Что такое сварочный аэрозоль

Обновлено: 16.05.2024

Сварочные работы широко распространены. Существует много разнообразных видов сварки, но в каждом из них в воздух поступают сварочные аэрозоли. Они представляют собой сложные смеси химических веществ, состав которых зависит от вида сварки и применяемых материалов. При полуавтоматической сварке проволокой в среде углекислого газа в,воздушную среду попадает оксид углерода СО, благодаря термической диссоциации С02, и много пыли. Образуется также озон и интенсивная ультрафиолетовая радиация. Пыль содержит значительные количества марганца, являющегося биологически активным компонентом.[ . ]

Сварочные аэрозоли, токсические газы могут явиться причиной развития воспалительных изменений дыхательных путей, пневмо-кониоза, могут также развиваться легкие формы марганцевых интоксикаций. Все виды сварки и резки металлов являются опасными в отношении развития электроофтальмий. Электросварочные работы опасны также с точки зрения возможности электротравм. У операторов плазменных установок под воздействием шума и ультразвука могут развиваться астенонев-ротический синдром, вегетососудистая дисфункция, стойкое снижение слуха, у клепальщиков — вибрационная патология.[ . ]

Сварочная пыль на 99% состоит из частиц размером от 10-3 до 1 мкм, около 1% пыли содержит частицы размером 1. 5 мкм. Химический состав выделяющихся при сварке загрязнений обусловлен в основном составом сварочных материалов (проволоки, покрытий, флюсов) и почти не зависит от состава свариваемых металлов. Так, при ручной дуговой сварке сталей штучными электродами марки ЭА 606/11 на 1 кг расходуемых материалов в среднем выделяется 14 г/кг сварочного аэрозоля, в том числе 0,6 г/кг Сг203 и 0,68 г/кг Мп и его соединений, а также газов: 1,3 г/кг N02 и 1,4 г/кг СО. Замена ручной сварки на автоматическую при использовании флюса ОСЦ-45 снижает среднее количество выделяемого сварочного аэрозоля до 0,09 г/кг и содержание газов в удаляемом воздухе - до 0,006 г/кг.[ . ]

При выполнении сварочных работ атмосферный воздух загрязняется сварочным аэрозолем, в составе которого в зависимости от вида сварки, марок электродов и флюса находятся вредные для здоровья оксиды металлов (железа, марганца, хрома, ванадия, вольфрама, алюминия, титана, цинка, меди, никеля и др.), газообразные (фтористые соединения, оксиды углерода, азота, озон).[ . ]

Материал: воздух, загрязненный сварочным аэрозолем.[ . ]

Объем выбросов в атмосферу при сварочных работах определен исходя из того, что ручная дуговая сварка труб будет производиться штучными электродами ЭА 48/2 из расчета их общего расхода 1530 кг. В результате сварки сталей будут выброшены в атмосферу следующие загрязнители (кг): сварочный аэрозоль - 27,3, оксид железа - 24,2, соединения марганца - 1,03, Сг+6 в пересчете на триокись хрома - 1,08. Пыль неорганическая с содержанием БО, от 20 до 70% - 0,75, диоксид титана - 0,085, фтористый водород - 2,69, диоксид азота -1,38, оксид азота - 2,91. Всего в атмосферу при сварочных работах будет выброшено свыше 60 кг ЗВ.[ . ]

Для очистки вентиляционных выбросов от сварочного аэрозоля могут быть использованы пластинчатые электрофильтры, обеспечивающие эффективность очистки до 0,95. Такими фильтрами целесообразно оборудовать крупные вентиляционные установки, к которым должны подключаться небольшие системы местной вытяжной вентиляции. Эти фильтры необходимо периодически очищать от осаждаемой сварочной пыли.[ . ]

С ремонтных участков предприятий технологического транспорта, нефтемашремонта и баз обслуживания наряду с выбросами оксидов азота, серы и углерода, сажи выбрасываются в окружающую среду сварочный аэрозоль, серная кислота, пары свинца, толуол, ацетон, краски, масла и других химические продукты.[ . ]

Применяется электросварка контактная и дуговая. При контактной сварке ток проходит между плотно прилегающими друг к другу металлическими частями. При дуговой электросварке между электродом и свариваемой деталью образуется электрическая дуга большой яркости; образуется также сварочный аэрозоль. Спектр излучения вольтовой дуги находится в области фиолетовых и ультрафиолетовых лучей. Сварочный аэрозоль обладает высокой дисперсностью и достаточно сложным составом: оксиды силиция, марганец, хром, частицы железа и др. Наибольшее содержание оксида марганца и кремнезема в пыли дают электроды с высоким содержанием марганца.[ . ]

ВСМПО находится в Верхней Салде (Свердловская обл.). Город расположен в подзоне южной тайги; из почв преобладают дерново-подзолистые. Самыми неблагоприятными ветрами являются северные и северо-западные, так как при таких ветрах факел загрязнений распространяется на весь город. Кроме этого, город находится в зоне влияния атмосферных загрязнений от Нижнего Тагила. В атмосферу выбрасывается пыль (кварцевая, абразивная, металлическая), аэрозоль масла; поступает масляный туман, сварочная аэрозоль, окислы марганца, хрома, меди, никеля; соединения кремния, фториды; окиси углерода, азота, бензпирена; туманы кислот (серной, соляной, азотной), фтористый водород, окислы титана.[ . ]

Сварочный аэрозоль

Отличительной особенностью условий труда сварщиков является наличие ряда характерных опасных и вредных производственных факторов, наибольшую угрозу из которых сварщиков представляет сварочный аэрозоль (СА).

В силу своих мельчайших размеров (иногда меньше 1 микрометра) сварочный аэрозоль вызывает различные заболевания, при длительном воздействии увеличивает риск возникновения сердечнососудистых и онкологических заболеваний, а также уменьшают продолжительность жизни.

Состав сварочного аэрозоля зависит от состава сварочных и свариваемых материалов. Это указывает на большое разнообразие твердых частиц аэрозоли как по составу, так и по морфологии. Медицинскими исследованиями установлено, что вредность сварочного аэрозоля зависит не только от ПДК вредных веществ в воздухе не месте проведения сварочных работ, но и от их морфологии, дисперсности, состава и структуры.

В данном реферате рассмотрены классификации СА по механизмам образования, по морфологии и дисперсности СА.

Сварочный аэрозоль

Аэрозо́ль — дисперсная система, состоящая из взвешенных в газовой среде (дисперсионной среде), обычно в воздухе, мелких частиц (дисперсной фазы). Аэрозоли, дисперсная фаза которых состоит из капелек жидкости, называются туманами, а в случае твёрдых частиц, если они не выпадают в осадок, говорят о дымах (свободнодисперсных аэрозолях), либо о пыли (грубодисперсной аэрозоли).

Размеры частиц в аэрозолях изменяются от нескольких миллиметров до 10 −7 мм.

Сварочный аэрозоль (СА) -твердые и газообразные токсические вещества, выделяющиеся при сварке, образующие с воздушной средой аэрозоль и поступающие в зону дыхания сварщиков и резчиков. СА содержат различные металлы (железо, марганец, кремний, хром, никель, медь, титан, алюминий, вольфрам и др.), их окислы и др. соединения, а также фтористый водород, тетрафторид кремния, озон, окись углерода, окислы азота и др. Количество и состав образующихся СА зависят от химического состава сварочных материалов, свариваемых металлов, способов и режимов сварки, наплавки, резки и пайки металлов. ПДК в рабочей зоне (в т. ч. для аэрозолей) не должна превышать в сумме 10 мг/м 3 .

В основном СА состоит из железа и его оксидов, а также соединений марганца, хрома, никеля, фтора, кремния, азота и др., отличающихся высокой токсичностью. Для уменьшения вредного влияния СА важно учитывать не только элементный качественный и количественный состав аэрозоля, но и его особенности химической связи, а также тип кристаллической решётки соединений, входящих в состав СА. Однако для анализа сварочных аэрозолей на промышленных предприятиях используют в основном фотометрический метод анализа, который требует затраты большого количества времени на предварительную пробоподготовку. В ходе длительного анализа могут произойти изменения структуры аэрозоля (например, известно, что Сr6+ в аэрозолях, образующихся при сварке нержавеющих сталей, по истечении 30–40 мин после сварки восстанавливается до Сr3+, который имеет меньшую токсичность). Поэтому для изучения структуры аэрозоля необходимо использовать методы, которые позволяют исследовать аэрозоль в процессе сварки или сразу после нее. Изучению структуры сварочных аэрозолей в последнее время уделяют большое внимание, предлагая использовать спектроскопические, дифракционные, резонансные методы изучения сварочного аэрозоля.

Спасение сварщиков — дело техники, государства и… самих сварщиков

Про поражение нервной системы продуктами сварочных дымов мы писали тут. В этой статье мы не будем говорить о том, как опасен сварочный дым для здоровья. Поговорим о мерах защиты.

Государство защищает нормами и контролем

Государство законодательно требует максимально сокращать вредные и тяжёлые условия труда, регламентируя работу промышленных предприятий и вводя специальные меры по защите здоровья и окружающей среды. К этим мерам в первую очередь относится применение средств коллективной и индивидуальной защиты, средств очистки воздуха, воды, переработка отходов.

Применение местной вытяжной вентиляции и очистки воздуха при сварке законодательно нормируется многочисленной нормативной документацией: ГОСТы, санитарные и строительные правила, правила безопасности при выполнении работ. Этими документами в основу вентиляции и очистки воздуха заложен принцип обеспечения предельно допустимых концентраций (ПДК).

Предприятия обеспечивают условия труда

На основании установленных правил руководители и организаторы производств выполняют свой общественный долг, финансируют мероприятия и осуществляют установку и внедрения средств вентиляции и очистки воздуха при сварке. Обеспечивают рабочих средствами индивидуальной защиты органов дыхания.

Как-нибудь мы обязательно поговорим о случаях, когда фильтровентиляционное оборудование покупается «для галочки», иногда даже не вводится в эксплуатацию. Такой путь только вредит самому предпринимателю: он может обмануть контролирующие органы, но не обманет природу. Без здоровых условий труда сварщики будут болеть, и производительность и эффективность их труда будет снижаться.

Вытяжные устройства и фильтры эффективно удаляют сварочный аэрозоль

Наиболее эффективным способом снижения риска негативного воздействия сварочных аэрозолей на человека — применение местных вытяжных устройств (например, у СовПлим это KUA, FM и UK).

Данные устройства имеют гибкую подъёмно-поворотную конструкцию с фиксацией воздухоприёмной воронки в заданном положении, которая в свою очередь обеспечивает захват дыма непосредственно от места его выделения.

Отделившиеся около сварочной ванны частицы сварочных аэрозолей имеют крайне малые размеры: от 0,2 до 0,4 мкм. Однако в процессе прохождения через вытяжное устройство и воздуховоды к фильтровальной установке они остывают и коагулируются в более крупные. Данное явление позволяет с высокой эффективностью отделять частицы сварочных аэрозолей и возвращать очищенный воздух в помещение.

Местные вытяжные устройства при должной регулировке могут полностью захватить сварочный факел из зоны дыхания.

Оставшаяся часть аэрозолей, не захваченных вытяжными устройствами, а также мельчайшие частицы, преодолевшие фильтрующий материал, полностью удаляются системой Push-Pull. Прохождение воздуха через воздуховоды и фильтры системы Push-Pull также способствует коагуляции мельчайших нано частиц в сварочном аэрозоле.

Применение комбинированных систем состоящих из ФВУ и Push-Pull позволяют минимизировать весовые концентрации опасных веществ в воздухе рабочих мест сварщика и в цехах.

Последнее, важное условие для обеспечение чистого воздуха в зоне сварочных работ, о котором мы бы хотели напомнить, необходимость применения общеобменной вытяжной вентиляции для обеспечения притока чистого воздуха.

Сварщик проявляет личную ответственность. Памятка

Важная роль в предупреждении действия сварочного аэрозоля на нервную систему принадлежит и самому сварщику. Мы составили памятку из 9 пунктов, выполнение которых способно сохранить здоровье трудящихся.

Всегда и везде варить с местной вытяжной вентиляцией.
Всегда уклоняться от сварочного аэрозоля.
Всегда контролировать приток чистого воздуха в зону дыхания. Стараться располагаться боком к струе приточного воздуха.
Пользоваться только сварочными масками с улучшенной аэродинамикой. Обычно это маски со светофильтрами переменной оптической плотности.
Научиться при любой сварке и любой вентиляции носить, как при эпидемии гриппа респиратор. Лучше всего Лепесток 40 и выше. Фильтрующая ткань респиратора укрупняет нано частицы.
Полоскать рот водой, не проглатывая. После сварки, перед едой.
Не курить. Если не можете бросить — не курить во время работы.
Полноценно питаться. Средний по тяжести труд сварщика мужчины сопровождается суточным расходом порядка 3100 килокалорий энергии.
Обязательно пить воду. Сварка — достаточно горячий процесс. Двух полуторалитровых бутылок воды за смену достаточно для сохранения здоровья и работоспособности и выведения с мочой вредных веществ на всё время работы в условиях перегрева (при температуре воздуха на рабочем месте свыше 28 °С). Одной бутылки воды достаточно при обычной работе.

Подводя итог

Помните, что работать в неблагоприятных условиях труда, согласно Российским законам и нормативным актам, нельзя. Неисполнение правовых норм по соблюдению правил безопасности труда и санитарно-гигиенических норм рассматривается Кодексом об административных правонарушениях как санитарное правонарушение.
Должностные лица и граждане, допустившие санитарное правонарушение, могут быть привлечены к дисциплинарной, административной и уголовной ответственности.
Несоблюдение вами правил безопасности и отсутствие вентиляции и средств защиты могут серьёзно ограничить ваши права на компенсацию причинённого работой вреда. Сверяйтесь с нашей памяткой. Всем ли вы обеспечены для своей безопасности? Сделали ли лично вы всё, что зависит от вас?

Источники:

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

Как наночастицы сварочного аэрозоля обманули систему ПДК

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.

Читайте также: