高大焊接車間通風除塵設計淺析

李斌

摘 要：本文分析了焊接的含義及危害，通過討論高大焊接車間，得出了高大焊接車間通風除塵設計要點，以期提高高大焊接車間通風除塵設計的質量，保證高大焊接車間通風除塵，提高員工身體健康，減少環境污染。

關鍵詞：焊接；高大廠房；通風除塵；技術；設計

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A

1.焊接

1.1 含義

焊接，也可寫作“焊接”或稱熔接、镕接，是兩種或兩種以上材質（同種或異種）通過加熱、加壓，或兩者并用，使兩工件產生原子間結合的加工工藝和聯接方式。

1.2 危害

在熔焊時，焊接接頭由兩個部分組成，一個是焊縫區，另一個是熱影響區。這兩個部分有一定的聯系，焊接接頭的質量跟著兩個部分的質量不可分割；但是這兩個部分也有區別之處，主要體現在組織和性能上。

大量的實踐證明，想要焊接接頭的質量好，不僅要在焊縫區上下功夫，對熱影響區也不能忽視，因為只有兩個部分的質量都好時，整體質量才會提升。并且，在實踐中發現，熱影響區中存在的問題有時會因為材料的不同而比較復雜，這在材料是合金鋼接時體現得比較多。所以，探索熱影響區在操作過程中組織和性能的變化，并且想出正確處理出現問題的辦法，是非常有必要的，這在很大程度上決定了焊接接頭整體質量的好壞。

在焊接時，不可避免地會產生一些煙塵，而這些煙塵的組成成分又十分復雜，有些成分對人體是有一定的危害性的。所以分析煙塵中的成分，能夠明確知曉哪些成分對人體有害，有助于焊接車間做出改進。就目前而言，煙塵中能夠被發現的元素就有20多種，其中對人體有害的主要是Fe2O3、SiO2、MnO、HF這些物質。

除了焊接產生的煙塵中含有對人體有害的物質，其產生的煙霧中也含有一些對人體有害的物質，常見的有毒物質有：乙醛、松香酸、異氰酸鹽、氮氧化物、硫化物、碳氫化合物，這些有毒物質彌漫在空氣中，能夠在呼吸之間進入人體，在人體的肝、肺、心血管以及血液中滯留，導致車間員工出現類似于肺癌、哮喘、支氣管炎等職業病，嚴重危害人類健康。

2.技術困難

高大焊接車間在煙塵管理這個問題上一直在做出努力，但是也一直存在技術問題，也就是煙塵的凈化問題。在不斷地實踐中表示，能夠有效凈化煙塵的一個技術是分層送風技術，但是這個問題依然是一個難題，甚至在國際上也是一項難題。其主要原因表現在以下幾個方面：

（1）焊接煙塵顆粒的原因，焊接產生的煙塵都是比較小的，粒徑通常是0.01μm～5μm，這在濾除時非常困難。

（2）焊接工位的原因，焊接工位具有多變性的特點，不能確定一個明確角度以捕捉焊接煙塵，在此基礎上，就不必談及后續步驟了。

（3）焊接煙塵熱氣的原因，焊接煙塵熱氣具有流滯留性的特點，一般廠房所采取的通風技術完全不能夠除去廠房內部煙塵。

（4）焊煙除塵設備的原因，除塵設備是一項投資比較大，運轉費用比較高的項目，一般廠房很難在這個部分投入如此巨大的財力，并且其對于高大廠房也是一個不小的支出。

歐洲對于焊接煙塵管理是比較注重的，從20世紀20年代就已經開始在研討煙塵對人類的危害了。國內對焊接煙塵的大規模管理是近10年來才發展起來的，很多企業已經意識到了焊接煙塵對人體的危害性，并使用了焊煙管理設備，但并為全面普及，仍然有很多焊接車間對焊接煙塵不作為。

在焊接煙塵管理方案中，有一個局部除塵方案。這個方案主要面對的是焊接煙塵高濃度排放的區域。其優點是投資比較少、效果明顯，在焊接車間中有固定工作臺的手工焊接中尤其明顯。但其缺點也比較容易暴露，就是比較依賴于現場規劃、操作者習氣和設備運動空間，變動性比較大。

3.高大焊接廠房

3.1 高大廠房焊接煙塵管理要處理的次要成績

3.1.1 室內煙塵濃度過高對人體健康帶來的危害

不同材料在焊接過程中所產生的次要煙塵有所不同。碳鋼CO2/MAG在焊接過程中產生的次要煙塵主要是Fe2O3、SiO2、MnO這類物質。而鋁合金MIG在焊接過程中的次要煙塵是Al2O3顆粒，此外還會伴有臭氧、氮氧化物、一氧化碳等有害氣體。不管產生的是何種有害物質，其對人體的危害是不可避免的，各類職業病是常見現象，所以一種適合的管理方法是非常有必要的。

為了保護工人的身體健康，國家有一個嚴格的標準，在標準GBZ2-2002中規定了車間能綜合粉塵濃度≤6mg/m3。所以企業一定要想盡辦法將焊接車間的焊接煙塵濃度控制在此范圍內，以保障工人的身體健康。

3.1.2 直接外排形成二次凈化的成績

在焊接煙塵的管理上出現了一種最簡單直接的辦法，就是將把焊接煙塵排至室外，一般焊接車間也是采用此種方法，就是通風，且不說此種方法是否有用，但是其原理也就是將煙塵直接排至室外。這種方法并不可取，但這種方法只是把凈化物從室內轉移到室外，并沒有對煙塵進行管理。GB16297-1996《大氣凈化物綜合排放標準》中，明確規定了各種凈化物排放濃度的標準，這樣未經處理直接排放的做法顯然違背了原則，并不可取。

3.1.3 直接排放形成的室內溫度上升/下降、能量損失的成績

一般車間會配有空調或供熱，例如在冬季，如果車間采用直排方式，那么就會造成室內熱量的大量損失，對于車間來說比較不劃算。

4.設計

按照焊接工藝特征和除塵要求，除塵系統的空氣處理部分有以下幾種方式可供選擇：

（1）對鋁合金焊接廠房，對車間內濕度有嚴厲要求，可以裝備制冷機組，經過冷凍除濕使室內濕度滿足要求。

（2）對普通碳鋼焊接廠房，可以在空氣處理機組內安裝直接噴淋式制冷安裝來減低車間溫度，該方法投資少，效果分明。

（3）對北方冬季氣溫較低、車間有供暖設備的地區，在空氣處理機組內設置新風加熱器，使送入車間的新風不至于因溫度太低而影響車間溫度。

4.1 分層送風除塵系統的運轉流程

分層送風除塵系統的運轉流程是一個循環過程，大致為：車間內凈化空氣——吸入到空氣處理機組（回風機）——濾除焊接煙塵（濾筒式高效過濾器）——送入車間內，以此循環，達到濾除的效果。在濾除過程中，補充一定量的新風是非常有必要的，車間的空氣需要更新，才能保障工人的健康。補充新風是通過空氣處理機組來實現的，機組上有新風調理閥。工人可通過此閥來調理進入車間的新風量，是比較便利的。一般而言，在冬季，新風量取20%，春秋過渡季節，新風量取100%，不同季節取量不同，最大限度地讓能量不損失。

4.2 關鍵部件設計

（1）送風筒。分層送風系統看似原理簡單，但其也有關鍵之處，其中之一就是送風筒，這個部件能夠保證較大的送風量，較低的送風速度，以及較遠的送風距離。這3個特征各有各的優點，但就送風速度而言，較低的風速不會把保護焊接的庇護氣體吹走，可以保證高質量的焊接。除了空氣處理機組內設有調理閥，送風筒內也有調理閥，可以按照不同條件控制送風，完成后續工作。

（2）濾筒。從分層送風系統的運轉流程來看，濾筒是濾除焊接煙塵的關鍵部件，這個部件采用高效過濾筒作為過濾元件。作為處理焊接煙塵的濾筒，其濾材當然也有別于普通濾材，這種濾材的表面有一層聚四氟乙烯薄膜，而且篩孔及其小，能夠阻擋大部分塵粒。實踐表明，這種濾材的過濾效率非常高，并且使用壽命也很長，是傳統濾材的兩倍。

（3）控制軟件。在計算機發展迅速的21世紀，分層送風系統不可能單靠人為操縱，其系統內專門配備了控制軟件，這個軟件會分析本地全年的氣候，并且結合車間內的實際溫度來控制送風筒，保證節能。

（4）分層送風除塵系統的優勢。在實際使用過程中，分層送風除塵系統的優勢逐漸體現出來，該設備比局部除塵設備、傳統混合送風除塵系統更受歡迎，主要表現在以下幾個方面：①不受焊接工件、焊接工位的影響，因為該設備不用直接針對產煙部位搜集煙塵；②過濾器效率高，壽命長，效果好；③凈化成績徹底，過濾后能達到室內排放標準，不會對大氣形成二次凈化；④運轉能耗低，所需風量是傳統混合送風方式的一半；⑤解決局部除塵系統缺點，能夠不受操作者運用習氣的影響。

參考文獻

[1]丁麗.某焊接車間通風系統的改造設計[J].機電科技，2014（3）：92-93.