Чем дышит сварщик при сварке

Обновлено: 25.04.2024

Что такое наночастицы сварочного аэрозоля. И почему даже соблюдение ПДК в воздухе не исключает негативного воздействия на нервную систему человека?

Сварочный аэрозоль — не просто пыль, а химические вещества

Профессиональным заболеванием сварщика в России признан «Пневмокониоз при электросварке и газосварке» (Код заболевания по МКБ-10* J68.0), который вызывается воздействием пыли на лёгкие.

ГОСТ Р 54597-2011 относит сварочное производство к потенциальным источникам наноаэрозолей. Но не будем забегать вперёд. Давайте уменьшим масштаб и посмотрим на то, что собой представляет сварочный аэрозоль, и на его состав.

Сварочный аэрозоль — это смешанные с воздушной средой твёрдые и газообразные токсические вещества, выделяющиеся при сварке. Аэрозоль поступает в зону дыхания сварщиков и резчиков.

В состав сварочного аэрозоля входят различные химические вещества, такие как марганец, хром, медь, никель, фтор и др. Хроническая интоксикация сварщика ими крайне негативно влияет на организм.

Марганец, к примеру, — один из наиболее опасных элементов. Отравление им может привести к расстройствам вегетативной (автономной) нервной системы, токсической энцефалопатии (марганцевый паркинсонизм) и деменции (слабоумие).

ПДК сварочного аэрозоля считают по массе отдельных составляющих

Так сложилось, что воздействие сварочных аэрозолей на человека и животных изучалось при воздействии массовой концентрации. То есть предельно допустимая концентрация (ПДК) сварочного аэрозоля в воздухе определяется по массе отдельных химических составляющих (марганцу, хрому, никелю, кремнию, титану и др.) и рассчитывается исходя из химического состава сварочной проволоки и обмазки электродов.

Простыми словами: ПДК будет считаться соблюдённой, если не превышены массы отдельных химических элементов. Но при таком подсчёте размер частиц аэрозоля и их количество в объёме вдыхаемого воздуха не учитываются.

Размер частиц и их количество имеют значение

Исследования последних лет доказывают, что знание одной только массовой концентрации не обеспечивает выявления соответствующих рисков для здоровья, связанных с вдыханием аэрозолей. Важнейшее значение имеет размер частиц токсичных веществ, которые в настоящий момент не принимаются в расчёт и не учитываются в ПДК.

Экспериментально подтверждено, что свыше 50% наночастиц в диапазоне от 10 до 50 нанометров осаждается в альвеолах лёгких.

Есть основание полагать, что воздействие на организм человека, связанное с вдыханием наночастиц, будет больше, чем могла бы показать его оценка на основе массы.

Благодаря своим размерам конденсированные частицы металлов могут приближаться к клеткам дыхательных путей, взаимодействовать и связываться с ними. Наночастицы легче проникают через барьерный слой эпителиальной клетки и входят в кровоток. Попав в кровь, наночастицы могут перемещаться и осаждаться в других органах.

Более того, экспериментально установлено, что при дыхании частицы оксидов титана, кремния, железа и марганца размером до 280 нм через обонятельные луковицы носа поступают в разные отделы головного мозга.

Наноаэрозоли при сварке: как образуются и что собой представляют

Нано аэрозоли при сварке образуются в результате конденсации паров металла с образования первичных групп (от 27 атомов металла), которые сливаются в агломераты и образуют первичные частицы нанометрового размера (5 – 50 нм).

В зоне дыхания рабочего 60–75% сварочного дыма составляют наночастицы размером 225 и менее нанометров.

Размеры наночастиц сварочного аэрозоля сравнимы с размерами патогенных вирусов.

Перед вами два объекта размером до 100 нанометров. Слева вирус клещевого энцефалита[14] , справа: наночастица сварочного аэрозоля.

Состав наночастиц сварочного дыма определяется составом сварочных материалов и температурой кипения составных элементов. Распределение температур кипения: Марганец< Флюорит

При прохождении через инертные газы в составе частиц дыма могут преобладать неокисленные элементы. В остальных случаях это окислы металлов и металлоидов, часто химически структурно связанные друг с другом.

Количество наночастиц в атмосфере цехов еще предстоит определить. Судя по всему, их очень много

Распределение частиц сварочного аэрозоля в нано- и микродиапазоне в основном изучено на рабочих местах сварщиков и на расстоянии не более 2–5 метров от них. Распределение наночастиц в целом по атмосфере цехов не определялось.

Есть основание полагать, что количество этих частиц чрезвычайно велико. И вот почему:

Массовое содержание сварочного аэрозоля в цехах обычно достигает 1-2 мг/м 3 . По некоторым данным около 10% этой массы (0,1 мг) составляют частицы размером менее 200 нм. Простой расчет показывает, что 0,1 миллиграмма железа или марганца (объем массы 0,01мм 3 ) может состоять из 5∙10 13 наночастиц размером 200 нм в одном кубометре воздуха.

Именно частицы сварочного дыма размером 200 и менее наномикрон создают характерный голубоватый оттенок сварочного дыма и воздуха сварочных цехов за счет дифракции волн света.

Сварочный дым

Около сварщика в полусфере радиусом 500мм (сварка в углекислом газе на токах 350 – 500 ампер) концентрация сварочного дыма достигает 200,0 мг/м 3 . Концентрация марганца – 11,5 мг/м 3 .

Представить такое количество дыма в наночастицах как-то не реально. Это уже 1∙10 17 наночастиц размером 200 нм в одном кубометре воздуха.

Вот и получается, что формального соблюдения ПДК недостаточно. На производстве необходимо использовать все доступные методы удаления опасного сварочного дыма. Ведь сотрудник должен быть здоров не для «галочки», а для того, чтобы эффективно работать на протяжении многих лет, совершенствуя свои навыки.

Подведём итог

Вредные для организма вещества, содержащиеся в сварочных аэрозолях, проникают через эпителий и дыхательные пути человека в виде наночастиц. Они способны оказывать разрушающее воздействие на нервную систему человека (расстройства вегетативной нервной системы, деменция и др.). Подробнее про интоксикацию марганцем и болезнь Паркинсона читайте тут.
Сегодня при расчётах ПДК учитывается только массовая концентрация вещества и не учитывается размер частиц сварочного аэрозоля и их количество в объёме вдыхаемого воздуха (расчёты же говорят, что это количество может быть очень велико).
Современные методы исследований выявляют поражение нервной системы марганцем даже при соблюдении ПДК.
Пока токсикологи не определили, какое количество наночастиц сварочного аэрозоля безопасно для здоровья, следует принять как аксиому: Сварочный дым никогда не должен попадать в дыхательные пути человека и распространяться в окружающей среде.

Источники:

Данная запись создана на основе статьи заслуженного эколога Российской Федерации, Юрия Степановича Корюкаева, написанной специально для АО «СовПлим».

Чем дышит сварщик при сварке

Вреден ли для здоровья сварочный дым?

Сварка – это процесс соединения металлов под нагревом и сжатием деталей под давлением. В процессе сварки образуется комбинация газов и испарений, называемая сварочным дымом, который оказывает токсичное влияние на организм человека. Не так давно Федеральное агентство по охране труда и здоровья США (OSHA) опубликовало информацию, указывающую на связь между вдыханием сварочного дыма и развитием раковых опухолей.

Сварочный дым

Сварочный дым состоит из множества химических веществ, оказывающих вредное воздействие на биоорганизмы. Согласно данным OSHA, среди этих химических веществ значатся свинец, ртуть, окись углерода, асбест, фосген, двуокись азота, двуокись кремния, кадмий, никель, хром, марганец и мышьяк. В зависимости от уровней содержания химикатов различаются и последствия вдыхания сварочного дыма

Химикаты, и их воздействие на тело человека

В связи с тем, что сварочный дым содержит в себе различные химические вещества, то и воздействие их на организм человека усиливается. OSHA опубликовало документ, в котором перечисляет возможные последствия воздействий этих химикатов. К примеру, свинец может нанести вред всем органам человека, вызывая усталость, раздражительность и рвоту. Вдыхание ртути ведет к неврологическим осложнениям, ведущим к потере координации и сенсорным нарушениям. Соляная кислота – производное фосгена и ультрафиолетового излучения во время сварки – может повредить легочную ткань. Даже небольшое воздействие марганца может привести к ухудшению кратковременной памяти и переменам настроения. Двуокись азота раздражает глаза, слизистую носа и горла, а также вызывает скопление жидкости в легких.

Долговременное и кратковременное воздействие

Если длительность воздействия химических веществ не превысила 12 часов, то симптомами воздействия могут быть повышенная температура, одышка и слабость в мышцах. 5-6 часов воздействия хлорированного углеводорода могут вызвать головокружение, стесненное дыхание и раздражение глаз. Постоянное вдыхание сварочного дыма в результате может привести к заболеваниям дыхательных путей, например, пневмонии. Среди затяжных эффектов от воздействия сварочного дыма отмечают сердечные, легочные и кожные заболевания. Кадмий, никель и хром могут ускорить развитие раковых опухолей, и подвергнуть человека риску развития рака легких, гортани и почек.

Меры по снижению риска заболеваний

OSHA разработало стандарты по защите безопасности и здоровья сварщиков, включающие обучение безопасным принципам работы, вентиляция рабочего места, ношение средств индивидуальной защиты, обеспечение пожарной и электробезопасности, проведение сварки в закрытом помещение и установку предупреждающих знаком. Также OSHA установило максимально допустимый предел воздействия химических веществ на человека. Хотя, несмотря на установленный предел, Национальный институт охраны труда США (NIOSH) рекомендует обеспечить как можно меньшее воздействие химикатов на работников.

Медицинское наблюдение

NIOSH рекомендует работодателям ежегодно отправлять сварщиков на медосмотр. Если есть подозрение на пневмонию, скорее всего, придется сделать рентген легких и начать лечение антибиотиками. Если есть подозрение на туберкулез, врачи возьмут мокроту на анализ и отправят работника на кожный тест на туберкулез. Т.к. сварка – это опасная для здоровья деятельность, помните, что при появлении необычных симптомов, например, потери веса, постоянного кашля, проблем со зрением и слухом, раздражения кожи или ухудшения координации движений, вы должны сразу же поставить в известность ваше руководство и, при необходимости, обратиться за врачебной помощью.

Опасности сварочного дыма

Выполняя обязательства, налагаемые законодательством по охране труда, предприятие должно защищать своих работников, контролируя риск для здоровья от сварочного дыма. Это относится как к сварщикам-специалистам, так и к работникам, которые выполняют некоторые виды сварочных работ, независимо от их количества.

Сварочный дым может вызывать рак легких, поэтому Вы должны контролировать риски для здоровья, связанные со сварочным дымом. Сварочный дым также может вызывать астму и многие другие заболевания.

Можно контролировать риск для здоровья, связанный со сварочным дымом следующими способами:

используя методы холодного соединения,
сваривать таким образом, чтобы выделять меньше дыма,
использовать вентсистемы,
с использованием средств защиты органов дыхания и других средств индивидуальной защиты,
осуществлять меры контроля.

Опасаетесь вреда опасных загрязнителей в сварочном аэрозоле? Закажите измерения вредных веществ в сварочном дыме.

Как снизить опасности сварочного аэрозоля?

Используйте местную вытяжную вентиляцию для удаления дыма у источника его образования, используя соответствующие средства защиты органов дыхания (СИЗ), например маску для лица, для защиты работников от вдыхания паров

Уменьшайте воздействие

Чтобы защитить своих работников от риска для здоровья, связанного с вдыханием сварочного дыма, в первую очередь подумайте о том, можно ли использовать альтернативные методы соединения, резки или подготовки поверхности, которые позволяют уменьшить количество дыма или пыли.

Используйте вентиляцию

Если вы не можете избежать сварки на рабочем месте, используйте местные вытяжные вентиляционные системы для работы внутри помещений, чтобы помочь удалить дым у его источника. Это защитит сварщика от воздействия сварочного дыма. Это также поможет защитить других людей, находящихся поблизости.

Вытяжка работает, используя воздушный поток для удаления загрязненного воздуха из процесса для его захвата вытяжкой.

Поддерживайте контроль за воздействием оборудования на людей

Вы должны убедиться в том, что присутствуют все средства контроля, необходимые для защиты ваших работников от риска для здоровья от сварочного дыма:

Следуйте инструкциям по использованию оборудования
Поддерживайте оборудование в рабочем состоянии
Если оборудование неисправно, отремонтируйте его немедленно.
Ежедневно ищите признаки повреждений
Попросите компетентного инженера по вентиляции тщательно протестировать и исследовать систему вентиляции.
Ведите учет всех испытаний и тестов оборудования.
Проводите регулярное профилактическое обслуживание.

Используйте подходящие средства защиты органов дыхания

Если вы не можете добиться адекватного контроля качества воздуха со стороны вытяжки, или если ее монтаж нецелесообразен, вы должны предоставить вашим работникам соответствующие средства защиты органов дыхания.

Например, если они проводят сварку, но дым улавливается не полностью (его запах ощущается), то вы не контролируете риск и должны предоставить защитные средства.

Почему дым от сварки опасен для органов дыхания

Дым от сварки может стать причиной онкологических заболеваний.

Доказать токсичность и опасность для человека элементов сварочного дыма удалось международному научному коллективу из России, Белоруссии, Канады и Швеции. Учёные исследовали наночастицы дыма от различных сварочных электродов и их влияние на живые клетки. Оказалось, что наличие фторидов натрия в электродах влияет на образование большого количества хрома и марганца, что губительно для клеток бронхов. Результаты работы опубликованы в Journal of Hazardous Materials.

Газовая дуговая сварка и дуговая сварка порошковой проволокой благодаря высокой производительности наиболее распространены в строительстве. У этих технологий есть серьёзный минус — их использование сопровождается выбросом большого количества переносимых по воздуху субмикронных частиц. По данному параметру оба метода проигрывают сварке вольфрамовым электродом в инертном газе.

Сварщики без достаточного защитного оборудования подвергаются воздействию потенциально опасного сварочного дыма. Он, независимо от материала или метода сварки, отнесён Международным агентством по изучению рака (IARC) к первой группе канцерогенности для человека. Однако пока недостаточно изучено, какие именно вещества в составе дыма наиболее опасны для человеческого организма и как они образуются.

Учёные из НИТУ «МИСиС» и Института общей и неорганической химии НАН Беларуси совместно со шведскими, немецкими и канадскими коллегами подробно исследовали цитотоксичность наночастиц дыма in vitro и in vivo.

«Мы предположили, что токсичность частиц сварочного дыма, вероятно, зависит от их химического состава и реакционной способности этих элементов, — рассказал сотрудник НИЦ «Конструкционные керамические наноматериалы» НИТУ «МИСиС» Валентин Романовский. — Наше исследование было направлено на изучение роли натрия или его фторидов (NaF), которые намеренно добавляются в сварочные электроды с порошковой проволокой для сварки нержавеющей стали, на растворимость, генотоксичность и цитотоксичность образующихся частиц сварочного дыма».

Учёные выяснили, что частицы сварочного дыма от проволочных электродов, содержащих фторид натрия, выделяют значительно большее количество шестивалентного хрома Cr(VI) как в щелочную среду, так и физраствор. Именно это свойство в ходе исследований in vitro удалось связать с повышенной цитотоксичностью и генотоксичностью наночастиц дыма для эпителиальных клеток бронхов человека.

При этом обнаружилось, что растворимые разновидности марганца, такие как перманганаты, способствуют растворимости хрома из частиц сварочного дыма в физиологических условиях бронхиальных клеток.

«Мы экспериментально показали значительные различия в токсичности in vitro (цитотоксичность, образование активных форм кислорода и генотоксичность), которые коррелируют с высвобожденным количеством шестивалентного хрома и марганца из частиц дыма от сварки. Эти результаты согласуются с эпидемиологическими данными, показывающими повышенный риск рака лёгких при воздействии большого (≥ 1,8 мг / м³) количества сварочного дыма и высокого (≥ 1,4 мкг / м³) количества хрома в рабочей среде», — подчеркнул Валентин Романовский.

По нормам СанПиН сварщики обязаны работать в фильтрующей маске и защитном щитке, а также в хорошо проветриваемом месте, чтобы с большей вероятностью избежать риска онкозаболеваний.

Огненная дуга. Воздействие сварочного аэрозоля на организм электросварщика (ручная дуговая сварка). Рекомендации по измерению. И. А. Борскивер (№2, 2011)

Известно, что повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны относятся к одним из вредных производственных факторов сварочного производства.

ВЫСОКАЯ ТЕМПЕРАТУРА СВАРОЧНОЙ ДУГИ СПОСОБСТВУЕТ интенсивному окислению и испарению металла, флюса, защитного газа, легирующих элементов. Окисляясь кислородом воздуха, эти пары образуют мелкодисперсную пыль, а возникающие при сварке и тепловой резке конвективные потоки уносят газы и пыль вверх, приводя к большой запыленности и загазованности производственных помещений.

Мелкодисперсная пыль, или же твердая составляющая сварочного аэрозоля (далее - ТССА) состоит из мельчайших частиц перенасыщенных паров металлов и других веществ, входящих в состав сварочных, присадочных, напыляемых материалов и основного металла, которые конденсируются за пределами зоны высокотемпературного нагрева.

Скорость витания частиц ГССА — не более 0,08 м/с, оседает она незначительно, поэтому распределение ее по высоте помещения в большинстве случаев равномерно, что чрезвычайно затрудняет борьбу с ней.

Основными компонентами пыли при сварке и резке сталей являются окислы железа, марганца и кремния (около 41, 18 и 6% соответственно). В пыли могут содержаться другие соединения легирующих элементов. Токсичные включения, входящие в состав сварочного аэрозоля, и вредные газы при их попадании в организм человека через дыхательные пути могут оказывать на него неблагоприятное воздействие и вызывать ряд профзаболеваний. Мелкие частицы пыли от 0,4 до 5 мкм (микрометр 1/1000 часть миллиметра), проникающие глубоко в дыхательные пути, представляют наибольшую опасность для здоровья, пылинки размером до 10 мкм и более задерживаются в бронхах, также вызывая их заболевания.

К наиболее вредным пылевым выделениям относятся окислы марганца.

Марганец забивает канальцы нервных клеток. Снижается проводимость нервного импульса, как следствие повышается утомляемость, сонливость, снижается быстрота реакции, работоспособность, появляются головокружение, депрессивные, подавленные состояния.

Марганец почти невозможно вывести из организма; очень тяжело диагностировать отравление марганцем, т.к. симптомы очень общие и присущи многим заболеваниям, чаще же всего человек просто не обращает на них внимания.

Двуокись кремния при длительном вдыхании может вызвать профессиональное заболевание легких - Силикоз (silicosis, от лат. silex кремень)— это болезнь, при которой в легких образуется инородная ткань, которая снижает способность легких перерабатывать кислород, наиболее распространенный и тяжело протекающий вид пневмокониоза. Характеризуется диффузным разрастанием в легких соединительной ткани и образованием характерных узелков. Силикоз вызывает риск заболеваний туберкулезом, бронхитом и эмфиземой легких.

Соединения хрома способны накапливаться в организме, вызывая головные боли, заболевания пищеварительных органов, малокровие.

Окись титана вызывает заболевания легких.

Кроме того, на организм неблагоприятно воздействуют соединения алюминия, вольфрама, железа, ванадия, цинка, меди, никеля и других элементов.

Биологические свойства электросварочной пыли анализируются в три основных гигиенических показателя вредности пыли: растворимость, задержка при дыхании легочной тканью и фагоцитоз.

Газовая составляющая сварочного аэрозоля (ГССА) представляет собой смесь газов, образующихся при термической диссоциации (распад молекул на несколько более простых частиц) газошлакообразующих компонентов этих материалов (СО, СО₂, HF и др.) или же за счет фотохимического действия ультрафиолетового излучения дугового разряда (плазмы) на молекулы газов воздуха (NO, NO₂, О₃).

Газы ГССА способны адсорбироваться на поверхности твердых частиц, захватываться внутрь их скоплений. При этом локальные концентрации газов, адсорбированных на частицах ТССА, могут существенно превышать их концентрации непосредственно в ГССА

Вредные газообразные вещества, попадая в организм через дыхательные пути и пищеварительный тракт, вызывают иногда тяжелые поражения всего организма.

К наиболее вредным газам, выделяющимся при сварке и резке, относятся окислы азота (особенно азота диоксид).

Азота диоксид воздействует в основном на дыхательные пути и легкие, он раздражает дыхательные пути, в больших концентрациях вызывает отёк лёгких, а также вызывает изменения состава крови, в частности, уменьшает содержание в крови гемоглобина.

Углерод оксид (угарный газ) — бесцветный газ, имеет кисловатый вкус и запах; будучи тяжелее воздуха в 1,5 раза, уходит вниз из зоны дыхания, однако, накапливаясь в помещении, вытесняет кислород и при концентрации свыше 1 % приводит к раздражению дыхательных путей, вызывает сильную головную боль, слабость, головокружение, туман перед глазами, тошноту и рвоту, мышечную слабость, потерю сознания.

Озон — газ, токсичный при вдыхании. Он раздражает слизистую оболочку глаз и дыхательных путей. Патологоанатомические исследования показали характерную картину отравления озоном: кровь не свертывается, легкие пронизаны множеством сливных кровоизлияний.

Фтористый водород (гидрофторид) обладает резким запахом, дымит на воздухе (вследствие образования с парами воды мелких капелек раствора) и сильно разъедает стенки дыхательных путей.

Вещество оказывает разъедающее действие на глаза, кожу и дыхательные пути. Вдыхание этого газа вызвает отек легких. Вещество может оказывать действие на повышенный уровень кальция в крови, вызывая гипокальцемию, приводя к сердечной и почечной недостаточности.

Содержание вредных веществ сварочного аэрозоля в воздухе рабочей зоны на рабочих местах не должно превышать ПДК, указанной в ГН 2.2.5.1313-03 "Предельно допустимые концентрации(ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны", а наиболее вероятные вредные вещества, которые входят в состав сварочного аэрозоля в виде твердой (ТССА) и газовой (ГССА) составляющей сварочного аэрозоля приведены в МУ 4945-88 «Методические указания по определению вредных веществ в сварочном аэрозоле (твердая фаза и газы)»

Количество и состав сварочных аэрозолей зависят от вида сварки, химического состава сварочных материалов и свариваемых металлов, защитных покрытий, режимов сварки, состава защитных газов и газовых смесей.

В таблице использованы следующие обозначения: п - пары и/или газы; а - аэрозоль;

*в числителе – максимально разовая, в знаменателе – среднесменная ПДК, прочерк в числителе означает, что Норматив установлен в виде средней сменной ПДК. Если приведен один Норматив, то это означает, что он установлен как максимальная разовая ПДК.

** При длительности работы в атмосфере, содержащей оксид углерода, не более 1 ч предельно допустимая концентрация оксида углерода может быть повышена до 50 мг/м3, при длительности работы не более 30 мин - до 100 мг/м3, при длительности работы не более 15 мин - 200 мг/м3. Повторные работы при условиях повышенного содержания оксида углерода в воздухе рабочей зоны могут проводиться с перерывом не менее, чем в 2 ч.

***1 класс - чрезвычайно опасные, 2 класс – высокоопасные, 3 класс – опасные, 4 класс - умеренно опасные

**** О - вещества с остронаправленным механизмом действия, требующие автоматического контроля за их содержанием в воздухе,

А - вещества, способные вызывать аллергические заболевания в производственных условиях,

К - канцерогены,

Ф - аэрозоли преимущественно фиброгенного действия

В практике наиболее часто встречается сварка углеродистых и низколегированных конструкционных сталей общего назначения, для этого применяют электроды с различными видами покрытий:

рутиловыми, основу покрытия таких электродов составляют рутиловый концентрат (природный диоксид титана), к ним можно отнести такие марки электродов, как АНО-1, АНО-4, АНО-18, ОЗС-4, ОЗС-6, ОЗС-12, МР-3, РБК-5 и др.;
ильменитовыми, название это покрытие получило от минерала ильменита (FeO-Ti02), к ним можно отнести такие марки электродов как АНО-6, АНО-17, ОЗС-21, ОЗС 23 и др.;
кислыми, основу этого вида покрытия составляют оксиды железа, марганца и кремния, к ним можно отнести такие марки электродов как ОММ-5, СМ-5, ЦМ-7, МЭЗ-4 и др.;
целлюлозными, создаются на основе органических соединений (до 50%) – целлюлозы, муки, крахмала, обеспечивающих газовую защиту. Для шлаковой защиты в небольшом количестве применяются рутиловый концентрат, мрамор, карбонаты, алюмосиликаты и другие. К ним можно отнести такие марки электродов, как ОЗС-3, ОЗС-4, ОЗС-12, ОЗС-21, ВЦС-4 и др.;
основными (фтористо-кальцевыми), шлаковую основу составляют минералы — в основном карбонаты кальция и магния (мрамор, магнезит, доломит), а также плавиковый шпат (CaF₂). Поэтому они получили название фтористо-кальциевых покрытий. К ним можно отнести такие марки электродов как УОНИ-13, УОНИ-13/45, УОНИ-13/55, УОНИ-65 АНО-9, АНО-10.

При выполнении сварочных работ с применением электродов с перечисленными видами покрытий, в сварочном аэрозоле выделяются такие вредные вещества, как: марганец, диЖелезо триоксид, двуокись кремния, титана диоксид, углерод оксид, азота диоксид, озон, фтористый водород.

Для сварки легированных, высоколегированных, перлитных, атмосферокоррозионностойких и др. сталей, чугуна, бронзы, меди, латуни, никеля, применяются другие марки электродов, при этом выделяются элементы и соединения перечисленные в таблице 1. Подробней об этом приведено в приложении 6 МУ 4945-88.

Измерение вредных веществ сварочного аэрозоля производят в целях проведения аттестации рабочих мест по условиям труда, производственного или санитарного контроля. Измерения производят испытательные (измерительные) лаборатории, аккредитованные в установленном порядке, причем, измеряемые вредные вещества должны быть внесены в область аккредитации лаборатории.

Для ПДК некоторых веществ установлены две нормативные величины: максимально разовая и среднесменная предельно допустимые концентрации. Величина последней более точно отражает состояние воздушной среды на рабочем месте.

Максимально разовая концентрация - это содержание вещества в зоне дыхания работника, усредненное периодом кратковременного отбора проб.

Длительность отбора одной пробы воздуха определяется методом анализа, зависит от концентрации вещества в воздухе рабочей зоны, но не должна превышать 15 мин, а для АПФД - 30 мин. Фактически - это характеристика безопасности вещества для данного момента с учетом установленного метода отбора проб и его длительности.

Определение среднесменной концентрации вредного вещества предполагает, что в условиях воздействия данного вещества с установленной концентрацией его содержания в воздухе рабочей зоны работник находится 100% времени рабочей смены, при этом учитывается и время воздействия на организм сварочного аэрозоля (время пребывания).

При определении среднесменной концентрации вредных веществ сварочного аэрозоля расчетным методом часто вызывает затруднение в определение времени выполнения сварочных работ (длительность этапа производственного процесса). Это обусловлено тем, что сварочные работы на многих предприятиях не носят стабильный характер, а операции не повторяются в течение рабочей смены ежедневно. В качестве примера к таким работам можно отнести электросварщиков в ремонтных подразделениях предприятии, бригадах трудоемких процессов сельхозпредприятий, в строительстве и т. п.

Время пребывания устанавливается приблизительно, приходится беседовать с сварщиком, бригадиром, мастером. При этом многие считают

(в том числе и некоторые специалисты ПФ РФ), что это время можно применять при оформлении на льготную пенсию, поэтому просят, а иногда и требуют ставить время пребывания – не менее 80% .

Это ошибочное мнение, поскольку в данном случае не учитывается время на выполнение подготовительных, вспомогательных, текущих ремонтных работ, а также работ вне своего рабочего места в целях обеспечения выполнения своих трудовых функций.

Подготовительно-заключительные операции – это подбор металла, правка и резка его, заготовки шаблонов, разметка; операции по обработке деталей - наметки, резки, образования отверстий, операции по сборке и прихватке конструкций из заготовленных деталей, обработки кромок шва. Подготовительно-заключительные операции могут составлять до 30% от общего времени изготовления изделия (времени пребывания).

Вспомогательные и работы по обслуживанию рабочего места – это текущий ремонт и обслуживание оборудования и приспособлений, поддержание рабочего места в санитарно гигиеническом, противопожарном и травмобезопасном состоянии, уход за инструментом и др. Такие работы могут составлять до 10% от рабочего времени.

Как определить время пребывания (время воздействия сварочного аэрозоля на организм сварщика)?

Есть мнение, что опытный сварщик расходует в час один килограмм электродов. В этом случае можно разделить общее количество электродов в килограммах на количество рабочих дней. Но данное мнение, на мой взгляд не подходит для проведения измерений и оформления протоколов, поскольку расход электродов может зависеть от видов и способов сварки, диаметра и марки электродов, толщины свариваемых материалов, видов сварных соединений и швов и т.д.

Можно рассчитать расход электродов и время горения сварочной дуги расчетным способом. Для этого необходимо взять для расчетов наиболее часто применяемые электроды, свариваемые материалы, способы и режимы сварки:

углеродистые и низколегированные конструкционные стали общего назначения толщиной S, 4-6 мм.
электроды: АОН-4, АНО-6, УОНИ-13, диаметр электродов зависит от толщины свариваемого металла = S/2+1= 3-4 мм.
Сварочный ток I=(20+6d)dk где d – диаметр электрода, а k – коэфициент учитывающий положение сварного шва в пространстве: 1-нижний шов, 0,9-вертикальный, 0,8 потолочный (чаще всего применяется нижний). I= (20+6х4)4х1= 176А
допускаемая плотность тока(А/мм) = 11,5-16,0
коэффициента наплавки: коэффициент, выраженный массой металла, наплавленной за единицу времени горения дуги, отнесённой к единице сварочного тока

где αн — коэффициент наплавки; Gн — масса наплавленного за время t металла, г (с учетом потерь).

Коэффициент наплавки зависит от рода и полярности тока, типа покрытия и состава проволоки, а также от пространственного положения, в котором выполняют сварку.

Коэффициент наплавки является одним из показателей характеристик электродов. Для электродов марки АОН-4, АНО-6, УОНИ-13 α_н = 9-11 г/Ач Возьмем среднее значение 10

Основное время, t_o – время горения дуги можно вычислить по формуле:

где F – площадь поперечного сечения наплавленного метала в см 2 ;

l – длина шва в см.;

γ – удельный вес наплавленного металла в г/см 3 , его принимают равным удельному весу основного металла = 7,85 г/см 3 ;

I – сварочный ток в а;

α_н – коэффициент наплавки в г/а . ч

Площадь поперечного сечения, F, которая существенно зависит от сварного соединения, определяется геометрическим расчетом по ГОСТу 2564-80, как сумма площадей треугольников.

В большинстве случаев, площадь поперечного сечения валика можно принять равной 0,3÷ 0,7 см 2 .

Так, при одностороннем сварном соединении металла S = 4мм без скоса кромок, площадь поперечного сечения наплавленного метала будет равна 0,32 см 2 , а при одностороннем сварном соединении металла S = 6мм со скосом кромок, площадь поперечного сечения наплавленного метала будет равна 0,78 см 2. Среднее значение возьмем 0,55 см 2 .

Длину шва, l для приведения к единице веса электродов необходимо вычислить из расчета расхода одного килограмма электродов.

Вес электродов на 1 погонный метр шва зависит в основном от двух параметров:
веса наплавленного металла и потерь. Первый параметр определить довольно просто, определить площадь сечения шва ,умножить на длину и на удельный вес стали. Второй параметр зависит кроме прочего от марки электрода. Информация о том и другом есть в справочной литературе.
Нас устроят приближенные данные, (а они в любом случае такие, только степень точности разная) можно поступить так :
0,55*100 = 55.0 куб.см - это объем одного метра наплавленного металла
55*0.00785 =0.4318 кг - вес наплавленного металла
0.4318*1.5 = 0.65 кг электродов /м шва
1.5 -коэф.потерь , обмазка , огарки , разбрызгивание, разгильдяйство и пр.

На 1 кг. электродов: 1: 0,65 = 1.54 м. = 154 см. шва

Произведем расчет: t_o = 0,55*154*7,85: (176*10) = 0,378 час

Так как, длину шва приняли из расчета на 1 килограмм электродов, получается, что за 0,378 часа, в среднем, электросварщик расходует 1 кг электродов,

или за 1 час – 2,6 килограмм.

Время воздействия сварочного аэрозоля на организм сварщика в течении рабочего дня теперь можно вычислить по формуле:

Где: Pэл – количество электродов израсходованных электросварщиком в месяц

Читайте также: