移動式焊接煙塵凈化器對焊接煙塵凈化效果評價

陳德山，楊婉欣，張子龍，馬霞弟

（甘肅能源化工職業學院，甘肅 蘭州 730207）

焊接工藝在日常生產生活中占有極其重要的地位，目前世界上焊接構件的質量幾乎占鋼材產量的一半[1]。在焊接過程中，會產生多種有毒有害氣體和煙塵，能引起多種職業病（塵肺病、錳中毒、咽喉炎、電光性眼炎等），嚴重威脅職工的身體健康和生命安全。通過對焊接過程中產生的有毒有害物質進行處理與凈化，能夠創造良好的勞動作業條件，保證作業人員的身體健康和生命安全。本文以甘肅能源化工職業學院焊接車間為對象，通過測定使用移動式煙塵凈化器前后焊接有害物質的濃度變化量，來評價移動式焊接煙塵凈化器的凈化效果。

1 焊接過程產生的污染物

在焊接過程中，會產生大量的污染物，按其形成方式可分為化學有害污染物和物理有害污染物。

1.1 化學有害污染物

化學有害污染物指焊接過程中產生的焊接煙塵和有害氣體。

（1）焊接煙塵。焊接煙塵是由金屬及非金屬物質在過熱條件下產生的蒸氣經氧化和冷凝而形成的[2]。因此煙塵的化學成分主要取決于焊接材料和被焊接材料的成分和蒸發的難易程度。不同的焊接材料和被焊接材料，會產生不同成分的焊接煙塵，見表1所示。

表1 不同結構鋼焊條煙塵的化學成分

焊接煙塵有如下特點：①焊接產生煙塵呈碎片狀，粒徑較小，一般小于1μm，大多數塵粒的粒徑在0.38μm左右；②焊接煙塵的黏性大，以混合物的形式出現，密度小于空氣，經常懸浮于離地面3m～5m處；③焊接時會產生大量的熱量，因而焊接煙塵的溫度較高，通常在排風管道和濾芯內，空氣溫度可達到60℃～80℃；④焊接過程的發塵量較大，一般1個焊接工位操作1天可以產生60g～150g的煙塵量。

表2 不同焊接方法的發塵量

（2）有害氣體。焊接作業時，會產生臭氧、氮氧化物、一氧化碳、氯化物及氟化物等有害氣體，會引起頭痛、惡心、慢性支氣管炎等癥狀，嚴重者會導致中毒死亡。

1.2 物理有害物

焊接時產生的物理有害物主要有高頻電磁輻射和光輻射。①高頻電磁輻射。高頻電磁輻射是隨著等離子焊接和氬弧焊接的出現而出現的。②光輻射。在產生外露電弧的各種明弧焊、保護不好的隱弧焊以及處于造渣階段的電渣焊，都會形成光輻射。光輻射的強度取決于焊接方法、焊接工藝參數、施焊點的相對位置、距離等因素。

2 評價方法概述

（1）移動式焊接煙塵凈化器概述。移動式焊接煙塵凈化器應用的主要原理是通過風機產生的風壓為動力，將焊接過程中產生的有毒有害氣體和煙塵吸入設備的排風罩，經過阻火器（防止焊接火花進入設備）后達到一級除塵器，在此，粒徑較大的煙塵由于重力、慣性碰撞等原因進行沉降。通過一級除塵器后，有毒有害氣體和煙塵進入二級除塵器，在此分別經過玻璃纖維層、活性炭棉過濾層和活性炭顆粒吸附層后變為潔凈空氣，最后經設備出風口將達標的潔凈空氣排放到大氣中。

（2）研究方法概述。按照我國現行的工作場所空氣中有害物質監測采樣要求，本次研究使用TFC-30S采樣器對焊接前后的空氣進行抽樣檢測，采樣一共獲取到電焊煙塵中的粉塵樣品、錳與含錳化合物樣品、三氧化鉻樣品各24份，按照GBZ 2.1-2014《工作場所有害因素職業接觸限值第1部分:化學有害因素》、GBZ 2.2-2014《工作場所有害因素職業接觸限值第2部分:物理因素》對使用移動式焊接煙塵凈化器前后煙塵的濃度變化進行效果評價。

3 評價結果概述

（1）車間焊接生產基本情況。甘肅能源化工職業學院焊接車間長100m、寬20m、高4m，主要承擔學院全體學生的焊接實訓，設計焊接工位60個，每天焊接時長6小時。在焊接實訓時，一般以半成品鋼材作為焊接材料，實訓內容主要對材料切口位置進行打磨后實施焊接。焊絲構成的主要成分包括錳、鎳和鉻等元素，經過焊接制成的產品呈現為半封閉狀態，規格為3m×2.9m×3.1m的箱體。

（2）車間通風情況。整個車間的通風采用自然通風加機械輔助通風，在車間上部安設風管和局部通風機。試驗前將凈化器的出口安裝在連接局部通風機的風管上。焊接開始時，打開局部通風機和移動式焊接煙塵凈化器，同時將凈化器的排風罩布置在焊接點的側面5cm處，這樣能迅速降低有害物質的濃度，避免作業人員吸入不潔凈的空氣。

表3 移動式焊接煙塵凈化器參數與配備情況

（3）關于職業病危害因素的確定與測定結果概述。結合焊接車間所采用的生產工藝流程、設備布置情況、作業方式、日常工作期間與有害物質實際接觸的時間等因素，科學布置測點，對主要的有害物濃度進行檢測。通過檢測，發現在整個焊接過程中有害物主要有焊接煙塵、二氧化鉻、錳與含錳無機化合物、電焊產生弧光、鎳與含鎳化合物等。

表4之中相關數據顯示，沒有安裝移動式焊接煙塵凈化器的時，唯一符合我國工作場所有害因素職業接觸限值的指標只有三氧化鉻，安裝并啟動移動式焊接煙塵凈化器后，各個檢測點中有害物質的濃度與我國職業接觸限值要求相符，移動式焊接煙塵凈化器的凈化效果明顯、作用突出。

表4 移動式焊接煙塵凈化器使用前后有害物質測定結果

4 討論

（1）焊接期間職業病危害因素概述。當前我國焊接行業廣泛應用的焊接方式包括氬弧焊和二氧化碳氣體保護焊等工藝。在焊接期間如不采取凈化措施，就會發生有害物質超標造成環境污染的現象發生，給作業人員的身體健康帶來不利影響、威脅作業人員的生命安全。基于這一情況，移動式焊接煙塵凈化器的應用，能夠解決小型企業焊接作業時無凈化措施導致勞動衛生條件差、環保不達標的窘迫，應用前景十分廣闊。

（2）焊接崗位凈化效果不佳常見原因。①在一些焊接崗位上，部分作業人員只注重焊接的質量，忽視了勞動衛生條件。②排風罩的吸風量過小，造成產生的焊接煙塵不能被全部吸走的情況發生。③凈化器使用一段時間后，煙塵顆粒可能會堵塞微孔濾芯中的孔隙，影響到凈化器的除塵效率。為保證凈化器的凈化效率，必須按時對對濾芯進行除塵。

（3）移動式焊接煙塵凈化器應用優勢。治理焊接工藝中產生的煙塵，主要的目的在于保證焊接現場作業人員的健康與安全。在焊接場所使用移動式焊接煙塵凈化器，能夠充分降低工作現場有害物的濃度，促使工作場所中的空氣質量得到了很大的改善，達到了預期目標。同時所得結論能夠為其他焊接工藝的改進提供一些經驗層面參考。

為了提高工作效率，充分保護人的身體健康和生命安全，國內外大量推廣自動化焊接工藝和機械化焊接工藝，個別國家在焊接期間甚至采用機器人焊接的方法，這些方法不僅使工廠內作業人員的勞動強度得到了有效的降低，而且在勞動生產率的提升和保護作業人員的健康及安全方面也取得了可觀的效果。通過控制有害物質的源頭，在有害物質沒有到達工人呼吸帶之前就對其進行凈化處理。移動式焊接煙塵凈化器成本低、操作簡單、凈化效果佳，在現代生產中已得到廣泛的應用。

5 結語

本次研究以甘肅能源化工職業學院焊接實訓車間的移動式焊接煙塵凈化器作為研究對象，根據移動式煙塵凈化器安裝前后車間內所含有害物質的濃度變化量，評價移動式煙塵凈化器所能達到的凈化效果。根據最終得到的研究結果顯示，在移動式煙塵凈化器使用前，各個檢測點中引發職業病危害因素的C-TWA值嚴重超出標準。使用移動式煙塵凈化器投之后，檢測點中C-TWA值與我國對于職業接觸限值的要求相符。因此認為在焊接工作場所使用移動式煙塵凈化器能夠有效降低焊接有害物質的含量，該設備在焊接作業場所具有較高的推廣價值。