Меню Рубрики

Выделение сварочного аэрозоля при сварке

Выделение сварочного аэрозоля при сварке

В настоящее время в машиностроении широко применяются различные способы сварки, наплавки и термической резки металлов.

Воздушная среда производственных помещений загрязняется сварочным дымом. Этот дым представляет собой свободно парящие в воздухе мелкие частицы сварочных аэрозолей. Химический состав сварочных аэрозолей различный и зависит от технологии сварки, сварочных материалов и режима сварки. В основном в состав сварочного дыма входят аэрозоли металлов и их окислов (железа, марганца, хрома, ванадия, вольфрама, алюминия, титана, цинка, меди, никеля и др.), газообразных фтористых соединений и многих других элементов. Кроме аэрозолей в состав дыма могут входить вредные газы: окиси углерода, азота и озона.

Сварщик находится в зоне выделения этих вредных веществ. Даже если в цехе имеется хорошая общеобменная вентиляция, а воздух цеха соответствует необходимым нормам, то в зоне сварки концентрация вредных веществ все равно превышает все допустимые нормы. Высокая концентрация сварочных аэрозолей в зоне сварки может привести к возникновению у сварщиков профессиональных интоксикаций и пневмокониоза, характер развития и тяжесть которых зависит от химического состава, концентрации, а так же от длительности воздействия этих веществ.

На организм сварщика отрицательно воздействуют и другие факторы, сопутствующие сварке, например, шум, вибрация, повышенная температура и тепловые излучения, ультрафиолет, скованность при перемещениях из-за спец. одежды, напряжение и утомление за счет концентрации внимания за процессом сварки. Кроме того использование торированных вольфрамовых электродов при сварке в среде защитных газов потенциально может быть связано с выделением в воздух производственных помещений радиоактивного тория и продуктов его распада. При воздействии на органы зрения ультрафиолетового и инфракрасного излучения дуги и плазмы возможно возникновение электроофтольмии и катаракты.

Естественно, что такое массированное комплексное воздействие на организм человека вредных факторов приводит к более частым простудным и профессиональным заболеваниям, повышенному травматизму, значительному снижению качества из-за утомляемости. Это снижает уровень жизни работника и значительно повышает расходы для работодателя.

Маски Хамелеон встанут на защиту Вашего здоровья!

Сварочные маски Оптрель имеют специальную форму, аэродинамика которых даже без принудительной подачи воздуха позволяет забирать воздух из зон с более низкой концентрацией аэрозолей.

Принудительная вентиляция в зоне дыхания защитит от сварочных аэрозолей и от возникновения профессиональных заболеваний у сварщиков интоксикаций и пневмокониоза. Это тяжёлые заболевания, которые могут привести к инвалидности и потери работоспособности. Уникальные фильтры, установленные в масках Оптрель, имеющих Зх уровневую защиту, задерживают все вредные примеси, находящиеся в сварочных аэрозолях. Многолетние тестирования показали, что маски фирмы Оптрель с высочайшей эффективностью защищают зону дыхания сварщиков.

Сварщик должен дышать свободно, чтобы работать хорошо!

При горении дуги и нагреве металла при сварке в зоне лица сварщика возникает парниковый эффект и повышение температуры внутри маски на 5°С приводит к быстрой утомляемости рабочего и снижению производительности труда на 10%. Как результат, огромные потери прибыли.

Сварочные маски Оптрель имеют уникальное покрытие, которые было разработано в 2008г. в Германии. Светоотражающие частицы, которые входят в состав краски, снижают температуру воздуха внутри маски на 10°С и увеличивают Вашу прибыль. Сварщик не должен перегреваться, чтобы работать комфортно!

Зрение — это то, что нам дается с рождения и то, что мы должны сберечь до старости. Ультрафиолетовые и инфракрасные излучения, которые возникают при сварке, приводят к страшным и часто не излечимым заболевания глаз электроофтальмии и катаракте. А иногда и к полной слепоте, и тогда человек остается в темноте один на один со своей болезнью.

Самозатемняющиеся картриджи, изготовленные по уникальной технологии швейцарских специалистов, установленные в сварочных масках фирмы Оптрель, защитят от воздействия ультрафиолетовых и инфракрасных излучений со 100% гарантией здоровья Ваших глаз.

Сварщик должен это знать, чтобы смотреть вперед!

Наши специалисты готовы подробно рассказать о масках Оптрель, об их возможностях и о принципе работы.

Сварщик должен это знать, чтобы не бояться за свою жизнь!

источник

Огненная дуга. Воздействие сварочного аэрозоля на организм электросварщика (ручная дуговая сварка). Рекомендации по измерению. И. А. Борскивер (№2, 2011)

Огненная дуга.

Воздействие сварочного аэрозоля на организм

электросварщика (ручная дуговая сварка). Рекомендации по измерению

Директор ООО «НПП «Труд Эксперт»

Известно, что повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны относятся к одним из вредных производственных факторов сварочного производства.

ВЫСОКАЯ ТЕМПЕРАТУРА СВАРОЧНОЙ ДУГИ СПОСОБСТВУЕТ интенсивному окислению и испарению металла, флюса, защитного газа, легирующих элементов. Окисляясь кислородом воздуха, эти пары образуют мелкодисперсную пыль, а возникающие при сварке и тепловой резке конвективные потоки уносят газы и пыль вверх, приводя к большой запыленности и загазованности производственных помещений.

Мелкодисперсная пыль, или же твердая составляющая сварочного аэрозоля (далее — ТССА) состоит из мельчайших частиц перенасыщенных паров металлов и других веществ, входящих в состав сварочных, присадочных, напыляемых материалов и основного металла, которые конденсируются за пределами зоны высокотемпературного нагрева.

Скорость витания частиц ГССА — не более 0,08 м/с, оседает она незначительно, поэтому распределение ее по высоте помещения в большинстве случаев равномерно, что чрезвычайно затрудняет борьбу с ней.

Основными компонентами пыли при сварке и резке сталей являются окислы железа, марганца и кремния (около 41, 18 и 6% соответственно). В пыли могут содержаться другие соединения легирующих элементов. Токсичные включения, входящие в состав сварочного аэрозоля, и вредные газы при их попадании в организм человека через дыхательные пути могут оказывать на него неблагоприятное воздействие и вызывать ряд профзаболеваний. Мелкие частицы пыли от 0,4 до 5 мкм (микрометр 1/1000 часть миллиметра), проникающие глубоко в дыхательные пути, представляют наибольшую опасность для здоровья, пылинки размером до 10 мкм и более задерживаются в бронхах, также вызывая их заболевания.

К наиболее вредным пылевым выделениям относятся окислы марганца.

Марганец забивает канальцы нервных клеток. Снижается проводимость нервного импульса, как следствие повышается утомляемость, сонливость, снижается быстрота реакции, работоспособность, появляются головокружение, депрессивные, подавленные состояния.

Марганец почти невозможно вывести из организма; очень тяжело диагностировать отравление марганцем, т.к. симптомы очень общие и присущи многим заболеваниям, чаще же всего человек просто не обращает на них внимания.

Двуокись кремния при длительном вдыхании может вызвать профессиональное заболевание легких — Силикоз (silicosis, от лат. silex кремень)— это болезнь, при которой в легких образуется инородная ткань, которая снижает способность легких перерабатывать кислород, наиболее распространенный и тяжело протекающий вид пневмокониоза. Характеризуется диффузным разрастанием в легких соединительной ткани и образованием характерных узелков. Силикоз вызывает риск заболеваний туберкулезом, бронхитом и эмфиземой легких.

Соединения хрома способны накапливаться в организме, вызывая головные боли, заболевания пищеварительных органов, малокровие.

Окись титана вызывает заболевания легких.

Кроме того, на организм неблагоприятно воздействуют соединения алюминия, вольфрама, железа, ванадия, цинка, меди, никеля и других элементов.

Биологические свойства электросварочной пыли анализируются в три основных гигиенических показателя вредности пыли: растворимость, задержка при дыхании легочной тканью и фагоцитоз.

Газовая составляющая сварочного аэрозоля (ГССА) представляет собой смесь газов, образующихся при термической диссоциации (распад молекул на несколько более простых частиц) газошлакообразующих компонентов этих материалов (СО, СО2, HF и др.) или же за счет фотохимического действия ультрафиолетового излучения дугового разряда (плазмы) на молекулы газов воздуха (NO, NO2, О3).

Газы ГССА способны адсорбироваться на поверхности твердых частиц, захватываться внутрь их скоплений. При этом локальные концентрации газов, адсорбированных на частицах ТССА, могут существенно превышать их концентрации непосредственно в ГССА

Вредные газообразные вещества, попадая в организм через дыхательные пути и пищеварительный тракт, вызывают иногда тяжелые поражения всего организма.

К наиболее вредным газам, выделяющимся при сварке и резке, относятся окислы азота (особенно азота диоксид).

Азота диоксид воздействует в основном на дыхательные пути и легкие, он раздражает дыхательные пути, в больших концентрациях вызывает отёк лёгких, а также вызывает изменения состава крови, в частности, уменьшает содержание в крови гемоглобина.

Углерод оксид (угарный газ) — бесцветный газ, имеет кисловатый вкус и запах; будучи тяжелее воздуха в 1,5 раза, уходит вниз из зоны дыхания, однако, накапливаясь в помещении, вытесняет кислород и при концентрации свыше 1 % приводит к раздражению дыхательных путей, вызывает сильную головную боль, слабость, головокружение, туман перед глазами, тошноту и рвоту, мышечную слабость, потерю сознания.

Озон — газ, токсичный при вдыхании. Он раздражает слизистую оболочку глаз и дыхательных путей. Патологоанатомические исследования показали характерную картину отравления озоном: кровь не свертывается, легкие пронизаны множеством сливных кровоизлияний.

Фтористый водород (гидрофторид) обладает резким запахом, дымит на воздухе (вследствие образования с парами воды мелких капелек раствора) и сильно разъедает стенки дыхательных путей.

Вещество оказывает разъедающее действие на глаза, кожу и дыхательные пути. Вдыхание этого газа вызвает отек легких. Вещество может оказывать действие на повышенный уровень кальция в крови, вызывая гипокальцемию, приводя к сердечной и почечной недостаточности.

Содержание вредных веществ сварочного аэрозоля в воздухе рабочей зоны на рабочих местах не должно превышать ПДК, указанной в ГН 2.2.5.1313-03 «Предельно допустимые концентрации(ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны», а наиболее вероятные вредные вещества, которые входят в состав сварочного аэрозоля в виде твердой (ТССА) и газовой (ГССА) составляющей сварочного аэрозоля приведены в МУ 4945-88 «Методические указания по определению вредных веществ в сварочном аэрозоле (твердая фаза и газы)»

Количество и состав сварочных аэрозолей зависят от вида сварки, химического состава сварочных материалов и свариваемых металлов, защитных покрытий, режимов сварки, состава защитных газов и газовых смесей.

В таблице использованы следующие обозначения: п — пары и/или газы; а — аэрозоль;

*в числителе – максимально разовая, в знаменателе – среднесменная ПДК, прочерк в числителе означает, что Норматив установлен в виде средней сменной ПДК. Если приведен один Норматив, то это означает, что он установлен как максимальная разовая ПДК.

** При длительности работы в атмосфере, содержащей оксид углерода, не более 1 ч предельно допустимая концентрация оксида углерода может быть повышена до 50 мг/м3, при длительности работы не более 30 мин — до 100 мг/м3, при длительности работы не более 15 мин — 200 мг/м3. Повторные работы при условиях повышенного содержания оксида углерода в воздухе рабочей зоны могут проводиться с перерывом не менее, чем в 2 ч.

***1 класс — чрезвычайно опасные, 2 класс – высокоопасные, 3 класс – опасные, 4 класс — умеренно опасные

**** О — вещества с остронаправленным механизмом действия, требующие автоматического контроля за их содержанием в воздухе,

А — вещества, способные вызывать аллергические заболевания в производственных условиях,

К — канцерогены,

Ф — аэрозоли преимущественно фиброгенного действия

В практике наиболее часто встречается сварка углеродистых и низколегированных конструкционных сталей общего назначения, для этого применяют электроды с различными видами покрытий:

  • рутиловыми, основу покрытия таких электродов составляют рутиловый концентрат (природный диоксид титана), к ним можно отнести такие марки электродов, как АНО-1, АНО-4, АНО-18, ОЗС-4, ОЗС-6, ОЗС-12, МР-3, РБК-5 и др.;
  • ильменитовыми, название это покрытие получило от минерала ильменита (FeO-Ti02), к ним можно отнести такие марки электродов как АНО-6, АНО-17, ОЗС-21, ОЗС 23 и др.;
  • кислыми, основу этого вида покрытия составляют оксиды железа, марганца и кремния, к ним можно отнести такие марки электродов как ОММ-5, СМ-5, ЦМ-7, МЭЗ-4 и др.;
  • целлюлозными, создаются на основе органических соединений (до 50%) – целлюлозы, муки, крахмала, обеспечивающих газовую защиту. Для шлаковой защиты в небольшом количестве применяются рутиловый концентрат, мрамор, карбонаты, алюмосиликаты и другие. К ним можно отнести такие марки электродов, как ОЗС-3, ОЗС-4, ОЗС-12, ОЗС-21, ВЦС-4 и др.;
  • основными (фтористо-кальцевыми), шлаковую основу составляют минералы — в основном карбонаты кальция и магния (мрамор, магнезит, доломит), а также плавиковый шпат (CaF2). Поэтому они получили название фтористо-кальциевых покрытий. К ним можно отнести такие марки электродов как УОНИ-13, УОНИ-13/45, УОНИ-13/55, УОНИ-65 АНО-9, АНО-10.

При выполнении сварочных работ с применением электродов с перечисленными видами покрытий, в сварочном аэрозоле выделяются такие вредные вещества, как: марганец, диЖелезо триоксид, двуокись кремния, титана диоксид, углерод оксид, азота диоксид, озон, фтористый водород.

Для сварки легированных, высоколегированных, перлитных, атмосферокоррозионностойких и др. сталей, чугуна, бронзы, меди, латуни, никеля, применяются другие марки электродов, при этом выделяются элементы и соединения перечисленные в таблице 1. Подробней об этом приведено в приложении 6 МУ 4945-88.

Измерение вредных веществ сварочного аэрозоля производят в целях проведения аттестации рабочих мест по условиям труда, производственного или санитарного контроля. Измерения производят испытательные (измерительные) лаборатории, аккредитованные в установленном порядке, причем, измеряемые вредные вещества должны быть внесены в область аккредитации лаборатории.

Все основные нормативы, в т.ч. и ПДК рассчитаны на 8-ми часовую продолжительность рабочей смены.

Для ПДК некоторых веществ установлены две нормативные величины: максимально разовая и среднесменная предельно допустимые концентрации. Величина последней более точно отражает состояние воздушной среды на рабочем месте.

Максимально разовая концентрация — это содержание вещества в зоне дыхания работника, усредненное периодом кратковременного отбора проб.

Длительность отбора одной пробы воздуха определяется методом анализа, зависит от концентрации вещества в воздухе рабочей зоны, но не должна превышать 15 мин, а для АПФД — 30 мин. Фактически — это характеристика безопасности вещества для данного момента с учетом установленного метода отбора проб и его длительности.

Среднесменная концентрация — это концентрация, усредненная за 8-часовую рабочую смену. Эта величина устанавливает безопасный уровень вредного вещества, распространяясь на всю продолжительность рабочей смены.

Определение среднесменной концентрации вредного вещества предполагает, что в условиях воздействия данного вещества с установленной концентрацией его содержания в воздухе рабочей зоны работник находится 100% времени рабочей смены, при этом учитывается и время воздействия на организм сварочного аэрозоля (время пребывания).

При определении среднесменной концентрации вредных веществ сварочного аэрозоля расчетным методом часто вызывает затруднение в определение времени выполнения сварочных работ (длительность этапа производственного процесса). Это обусловлено тем, что сварочные работы на многих предприятиях не носят стабильный характер, а операции не повторяются в течение рабочей смены ежедневно. В качестве примера к таким работам можно отнести электросварщиков в ремонтных подразделениях предприятии, бригадах трудоемких процессов сельхозпредприятий, в строительстве и т. п.

Время пребывания устанавливается приблизительно, приходится беседовать с сварщиком, бригадиром, мастером. При этом многие считают

(в том числе и некоторые специалисты ПФ РФ), что это время можно применять при оформлении на льготную пенсию, поэтому просят, а иногда и требуют ставить время пребывания – не менее 80% .

Это ошибочное мнение, поскольку в данном случае не учитывается время на выполнение подготовительных, вспомогательных, текущих ремонтных работ, а также работ вне своего рабочего места в целях обеспечения выполнения своих трудовых функций.

Подготовительно-заключительные операции – это подбор металла, правка и резка его, заготовки шаблонов, разметка; операции по обработке деталей — наметки, резки, образования отверстий, операции по сборке и прихватке конструкций из заготовленных деталей, обработки кромок шва. Подготовительно-заключительные операции могут составлять до 30% от общего времени изготовления изделия (времени пребывания).

Вспомогательные и работы по обслуживанию рабочего места – это текущий ремонт и обслуживание оборудования и приспособлений, поддержание рабочего места в санитарно гигиеническом, противопожарном и травмобезопасном состоянии, уход за инструментом и др. Такие работы могут составлять до 10% от рабочего времени.

Как определить время пребывания (время воздействия сварочного аэрозоля на организм сварщика)?

Есть мнение, что опытный сварщик расходует в час один килограмм электродов. В этом случае можно разделить общее количество электродов в килограммах на количество рабочих дней. Но данное мнение, на мой взгляд не подходит для проведения измерений и оформления протоколов, поскольку расход электродов может зависеть от видов и способов сварки, диаметра и марки электродов, толщины свариваемых материалов, видов сварных соединений и швов и т.д.

Можно рассчитать расход электродов и время горения сварочной дуги расчетным способом. Для этого необходимо взять для расчетов наиболее часто применяемые электроды, свариваемые материалы, способы и режимы сварки:

  • углеродистые и низколегированные конструкционные стали общего назначения толщиной S, 4-6 мм.
  • электроды: АОН-4, АНО-6, УОНИ-13, диаметр электродов зависит от толщины свариваемого металла = S/2+1= 3-4 мм.
  • Сварочный ток I=(20+6d)dk где d – диаметр электрода, а k – коэфициент учитывающий положение сварного шва в пространстве: 1-нижний шов, 0,9-вертикальный, 0,8 потолочный (чаще всего применяется нижний). I= (20+6х4)4х1= 176А
  • допускаемая плотность тока(А/мм) = 11,5-16,0
  • коэффициента наплавки: коэффициент, выраженный массой металла, наплавленной за единицу времени горения дуги, отнесённой к единице сварочного тока

где αн — коэффициент наплавки; Gн — масса наплавленного за время t металла, г (с учетом потерь).

Коэффициент наплавки зависит от рода и полярности тока, типа покрытия и состава проволоки, а также от пространственного положения, в котором выполняют сварку.

Коэффициент наплавки является одним из показателей характеристик электродов. Для электродов марки АОН-4, АНО-6, УОНИ-13 αн = 9-11 г/Ач Возьмем среднее значение 10

Основное время, to – время горения дуги можно вычислить по формуле:

где F – площадь поперечного сечения наплавленного метала в см 2 ;

γ удельный вес наплавленного металла в г/см 3 , его принимают равным удельному весу основного металла = 7,85 г/см 3 ;

αн – коэффициент наплавки в г/а . ч

Площадь поперечного сечения, F, которая существенно зависит от сварного соединения, определяется геометрическим расчетом по ГОСТу 2564-80, как сумма площадей треугольников.

В большинстве случаев, площадь поперечного сечения валика можно принять равной 0,3÷ 0,7 см 2 .

Так, при одностороннем сварном соединении металла S = 4мм без скоса кромок, площадь поперечного сечения наплавленного метала будет равна 0,32 см 2 , а при одностороннем сварном соединении металла S = 6мм со скосом кромок, площадь поперечного сечения наплавленного метала будет равна 0,78 см 2. Среднее значение возьмем 0,55 см 2 .

Длину шва, l для приведения к единице веса электродов необходимо вычислить из расчета расхода одного килограмма электродов.

Вес электродов на 1 погонный метр шва зависит в основном от двух параметров:
веса наплавленного металла и потерь. Первый параметр определить довольно просто, определить площадь сечения шва ,умножить на длину и на удельный вес стали. Второй параметр зависит кроме прочего от марки электрода. Информация о том и другом есть в справочной литературе.
Нас устроят приближенные данные, (а они в любом случае такие, только степень точности разная) можно поступить так :
0,55*100 = 55.0 куб.см — это объем одного метра наплавленного металла
55*0.00785 =0.4318 кг — вес наплавленного металла
0.4318*1.5 = 0.65 кг электродов /м шва
1.5 -коэф.потерь , обмазка , огарки , разбрызгивание, разгильдяйство и пр.

На 1 кг. электродов: 1: 0,65 = 1.54 м. = 154 см. шва

Произведем расчет: to = 0,55*154*7,85: (176*10) = 0,378 час

Так как, длину шва приняли из расчета на 1 килограмм электродов, получается, что за 0,378 часа, в среднем, электросварщик расходует 1 кг электродов,

или за 1 час – 2,6 килограмм.

Время воздействия сварочного аэрозоля на организм сварщика в течении рабочего дня теперь можно вычислить по формуле:

Где: Pэл – количество электродов израсходованных электросварщиком в месяц

N – количество дней работы сварщика в течение месяца

  1. МУ 4945–88 «Методические указания по определению вредных веществ в сварочном аэрозоле (твердая фаза и газы)».
  2. ГОСТ 5264–80 (1993) Ручная дуговая сварка. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.
  3. Винокуров В. С. Оборудование и технология дуговой, автоматической и механизированной сварки. — М.: Высшая школа, 2001.
  4. Бабенко Э. Г., Казанова Н. П. Расчет режимов электрической сварки и наплавки: Методическое пособие. — Хабаровск, 1999.
  5. Фоминых В. П., Яковлев А. П. Ручная дуговая сварка. 7-е изд., испр. и доп. — М.: Высшая школа, 1986.

источник

Вячеслав Лупачев
Безопасность труда при производстве сварочных работ

1.4. Вредные вещества, образующиеся при сварке

Действие вредных веществ. При производстве сварочных работ воздух рабочей зоны может быть загрязнен вредными веществами, которые образуются в результате технологического процесса сварки. Такие вещества находятся в воздухе в виде пыли, аэрозолей и газов и негативно влияют на организм человека. В зависимости от токсичности и концентрации в воздухе они могут быть причиной отравлений или хронических профессиональных заболеваний.

По токсичному действию вредные вещества разделяют на:

поражающие кровь, которые взаимодействуют с гемоглобином крови и тормозят его способность к присоединению кислорода (оксид углерода и др.);

поражающие нервную систему, которые вызывают ее возбуждение, истощение, разрушение нервных тканей (ацетилен, спирты, сероводород и др.);

поражающие органы дыхания, воздействующие на верхние дыхательные пути и легкие (оксиды азота, озон, аммиак, серный газ, пары кислот и многие другие вещества);

обжигающие и поражающие кожу и слизистые оболочки (серная и соляная кислоты, щелочи и др.);

поражающие печень, действие которых сопровождается изменением и воспалением тканей печени (цинк в составе сварочных аэрозолей, спирты, дихлорэтан, четыреххлористый углерод и др.);

аллергены, изменяющие реактивную способность организма (никель в составе сварочных аэрозолей, алкалоиды и прочие вещества);

канцерогены, способствующие образованию злокачественных опухолей (шестивалентный хром в составе сварочных аэрозолей и др.);

мутагены, влияющие на генетический аппарат клеток (соединения ртути, этилен и др.).

Концентрацию вредных веществ в воздухе рабочей зоны регламентирует ГОСТ 12.1.005 ССБТ «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны». В соответствии с этим стандартом по степени действия на организм вредные вещества разделяют на четыре класса опасности:

1) чрезвычайно опасные – имеют предельно допустимую концентрацию (ПДК) в воздухе меньше 0,1 мг/м 3 (смертельная концентрация в воздухе меньше чем 500 мг/м 3 );

2) высоко опасные – ПДК составляет 0,1–1,0 мг/м 3 (смертельная концентрация в воздухе 500-5000 мг/м 3 );

3) умеренно опасные – ПДК равняется 1,1—10 мг/м 3 (смертельная концентрация в воздухе 5000—50 000 мг/м 3 ;

4) мало опасные – ПДК превышает 10 мг/м 3 (смертельная концентрация в воздухе больше 50 000 мг/м 3 .

Если в воздухе присутствуют несколько веществ (я) однонаправленного действия, то они производят суммарный токсичный эффект и качество воздуха должно соответствовать указанным нормативам при условии, что где С1, С2…., Сп – концентрация веществ 1, 2…, n; ПДК1; ПДК2…, ПДКn – предельно допустимая концентрация веществ 1, 2…, я соответственно.

ПДК вредных веществ, наиболее часто встречающихся в воздухе рабочей зоны сварочных цехов, представлены в табл. 1.4.

До недавнего времени ПДК химических веществ оценивали как максимально разовые. Превышение их даже на протяжении короткого времени запрещалось. В последнее время для веществ (медь, свинец, ртуть, фториды и др.), которые имеют кумулятивные свойства (способность накапливаться в организме), для контроля введена вторая величина – среднедопустимая ПДК. Например, для фторида натрия среднедопустимая ПДК составляет 0,2 мг/м 3 , что значительно ниже, чем его максимально разовая ПДК, которая составляет 1 мг/м 3 .

Пыль. Пыль может присутствовать в воздухе рабочей зоны в виде аэрозоля мелких твердых или жидких частиц, которые движутся под действием воздушных потоков. При определенных условиях аэрозоли оседают, и воздух очищается. Твердые частицы, которые осели из воздуха на поверхность, называют аэрогелью.

Таблица 1.4. Предельно допустимые концентрации наиболее часто встречающихся вредных веществ в воздухе рабочей зоны сварочных цехов

Примечание. 1. ПДК для атмосферного воздуха, указанные в числителе, являются максимально разовыми, а в знаменателе – среднесуточными.

2. П – пары и (или) газы; А – аэрозоли.

* – Среднесменные величины ПДК.

Пыль обычно содержит различные соли, обладающие гигроскопичностью и способностью поглощать атмосферную влагу.

Пыль с размерами частиц от 0,01 до 10 мкм благодаря аэродинамическим силам, созданным воздушным потоком, продолжительное время может находиться в виде аэрозоля в воздухе во взвешенном состоянии.

Дисперсный состав характеризует пылевые частицы по размеру и в значительной мере обусловливает свойства пыли. Экспериментальные исследования оседания аэрозолей в дыхательной системе человека показали, что частицы аэрозолей больше 10 мкм полностью оседают в пустотах носа, а при дыхании через рот не проникают дальше верхних бронхов. В носу и в бронхиолах также задерживается большинство частиц с размерами больше 5 мкм и незначительное количество частиц меньше 5 мкм и только очень небольшое их количество проникает в альвеолы легких.

Максимальную проникающую способность имеют частички диаметром 0,8–1,6 мкм, которые оседают в тонких бронхиолах и альвеолах легких. С уменьшением размеров частиц процент их осаждения в альвеолах снижается. Так, около 80 % частиц диаметром 0,2–0,3 мкм выдыхаются из легких назад в воздух.

Частицы аэрозолей меньше 0,2 мкм также оседают в бронхах и легких, причем их оседание увеличивается при уменьшении размеров, вследствие броуновского движения.

Для организма человека наиболее опасная пыль (аэрозоль), состоящая из частичек размером 0,015 мкм, так как они плохо задерживаются слизистой оболочкой верхних дыхательных путей и проникают далеко в легочную ткань.

Форма частиц пыли также имеет значение. Частицы зазубренной колючей формы представляют большую опасность, чем сферические, так как повреждают кожу, легочные ткани и слизистую оболочку, давая возможность просачиваться в организм инфекционным микроорганизмам, которые сопровождают пыль или находятся в воздухе. Это приводит к атрофичным, гипертрофическим, гнойным, язвенным и другим изменениям слизистой оболочки, бронхов, легких, кожи, которые ведут к катару верхних дыхательных путей, язвенному заболеванию носовой перепонки, бронхитам, пневмонии, конъюнктивиту, дерматитам и к другим заболеваниям. Продолжительное вдыхание пыли, которая попадает в легкие, вызывает пневмокониоз (силикоз, сидероз).

Пылевые частицы способны воспринимать электрический заряд как непосредственно из газовой среды (прямая адсорбция ионов из воздуха), так и в результате трения частиц пыли между собой или непосредственного контакта с какой-нибудь заряженной поверхностью.

Сварочные аэрозоли получают электрический заряд еще в зоне дуги. Установлено, что из общего количества пылевых частиц, которые заносятся с воздухом в дыхательные пути, задерживаются слизистой оболочкой преимущественно заряженные частицы.

Наиболее распространенными и вредными химическими веществами, определяющими токсичность аэрозолей, которые образуются при сварке легированных сталей, являются соединения марганца, хрома, фтора и др.

Марганец, который во время сварки попадает в организм через дыхательные пути, имеет свойство откладываться в мозгу и печени. Его соединения являются сильным ядом, который действует на центральную нервную систему. Отравление марганцем имеет хронический характер и может приводить к развитию профессиональной марганцевой пневмонии. Заболевание начинается со слабости в ногах, дрожания рук, изжоги, сонливости. Затем может быть затруднение речи, возникновение боли в конечностях, поражение центральной нервной системы.

Хром, как легирующая добавка в составе сварочных материалов, попадает в организм через дыхательные пути и начинает действовать уже в верхних дыхательных путях. Под влиянием хрома могут развиваться язвы верхних дыхательных путей, возможны пневмонии. Шестивалентный хром, как канцерогенное вещество, создает риск развития отдаленных во времени онкологических заболеваний.

Фтор в форме разных химических соединений действует на сварщиков при применении сварочных материалов с шлакообразующей основой фтористо-кальциевого вида. Под влиянием фтористых соединений развиваются дерматиты, иногда язвы. Поражение дыхательных путей служит причиной бронхитов, встречаются трудные случаи пневмонии. Хроническое отравление наблюдается после продолжительного влияния малых концентраций фтора. Фтор способствует выводу из организма кальция, что замедляет его обмен в костной ткани и увеличивает ломкость костей. Отмечаются также изменения в бронхах и легких.

Основным способом устранения вредного влияния сварочных аэрозолей на организм человека является применение вентиляции.

Другой, не менее важный способ оздоровления воздушной среды – технологический, который заключается в усовершенствовании сварочных технологий и материалов, а также в выборе соответствующих режимов сварки.

Образование сварочных аэрозолей (СА). При дуговой сварке, вследствие влияния на основной металл и материал электрода тепла дуги, возникает их плавление и частичное выпаривание. Пары материалов электрода и сварочной ванны, которые образуются при высокой температуре, выделяются в воздух окружающей среды. Воздух имеет более низкую температуру, поэтому пары, конденсируются в мелкодисперсные частицы, которые за счет аэродинамических сил продолжительное время могут находиться во взвешенном состоянии, образуя СА. Химический состав и интенсивность выделения СА зависят от характера переноса электродного металла в сварочную ванну.

Различают два механизма образования СА: выпаривание-конденсация-окисление (В – К—О) и выпаривание-окисление-конденсация (В – О – К). Участие каждого из них в образовании СА зависит от способа сварки и состава защитного газа. Уменьшение окислительного потенциала защитного газа оказывает содействие снижению роли второго механизма в образовании СА.

В процессе сварки в СА могут переходить элементы (железо, марганец, кремний, кальций, калий, магний, натрий, титан, алюминий, хром, никель, фтор и др.), которые входят в состав электродов, флюсов, прутков и других сварочных материалов и основного металла.

В результате окисления и конденсации этих элементов образуются твердые частички сложного вида в форме оксидов.

Дисперсность (размер) частичек СА колеблется в границах от тысячных частей до нескольких микрометров. Основное количество частичек имеет размер меньше 1 мкм. Частички СА могут принимать различную форму, а более мелкие частички (размером от сотых и десятых долей мкм) склонны к образованию цепочек.

Большинство мелких частичек состоит из ядра и оболочки. Ядро содержит соединения железа и марганца, а оболочка вмещает соединения кремния, калия и натрия (при наличии этих веществ в составе покрытых электродов). Толщина оболочки зависит от температуры, окислительного потенциала атмосферы дуги и увеличивается с количеством содержания указанных элементов в электроде.

Неоднородность структуры СА характерна для аэрозолей конденсации сложного вида. Данные о химическом составе и строении частичек СА важны для понимания природы их биологической активности и токсичности.

Интенсивность образования СА определяется скоростью плавления электродного материала и зависит от сварочного тока и напряжения дуги, от состава сварочных материалов, основного металла и защитной среды, а также от положения шва в пространстве и техники сварки.

Установлено, что при сварке покрытыми электродами в СА переходит 1–3 % от массы электрода, а в случае сварки плавящимся электродом в защитных газах – 0,5–2,0 % от массы сварочного провода. Химический состав СА на 80–90 % обусловлен составом сварочных материалов. Характеристика некоторых марок покрытых сварочных электродов по выделению вредных веществ представлена в табл. 1.5.

Таблица 1.5. Характеристика некоторых марок электродов по выделению вредных веществ

Примечание. 1. Буквами обозначены виды покрытия: Ц – целлюлозное; 3 – рутиловое; Б – основное; П – прочее.

Вместе с пылью в производственной среде распространяются и вредные газы, которые при определенных условиях могут привести к внезапному отравлению людей. Как правило, они не определяются визуально и во многих случаях не имеют запаха, поэтому являются опасными.

Некоторые довольно распространенные в производственном процессе газы имеют плотность, большую плотности воздуха и накапливаются в низких участках помещений (подвалах, шахтах и др.), достигая значительных концентраций. Это очень опасно, так как может привести к отравлению, а в случае накопления горючего или взрывного газа – к взрыву или пожару.

В качестве защитных газов при дуговой сварке применяют углекислый газ (CO2) и аргон (Аг), при газовой сварке используют ацетилен (С2Н2).

В процессе сварки образуются оксид углерода (СО), оксиды азота (NO, NO2), озон (03), фтористый водород (HF), тетрафтористий кремний (SiF4) и другие соединения.

Образование газов при сварке. Во время сварочного процесса в воздух рабочей зоны кроме сварочных аэрозолей поступают смеси газов (CO2, СО, HF и др.), которые образуются при термической диссоциации газошлакообразующих компонентов, входящих в состав сварочных материалов.

Смеси газов образуются также в результате фотохимического действия ультрафиолетового излучения сварочной дуги на молекулы газов защитной атмосферы и окружающего дугу воздуха (NO, NO2, O3).

При сварке в защитных газах состав образующихся газообразных веществ определяется составом защитной смеси.

Основной причиной образования угарного газа (монооксида углерода) СО при сварке в CO2 является диссоциация последнего при высокой температуре сварочной дуги:

При выходе из зоны высоких температур монооксид углерода снова соединяется с кислородом и озоном, превращаясь в диоксид углерода:

Монооксид углерода может образовываться также в результате термической диссоциации газообразующих карбонатов в составе шлакообразующих компонентов сварочных материалов.

Монооксид азота образуется при высокотемпературном окислении азота воздуха, который окружает дугу:

Под влиянием ультрафиолетового излучения дуги монооксид азота окисляется кислородом воздуха до отравляющего диоксида азота:

При сварке в CO2 дуга горит в атмосфере этого газа, поэтому интенсивность образования оксидов азота очень небольшая по сравнению с монооксидом углерода.

Озон образуется из кислорода воздуха и защитного газа под действием ультрафиолетового излучения дуги:

В начальный момент сварки концентрация озона высокая, но потом он реагирует с оксидом азота, образуя диоксид азота и кислород:

При использовании сварочных материалов, в состав которых входит фтористый кальций или другие компоненты, которые содержат фтор, в воздухе наблюдается наличие фтористого водорода и тетрафтористого кремния.

Фтористый водород образуется в газовой среде при температуре выше 2000 °С в результате взаимодействия фтористого кальция с водяным паром:

Потом при взаимодействии фтористого водорода с диоксидом кремния, присутствующим в составе сварочных материалов, образуются газообразный тетрафтористий кремний:

При наличии в составе шлакообразующей основы сварочных материалов диоксида титана в воздухе появляется газообразный тетрафтористый титан TiF4.

При сварке титана под флюсами, которые содержат фтор (например, при содержании во флюсе фтористого лантана), также образуется тетрафтористый титан:

Токсичность газов. Углекислый газ (диоксид углерода) CO2 – наркотический газ, поражает слизистые оболочки, вызывает шум в ушах и общую слабость организма.

Углекислый газ не горит и не поддерживает горение.

CO2 в полтора раза тяжелее воздуха, поэтому может накапливаться в нижних участках помещения, снижать уровень необходимого для дыхания кислорода в зоне дыхания и привести к отравлению человека.

В среде чистого CO2 наступает мгновенная смерть вследствие паралича органов дыхания, а концентрация выше 60 % – очень опасная. Значение ПДК – 9000 мг/м 3 . Превышение ПДК имеет место в закрытых невентилируемых помещениях. Симптомы отравления: вялость, дурнота. Воздух, который выдыхается, содержит 4–5 % CO2.

Большую опасность для человека представляет угарный газ (монооксид углерода) СО. Это типичный представитель производственных, транспортных и бытовых загрязнений воздуха. Во время сварочных процессов он может накапливаться в недостаточно вентилируемых помещениях в значительных концентрациях. В соответствии с санитарными нормами ПДК СО составляет 20 мг/м 3 . Угарный газ имеет специфический запах.

Отравляющее действие СО базируется на способности создавать с гемоглобином крови устойчивое комплексное соединение – карбоксигемоглобин, которое превышает больше чем в 200 раз способность гемоглобина присоединять кислород и этим препятствует нормальному газообмену в крови. Поэтому 0,1 % СО в воздухе связывает такое же количество гемоглобина (50 %), что и кислород воздуха.

Присутствие СО приводит к кислородному голоданию организма, которое при значительных концентрациях СО в воздухе и продолжительном времени может послужить причиной серьезных заболеваний или смерти. Вследствие кислородного голодания нарушается функция центральной нервной системы. Если пострадавшего вывести на свежий воздух, оксид углерода будет выделяться из организма с воздухом, который выдыхается.

Симптомы острого отравления в легких случаях такие: учащенное сердцебиение и ощущение давления в висках, головная боль, сжатие в груди, общая слабость, позывы к рвоте. В тяжелых случаях отравлений наблюдается потеря способности к свободным движениям (приверженность к определенному положению), затемненное сознание, вплоть до его полной потери. Это может сопровождаться судорогами, прикусыванием языка, невольным мочеиспусканием. Пульс частый, неправильный, тоны сердца глухие, дыхание поверхностное. Имеют место психическое возбуждение, слуховые и зрительные галлюцинации, нарушение цветного видения.

Для предупреждения острого отравления важно своевременно распознать первые признаки отравления, которое может иметь и хронический характер. Хроническая интоксикация оксидом углерода характеризуется постепенными изменениями в нервной системе.

Оксиды азота (NO, NO2) могут вызвать острое отравление. Симптомы: сначала небольшое раздражение слизистых оболочек глаз, носа, незначительный кашель, головная боль. Проявления быстро стихают, могут пройти незамеченными. Спустя некоторое время на фоне нормального состояния внезапно возникает отек легких. При хронических отравлениях отмечаются боль в груди, кашель, боль в области сердца, головная боль. Острые отравления оксидами азота во время выполнения сварки в замкнутых помещениях могут вызывать отек легких.

Озон (03) оказывает на организм преимущественно раздражающее действие. При остром отравлении отмечается сухость во рту, раздражение слизистых оболочек глаз и носа, боль за грудиной, кашель. Более высокая концентрация O3 (около 20 мг/м 3 ) может вызывать умопомрачение, чувство сильной усталости, сердечно-сосудистые нарушения.

Работающие в условиях постоянного действия озона жалуются на головные боли, повышенную раздражительность, плаксивость, снижение памяти, плохой сон; отмечаются вегетативные нарушения (склонность к брадикардии и гипотонии, приглушение тонов сердца); наблюдаются явления раздражения верхних дыхательных путей, хронический бронхит, иногда астматического характера; возможно развитие пневмосклероза.

Фтористый водород (HF) совершает раздражающее действие вследствие образования в организме токсичного фтора-иона; поражает опорно-двигательный аппарат, является протоплазматичным и ферментным ядом многоразового действия; нарушает процессы минерального обмена.

Острое отравление фтористым водородом характеризуется резким раздражением глаз и верхних дыхательных путей, язвенным конъюнктивитом, опуханием носа, язвами слизистых оболочек глаз, носа, ротовой полости, которые тяжело заживляются, носовыми кровотечениями, кашлем, бронхитом, отеком легких и другими проявлениями.

При хроническом отравлении HF возникают ранние признаки нарушения чувствительности зубов и десен, зазубренность и стертость зубов, парадонтозы, жгучие боли и опухание носа, астматический бронхит и прочие заболевания; в выраженных случаях – хроническая пневмония, бронхиальная астма и др.

Ацетилен2Н2) – наркотическое вещество, но причиной отравления является не сам ацетилен, а присутствующие в нем примеси: фосфористый водород (РН3), оксид углерода (СО), диоксид азота (NO2), аммиак (NH3) и сероводород (H2S). Случаи отравления ацетиленом бывают очень редко.

Ацетилен воспринимается в легких кровью, но в отличие от оксида углерода не осуществляет в ней прямых изменений. Его влияние главным образом испытывает нервная система. В результате продолжительного действия наступает поражение органов дыхания, потом смерть.

Аргон (Ar) – инертный газ, не усваивается организмом, но при попадании в дыхательные пути, что возможно при аргоно-дуговой сварке, из-за более высокой плотности, чем воздух, может накапливаться в нижней части легких. Это создает трудности при его выдохе из легких. Вследствие этого присутствие нетоксичного аргона в легких приводит к уменьшению в них необходимого для дыхания кислорода, что может привести к удушью со смертельным исходом.

Практика показала, что для полного удаления аргона из легких сварщику приходится низко наклоняться, что оказывает благоприятное содействие истечению аргона при выдохе.

Отравления газами. Случаи отравления комплексом газов были зафиксированы в практике кислородно-ацетиленовой сварки и резки в небольших недостаточно вентилируемых помещениях и внутри котлов, трубопроводов и т. п.

Под действием наркотического ацетилена на нервную систему сварщик терял сознание, получал отравление оксидом углерода, а действие оксидов азота приводило к отеку легких. В основном это служило причиной смерти.

Следует отметить, что на организм сварщика, работающего в запыленном и загазованном помещении, также влияет интенсивность труда и параметры микроклимата. При этом усиленная дыхательная деятельность приводит к поглощению повышенных доз воздуха, а вместе с ним вредных веществ; высокая температура воздуха усиливает вредное действие отравляющих веществ на организм человека.

источник

Adblock
detector