源一是由二氧化碳氣體在高溫作用下發生分解而形成。二是由電氣焊時二氧化碳與熔化了的金屬元素發生反應生成一氧化碳。氣焊氧炔火焰也產生一氧化碳。

    一氧化碳是一種窒息性氣體。一氧化碳經呼吸道進入體內，由肺泡吸收進入血液，與血紅蛋白結合成碳氧血紅蛋白，阻礙了血液帶氧能力，使人體組織缺氧而表現出癥狀，嚴重的能中毒窒息。

    焊接中一般不會發生較重的一氧化碳中毒現象，只有在通風不良的條件下，焊工血液中的碳氧血紅蛋白才高于常人。

    (四)氟化氫(HF)

    氟化氫主要產生于手工電弧焊。使用堿性焊條時，焊條藥皮里常含有螢石(CaF2)，在電弧的高溫作用下形成氟化氫氣體。

    氟化氫為無色氣體，極易溶于水形成氫氟酸，其腐蝕性很強，毒性劇烈。吸入較高濃度的氟化氫氣體，可立即引起眼、鼻和呼吸道粘膜的刺激癥狀，嚴重時發生支氣管炎、肺炎等。

    還需指出，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。國內報導焊接現場有害氣體的測量值及TJ36—79標準規定的最高濃度值見表11—3。

表11—3  焊接有害氣體測量值

    ①為船艙、鍋爐、罐內等通風不良處測定值。

    ②為美、日、德國規定值。

    三、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。

    據測定，CO₂保護焊的弧光輻射強度是手工電弧焊的2～3倍，氬弧焊是5～10倍，而等離子弧焊割比氬弧焊更強烈。

    焊接弧光輻射主要包括可見光線、紅外線和紫外線。弧光輻射作用到人體上，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的損傷。

    (一)紫外線

    焊接電弧產生的強烈紫外線對人體健康有一定的危害，可引起皮炎，皮膚上出現紅斑，甚至出現小水泡、滲出液和浮腫，有燒灼、發癢的感覺。紫外線對眼睛的短時照射就會引起急性角膜結膜炎，稱為電光性眼炎，這是明弧焊工和輔助工人一種常見的職業性眼病。同時，焊接電弧的紫外線輻射對纖維的破壞能力也很強，其中以棉織品損傷最嚴重。白色織物由于反射性強，耐紫外線輻射能力較強。

    (二)紅外線

    紅外線對人體的危害主要是引起組織的熱作用。焊接過程中，眼部受到強烈的紅外線輻射，立即會感到強烈的灼傷和灼痛，發生閃光幻覺，長期接觸還可能造成紅外線白內障，視力減退，嚴重時能導致失明。此外還可造成視網膜灼傷。

    (三)可見光線

    焊接電弧的可見光線的光度，比肉眼正常承受的光度要大到一萬倍以上。受到照射時，眼睛有疼痛感，一時看不清東西，通常叫電焊“晃眼”，在短時間內失去勞動能力，但不久即可恢復。

    四、噪聲

    在等離子弧噴槍內，由于氣流間壓力的起伏、振動和摩擦，并從噴槍口高速噴射出來，就產生了噪聲。噪聲的強度與成流氣體的種類、流動速度、噴槍的設計以及工藝性能有密切關系。等離子弧噴涂和等離子弧切割因工藝要求有一定的沖擊力，因而噪聲強度高。等離子弧噴涂時聲壓級可達123dB(A)，常用功率(30kW)等離子弧切割時為111．3dB(A)，大功率(150kW)等離子弧切割時則達118．3dB(A)。切割厚度增加，所需功率應提高，因此噪聲強度亦有提高。成流氣體種類對噪聲的影響，以應用雙原子氣體者較高。而且雙原子氣體噪聲的特點是高頻噪聲為主，高低頻噪聲強度的懸殊較大。而單原子氣體則低頻噪聲較強，高低頻噪聲強度較接近。

    以上所述之噪聲值均超過國家規定的衛生標準(見表11—4)

表11—4噪聲衛生標準

    人體對噪聲最敏感的是聽覺器官。無防護情況下，強烈的噪聲可以引起聽覺障礙、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管系統失調，出現厭倦、煩燥、血壓升高、心跳過速等癥狀。

    此外，噪聲還可影響內分泌系統，有些敏感的女工可發生月經失調、流產和其它內分泌腺功能紊亂現象。

    五、放射性物質

    氬弧焊和等離子弧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。焊接操作時，基本危害形式是含有釷及其衰變產物的煙塵被吸入體內，它們很難被排出體外，因而形成內照射。外照射危害較小，用紙、布及其它材料的屏蔽或離射源10～20cm的空氣間隔即可將α粒子完全吸收。β粒子可用鋁板或一層塑料布進行隔離。γ射線貫穿力較強，但僅占三種射線總量的1％，其內照射危害較大。

    射線不超過允許值，就不會對人體產生危害。但人體長期受到超容許劑量的照射，或者放射性物質經常少量進入并積蓄在體內，則可能引起病變，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。

    根據對氬弧焊和等離子焊的放射性測定，一般都低于最高允許濃度，但在釷鎢棒磨尖、修理，特別是貯存地點，放射線濃度大大高于焊接地點，可達到或接近最高允許濃度。

    六、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，能吸收一定的輻射能量，產生生物學效應，主要是熱作用。

    高頻電磁場強度受許多因素影響，如距離振蕩器和振蕩回路越近場強越高，反之則越低。此外，與高頻部分的屏蔽程度等有關。

    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。高頻電磁場的參考衛生標準規定為20V／m。

    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神經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。如果僅是引弧時使用高頻振蕩器，因時間較短，影響較小，但長期接觸是有害的，所以，必須對高頻電磁場采取有效的防護措施。高頻電會使焊工產生一定的麻電現象，這在高處作業時是很危險的，所以高處作業不準使用高頻振蕩器進行焊接。

    電氣焊接切割過程中都會發生金屬飛濺現象，這是焊接熔池冶金反應和熔滴過渡所產生的，是所有明弧焊所共有的危害因素。它很容易引起灼傷或燒壞衣服及存在引起失火的可能性。

    本節的上述內容概述了焊接過程的有害因素，各種焊接方法產生有害因素的強烈程度如表11—5。按我國衛生標準，幾種有毒氣體的最高允許濃度見表11—6。

表11—5  焊接過程中的有害因素

    注：0表示強度。其中0輕微，00中等，000強烈，0000最強

表11—6  按我國衛生標準幾種有害氣體的最高允許濃度

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