1 引言
焊接具有生產(chǎn)周期短、成本低、結(jié)構(gòu)設(shè)計靈活,用材合理及能夠以小拼大等一系列優(yōu)點,因而在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。但與此同時出現(xiàn)了各種不安全、不衛(wèi)生的因素威脅著焊工及其它生產(chǎn)人員的安全與健康。
焊接污染種類多、危害大,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(xiàn)哪類因素,主要與焊接方法、被焊材料和保護氣體有關(guān),而其強烈程度受焊接規(guī)范的影響。
2.1 電焊煙塵
2.1.1 電焊煙塵的產(chǎn)生
熔焊過程中會產(chǎn)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(chǎn)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(tài)漂浮于作業(yè)環(huán)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(fā),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(fā)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(qū)內(nèi)的液體金屬發(fā)生氧化反應(yīng)而產(chǎn)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(yè)現(xiàn)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(jīng)呼吸道進入肺內(nèi)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(nèi),易引起焊工金屬熱。黑色金屬焊接時發(fā)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(qū)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(guī)范有關(guān)。例如熔化極氬弧焊焊接碳鋼時,由于紫外線激發(fā)作用而產(chǎn)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(chǎn)生量僅為7μg /min。
各種有毒氣體被吸入人體內(nèi),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(nèi)焊接而通風(fēng)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(tǒng)急性損害為主的全身疾病。
(3) 一氧化碳是一種窒息氣體,經(jīng)呼吸道吸入的一氧化碳,使氧在體內(nèi)的輸送或組織吸收氧的功能發(fā)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(fā)生支氣管炎、骨質(zhì)病變等。煙塵與有毒氣體存在著一定的內(nèi)在聯(lián)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(chǎn)生高熱,同時還會產(chǎn)生弧光輻射?;」廨椛渲饕梢姽饩€、紅外線和紫外線。作用在人體上,被體內(nèi)組織吸收,引起組織的熱作用、光化學(xué)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(fā)生摩擦,產(chǎn)生噪聲。噪聲強度超過衛(wèi)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(jīng)系統(tǒng)和血液系統(tǒng)失調(diào),出現(xiàn)厭倦、煩躁、血壓升高、心跳過速等癥狀。
2.5 放射性物質(zhì)
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(zhì),能放出α、β、γ三種射線。放射性物質(zhì)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(chǎn)物的煙塵通過呼吸系統(tǒng)和消化系統(tǒng)進入人體,很難被排出體外,形成內(nèi)照射。內(nèi)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(zhì)經(jīng)常少量進入并積蓄在體內(nèi),可引起病變,造成中樞神經(jīng)系統(tǒng)、造血器官和消化系統(tǒng)的疾病,嚴重的可能發(fā)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(fā)引弧,有的交流氬弧焊機還用高頻振蕩器來穩(wěn)定電弧。人體在高頻電磁場作用下會產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng),焊工長期接觸高頻電磁場能引起植物功能紊亂和神經(jīng)衰弱,表現(xiàn)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(jù)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(wèi)生標準五倍多。