焊接煙塵的80%～90%來源于焊條藥皮和焊芯。J422型焊條的主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，J422焊條的發(fā)塵量平均為7.5g/kg左右，煙氣粒度0.10～1.25μm，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0.5mg/m³和20mg/m³。用J422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。

         某汽車配件廠裝焊車間廠房占地1200m²，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2～3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7.7m，每套送風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計風(fēng)量12000m³/h，選擇風(fēng)量為15000m³/h的風(fēng)機，風(fēng)機置于廠房頂部。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7.7m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20m/s，依射流軸心速度衰減公式^［2］：V_x/V₀=0.48/(ax/d₀+0.145)。式中：V_x：射程x處的射流軸心速度，m/s；V₀：射流出口速度，m/s；x：射流斷面至噴嘴的距離，m；d₀：噴嘴直徑，m；a：紊流系數(shù)。

計算可得：V_x=1.70m/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》(GBJ19-87)對系統(tǒng)式局部送風(fēng)的規(guī)定。

         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75000m³/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3230m³/h。為防止廢棄的焊條料頭掉入風(fēng)口堵塞風(fēng)道，排風(fēng)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2000m³/h和1000m³/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。

         治理前作業(yè)場所電焊煙塵濃度為5.0～10.5mg/m³，平均8.6mg/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2.1～3.0m/s，每臺車臺架處排風(fēng)風(fēng)量為7258～9418m³/h，10臺車臺架總排風(fēng)量為77846m³/h。CO₂保護焊及不定位地面焊處側(cè)吸罩罩口風(fēng)速為1.50～2.55m/s，排風(fēng)風(fēng)量為3336m³/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)場所有害物質(zhì)濃度(mg/m³)

有害因素	濃度范圍	平均濃度	國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)
CO2	0.04～0.06	0.05	0.1
NOx	0.08～0.23	0.14	5.0
HF	<0.47	<0.47	1.0
電焊煙塵	1.05～3.68	2.85	6.0
錳煙(MnO2)	0.07～0.21	0.14	0.2

         四、討論

手工電孤焊的主要危害因素是煙塵和錳化合物。研究表明，長期吸入錳化合物可發(fā)生慢性錳中毒，長期吸入電焊粉塵可發(fā)生電焊工塵肺。為此，許多國家對焊接作業(yè)環(huán)境制訂了專門安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。如美國、日本規(guī)定的錳(無機化合物)最高容許濃度為5mg/m³。國際焊接學(xué)會(IIW)也有專門的標(biāo)準(zhǔn)。我國《工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(TJ36-79)中的錳及其化合物(換算成MnO₂)最高容許濃度為0.2mg/m³是泛指高毒性錳塵。我國頒布的《車間空氣中電焊煙塵衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB16194-1996)規(guī)定車間空氣中最高容許濃度為6mg/m³。

該治理方案在滿足生產(chǎn)工藝的情況下，合理進行了送、排風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計，采用天車頂部送風(fēng)與設(shè)置地下風(fēng)道排風(fēng)相結(jié)合的通風(fēng)方式，將有害煙塵控制在工人呼吸帶以下，治理效果較顯著。但由于資金所限，送風(fēng)系統(tǒng)未設(shè)空調(diào)或加熱裝置，冬季使用無法滿足工效學(xué)要求。