En la tecnología de la seguridad, los factores que afectan a la seguridad de la producción se denominan factores peligrosos.
La diversidad de métodos de soldadura modernos hace que los soldadores entren a menudo en contacto con gases y materiales inflamables y explosivos, motores eléctricos, aparatos eléctricos, maquinaria e incluso trabajen en entornos poco propicios, como espacios confinados, grandes altitudes o bajo el agua. Por lo tanto, los principales peligros en el proceso de soldadura incluyen incendios, explosiones, descargas eléctricas, escaldaduras, intoxicaciones agudas, caídas a gran altura y golpes con objetos.
Los principales peligros de la soldadura y el corte con gas son el incendio y la explosión. La descarga eléctrica en la soldadura por arco es un peligro importante común en varias métodos de soldadura que utilizan energía eléctrica convertida en energía térmica, y también existe riesgo de daños en la máquina durante la soldadura por resistencia. También existen peligros únicos en diversos entornos de trabajo especiales, como el riesgo de caída desde alturas en operaciones de soldadura y corte a gran altitud.
En la tecnología de la seguridad, los factores que afectan a la salud humana se denominan factores nocivos.
Durante las operaciones de soldadura, los factores nocivos que afectan a la salud humana pueden dividirse en dos categorías principales: factores nocivos físicos y factores nocivos químicos. En condiciones de soldadura, los factores nocivos tienen un efecto a largo plazo en el cuerpo humano, lo que plantea riesgos para la salud. Los factores nocivos físicos que pueden existir en el entorno de la soldadura incluyen la radiación del arco, los campos eléctricos de alta frecuencia, la radiación, la radiación térmica, las salpicaduras de metal y el ruido, etc., y los factores nocivos químicos pueden incluir los humos de soldadura y los gases nocivos. En la Tabla 13-1 se indican los factores nocivos de diversos métodos de soldadura.
Tabla 13-1 Factores nocivos de diversos métodos de soldadura
| Métodos de soldadura | Factores nocivos | |||||||
| Radiación de arco | Campo eléctrico de alta frecuencia | Polvo y humo | Gases nocivos | Salpicaduras de metal | Radiación | Ruido | ||
| Soldadura con electrodo de varilla | Electrodo ácido | 1 | - | 2 | 1 | 1 | - | - |
| Electrodo de bajo contenido en hidrógeno | 1 | - | 3 | 1 | 2 | - | - | |
| Electrodo de polvo de hierro de alta eficacia | 1 | - | 4 | 1 | 1 | - | - | |
| Soldadura por electroescoria | - | - | 1 | - | - | - | - | |
| Soldadura por arco sumergido | - | - | 2 | 1 | - | - | - | |
| Gas CO2 Soldadura por arco metálico protegido | Alambre fino | 1 | - | 1 | 1 | 1 | - | - |
| Alambre grueso | 2 | - | 2 | 1 | 2 | - | - | |
| Alambre tubular | 2 | - | 3 | 1 | 1 | - | - | |
| Soldadura con gas inerte de tungsteno | 2 | 2 | 1 | 2 | 1 | 1 | - | |
| Soldadura con gas inerte metálico | Soldadura de aluminio y aleaciones de aluminio | 3 | - | 2 | 3 | 1 | - | - |
| Soldar acero inoxidable | 2 | - | 1 | 2 | 1 | - | - | |
| Soldar latón | 2 | - | 3 | 2 | 1 | - | - | |
| Soldadura por arco de plasma | Microhaz | 1 | 1 | - | 1 | - | 1 | - |
| Corriente alta | 2 | 1 | - | 1 | - | 1 | - | |
| Corte por arco de plasma | Material de aluminio | 3 | 1 | 2 | 3 | 2 | 1 | 2 |
| Material de cobre | 3 | 1 | 3 | 4 | 2 | 1 | 2 | |
| Acero inoxidable | 3 | 1 | 2 | 2 | 1 | 1 | 2 | |
| Soldadura por haz de electrones | - | - | - | - | - | 3 | - | |
| Soldadura con gas (soldadura de latón, aluminio) | - | - | 1 | 1 | - | - | - | |
| Soldadura | Soldadura con llama | - | - | - | 1 | - | - | - |
| Soldadura en baño de sal | - | - | - | 4 | - | - | - | |
1. Los números de la tabla indican el grado de impacto (como referencia); ① menor; ② moderado; ③ fuerte; ④ fortísimo.
2. En la soldadura con gas inerte de tungsteno, la soldadura por arco de plasma y el corte, cuando se utilizan electrodos de tungsteno toriado hay una ligera radiactividad, cuando se utilizan electrodos de tungsteno ceriado no hay radiactividad;
3. Cuando se utiliza la iniciación de arco de alta frecuencia, para situaciones con frecuentes arranques de arco, los campos electromagnéticos de alta frecuencia son perjudiciales.
La temperatura del arco de soldadura es alta, la temperatura del arco en la soldadura por arco metálico protegido alcanza más de 3000°C, y la temperatura en el centro de la columna del arco en el arco de plasma alcanza 18000~24000°C, produciendo una intensa luz de arco, principalmente luz visible intensa y rayos ultravioleta e infrarrojos invisibles.
La superficie de la piel expuesta a la radiación ultravioleta del arco de soldadura se vuelve de color negro intenso. La piel expuesta a la radiación infrarroja del arco de soldadura sufrirá quemaduras térmicas. El impacto de la radiación del arco sobre los órganos visuales se muestra en la Tabla 13-2. En la Tabla 13-3 se muestra la comparación de la intensidad de la radiación del arco para diferentes métodos de soldadura (parte ultravioleta).
Tabla 13-2 Efectos de la luz de arco eléctrico en los órganos visuales
| Categoría | Longitud de onda/μm | Naturaleza del impacto |
| Ultravioleta Invisible (Corto) | <310 | Provoca fotoqueratitis. Los síntomas aparecen horas después: dolor de cabeza, dolor ocular intenso, lagrimeo, fotofobia, enrojecimiento de la conjuntiva, inflamación de las células epiteliales de la córnea y edema de las células del estroma corneal. |
| Ultravioleta invisible (largo) | 310 ~400 | Sin efecto aparente en los órganos visuales |
| Luz visible | 400~750 | Cuando la luz de radiación es brillante, puede dañar la retina y la coroides. Los daños graves en la retina pueden reducir la visión o incluso provocar ceguera; los efectos a corto plazo incluyen mareos. |
| Infrarrojos invisibles (Corto) | 750~1300 | La exposición repetida a largo plazo puede provocar cataratas en la superficie del cristalino, que gradualmente se vuelve opaco. |
| Infrarrojo invisible (largo) | Por encima de 1300 | Los ojos sólo se dañan cuando el impacto es grave |
Tabla 13-3 Comparación de la intensidad de radiación del arco para diferentes métodos de soldadura (parte ultravioleta)
| Longitud de onda /nm | Intensidad relativa | ||
| Soldadura por plasma | Soldadura por arco de argón | Soldadura por arco metálico protegido | |
| 200~233 | 1.91 | 1 | 0.025 |
| 233~260 | 1.32 | 1.1 | 0.059 |
| 260~290 | 2.21 | 1.2 | 0.6 |
| 290~320 | 4.4 | 1 | 3.9 |
| 320~350 | 7 | 1.2 | 5.61 |
| 350~400 | 4.8 | 1.1 | 9.35 |
Durante las operaciones de soldadura y corte se generan diversos humos. Los humos son partículas de metalesHumos, no metales y sus compuestos producidos durante el proceso de fusión de los materiales que se sueldan y cortan, y los materiales de soldadura. Los humos son un término general para el humo y el polvo, y los que tienen un diámetro inferior a 0,1μm se denominan polvo.
Las cantidades de emisión de polvo de varios tipos de soldadura por arco se muestran en la Tabla 13-4.
Tabla 13-4 Cantidades de emisión de polvo de varios tipos de soldadura por arco
| Método de soldadura | Materiales de soldadura y diámetro /mm | Emisión de polvo por kilogramo de material de soldadura /m |
| Soldadura por arco metálico protegido | E5015,4 | 11 ~16 |
| E4303,4 | 6~8 | |
| CO 2 Soldadura | 1.6 | 5~8 |
| Soldadura con gas inerte de tungsteno | 1.6 | 2~5 |
| Soldadura por arco sumergido | 5 | 0.1 ~0.3 |
Composición química del acero estructural varilla para soldar se muestra en la Tabla 13-5.
Tabla 13-5 Composición química de los humos de varillas de soldadura de acero estructural (fracción másica) (%)
| Composición de los humos | Modelo de varilla de soldadura | |
| E4303 | E5015 | |
| Fe2O3 | 48.12 | 24.93 |
| SiO2 | 17.93 | 5.62 |
| MnO | 7.18 | 6.3 |
| TiO2 | 2.61 | 1.22 |
| CaO | 0.95 | 10.34 |
| MgO | 0.27 | - |
| Na2O | 6.03 | 6.39 |
| K2O | 6. 81 | - |
| CaF2 | - | 18.92 |
| KF | - | 7.95 |
| NaF | - | 13.71 |
CO 2 Las concentraciones medidas de gases y humos nocivos durante la soldadura se muestran en la Tabla 13-6.
Tabla 13-6 Concentraciones medidas de gases nocivos y humos de soldadura durante la soldadura con CO2
| Lugar de medición | Humos de soldadura/(mg/m 3 ) | CO/(mg/m3) | NO2/(mg/m3) | O3/(mg/m3) | CO2(% ) |
| Cabina | 20.0~55.0 | 20.0~96.0 | 1. 0 ~3.0 | 0.01 ~0. 03 | 0.14 ~0.47 |
| Recinto semicerrado | 40. 0 ~90.0 | 80.0 ~140.0 | 2. 0 ~4.0 | 0.4~0.6 | 0.30 ~0.70 |
Durante el proceso de soldadura, la exposición prolongada a los humos puede causar neumoconiosis del soldador, fiebre por humos metálicos e intoxicación por manganeso, entre otras enfermedades. La neumoconiosis es uno de los principales problemas de seguridad y salud en la soldadura con mayor repercusión.
El inicio de la neumoconiosis suele ser lento, con síntomas como dificultad para respirar, tos, expectoración, opresión en el pecho y dolor torácico. Algunos pacientes con neumoconiosis también experimentan debilidad, pérdida de apetito, reducción de la capacidad pulmonar y pérdida de peso.
Las operaciones de soldadura y corte producen varios gases nocivos, principalmente ozono, óxidos de nitrógeno, monóxido de carbono, CO 2 y fluoruro de hidrógeno. Los valores de concentración máximos permitidos especificados en la norma GBZ1-2010 se muestran en la Tabla 13-7. Las concentraciones de ozono para varios métodos de soldadura por arco de argón se muestran en la Tabla 13-8.
Tabla 13-7 Valores de medición de gases nocivos para la soldadura
| Nombre de las sustancias nocivas | Valores de medición in situ/ (mg/m 3 ) | Concentración máxima admisible ② / (mg/m 3 ) |
| Ozono (O 3 ) | 0.13 ~0.26 | 0.3 |
| Óxido nítrico (convertido en NO 2 ) | 0.1~1.11 | 5° |
| Monóxido de carbono (CO) | 4. 2 ~15① | 30 * |
| CO2(CO2) | - | 10 * |
| Fluoruro de hidrógeno (convertido a F) | 16.75~51.2 | 2 |
① Valores de medición para zonas poco ventiladas como cabinas, calderas, depósitos, etc.
② Consulte los valores especificados en CB11719.1 ~26 ~1989; *Concentración admisible de exposición a corto plazo.
Tabla 13-8 Concentración de ozono para diversos métodos de soldadura por arco de argón
| Categoría | Material de soldadura | Concentración en la zona de respiración del soldador / (mg/m 3 ) | Veces que se supera la concentración máxima permitida |
| Soldadura por arco automática | Aluminio | 29.23 | 146.15 |
| Soldadura por arco semiautomática | Aluminio | 19 | 95 |
| Soldadura manual por arco de tungsteno | Aluminio | 15.25 | 76.12 |
El ozono se produce por la acción fotoquímica de la radiación ultravioleta sobre el aire. Cuando la concentración de ozono supera el nivel permitido, suele provocar sequedad de garganta, tos, opresión en el pecho, fatiga, mareos y dolores corporales y, en casos graves, puede causar bronquitis.
Los óxidos de amoníaco se forman por la recombinación de moléculas de amoníaco y oxígeno en el aire bajo las altas temperaturas de la soldadura. Los óxidos de nitrógeno en los humos de soldadura son principalmente dióxido de amoníaco y óxido nítrico. Como el óxido de amoníaco es inestable, se oxida fácilmente en dióxido de nitrógeno. Los óxidos de nitrógeno son gases irritantes que pueden provocar tos intensa, dificultades respiratorias y debilidad general.
El monóxido de carbono producido durante las operaciones de soldadura y corte es un gas tóxico que entra en el torrente sanguíneo a través de las vías respiratorias desde los alvéolos y se combina con la hemoglobina para formar carboxihemoglobina, que dificulta la capacidad de transporte de oxígeno de la sangre, provocando hipoxia tisular y dando lugar a intoxicación por monóxido de carbono.
El dióxido de carbono es un gas asfixiante; su inhalación excesiva puede causar irritación de los ojos y del sistema respiratorio y, en casos graves, puede provocar dificultades respiratorias, alteraciones perceptivas, edema pulmonar, etc.
La producción de fluoruro de hidrógeno se debe principalmente a la descomposición de la fluorita (CaF 2 ) contenido en el revestimiento alcalino del electrodo bajo la acción de arcos eléctricos de alta temperatura. El fluoruro de hidrógeno se disuelve fácilmente en agua para formar ácido fluorhídrico, que es altamente corrosivo. La inhalación de altas concentraciones de fluoruro de hidrógeno irrita fuertemente las vías respiratorias superiores y también puede provocar úlceras en la conjuntiva ocular, la mucosa nasal, la cavidad oral, la garganta y la mucosa bronquial y, en casos graves, bronquitis y neumonía.
Los electrodos de tungsteno que contienen torio se utilizan en la soldadura y el corte por arco TIG y de plasma. Los electrodos de tungsteno con torio quemado se difunden en el aire en el lugar de la operación en forma de aerosoles. El nivel de peligro se evalúa a menudo midiendo la turbidez del aerosol α-radioactivo de larga vida en el aire del emplazamiento y la contaminación α-radioactiva en diversas superficies de objetos. Véanse en la Tabla 13-9 los valores de medición radiactivos de los electrodos de wolframio.
Tabla 13-9 Valores de medición radiactiva de los electrodos de tungsteno de torio
| Método de proceso | Concentración de aerosoles α-radioactivos (×10 -15 Li/L) | Concentración de aerosoles de torio (×10 -11 Li/L) |
| Valores de las normas sanitarias nacionales | 2 | 3 |
| Soldadura TIG | - | 0.0006~0.0011 |
| Corte por arco de plasma | Fondo ~1,6 | Fondo |
| Soldadura por arco de plasma | 3.25 | 0.00011 ~0.0008 |
| Pulverización por arco de plasma | Fondo ~0,1 | 0.007~0.01 |
| Afilado del electrodo de aguja de wolframio | 12.5~15.5 | 1.1 |
| Almacén de electrodos de aguja de tungsteno | - | 0.041 ~0.043 |
Como puede verse en el análisis numérico de la Tabla 13-9, durante el proceso de soldadura y corte con electrodos de wolframio toriado, la dosis radiactiva producida durante la soldadura y el corte no es suficiente para causar daños a la salud. Sin embargo, el afilado de electrodos de wolframio toriado supera las normas sanitarias, y el almacenamiento de grandes cantidades de electrodos de wolframio también debe adoptar las medidas de protección correspondientes. De lo contrario, la exposición prolongada a la radiación o la entrada y acumulación frecuente de pequeñas cantidades de material radiactivo en el organismo pueden causar enfermedades del sistema nervioso central, los órganos hematopoyéticos y el aparato digestivo.
En la pistola de pulverización por arco de plasma, el ruido se genera debido a las fluctuaciones de la presión del flujo de aire, la vibración y la fricción, y es expulsado a gran velocidad por la boquilla. El nivel de presión sonora durante la pulverización por arco de plasma puede alcanzar los 123dB (A), el corte por arco de plasma de potencia común (30kW) es de 111,3dB (A), y el corte por arco de plasma de alta potencia (150kW) alcanza los 118,3dB (A).
Todos los valores de ruido mencionados superan las normas nacionales. A medida que aumenta el grosor de corte, también aumenta la potencia necesaria, por lo que también aumenta la intensidad del ruido. También se emite un fuerte ruido al utilizar cinceles de aire y ranurado por arco de carbono.
El ruido fuerte o la exposición prolongada al ruido pueden causar trastornos auditivos, incluso sordera. El ruido afecta negativamente al sistema nervioso central y al sistema cardiovascular, y puede provocar hipertensión, taquicardia, fatiga e irritabilidad.
La soldadura por arco de argón con electrodo no fundente y la soldadura por arco de plasma, el corte, etc., utilizan osciladores de alta frecuencia para iniciar el arco, creando campos electromagnéticos de alta frecuencia en el lugar de trabajo. Las intensidades de campo eléctrico medidas son bastante elevadas, véanse las tablas 13-10 y 13-11.
La exposición prolongada a campos electromagnéticos intensos de alta frecuencia puede provocar trastornos neurológicos y neurastenia.
Tabla 13-10 Intensidad del campo eléctrico de alta frecuencia de soldadura manual por arco de argón con electrodo de tungsteno (unidad: V/m)
| Ubicación | Cabeza | Pecho | Rodilla | Tobillo | Mano |
| Antes de soldar | 58 ~66 | 62~76 | 28 ~86 | 58 ~96 | 106 |
| Después de soldar | 38 | 48 | 48 | 20 | - |
| 1m antes de soldar | 7.6 ~20 | 9.5~20 | 5~24 | 0~23 | - |
| 1m después de soldar | 7.8 | 7.8 | 2 | 0 | - |
| 2m antes de soldar | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 2m después de soldar | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
Tabla 13-11 Intensidad del campo eléctrico de alta frecuencia del arco de plasma
| Método de proceso | Valor de resistencia / (V/m) |
| Corte por arco de plasma | 13 ~38 |
| Revestimiento por arco de plasma | 4. 2 ~6.0 |
| Pulverización por arco de plasma | 30 ～50 |
Las salpicaduras de metal se producen por las reacciones metalúrgicas en el baño de fusión y la transición de gotas, que pueden causar quemaduras y atravesar la ropa. El trabajo prolongado de los soldadores en un entorno con los factores nocivos mencionados es extremadamente perjudicial para su salud, por lo que deben adoptarse medidas de protección adecuadas.
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