Опасные и вредные производственные факторы
Любой сварочный процесс всегда сопровождается рядом факторов, представляющих опасность для здоровья, как сварщика, так и людей, находящихся вблизи во время сварки. Особенно опасна по воздействию на человека электрическая дуга, так как интенсивность её излучения очень высока.
При любом виде сварки в той или иной мере присутствуют следующие вредные факторы: ультрафиолетовое излучение, слепящая яркость видимого света, инфракрасное излучение, искры и брызги расплавленного металла, дым, вредные вещества, выделяющиеся в процессе сварки в виде аэрозолей и газов (зависят от вида сварки, вида электрода, вида выполняемых работ и свариваемых материалов).
УФ-излучение не воспринимается глазом человека и поэтому опасно вдвойне. УФ-излучение прежде всего действует на глаза, вызывая повреждение роговицы, хрусталика и сетчатки. При незначительном содержании ультрафиолета (при естественном солнечном освещении, например) он поглощается хрусталиком и внутриглазной жидкостью и практически не достигает сетчатки. При сварке интенсивность УФ-излучения значительно превышает естественный уровень и поэтому часть его достигает сетчатки глаза, вызывая фотохимические повреждения. Сетчатка имеет ограниченную способность к восстановлению и поэтому длительное её облучение приводит к необратимым последствиям и потере зрения. УФ-излучение приводит также к ожогам роговицы глаза и раздражению кожи.
Слепящая яркость видимого света при высокой интенсивности облучения также вредно воздействует на глаза. Особенно опасна синяя часть спектра излучения дуги или газового факела, которая в сочетании с воздействием инфракрасного излучения вызывает фотохимические повреждения сетчатки глаза.
Инфракрасное излучение также, как и ультрафиолетовое, не воспринимается глазом человека. Инфракрасное излучение, особенно длинноволновое поглощается тканями организма человека, вызывая их нагрев, который может привести к ожогам. Сочетание вредного воздействия с излучением в синей части спектра было отмечено выше; в дополнение к этому ИК-излучение снижает пороговые значения воздействия УФ-излучения и тем самым увеличивает вероятность повреждения глаза.
Искры и брызги расплавленного металла представляют опасность как для глаз, так и для кожи, вызывая ожоги, часто очень тяжелые, особенно при попадании в глаза.
Дым и вредные вещества, выделяемые в процессе сварки представляют опасность для органов дыхания, так как при длительном их вдыхании возможны различные заболевания органов дыхания, в том числе профессиональные, или отравления.
Оксиды марганца появляются в процессе проведения электродуговой сварки и наплавки сталей, в составе которых имеется марганец. Также оксид марганца может испаряться в воздушную среду и в том случае, если сами работы выполняются при помощи каких-либо марганцесодержащих материалов. Известно, что попадание оксидов марганца в лёгкие человека приводит к острым и хроническим отравлениям, поражениям ЦНС, печени и легких.
Оксиды хрома чаще всего образуются в процессе электродуговой сварки и наплавки сталей с использованием аустенитных сварочных электродов. Отравления оксидами хрома приводит к постоянным головным болям, общей слабости, склонности к воспалению ЖКТ и токсической желтухе.
Двуокись кремния имеется в большом количестве в аэрозолях сварочной дуги. Данное химическое вещество оказывает разрушающее действие на органы дыхательной системы, что приводит к постоянной одышке, боли в груди, сухому кашлю.
Фтористые соединения в составе сварочного аэрозоля появляются в процессе выполнения электродуговой сварки и наплавления стали электродами, в составе которых содержатся фтористые соединения. Фтористые соединения могут оказывать сильное раздражающее действие на верхние участки дыхательных путей.
Токсичность озона сильно повышается, если в воздухе имеются к тому же ещё и оксиды азота. Их совместное применение весьма опасно для человеческого организма. Ацетилен в малой концентрации для человеческого здоровья практически безопасен. В случае повышенной концентраций он может вызывать удушье.
Фтористый водород представляет собой бесцветный газ, имеющий запах похожий на запах протухшей рыбы. Он является сильнейшим ядом, поражающим нервную систему, негативно отражающийся на обмене веществ, состоянии кровеносной системы, органов дыхания, печени и почек.
Окись и пары цинка часто образуются в процессе сваривания и наплавке цинково-медных сплавов. Высокая концентрация паров цинка может привести к химическим отравлениям организма, проявляющемся преимущественно в лихорадке. Окиси и пары свинца могут образовываться в процессе газовой сварки деталей аккумуляторов. Влияние свинца негативно сказывается на состоянии ЦНС и органов пищеварения.
Диоксид азота с водой будет давать азотную кислоту, соли которой (селитры) являются удобрениями. Диоксид азота образующийся в результате разрядов молний считается природным способом связывания азота (содержащегося в воздухе), и путем поступления связанного азота в почву. Если диоксид азота будет в большом количестве, то его свойство к образованию азотной кислоты может быть вредным в зависимости от концентрации (кислотные дожди), при вдыхании диоксида азота человек может серьезно повредить слизистые оболочки органов дыхания, возможно действие на глаза (все опять зависит от концентрации), так называемые химические ожоги. Так что в разных концентрациях и условиях диоксид азота может быть и полезен для окружающей среды и опасен (может повреждать и разрушать растения, убивать или серьезно повреждать живые существа).
Загрязняющие вещества
Химический состав выделяемых при сварке загрязняющих веществ зависит от состава сварочного материала и в меньшей степени от состава свариваемого материала.
Сварка металлов сопровождается выделением пыли и вредных веществ (газов). Сварочная пыль на 99% состоит из частиц размером от 10–3 до 1 мкм, около 1% пыли имеет размер частиц 1 – 5 мкм, частицы размером более 5 мкм составляют всего десятые доли процента. Химический состав выделяющихся при сварке загрязнений зависит в основном от состава сварочных материалов (проволоки, покрытий, флюсов) и в меньшей степени от состава свариваемых металлов.
Газовая и плазменная резка металлов так же сопровождается выделением пыли и вредных газов. Пыль представляет собой конденсат оксидов металлов, размер частиц которого не превышает 2 мкм. Химический состав пыли определяется главным образом маркой разрезаемого материала.
Валовые выделения вредных веществ при сварке (на 1 кг расходуемых сварочных материалов):
Тип сварки |
Сварочный материал |
Пыль (г/кг) |
Аэрозоль в составе пыли (г/кг) |
Другие компоненты в составе аэрозоля |
Газы (г/кг) |
||||
MnO2 |
SiO2 |
Cr2O3 |
CO |
NO2 |
HF |
||||
Ручная дуговая сварка штучными электродами |
электроды: УОНИ 13/45 |
14,0 |
0,51 |
1,4 |
– |
фториды – 1,4 |
– |
– |
1,0 |
ЭА 606/11 |
11,0 |
0,68 |
– |
0,6 |
– |
1,4 |
1,3 |
0,004 |
|
АНО – 3 |
17 |
1,85 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
|
Полуавтоматическая сварка сталей в среде CO2 |
проволока: Св–08Г2С |
9,7 |
0,5 |
– |
0,02 |
Fe2O3 – 7,48 |
14,0 |
– |
– |
Св–Х19Н9Ф2С3 |
7 |
0,42 |
– |
0,3 |
Ni – 0,04 |
– |
– |
– |
|
Полуавтоматическая сварка алюминиевых сплавов в среде аргона, гелия |
проволока: АМЦ |
22,1 |
0,62 |
– |
– |
Al2O3 – 20,4 |
– |
2,45 |
– |
Алюминиевая |
10 |
– |
– |
– |
– |
– |
0,9 |
– |
|
Автоматическая сварка сталей под флюсом |
флюсы: АН – 348А |
0,1 |
0,024 |
0,05 |
– |
фториды – 0,01 |
– |
0,003 |
0,05 |
ОСЦ – 45 |
0,09 |
0,03 |
0,05 |
– |
фториды – 0,012 |
– |
0,006 |
0,2 |
|
Сведения о валовом выделении вредных веществ при резке металла в пересчете на 1 м реза:
Процесс резки и марка металла |
Толщина листов, (мм) |
Длина реза, (м) |
Образование пыли (г/м) |
CO |
NOХ |
MnO2 |
Газовая резка стали 45Г17Ю3 |
5 |
190 |
2,5 |
1,4 |
1,1 |
0,6 |
Газовая резка сплавов титана |
4 |
30 |
5,0 |
1,0 |
0,5 |
– |
Плазменная резка сплава АМГ |
8 |
30 |
2,5 |
0,6 |
2,5 |
– |
Плазменная резка стали 09Г2 |
14 |
50 |
5,0 |
2,0 |
10 |
– |
Расчет загрязняющих веществ для заданного цеха
Ручная дуговая сварка штучными электродами:
Электроды УОНИ 13/45 (расход 400 кг/сут.) |
г/кг |
г/сут. |
т/год. |
|
Сварочный аэрозоль |
Пыль |
14,0 |
5600,0 |
1,4 |
MnO2 |
0,51 |
204,0 |
0,051
|
|
SiO2 |
1,4 |
560,0 |
0,14 |
|
Фториды (F) |
1,4 |
560,0 |
0,14 |
|
Газовая составляющая |
Фтороводород (HF) |
1,0 |
4000,0 |
1,0 |
Электроды ЭА 606/11 (расход 60 кг/сут.) |
г/кг |
г/сут. |
т/год. |
|
Сварочный аэрозоль |
Пыль |
11,0 |
660,0 |
0,165 |
MnO2 |
0,68 |
40,8 |
0,0102 |
|
Cr2O3 |
0,6 |
36,0 |
0,009 |
|
Газовая составляющая |
СО |
1,4 |
84,0 |
0,021 |
NO2 |
1,3 |
78,0 |
0,0195 |
|
HF |
0,004 |
0,24 |
0,00006 |
|
Электроды АНО 3 (расход 60 кг/сут.) |
г/кг |
г/сут. |
т/год. |
|
Сварочный аэрозоль |
Пыль |
17,0 |
1020,0 |
0,255 |
MnO2 |
1,85 |
111,0 |
0,02775 |
|
2. Полуавтоматическая сварка сталей в среде СО2:
Проволока Св–08Г2С (расход 60 кг/сут.) |
г/кг |
г/сут. |
т/год. |
|
Сварочный аэрозоль |
Пыль |
9,7 |
582,0 |
0,1455 |
MnO2 |
0,5 |
30,0 |
0,0075 |
|
Cr2O3 |
0,02 |
1,2 |
0,0002 |
|
Fe2O3 |
7,48 |
448,8 |
0,1122 |
|
Газовая составляющая |
СO |
14 |
840 |
0,21 |
Проволока Св–Х19Н9Ф2С3 (расход 60 кг/сут.) |
г/кг |
г/сут. |
т/год. |
|
Сварочный аэрозоль |
Пыль |
7,0 |
420,0 |
0,105 |
MnO2 |
0,42 |
25,2 |
0,0063 |
|
Cr2O3 |
0,3 |
18 |
0,0045 |
|
Ni |
0,04 |
2,4 |
0,0006 |
|
Полуавтоматическая сварка алюминиевых сплавов в инертных газах:
Проволока АМЦ (расход 60 кг/сут.) |
г/кг |
г/сут. |
т/год. |
|
Сварочный аэрозоль |
Пыль |
22,1 |
1326,0 |
0,3315 |
MnO2 |
0,62 |
37,2 |
0,0093 |
|
Al2O3 |
20,4 |
1224,0 |
0,306 |
|
Газовая составляющая |
NO2 |
2,45 |
147,0 |
0,03675 |
Проволока Алюминиевая (расход 60 кг/сут.) |
г/кг |
г/сут. |
т/год. |
|
|
Пыль |
10 |
600 |
0,15 |
Газовая составляющая |
СО |
0,9 |
54,0 |
0,0135 |
4. Автоматическая сварка сталей под флюсом:
Флюс АН – 348А (расход 90 кг/сут.) |
г/кг |
г/сут. |
т/год. |
|
Сварочный аэрозоль |
Пыль |
0,1 |
9,0 |
0,00225 |
MnO2 |
0,024 |
2,16 |
0,00054 |
|
SiO2 |
0,05 |
4,5 |
0,001125 |
|
Фториды |
0,01 |
0,9 |
0,000225 |
|
Газовая составляющая |
NO2 |
0,003 |
0,27 |
0,0000675 |
HF |
0,05 |
4,5 |
0,001125 |
|
Флюс ОСЦ–45 (расход 90 кг/сут.) |
г/кг |
г/сут. |
т/год. |
|
Сварочный аэрозоль |
Пыль |
0,092 |
8,28 |
0,00207 |
MnO2 |
0,03 |
2,7 |
0,000675 |
|
SiО2 |
0,05 |
4,5 |
0,001125 |
|
Фториды |
0,012 |
1,08 |
0,00027 |
|
Газовая составляющая |
NO2 |
0,006 |
0,54 |
0,000135 |
HF |
0,2 |
18 |
0,0045 |
|
5. Газовая резка металлов:
Газовая резка стали 45Г17Ю3 (300 м/сут.) |
г/м |
г/сут. |
т/год. |
|
|
Пыль |
2,5 |
750,0 |
0,1875 |
Газовая составляющая |
СО |
1,4 |
420,0 |
0,105 |
NO2 |
1,1 |
330,0 |
0,0825 |
|
MnO2 |
0,6 |
180 |
0,045 |
|
Газовая резка сплавов титана (50 м/сут.) |
г/м |
г/сут. |
т/год. |
|
|
Пыль |
5,0 |
250,0 |
0,0625 |
Газовая составляющая |
СО |
1,0 |
50,0 |
0,0125 |
NO2 |
0,5 |
25,0 |
0,00625 |
|
6. Плазменная резка сплавов
Плазменная резка сплава АМГ (расход 50 м/сут.) |
г/м |
г/сут. |
т/год. |
|
|
Пыль |
2,5 |
125,0 |
0,03125 |
Газовая составляющая |
СО |
0,6 |
30,0 |
0,0075 |
NO2 |
2,5 |
125,0 |
0,03125 |
|
Плазменная резка стали 09Г2 (100 м/сут.) |
г/м |
г/сут. |
т/год. |
|
|
Пыль |
5 |
500,0 |
0,125 |
Газовая составляющая |
СО |
2,0 |
200,0 |
0,05 |
NO2 |
10 |
1000,0 |
0,25 |
|
Схема взаимодействия цеха с окружающей средой
загрязнение атмосферы (дым, вредные газы (NO2) и аэрозоли, пыль: оксиды алюминия, титана, железа, хрома; марганец, оксиды серы, диоксиды серы, фтороводороды, оксиды углерода)
