Опасности, связанные со сваркой: Основные риски и советы по безопасности

I. Опасности, связанные со сварочными работами

В технике безопасности факторы, влияющие на безопасность производства, называются опасными факторами.

Разнообразие современных методов сварки приводит к тому, что сварщики часто контактируют с горючими и взрывоопасными газами и материалами, электродвигателями, электроприборами, механизмами и даже работают в неблагоприятных условиях, таких как замкнутое пространство, большая высота или подводная среда. Поэтому основными опасностями в процессе сварки являются пожар, взрыв, поражение электрическим током, ошпаривание, острое отравление, падение с высоты и удары о предметы.

Основными опасностями при газовой сварке и резке являются пожар и взрыв. Поражение электрическим током при дуговой сварке является распространенной основной опасностью в различных методы сварки в которых электрическая энергия преобразуется в тепловую, а также существует риск повреждения оборудования при контактной сварке. Существуют также уникальные опасности в различных специальных рабочих условиях, например, риск падения с высоты при высотных операциях сварки и резки.

II. Вредные факторы при сварочных работах

В технике безопасности факторы, влияющие на здоровье человека, называются вредными.

При проведении сварочных работ вредные факторы, влияющие на здоровье человека, можно разделить на две основные категории: физические вредные факторы и химические вредные факторы. В условиях сварки вредные факторы оказывают длительное воздействие на организм человека, создавая угрозу здоровью. К физическим вредным факторам, которые могут существовать в среде сварки, относятся излучение дуги, высокочастотные электрические поля, радиация, тепловое излучение, брызги металла, шум и т.д., а к химическим вредным факторам - сварочный дым и вредные газы. Вредные факторы различных методов сварки приведены в таблице 13-1.

Таблица 13-1 Вредные факторы различных методов сварки

1. Цифры в таблице указывают на степень воздействия (для справки); ① незначительное; ② умеренное; ③ сильное; ④ сильнейшее.

2. Сварка вольфрамовым электродом в инертном газе, плазменная дуговая сварка и резка, при использовании торированных вольфрамовых электродов наблюдается незначительная радиоактивность, при использовании церированных вольфрамовых электродов радиоактивность отсутствует;

3. При использовании высокочастотного возбуждения дуги, в ситуациях с частыми запусками дуги, высокочастотные электромагнитные поля являются вредными.

1. Излучение дуги

Температура сварочной дуги высока, температура дуги при дуговой сварке в защитной оболочке достигает более 3000°C, а температура в центре столба дуги при плазменной дуге достигает 18000~24000°C, создавая интенсивный свет дуги, в основном интенсивный видимый свет и невидимые ультрафиолетовые и инфракрасные лучи.

Поверхность кожи, подвергшаяся воздействию ультрафиолетового излучения сварочной дуги, становится темно-черной. Кожа, подвергшаяся воздействию инфракрасного излучения сварочной дуги, получит термический ожог. Воздействие излучения дуги на органы зрения показано в таблице 13-2. Сравнение интенсивности излучения дуги для различных методов сварки (ультрафиолетовая часть) приведено в таблице 13-3.

Таблица 13-2 Воздействие света электрической дуги на органы зрения

Таблица 13-3 Сравнение интенсивности излучения дуги для различных методов сварки (ультрафиолетовая часть)

2. Сварочный дым

Во время сварки и резки образуются различные дымы. Дым представляет собой частицы металлыНеметаллы и их соединения, образующиеся в процессе плавления свариваемых и разрезаемых материалов, а также сварочных материалов. Дым - это общий термин для обозначения дыма и пыли, при этом пылью называют частицы диаметром менее 0,1 мкм.

Объемы выбросов пыли при нескольких видах дуговой сварки приведены в таблице 13-4.

Таблица 13-4 Количество выбросов пыли при нескольких видах дуговой сварки

Химический состав конструкционной стали сварочный пруток дыма приведены в таблице 13-5.

Таблица 13-5 Химический состав дыма сварочных прутков для конструкционных сталей (массовая доля) (%)

CO ₂ Измеренные концентрации вредных газов и паров во время сварки приведены в таблице 13-6.

Таблица 13-6 Измеренные концентрации вредных газов и сварочного дыма при сварке CO2

В процессе сварки длительное воздействие паров может вызвать пневмокониоз сварщика, лихорадку от паров металла, отравление марганцем и другие заболевания. Пневмокониоз - одна из основных проблем в области безопасности и здоровья сварщиков, оказывающая наибольшее воздействие.

Пневмокониоз обычно начинается медленно, его симптомы включают одышку, кашель, отхаркивание, стеснение в груди и боль в груди. Некоторые пациенты с пневмокониозом также испытывают слабость, потерю аппетита, снижение жизненной емкости легких и потерю веса.

3. Вредные газы

При сварке и резке образуются различные вредные газы, в основном озон, оксиды азота, монооксид углерода, CO ₂ , и фтористый водород. Значения предельно допустимой концентрации, указанные в стандарте GBZ1-2010, приведены в таблице 13-7. Концентрации озона для различных методов аргонодуговой сварки приведены в таблице 13-8.

Таблица 13-7 Значения измерений вредных газов при сварке

① Значения измерений для плохо проветриваемых помещений, таких как кабины, котлы, резервуары и т.д.

② См. значения, указанные в CB11719.1 ~26 ~1989; * Допустимая концентрация при кратковременном воздействии.

Таблица 13-8 Концентрация озона для различных методов аргонодуговой сварки

Озон образуется в результате фотохимического воздействия ультрафиолетового излучения на воздух. Когда концентрация озона превышает допустимый уровень, он часто вызывает сухость в горле, кашель, стеснение в груди, усталость, головокружение и ломоту в теле, а в тяжелых случаях может стать причиной бронхита.

Оксиды аммиака образуются в результате рекомбинации молекул аммиака и кислорода в воздухе под воздействием высоких температур при сварке. Оксиды азота в сварочном дыме - это в основном диоксид аммония и оксид азота. Поскольку оксид аммония нестабилен, он легко окисляется в диоксид азота. Оксиды азота - это раздражающие газы, которые могут вызвать сильный кашель, затрудненное дыхание и общую слабость.

Угарный газ, образующийся при сварке и резке, - это токсичный газ, который попадает в кровь через дыхательные пути из альвеол и соединяется с гемоглобином, образуя карбоксигемоглобин, который препятствует способности крови переносить кислород, вызывая гипоксию тканей и приводя к отравлению угарным газом.

Углекислый газ - удушающий газ; чрезмерное вдыхание может вызвать раздражение глаз и дыхательной системы, а в тяжелых случаях - затруднение дыхания, нарушение восприятия, отек легких и т.д.

Получение фтористого водорода в основном связано с разложением флюорита (CaF ₂ ), содержащийся в щелочном покрытии электрода под действием высокотемпературной электрической дуги. Фтористый водород легко растворяется в воде с образованием фтористоводородной кислоты, которая обладает высокой коррозионной активностью. Вдыхание высоких концентраций фтористого водорода сильно раздражает верхние дыхательные пути и может вызвать язвы конъюнктивы глаз, слизистой оболочки носа, ротовой полости, горла и слизистой оболочки бронхов, а в тяжелых случаях - бронхит и пневмонию.

4. Радиоактивные вещества

Вольфрамовые электроды, содержащие торий, используются для дуговой сварки и резки TIG и плазменной резки. Сгоревшие ториевые вольфрамовые электроды диффундируют в воздух на рабочей площадке в виде аэрозолей. Уровень опасности часто оценивается путем измерения мутности долгоживущих α-радиоактивных аэрозолей в воздухе на площадке и α-радиоактивного загрязнения на различных поверхностях объектов. Значения радиоактивных измерений вольфрамовых электродов приведены в таблице 13-9.

Таблица 13-9 Значения радиоактивных измерений торий-вольфрамовых электродов

Как видно из численного анализа, приведенного в таблице 13-9, в процессе сварки и резки с использованием торированных вольфрамовых электродов радиоактивная доза, полученная во время сварки и резки, недостаточна для нанесения вреда здоровью. Однако заточка торированных вольфрамовых электродов превышает санитарные нормы, и крупные хранилища вольфрамовых электродов также должны принимать соответствующие защитные меры. В противном случае длительное воздействие радиации или частое попадание и накопление в организме небольших количеств радиоактивного материала может вызвать заболевания центральной нервной системы, кроветворных органов и пищеварительной системы.

5. Шум

В плазменно-дуговом распылителе шум возникает из-за колебаний давления воздушного потока, вибрации и трения, и он с большой скоростью выбрасывается из сопла. Уровень звукового давления при плазменно-дуговом напылении может достигать 123 дБ (А), при плазменно-дуговой резке обычной мощности (30 кВт) - 111,3 дБ (А), а при плазменно-дуговой резке высокой мощности (150 кВт) - 118,3 дБ (А).

Все вышеупомянутые значения шума превышают национальные стандарты. С увеличением толщины резки возрастает и требуемая мощность, а значит, увеличивается и интенсивность шума. Сильный шум также возникает при использовании пневматических зубил и строгании угольной дугой.

Сильный шум или длительное воздействие шума могут вызвать нарушения слуха, вплоть до глухоты. Шум негативно влияет на центральную нервную систему и сердечно-сосудистую систему, может вызвать повышение артериального давления, тахикардию, усталость и раздражительность.

6. Высокочастотные электромагнитные поля

Аргонодуговая сварка неплавящимся электродом, плазменная дуговая сварка, резка и т. д. используют высокочастотные осцилляторы для инициирования дуги, создающие высокочастотные электромагнитные поля на рабочем месте. Измеренные напряженности электрических полей довольно высоки, см. таблицу 13-10 и таблицу 13-11.

Длительное воздействие сильных высокочастотных электромагнитных полей может вызвать неврологические расстройства и неврастению.

Таблица 13-10 Напряженность высокочастотного электрического поля при аргонодуговой сварке ручным вольфрамовым электродом (единицы измерения: В/м)

Таблица 13-11 Интенсивность высокочастотного электрического поля плазменной дуги

7. Другие вредные факторы

Брызги металла образуются в результате металлургических реакций в расплавленном бассейне и перехода капель, которые могут вызвать ожоги и прожечь одежду. Работа сварщиков в среде с вышеуказанными вредными факторами в течение длительного времени крайне вредна для их здоровья, поэтому необходимо принимать соответствующие меры защиты.