Migliorare la qualità della superficie nella lavorazione: Tecniche chiave
La qualità superficiale della lavorazione si riferisce allo stato della superficie del pezzo dopo la lavorazione. I suoi contenuti principali includono:...
I. Pericoli delle operazioni di saldatura
Nella tecnologia della sicurezza, i fattori che influiscono sulla sicurezza della produzione sono chiamati fattori pericolosi.
La diversità dei moderni metodi di saldatura fa sì che i saldatori entrino spesso in contatto con gas e materiali infiammabili ed esplosivi, motori elettrici, apparecchi elettrici, macchinari e lavorino anche in ambienti difficili come spazi ristretti, altezze elevate o sott'acqua. Pertanto, i principali rischi del processo di saldatura comprendono incendi, esplosioni, scosse elettriche, scottature, avvelenamenti acuti, cadute ad alta quota e urti con oggetti.
I principali rischi della saldatura e del taglio a gas sono l'incendio e l'esplosione. La scossa elettrica nella saldatura ad arco è un pericolo comune e importante in vari settori. metodi di saldatura che utilizzano l'energia elettrica convertita in energia termica, e c'è anche il rischio di danni alle macchine durante la saldatura a resistenza. Esistono anche pericoli unici in vari ambienti di lavoro speciali, come il rischio di caduta dall'alto nelle operazioni di saldatura e taglio ad alta quota.
II. Fattori nocivi nelle operazioni di saldatura
Nella tecnologia della sicurezza, i fattori che influiscono sulla salute umana sono chiamati fattori nocivi.
Durante le operazioni di saldatura, i fattori nocivi che influiscono sulla salute umana possono essere suddivisi in due categorie principali: fattori nocivi fisici e fattori nocivi chimici. In condizioni di saldatura, i fattori nocivi hanno un effetto a lungo termine sul corpo umano e comportano rischi per la salute. I fattori nocivi fisici che possono esistere nell'ambiente di saldatura includono le radiazioni dell'arco, i campi elettrici ad alta frequenza, le radiazioni, le radiazioni termiche, gli schizzi di metallo e il rumore, ecc. I fattori nocivi dei vari metodi di saldatura sono riportati nella Tabella 13-1.
Tabella 13-1 Fattori nocivi dei vari metodi di saldatura
| Metodi di saldatura | Fattori nocivi | |||||||
| Radiazione ad arco | Campo elettrico ad alta frequenza | Polvere e fumo | Gas nocivi | Schizzi di metallo | Radiazioni | Rumore | ||
| Saldatura con elettrodo a bastoncino | Elettrodo acido | 1 | - | 2 | 1 | 1 | - | - |
| Elettrodo a basso contenuto di idrogeno | 1 | - | 3 | 1 | 2 | - | - | |
| Elettrodo in polvere di ferro ad alta efficienza | 1 | - | 4 | 1 | 1 | - | - | |
| Saldatura a elettroerosione | - | - | 1 | - | - | - | - | |
| Saldatura ad arco sommerso | - | - | 2 | 1 | - | - | - | |
| Gas CO2 Saldatura ad arco metallico schermato | Filo sottile | 1 | - | 1 | 1 | 1 | - | - |
| Filo grosso | 2 | - | 2 | 1 | 2 | - | - | |
| Filo tubolare | 2 | - | 3 | 1 | 1 | - | - | |
| Saldatura con gas inerte di tungsteno | 2 | 2 | 1 | 2 | 1 | 1 | - | |
| Saldatura con gas inerte metallico | Saldatura di alluminio e leghe di alluminio | 3 | - | 2 | 3 | 1 | - | - |
| Saldare l'acciaio inossidabile | 2 | - | 1 | 2 | 1 | - | - | |
| Saldare l'ottone | 2 | - | 3 | 2 | 1 | - | - | |
| Saldatura ad arco plasma | Microbeam | 1 | 1 | - | 1 | - | 1 | - |
| Corrente elevata | 2 | 1 | - | 1 | - | 1 | - | |
| Taglio al plasma ad arco | Materiale in alluminio | 3 | 1 | 2 | 3 | 2 | 1 | 2 |
| Materiale in rame | 3 | 1 | 3 | 4 | 2 | 1 | 2 | |
| Acciaio inox | 3 | 1 | 2 | 2 | 1 | 1 | 2 | |
| Saldatura a fascio di elettroni | - | - | - | - | - | 3 | - | |
| Saldatura a gas (saldatura di ottone, alluminio) | - | - | 1 | 1 | - | - | - | |
| Brasatura | Brasatura a fiamma | - | - | - | 1 | - | - | - |
| Brasatura a bagno di sale | - | - | - | 4 | - | - | - | |
1. I numeri nella tabella indicano il grado di impatto (per riferimento): ① minore; ② moderato; ③ forte; ④ più forte.
2. Nella saldatura con gas inerte di tungsteno, nella saldatura ad arco al plasma e nel taglio, quando si usano elettrodi di tungsteno toriato c'è una leggera radioattività, mentre usando elettrodi di tungsteno ceriato non c'è radioattività;
3. Quando si utilizza l'innesco dell'arco ad alta frequenza, in situazioni con frequenti avvii dell'arco, i campi elettromagnetici ad alta frequenza sono dannosi.
1. Radiazione ad arco
La temperatura dell'arco di saldatura è elevata, la temperatura dell'arco nella saldatura ad arco metallico schermato supera i 3000°C e la temperatura al centro della colonna d'arco nell'arco al plasma raggiunge i 18000~24000°C, producendo un'intensa luce d'arco, principalmente luce visibile intensa e raggi ultravioletti e infrarossi invisibili.
La superficie della pelle esposta alle radiazioni ultraviolette dell'arco di saldatura diventa nera. La pelle esposta alle radiazioni infrarosse dell'arco di saldatura subisce ustioni termiche. L'impatto delle radiazioni dell'arco sugli organi visivi è riportato nella Tabella 13-2. La Tabella 13-3 mostra un confronto tra l'intensità delle radiazioni dell'arco di diversi metodi di saldatura (parte ultravioletta).
Tabella 13-2 Effetti della luce ad arco elettrico sugli organi visivi
| Categoria | Lunghezza d'onda/μm | Natura dell'impatto |
| Ultravioletto invisibile (Cortometraggio) | <310 | Provoca fotocheratite. I sintomi compaiono ore dopo: cefalea, forte dolore oculare, lacrimazione, fotofobia, arrossamento della congiuntiva, rigonfiamento delle cellule epiteliali corneali ed edema delle cellule dello stroma corneale. |
| Ultravioletto invisibile (lungo) | 310 ~400 | Nessun effetto apparente sugli organi visivi |
| Luce visibile | 400~750 | Quando la luce delle radiazioni è intensa, può danneggiare la retina e la coroide. Un danno retinico grave può portare a una riduzione della vista o addirittura alla cecità; gli effetti a breve termine includono vertigini. |
| Infrarossi invisibili (corto) | 750~1300 | L'esposizione ripetuta a lungo termine può provocare la cataratta sulla superficie del cristallino dell'occhio, che diventa gradualmente opaca. |
| Infrarossi invisibili (lunghi) | Sopra 1300 | Gli occhi vengono danneggiati solo quando l'impatto è forte. |
Tabella 13-3 Confronto dell'intensità della radiazione dell'arco per diversi metodi di saldatura (parte ultravioletta)
| Lunghezza d'onda /nm | Intensità relativa | ||
| Saldatura al plasma | Saldatura ad arco di argon | Saldatura ad arco di metallo schermato | |
| 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 |
2. Fumi di saldatura
Durante le operazioni di saldatura e taglio si generano diversi fumi. I fumi sono particelle di metalliI fumi sono i fumi, i non metalli e i loro composti prodotti durante il processo di fusione dei materiali da saldare e tagliare e i materiali di saldatura. I fumi sono un termine generale per indicare i fumi e le polveri, mentre quelli che hanno un diametro inferiore a 0,1μm sono chiamati polveri.
Le quantità di emissioni di polveri di diversi tipi di saldatura ad arco sono riportate nella Tabella 13-4.
Tabella 13-4 Quantità di emissioni di polvere di diversi tipi di saldatura ad arco
| Metodo di saldatura | Materiali di saldatura e diametro /mm | Emissione di polvere per chilogrammo di materiale di saldatura /m |
| Saldatura ad arco di metallo schermato | E5015,4 | 11 ~16 |
| E4303,4 | 6~8 | |
| CO 2 Saldatura | 1.6 | 5~8 |
| Saldatura a gas inerte di tungsteno | 1.6 | 2~5 |
| Saldatura ad arco sommerso | 5 | 0.1 ~0.3 |
La composizione chimica dell'acciaio strutturale bacchetta per saldatura fumi è riportata nella Tabella 13-5.
Tabella 13-5 Composizione chimica dei fumi delle barre di saldatura per acciaio strutturale (frazione di massa) (%)
| Composizione dei fumi | Modello di bacchetta per saldatura | |
| 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 Le concentrazioni misurate dei gas e dei fumi nocivi durante la saldatura sono riportate nella Tabella 13-6.
Tabella 13-6 Concentrazioni misurate di gas nocivi e fumi di saldatura durante la saldatura a CO2
| Luogo di misurazione | Fumi di saldatura/(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 |
| Area semi-chiusa | 40. 0 ~90.0 | 80.0 ~140.0 | 2. 0 ~4.0 | 0.4~0.6 | 0.30 ~0.70 |
Durante il processo di saldatura, l'esposizione a lungo termine ai fumi può causare, tra le altre malattie, la pneumoconiosi del saldatore, la febbre da fumi metallici e l'avvelenamento da manganese. La pneumoconiosi è uno dei problemi principali della sicurezza e della salute dei saldatori con il maggiore impatto.
L'insorgenza della pneumoconiosi è generalmente lenta, con sintomi quali respiro affannoso, tosse, espettorazione, oppressione toracica e dolore al petto. Alcuni pazienti affetti da pneumoconiosi presentano anche debolezza, perdita di appetito, riduzione della capacità polmonare e perdita di peso.
3. Gas nocivi
Le operazioni di saldatura e taglio producono vari gas nocivi, tra cui principalmente ozono, ossidi di azoto, monossido di carbonio, CO 2 e fluoruro di idrogeno. I valori massimi di concentrazione ammissibili specificati nella norma GBZ1-2010 sono riportati nella Tabella 13-7. Le concentrazioni di ozono per i vari metodi di saldatura ad arco di argon sono riportate nella Tabella 13-8.
Tabella 13-7 Valori di misurazione dei gas nocivi per la saldatura
| Nome delle sostanze nocive | Valori di misurazione in loco/ (mg/m 3 ) | Concentrazione massima consentita ② / (mg/m 3 ) |
| Ozono (O 3 ) | 0.13 ~0.26 | 0.3 |
| Ossido nitrico (convertito in NO 2 ) | 0.1~1.11 | 5° |
| Monossido di carbonio (CO) | 4. 2 ~15① | 30 * |
| CO2(CO2) | - | 10 * |
| Fluoruro di idrogeno (convertito in F) | 16.75~51.2 | 2 |
① Valori di misurazione per aree scarsamente ventilate come cabine, caldaie, serbatoi, ecc.
② Fare riferimento ai valori specificati in CB11719.1 ~26 ~1989; *Concentrazione ammissibile per l'esposizione a breve termine.
Tabella 13-8 Concentrazione di ozono per vari metodi di saldatura ad arco di argon
| Categoria | Materiale di saldatura | Concentrazione nella zona di respirazione del saldatore / (mg/m 3 ) | Tempi di superamento della concentrazione massima consentita |
| Saldatura automatica ad arco | Alluminio | 29.23 | 146.15 |
| Saldatura ad arco semiautomatica | Alluminio | 19 | 95 |
| Saldatura manuale ad arco di tungsteno | Alluminio | 15.25 | 76.12 |
L'ozono è prodotto dall'azione fotochimica delle radiazioni ultraviolette sull'aria. Quando la concentrazione di ozono supera il livello consentito, spesso provoca secchezza della gola, tosse, oppressione toracica, affaticamento, vertigini e dolori al corpo e, nei casi più gravi, può causare bronchite.
Gli ossidi di ammoniaca si formano dalla ricombinazione di molecole di ammoniaca e ossigeno nell'aria alle alte temperature di saldatura. Gli ossidi di azoto presenti nei fumi di saldatura sono principalmente biossido di ammoniaca e ossido nitrico. Poiché l'ossido di ammoniaca è instabile, si ossida facilmente in biossido di azoto. Gli ossidi di azoto sono gas irritanti che possono causare tosse grave, difficoltà respiratorie e debolezza generale.
Il monossido di carbonio prodotto durante le operazioni di saldatura e taglio è un gas tossico che entra nel flusso sanguigno attraverso le vie respiratorie dagli alveoli e si combina con l'emoglobina formando carbossiemoglobina, che ostacola la capacità del sangue di trasportare ossigeno, causando ipossia tissutale e portando all'avvelenamento da monossido di carbonio.
L'anidride carbonica è un gas asfissiante; un'inalazione eccessiva può causare irritazione agli occhi e al sistema respiratorio e, nei casi più gravi, può portare a difficoltà respiratorie, disturbi percettivi, edema polmonare, ecc.
La produzione di fluoruro di idrogeno è dovuta principalmente alla decomposizione della fluorite (CaF 2 ) contenuto nel rivestimento alcalino dell'elettrodo sotto l'azione di archi elettrici ad alta temperatura. Il fluoruro di idrogeno si dissolve facilmente in acqua formando acido fluoridrico, altamente corrosivo. L'inalazione di alte concentrazioni di fluoruro di idrogeno irrita fortemente le vie respiratorie superiori e può causare ulcere alla congiuntiva dell'occhio, alla mucosa nasale, alla cavità orale, alla gola e alla mucosa bronchiale e, nei casi più gravi, bronchiti e polmoniti.
4. Sostanze radioattive
Gli elettrodi di tungsteno contenenti torio sono utilizzati nella saldatura e nel taglio ad arco TIG e al plasma. Gli elettrodi di tungsteno bruciati si diffondono nell'aria del sito operativo sotto forma di aerosol. Il livello di pericolo è spesso valutato misurando la torbidità degli aerosol α-radioattivi a lunga vita nell'aria del sito e la contaminazione α-radioattiva su varie superfici di oggetti. Vedere la Tabella 13-9 per i valori di misurazione radioattiva degli elettrodi di tungsteno.
Tabella 13-9 Valori di misurazione radioattiva degli elettrodi di tungsteno al torio
| Metodo di processo | Concentrazione di aerosol radioattivo α (×10 -15 Li/L) | Concentrazione di aerosol di torio (×10 -11 Li/L) |
| Valori standard sanitari nazionali | 2 | 3 |
| Saldatura TIG | - | 0.0006~0.0011 |
| Taglio al plasma ad arco | Sfondo ~1,6 | Sfondo |
| Saldatura ad arco plasma | 3.25 | 0.00011 ~0.0008 |
| Spruzzatura ad arco plasma | Sfondo ~0,1 | 0.007~0.01 |
| Affilatura dell'elettrodo ad ago in tungsteno | 12.5~15.5 | 1.1 |
| Deposito degli elettrodi ad ago di tungsteno | - | 0.041 ~0.043 |
Come si evince dall'analisi numerica della Tabella 13-9, durante il processo di saldatura e taglio con elettrodi di tungsteno toriato, la dose radioattiva prodotta durante la saldatura e il taglio non è sufficiente a causare danni alla salute. Tuttavia, l'affilatura degli elettrodi di tungsteno toriato supera gli standard sanitari e anche i grandi depositi di elettrodi di tungsteno dovrebbero adottare le misure di protezione corrispondenti. In caso contrario, l'esposizione a lungo termine alle radiazioni o l'ingresso e l'accumulo frequente di piccole quantità di materiale radioattivo nell'organismo possono causare malattie del sistema nervoso centrale, degli organi ematopoietici e dell'apparato digerente.
5. Rumore
Nella pistola a spruzzo ad arco plasma, il rumore è generato dalle fluttuazioni della pressione del flusso d'aria, dalle vibrazioni e dall'attrito e viene espulso ad alta velocità dall'ugello. Il livello di pressione sonora durante la spruzzatura al plasma può raggiungere i 123 dB (A), il taglio al plasma di potenza comune (30kW) è di 111,3 dB (A) e il taglio al plasma ad alta potenza (150kW) raggiunge i 118,3 dB (A).
I valori di rumore sopra menzionati superano tutti gli standard nazionali. Con l'aumento dello spessore di taglio, aumenta anche la potenza richiesta e quindi anche l'intensità del rumore. Un forte rumore viene emesso anche quando si utilizzano scalpelli ad aria compressa e sgorbie ad arco di carbonio.
Il forte rumore o l'esposizione prolungata al rumore possono causare disturbi all'udito, fino alla sordità. Il rumore influisce negativamente sul sistema nervoso centrale e sul sistema cardiovascolare e può causare ipertensione, tachicardia, affaticamento e irritabilità.
6. Campi elettromagnetici ad alta frequenza
La saldatura ad arco ad argon con elettrodi non fusibili e la saldatura ad arco al plasma, il taglio, ecc. utilizzano oscillatori ad alta frequenza per innescare l'arco, creando campi elettromagnetici ad alta frequenza sul luogo di lavoro. Le intensità di campo elettrico misurate sono piuttosto elevate, vedi Tabella 13-10 e Tabella 13-11.
L'esposizione prolungata a forti campi elettromagnetici ad alta frequenza può causare disturbi neurologici e nevrastenia.
Tabella 13-10 Intensità del campo elettrico ad alta frequenza per la saldatura manuale ad arco di argon con elettrodo di tungsteno (unità: V/m)
| Posizione | Testa | Petto | Ginocchio | Caviglia | Mano |
| Prima della saldatura | 58 ~66 | 62~76 | 28 ~86 | 58 ~96 | 106 |
| Dopo la saldatura | 38 | 48 | 48 | 20 | - |
| 1 m prima della saldatura | 7.6 ~20 | 9.5~20 | 5~24 | 0~23 | - |
| 1 m dopo la saldatura | 7.8 | 7.8 | 2 | 0 | - |
| 2 m prima della saldatura | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 2 m dopo la saldatura | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
Tabella 13-11 Intensità del campo elettrico ad alta frequenza dell'arco di plasma
| Metodo di processo | Valore di resistenza / (V/m) |
| Taglio al plasma ad arco | 13 ~38 |
| Rivestimento ad arco di plasma | 4. 2 ~6.0 |
| Spruzzatura ad arco di plasma | 30 ～50 |
7. Altri fattori nocivi
Gli schizzi di metallo sono prodotti dalle reazioni metallurgiche nel bagno fuso e dal passaggio di gocce, che possono causare ustioni e bruciare gli indumenti. Il fatto che i saldatori lavorino a lungo in un ambiente con i fattori nocivi sopra menzionati è estremamente dannoso per la loro salute, pertanto è necessario adottare misure di protezione adeguate.
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