Исследование

Процессы сварки используются во всех сферах хозяйственной деятельности человека. Наибольшее распространение в настоящее время получили виды сварки с применением энергии электричества и газов.

Отличительной особенностью условий труда сварщиков по сравнению с другими профессиями является наличие ряда характерных опасных и вредных производственных факторов, являющихся неотъемлемым следствием сварочного процесса. Среди них наибольшую угрозу для здоровья сварщика представляет сварочный аэрозоль, от которого до настоящего времени сварщик защищён очень слабо. Об этом свидетельствуют результаты медицинских обследовании, доказывающие, что среди профессиональных заболеваний сварщиков России и других государств СНГ примерно 80% составляют бронхо-лёгочные, вызванные воздействием сварочного аэрозоля. Это – пневмокониоз, который явился у сварщиков, проработавших в сварочных цехах боле 15 лет, и хронических бронхит, возникающий уже через 5 лет работы в профессии сварщика. Кроме того имеются данные, свидетельствующие о том, что воздействие сварочного аэрозоля на органы дыхания может вызвать риск развития онкологических заболеваний.

Сварочный аэрозоль

Сварочный аэрозоль, представляющий опасность для здоровья работающих, образуется в результате испарения расплавленного металла и шлака, окисления и конденсации образовавшегося пара в твёрдые частицы при выносе его из зоны дуги в окружающую атмосферу, а также в результате образования газов из защитной атмосферы и воздуха при воздействии на них сварочной дуги.

Основной источник паров, из которых образуются токсичные соединения сварочного аэрозоля, находится на торце электрода. Образующийся химический состав токсичных соединений сварочного аэрозоля обусловлен испарением капель расплавленного металла, отрывающихся от торца электрода.

Состав пара зависит от вида испарения металла, определяемого характером переноса электродного металла через дуговой промежуток. Различают фракционный вид испарения, при котором образуется аэрозоль, состав которого определяется парциальными давлениями паров его компонентов и богат фракцией более летучих компонентов, а также нефракционный – когда состав аэрозоля не зависит от упругости паров компонентов и подобен составу применяемого электрода.

Количество выделений и химический состав аэрозоля в целом зависят от составов сварочного материала, защитной атмосферы и от режима сварки. Однако влияние этих параметров на состав сварочного аэрозоля изучено недостаточно.

Имеющиеся данные свидетельствуют об отсутствии надёжной системы прогнозирования составов токсичных соединений сварочного аэрозоля в зависимости от составов сварочных материалов и не установлены зависимости её химического состава от режима сварки. Существующая математическая модель, основанная на измерительном испарении элементов расплава, довольно приблизительно описывает токсичные соединения сварочного аэрозоля, поскольку не учитывает отличительные особенности испарения при дуговом процессе, т.е. фракционное и нефракционное испарение.

Процессы образования сварочного аэрозоля при дуговой сварке изучены недостаточно, а вытекающие из этого рекомендации по снижению выделения сварочного аэрозоля далеко не совершенны.

Характеристика химического состава СА

Таблица 1.1.

Данные согласно Международному стандарту ISO 4063-78
(О – низкий, Х – высокий уровень выделения компонентов СА)

Способ сварки	Наличие компонентов СА в воздухе рабочей зоны
Способ сварки	ТССА	HF	SiF₄	CO	NOᵪ	O₃
ручная дуговая электродом покрытым: · бесфтористое; · фтористо-кальциевое.	Х Х	Х	Х	О	О О
дуговая порошковой проволокой	Х	Х	Х	О	О
дуговая под флюсом проволочным электродом	О	Х	Х
дуговая плавящимся электродом в инертных газах	Х				О	Х
дуговая плавящимся электродом в активных газах	Х			Х	О	О
дуговая плавящимся электродом в активных газах	Х	Х	Х	Х	О	О
дуговая порошковой проволокой в инертных газах	Х	Х	Х		О	Х
дуговая вольфрамовым электродом в инертных газах с присадочной проволокой или без неё	О				О	Х
плазменная	Х			О	О	Х
газовая	О			Х	О

Характеристика классов СА и методы их нейтрализации

Таблица 1.2.

Номер класса СА	Название класса СА	Способы сварки	Методы нейтрализации СА
1	Бесфтористый	Ручная дуговая покрытыми электродами (кроме электродов с основным покрытием).	Механическая или электростатическая фильтрация воздуха от ТССА
2	Фтористый	Ручная дуговая покрытыми электродами с основным покрытием: порошковой проволокой; под флюсом.	Механическая или электростатическая фильтрация от ТССА; сорбционно-фильтрующая нейтрализация HF и SiF₄
3	Оксидоуглеродный	Дуговая плавящимся электродом в активных газах (CO₂); газовая сварка.	Механическая или электростатическая фильтрация от ТССА; низкотемпературное каталитическое окисление CO до CO₂ или сорбционно-фильтрующая нейтрализация HF и CO
4	Озоновый	Дуговая плавящимся электродом в активных газах; дуговая вольфрамовым электродом в инертных газах; плазменная	Механическая или электростатическая фильтрация от ТССА; низкотемпературное каталитическое разложение O₃
5	Фтористооксидоуглеродный	Дуговая порошковой проволокой в активном газе (CO₂)	Механическая или электростатическая фильтрация от ТССА; сорбционно-фильтрующая нейтрализация HF и SiF₄; низкотемпературное каталитическое окисление CO до CO₂ или сорбционно-фильтрующая нейтрализация HF и CO
6	Фтористоозоновый	Дуговая порошковой проволокой в инертных газах	Механическая или электростатическая фильтрация от ТССА; сорбционно-фильтрующая нейтрализация HF и SiF₄; низкотемпературное каталитическое разложение O₃

Выбор средств защиты

Применяемое до настоящего времени отечественное вентиляционное оборудование имеет малую эффективность удаления загрязнённого аэрозолем воздуха из производственных цехов, а применяемые в нём фильтрующие материалы не очищают воздух от вредных компонентов газообразных соединений сварочного аэрозоля.

Анализ исследований, посвящённых СИЗОД для сварщиков от сварочного аэрозоля, позволяет выделить два основных направления в решении этой проблемы: применение фильтрующих респираторов; использование масок сварщика с системой очистки и подачи воздуха в зону дыхания. Первое из них – более простое, однако из-за не совсем удовлетворительных характеристик респираторов в физиологическом отношении (сопротивление дыханию) длительность их применения ограничена. Респираторы целесообразно использовать лишь в тех случаях, когда невозможно применять другие, более удобные средства защиты сварщика от сварочного аэрозоля. Второе направление лишено этих недостатков. Применение защитной маски с системой подачи очищенного воздуха позволяет наиболее эффективно защищать органы дыхания от сварочного аэрозоля.

Правильный выбор методов и средств защиты сварщиков от сварочного аэрозоля может быть осуществлён на основе знания их типичных составов. Очистка воздуха от токсичных соединений сварочного аэрозоля осуществляется относительно легко: для этого применяют механическую фильтрацию загрязнённого воздуха через тканевые, бумажные, зернистые или электростатические фильтры. Для очистки воздуха от газообразных соединений сварочного аэрозоля необходимо применять химические фильтры, причём предназначенные либо для избирательного улавливания определённых газов, либо комбинированные для нейтрализации всех компонентов газообразных соединений сварочного аэрозоля.

Выбор типа средств индивидуальной защиты органов дыхания сварщиков от вредного воздействия сварочного аэрозоля определяется конструктивными особенностями свариваемого изделия, оснащением места сварки и его расположением. Если особенности рабочего места и свариваемой конструкции не позволяют использовать устройства местного отсоса, передвижные и переносные фильтровентиляционные установки, вентиляторы или сварочное оборудование со встроенным отсосом, то для исключения влияния вредных веществ сварочного аэрозоля на организм сварщика используют средства индивидуальной защиты органов дыхания. Особую актуальность применение средств индивидуальной защиты органов дыхания приобретает при сварке в труднодоступных местах и в замкнутых пространствах.

По принципу действия средства индивидуальной защиты органов дыхания разделяются на две группы: фильтрующие (респираторы и противогазы), при использовании которых вдыхаемый человеком воздух очищается от вредных примесей с помощью сорбентов или фильтров, и изолирующие (шланговые и автономные дыхательные аппараты), способствующие изолированию органов дыхания человека от вредного воздействия окружающей среды (чистый воздух для дыхания в этом случае поступает из источника дыхательной смеси).

В зависимости от назначения фильтрующие средства индивидуальной защиты органов дыхания в соответствии с ГОСТ 12.4.034-85 различают противогазовые (ФГ), служащие для защиты от паров и газообразных веществ, противопылевые (ФП), предназначенные для защиты от различных аэрозолей (пыль, дым, туман), а также газопылезащитные (ФГП), применяемые в условиях одновременного содержания в воздухе газов, паров и аэрозолей различных веществ. Средства индивидуальной защиты органов дыхания должны удовлетворять также требованиям ГОСТ 12.4.174-87 – по следующим характеристикам:

эффективности защиты;
надёжности эргономике;
техническому совершенству;
показателям стандартизации и унификации.

Вредные для организма сварщика вещества

Исследование

Сварочный аэрозоль

Характеристика классов СА и методы их нейтрализации

Выбор средств защиты