焊接的职业危害与防护措施

1 引言

　　焊接具有生产周期短、成本低、结构设计灵活，用材合理及能够以小拼大等一系列优点，因而在工业生产中得到了广泛应用。但与此同时出现了各种不安全、不卫生的因素威胁着焊工及其它生产人员的安全与健康。
　　焊接污染种类多、危害大，已成为一大环境公害。随着相关研究的深入，治理技术日趋完善，焊接污染已得到了相对有效的控制。本文从焊接污染的形成及危害入手，提出切实可行的防治对策。

2 有害因素的来源与危害

　　焊接过程中的有害因素可分为金属烟尘、有毒气体、高频电磁场、射线、电弧辐射和噪声等。出现哪类因素，主要与焊接方法、被焊材料和保护气体有关，而其强烈程度受焊接规范的影响。
2.1  电焊烟尘
2.1.1 电焊烟尘的产生
　　熔焊过程中会产生大量的电焊烟尘。它包括烟和粉尘。其中直径小于0.1μm的微粒称为烟，直径在0.1~10μm之间的微粒称为粉尘。焊条和母材金属熔融时产生的蒸气，在空气中迅速冷凝、氧化形成不同粒度的电焊烟尘。它以气溶胶形态漂浮于作业环境空气中。

表1：几种金属元素的沸点
 
元素            Fe             Mn          Si           Cr           Ni   
沸点℃      3235        1900      2600      2200      3150 

　　电焊烟尘首先来源于焊接过程金属的蒸发，这是因为焊接电弧的温度在3000℃以上，而弧中心温度高于6000℃，如此高的温度必然引起金属元素的蒸发和氧化。表1是几种金属元素的沸点；其次是在电弧高温作用下分解的氧气与弧区内的液体金属发生氧化反应而产生的金属氧化物。它们除了可能留在焊缝里造成夹渣等缺陷外，还会向作业现场扩散。其主要是氧化铁、氧化锰、氟化物及二氧化硅等组成的混合性粉尘。
2.1.2 电焊烟尘的危害
　　焊接黑色金属材料时，烟尘主要成份是铁、硅、锰。焊接其他不同材料时，烟尘中尚有铝、氧化锌、钼等，其中毒性最大的是锰。铁、硅的毒性虽然不大，但因其尘粒在5微米以下，在空气中停留时间较长，容易经呼吸道进入肺内形成尘肺。氧化铁、氧化锰微粒和氟化物等通过上呼吸道进入末梢细支气管和肺泡，再进入体内，易引起焊工金属热。黑色金属焊接时发尘量及其主要毒物见表2。
　　焊工长期接触这样的金属烟尘，如果防护不良，吸进过多的烟尘，将引起头痛、恶心、气管炎、肺炎、甚至有形成焊工尘肺、金属热和锰中毒的危险。
2.2  有毒气体
　　在电弧高温和强烈紫外线作用下，弧区周围可形成多种有毒气体，其中主要有臭氧、氮氧化物、一氧化碳和氟化氢等。
有毒气体成份及量的多少与焊接方法、焊接材料、保护气体和焊接规范有关。例如熔化极氩弧焊焊接碳钢时，由于紫外线激发作用而产生的臭氧量高达73μg   /min；二氧化碳气体保护焊焊接碳钢时，臭氧产生量仅为7μg   /min。
　　各种有毒气体被吸入人体内，将影响操作者的健康。
　　(1) 臭氧主要对人体的呼吸道及肺有强烈的刺激作用。臭氧浓度超过一定限度，特别是在密闭容器内焊接而通风不良时，可引起支气管炎、咳嗽、胸闷等症状。
　　(2) 氮氧化物对肺有强烈刺激作用。急性氮氧化物中毒是以呼吸系统急性损害为主的全身疾病。
　　(3) 一氧化碳是一种窒息气体，经呼吸道吸入的一氧化碳，使氧在体内的输送或组织吸收氧的功能发生障碍，使人体组织因缺氧而坏死。
　　(4) 吸入较高浓度的氟化氢气体或蒸气，可严重刺激眼、鼻和呼吸道黏膜，可发生支气管炎、骨质病变等。
烟尘与有毒气体存在着一定的内在联系。电弧辐射越弱，则烟尘越多，有毒气体浓度越低。反之，电弧辐射越强，有毒气体浓度就越高。
2.3  弧光辐射
　　电弧放电时，一方面产生高热，同时还会产生弧光辐射。弧光辐射主要包括可见光线、红外线和紫外线。作用在人体上，被体内组织吸收，引起组织的热作用、光化学作用或电离作用，造成人体组织急性或慢性损伤。
2.4  噪声
　　等离子弧焊接和切割过程中，由于等离子流以高速喷射，发生摩擦，产生噪声。噪声强度超过卫生标准时，对人体有危害。人体对噪声最敏感的是听觉器官。无防护情况下，强烈的噪声可引起听觉障碍、噪声性外伤、耳聋等症状。长期接触噪声，还会引起中枢神经系统和血液系统失调，出现厌倦、烦躁、血压升高、心跳过速等症状。
2.5  放射性物质
　　氩弧焊和等离子弧焊接、切割使用的钍钨棒电极中的钍是天然放射性物质，能放出α、β、γ三种射线。放射性物质以两种形式作用于人体：一是体外照射，二是焊接操作时，含有钍及其衰变产物的烟尘通过呼吸系统和消化系统进入人体，很难被排出体外，形成内照射。内照射危害较大。人体长期受到超过容许剂量的照射，或者放射性物质经常少量进入并积蓄在体内，可引起病变，造成中枢神经系统、造血器官和消化系统的疾病，严重的可能发生放射病。
2.6  高频电磁场
　　在非熔化极氩弧焊和等离子弧焊割时，常用高频振荡器来激发引弧，有的交流氩弧焊机还用高频振荡器来稳定电弧。人体在高频电磁场作用下会产生生物学效应，焊工长期接触高频电磁场能引起植物功能紊乱和神经衰弱，表现为全身不适、头昏头痛、疲乏、食欲不振、失眠及血压偏低等症状。据测定，手工钨极氩弧焊时，焊工各部位受到高频电磁强度均超过标准，其中以手部强度最大，超过卫生标准五倍多。

3、焊接与切割作业的劳动保护措施

　　所谓保护，就是要把人体同生产中的危险因素和有毒因素隔离开来，创造安全、卫生和舒适的劳动环境，以保证安全生产。安全生产包括两个方面的内容：一是要预防工伤事故的发生，即触电、火灾、爆炸、金属飞溅和机械伤害等；二是要预防职业病的危害，防尘、防毒、防射线和噪声等。本文主要论述有害因素的防护措施。
3.1  通风防护措施
　　焊接切割过程中只要采取完善的防护措施，就能保证焊工只会吸入微量的烟尘和有毒气体，通过人体的解毒作用，把毒害减到最小程度，从而避免发生焊接烟尘和有毒气体中毒现象。通风技术措施是消除焊接粉尘和有毒气体、改善劳动条件的有力措施。
3.1.1  通风措施的种类
　　按通风范围，可分为全面通风和局部通风。由于全面通风费用高，且排烟不理想，因此除大型焊接车间外，多采用局部通风措施。
3.1.2  机械通风措施
　　(1)、全面通风在专门的焊接车间或焊接量大、焊机集中的工作地点，应考虑全面机械通风，可集中安装数台轴流式风机向外排风，使车间内经常更换新鲜空气。
　　(2) 局部通风分为送风和排气两种。局部送风只是暂时将焊接区域附近作业地带的有害物质吹走，虽对作业地带的空气起到一定的稀释作用，但可能污染整个车间，起不到排除粉尘与有毒气体的目的。局部排气是目前采用的通风措施中，使用效果良好，方便灵活，设备费用较少的有效措施。
　　局部通风系统主要由吸尘罩(排烟罩)、风道 、除尘或净化装置以及风机组成，如图1。
　　局部通风形式有固定式排烟罩(吸尘罩)、移动式排烟罩、手执式排烟罩等。使用固定式或可移动式排烟罩时，应同时安装净化过滤设备或与整体通风净化系统结合起来，否则只是将有害物质转移，仍会污染车间、厂房的环境空气。
3.2  个人防护措施
　　个人防护措施主要是指对头、面、眼睛、耳、呼吸道、手、脚和身躯等的人身防护。主要有防尘、防毒、防噪声、防高温辐射、防放射性、防机械外伤等。
　　焊接作业除穿戴一般防护用品(如工作服、手套、眼镜和口罩)外，针对特殊作业场合，还可以佩带通风焊帽，防止烟尘危害。
　　对于剧毒场所紧急情况下的抢修焊接作业，可佩带隔绝式氧气呼吸器，防止急性职业中毒事故的发生。
　　为保护焊工眼睛不受弧光伤害，焊接时必须使用镶有特制防护镜片的面罩，并根据焊接电流的强度不同来选用不同型号的滤光镜片。
　　焊工应穿浅色或白色帆布工作服，并将袖口扎紧，领口扣好，皮肤不外露，以防止皮肤受到伤害。
　　长时间在噪声环境下工作的人员应戴上护耳器，以减小噪声对人的危害程度。
3.3  改革工艺和改进焊接材料
3.3.1 生产工艺的优化选择
　　不同的焊接工艺产生的污染物种类和数量有很大的区别。条件允许的情况下，应选用成熟的隐弧焊代替明弧焊，可大大降低污染物的污染程度。
3.3.2 焊接材料和设备的选择
　　在生产工艺确定的前提下，应选用机械化、自动化程度高的设备。采用低锰、低氢、低尘焊条；氩弧焊和等离子弧焊接切割时不用钍钨棒，改用放射性较低的铈钨或钇钨电极；氩弧焊引弧及稳弧措施，尽量采用脉冲装置，而不用高频振荡装置；在保证焊接质量的前提下，合理选用工艺参数可降低噪声。
3.3.3  提高操作者技术水平
　　高水平的焊接工人在焊接过程中能够熟练、灵活地执行操作规章，并根据具体情况作出相应的技术调整。与非熟练工相比，发尘量减少20%以上，焊接速度快10％，且焊接质量好。
3.3.4  努力采用和开发安全卫生性能好的焊接技术
　　提倡在焊接结构设计、焊接材料、焊接设备和焊接工艺等各个环节中，采用和开发安全卫生性能好的焊接技术，见表5。

4 结束语

　　焊接作业污染种类多，危害大，应从污染源、传播途径、个人防护等多方面进行综合治理。在保证焊接质量的前提下，结合实际情况制定切实可行的防治对策，防止有害因素的影响，创造安全、卫生、舒适的劳动环境。