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。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(nèi)組織吸收，引起組織的熱作用、光化學(xué)作用或電離作用，造成身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，其中以手部強度大，超過衛(wèi)生標準五倍多。
3、焊接與切割作業(yè)的勞動保護措施
所謂保護，就是要把人體同生產(chǎn)中的危險因素和有毒因素隔離開來，創(chuàng)造安全、衛(wèi)生和舒適的勞動環(huán)境，以保證安全生產(chǎn)。安全生產(chǎn)包括兩個方面的內(nèi)容：一是要預(yù)防工傷事故的發(fā)生，即觸電、火災(zāi)、爆zha、金屬飛濺和機械傷害等；二是要預(yù)防職業(yè)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，把毒害減到小程度，從而避免發(fā)生焊接煙塵和有毒氣體中毒現(xiàn)象。通風技術(shù)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(yīng)考慮全面機械通風，可集中安裝數(shù)臺軸流式風機向外排風，使車間內(nèi)經(jīng)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(qū)域附近作業(yè)地帶的有害物質(zhì)吹走，雖對作業(yè)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(shè)備費用較少的有效措施。
局部通風系統(tǒng)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(zhí)式排煙罩等。使用固定式或可移動式排煙罩時，應(yīng)同時安裝凈化過濾設(shè)備或與整體通風凈化系統(tǒng)結(jié)合起來，否則只是將有害物質(zhì)轉(zhuǎn)移，仍會污染車間、廠房的環(huán)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(yè)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(yè)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(yè)，可佩帶隔絕式氧氣呼吸器，防止急性職業(yè)中毒事故的發(fā)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(jù)焊接電流的強度不同來選用不同型號的濾光鏡片。
焊工應(yīng)穿淺色或白色帆布工作服，并將袖口扎緊，領(lǐng)口扣好，皮膚不外露，以防止皮膚受到傷害。
長時間在噪聲環(huán)境下工作的人員應(yīng)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(chǎn)工藝的優(yōu)化選擇
不同的焊接工藝產(chǎn)生的污染物種類和數(shù)量有很大的區(qū)別。條件允許的情況下，應(yīng)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(shè)備的選擇
在生產(chǎn)工藝確定的前提下，應(yīng)選用機械化、自動化程度高的設(shè)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(wěn)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(zhì)量的前提下，合理選用工藝參數(shù)可降低噪聲。
3.3.3 提高操作者技術(shù)水平
高水平的焊接工人在焊接過程中能夠熟練、靈活地執(zhí)行操作規(guī)章，并根據(jù)具體情況作出相應(yīng)的技術(shù)調(diào)整。與非熟練工相比，發(fā)塵量減少20%以上，焊接速度快10％，且焊接質(zhì)量好。
3.3.4 努力采用和開發(fā)安全衛(wèi)生性能好的焊接技術(shù)
提倡在焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計、焊接材料、焊接設(shè)備和焊接工藝等各個環(huán)節(jié)中，采用和開發(fā)安全衛(wèi)生性能好的焊接技術(shù)，見表5。
4 結(jié)束語
焊接作業(yè)污染種類多，危害大，應(yīng)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(zhì)量的前提下，結(jié)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(chuàng)造安全、衛(wèi)生、舒適的勞動環(huán)境。
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