汽車噴漆管路的靜電消除

崔韞峰

靜電簡介

靜電（Static Electricity）是一種處于靜止狀態(tài)的電荷。靜電指的是一種附在物體表面，能對周圍的其他物體產生影響的電流不平衡現象，這種不平衡產生于當原子獲得或者丟失電子時。在正常狀況下，一個原子的質子數與電子數量相同，正負電平衡，所以對外表現出不帶電的現象。但是由于外界作用如摩擦或以各種能量，如動能、位能、熱能、化學能等形式作用會使原子的正負電不平衡。

靜電產生原因

1.微觀原因

根據原子物理理論，電中性時物質處于電平衡狀態(tài)。

由于不同物質原子的接觸產生電子的得失，使物質失去電平衡，產生靜電現象。

2.宏觀原因

（1）物體間摩擦生熱，激發(fā)電子轉移。

（2）物體間的接觸和分離產生電子轉移。

（3）電磁感應造成物體表面電荷的不平衡分布。

（4）摩擦和電磁感應的綜合效應。

噴漆產生靜電原因分析

噴漆是用噴槍做工具，以壓縮空氣的氣流將漆料從噴槍咀中噴成霧狀，分散沉積在加工物件上。噴漆有清噴涂和有色噴漆兩類。清漆由硝酸纖維素（或醋酸纖維）乙烯纖維素、樹脂、增韌劑和溶劑組成。清噴漆的濃度低、溶劑多、沸點低、易發(fā)揮，它的蒸氣在空氣中達到一定濃度時，碰到火花，便會立即引起爆炸、火災。有色噴漆除漆料中多一種著色劑外，其火災危險性與清噴漆相同。

油漆及其稀釋劑等都是電阻率很高的物質，容易產生和積聚靜電。例如，醇酸磁漆的電阻率為2×109～3×1010Ω·cm，過氯乙烯磁漆的電阻率為4.5×108～6×109Ω·cm，二甲苯的電阻率為2×1012～3×1013Ω·cm。

漆料在管道內流速快。噴涂時，都是以壓縮空氣將漆料從噴漆槍的小孔中噴出，氣泵的工作壓力一般為3 ～4kg/cm2，噴漆在管道內流速一般在3m/s 以上，流速這樣快，也容易產生靜電。

噴漆從噴槍內高速噴出時，形成許多飛濺的小霧料，它們相互磨擦撞擊，也容易產生靜電。

噴槍、人體、工件對地絕緣，靜電不易導走。噴漆用的噴槍雖然是金屬的，但是通過塑料軟管或橡膠軟管與氣泵連接，對地也是絕緣的。而手持噴槍的工人一般都穿著絕緣性較強的橡膠底工作鞋，對地也是絕緣的。被噴涂的工件如果是非金屬體，或雖系金屬材料，但有其他支架、墊板，導電性能差，也都會積聚靜電。

據試驗，當氣泵壓力為3 ～4kg/cm2，噴涂工人穿的橡膠鞋底電阻為1000MΩ、電容為100pF 時，對一個點連續(xù)噴涂1.5 ～5min，積聚的靜電發(fā)生放電時的火花能量可達0.2mJ，已超過許多易燃液體的最小著火能量。在噴漆工場內，空氣中往往含有大量的由油漆、稀釋劑、溶劑等揮發(fā)出來的易燃氣體。雖然裝有通風裝置，但排風量常達不到要求，這些易燃氣體可能達到爆炸極限。如果靜電放電產生電火花，極容易引起燃燒爆炸。尤其在作業(yè)現場內，難免有許多噴漆散落，而工作臺上、排風管內到處都有漆垢，如萬一著火后火勢會迅速蔓延擴大。

靜電噴漆采取的防火措施

靜電噴漆是借助于高壓電場的作用，使噴出細密的帶負電的漆霧。通過靜電引力而沉積在帶正電的工件表面。靜電噴漆使用的高壓電，通常是在6 萬伏以上。當電壓為1 萬伏時，如果噴槍距工件小于1cm，就會放電打火，而噴漆的易燃氣體遇到火花就會起火。為了防止靜電噴漆引起火災，應注意以下幾點：①靜電噴漆操作室應與高壓發(fā)生器分開；②靜電噴漆操作室的電氣設備（電燈和電機）應采用防爆式的；③噴漆操作室應有良好的通風；④噴槍與工件應保持一定的安全距離并設法固定，不使其振蕩而錯位；⑤噴漆場所應有充足的滅火工具；⑥噴漆車間應禁止使用明火，禁止吸煙；⑦噴漆車間電氣設備應采用防爆式的；⑧噴漆車間內的噴漆沉積物應及時清除；⑨噴漆設備應有良好的接地以導除靜電荷； ⑩噴漆車間內的漆料與溶劑的存量不宜過多；一般以當天用量為限，剩下的漆料應退還庫房存放。

噴漆靜電消除存在的問題

目前公司涂裝廠使用靜電噴槍的輸漆管沒有靜電消除能力，為了防止靜電所引發(fā)的火災，操作人員通過改善，在噴槍槍頭和隔膜泵之間加裝了靜電消除銅線，但是這樣只能消除槍頭和隔膜泵靜電，消除不了輸漆管路的靜電，存在很大的風險，改善前如圖1 所示。

圖1 改善前

改善噴漆靜電過程

通過改善輸漆氣管，這樣不僅能消除槍頭和隔膜泵靜電，同時也消除靜電噴槍槍頭和隔膜泵之間輸漆管路靜電，預防由靜電所引發(fā)的火災安全隱患，通過對目前現場使用的噴漆管進行觀察分析，并通過中國機械工業(yè)安全衛(wèi)生協會專家咨詢，決定將目前所使用的噴漆管更換為管壁里面帶金屬絲的噴漆管，后通過市場尋訪，經過多次驗證及實驗，最后決定將噴漆管更換為美國固瑞克噴漆管（管壁中間帶有金屬絲），更換后從噴搶到輸氣管、隔膜泵靜電都可以消除，再不用另外穿線消除靜電，更換為內壁帶有金屬絲的管路后，槍頭和隔膜泵靜電，以及靜電噴槍槍頭和隔膜泵之間輸漆管路靜電得以消除，可以降低因靜電帶來的火災事故。改善后如圖2 所示。

改善后存在的價值

1.有形效果

按照2012 年5 月8 日6 時44 分，北京現代第一工廠涂裝車間靜電起火事故，過火面積100m2，無人員傷亡，直接經濟損失121000000 元，根據此事故損失金額，同時結合蘭州公司涂裝廠實際投資金額28000000 元計算，再加火災事故導致停產1月計算，20 天（每月平均生產20 天）×60 臺（每天產量）×40800元（每臺車子價格）=48960000元。

圖2 改善后

節(jié)約的費用為：

48960000+28000000 =76960000 元

2.無形效果

(1)提高了員工滿意度。

(2)保障了公司HSE 的運行。

(3)降低了公司經營管理風險。

(4)提升了設備本質安全。

(5)節(jié)約了公司成本，如發(fā)生一起火災事故損失不可估量。

(6)提升了公司安全管理水平。

(7)給職工創(chuàng)造了安全的工作環(huán)境。

結語

通過改善噴漆氣管，提升了設備的本質安全，降低了公司經營管理風險并節(jié)約成本，如果能夠在其他生產基地推廣，則效益更大。