Методические указания по определению вредных веществ в сварочном аэрозоле
Обновлено: 19.05.2024
Коллеги, добрый день!
Сразу извините за некомпетентность начинающих в деле ПК и СОУТ, но вот такой вопрос у нас в ИЛ назрел.
Определяем в сварочном аэрозоле марганец по МУК 4945 в рамках производственного контроля (как, думаю, и большинство на этом форуме).
Сколько по этому НД положено отбирать фильтров на одном рабочем месте? Результат анализа одного фильтра это максимально-разовая концентрация и нормируем по ней (по ГН 2.2.5.3532)?
EUGEN
местный
Если вы аккредитованы на отбор проб по этому МУ, то:
п. 2.4. Разовое определение концентраций вредных веществ должно производиться при непрерывном или последовательном отборе проб ТССА и ГССА в течение 15-минутного стандартного отрезка времени. Если чувствительность методов анализа позволяет в течение 15 минут отобрать не одну, а несколько последовательных проб, то для сопоставления с величинами ПДК м.р. концентрацию того или иного наиболее опасного и характерного вредного вещества, выделяющегося в составе ТССА и/или ГССА, следует находить как среднюю величину из результатов измерений, выполненных за указанный период времени.
2.7. Для получения достоверных результатов при санитарно-гигиенических исследованиях воздушной среды на каждом обследуемом рабочем месте сварщика, наплавщика, резчика металлов, операторов установок напыления порошков металлов должно быть последовательно отобрано не менее 5 проб воздуха для определения концентраций ведущего токсического ингредиента ТССА и не менее 5 проб наиболее характерного токсического ингредиента ГССА.
В МУ есть приложение 6, где перечислены наиболее характерные (помечены значком III). Их надо отобрать на 5 фильтров. Остальные по этому МУ не запрещается отобрать по 1 пробе на 1 фильтр. Что означает знак "+" в этом приложении, я не знаю, возможно - наличие.
А если отбор проб у вас по ГОСТ 12.1.005-88, то для контроля ПДК м.р, :
4.2.2. Содержание вредного вещества в данной конкретной точке характеризуется следующим суммарным временем отбора: для токсических веществ - 15 мин, для веществ преимущественно фиброгенного действия - 30 мин. За указанный период времени может быть отобрана одна или несколько последовательных проб через равные промежутки времени. Результаты, полученные при однократном отборе или при усреднении последовательно отобранных проб, сравнивают с величинами .
4.2.3. В течение смены и (или) на отдельных этапах технологического процесса в одной точке должно быть последовательно отобрано не менее трех проб. Для аэрозолей преимущественно фиброгенного действия допускается отбор одной пробы
т.е. не менее 3-х фильтров для не АПФД и не менее 1 - для АПФД.
avsha
Сдается мне, что это вообще невозможно сделать. Подозреваю, что и в благословенные времена СССР никто особо не морочился с этой сваркой, все одно вредность.
Мало того, по практическому опыту, невозможно достигнуть совпадения концентрации проб сварочных аэрозолей на 3 фильтрах, я уж и не говорю про 5. Это надо ставить три аспиратора минимум.
Методические указания по определению вредных веществ в сварочном аэрозоле
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В СВАРОЧНОМ АЭРОЗОЛЕ
(твердая фаза и газы)
УТВЕРЖДЕНЫ Заместителем Главного государственного санитарного врача СССР А.И.Заиченко 22 декабря 1988 г. N 4945-88.
Внедрение новых технологий сварочных и плазменных процессов, усложнение композиций свариваемых материалов выдвигают задачу совершенствования методов санитарно-химического контроля воздуха рабочей зоны с применением современной аппаратуры.
В настоящее время получили развитие методы переменно-токовой полярографии, атомно-абсорбционной спектрофотометрии, потенциометрии с ионоселективными электродами, позволяющие значительно повысить чувствительность, селективность, точность определения и увеличить оперативность получения результатов.
Анализ оснащенности санитарно-химических лабораторий СЭС, промышленных предприятий показал, что они располагают полярографами, атомно-абсорбционными спектрофотометрами, ионоселективными электродами и др. Однако отсутствие систематизированного сборника МУ, включающего утвержденные физико-химические методы, сдерживает эксплуатацию этих приборов.
Предлагаемый документ позволяет восполнить этот пробел. В документ включено 12 новых методик взамен устаревших, остальные методики апробированы, откорректированы в соответствии с ГОСТ 12.1.016-79 и МУ N 3936-85.
Настоящие методические указания предназначены для санитарных лабораторий промышленных предприятий и учреждений санитарно-эпидемиологической службы, осуществляющих контроль за содержанием вредных веществ в воздухе рабочей зоны, а также организаций и специалистов, проводящих работы по гигиенической оценке сварочных материалов и способов сварки, наплавки и термической резки металлов, являющихся источником выделения сварочных аэрозолей (СА), с целью проведения оздоровительных мероприятий и оценки их эффективности.
Методические указания подготовлены Киевским институтом гигиены труда и профзаболеваний (Горбань Л.Н.); Ленинградским научно-исследовательским институтом охраны труда (Буренко Т.С.); Ленинградским научно-исследовательским институтом гигиены труда и профзаболеваний (Якимова В.И.); Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательским институтом гигиены труда и профзаболеваний Российской АМН (Муравьева С.И., Бабина М.Д.); Центральным научно-исследовательским институтом охраны труда (Прохорова Е.К., Зайцева З.В.).
1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СВАРОЧНЫХ АЭРОЗОЛЕЙ
1.1. СА представляют собой сложные газо-аэрозольные смеси химических веществ, выделяющихся при дуговых, плазменных и других высокотемпературных газопламенных способах сварки, наплавки, резки и напыления металлов.
Дисперсная фаза или же твердая составляющая СА (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.
Газовая составляющая СА (ГССА) представляет собой смесь газов, образующихся при термической диссоциации газо-шлакообразующих компонентов этих материалов (СО, CO, HF и др.) или же за счет фотохимического действия ультрафиолетового излучения дугового разряда (плазмы) на молекулы газов воздуха (NO, NO, О).
1.2. Химический состав СА зависит от состава сварочных, присадочных, напыляемых материалов (электроды, проволоки, ленты, флюсы, порошки и др.), состава основного (свариваемого, направляемого либо разрезаемого) металла, режимов сварки, наплавки, резки, напыления, состава защитных газов и газовых смесей. По данным современных физико-химических исследований (рентгеноструктурного, спектрального и др. методов анализа) ТССА представляет собой сложную смесь металлов, простых и сложных оксидов металлов и шпинелей , ( *, , , , ,
* Формула соответствует оригиналу. - Примечание "КОДЕКС".
1.3. Частицы ТССА - полидисперсны, имеют размеры от тысячных долей мкм до 0,4-0,6 мкм и более, неоднородное морфологическое строение (многослойны, многоядерны). 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.
1.4. Независимо от способа высокотемпературной обработки металлов, СА могут иметь близкий химический состав и соотношение отдельных веществ - ингредиентов ТССА и ГССА. В связи с этим их целесообразно группировать в укрупненные классы газо-аэрозольных смесей относительно постоянного состава, контроль за содержанием которых в воздухе рабочей зоны допускается проводить по наиболее опасным и характерным компонентам ТССА и ГССА.
В тех случаях, когда состав известен не полностью, необходима предварительная его расшифровка для определения ведущих ингредиентов, по которым целесообразно и оправдано осуществление контроля за состоянием воздушной среды. В тех случаях, когда величина ПДК вредного вещества зависит от его процентного содержания в СА (Приложение 2, п.12, 15), необходимо предварительно определить навеску СА на фильтре, которая должна быть не менее 5 мг.
2. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОТБОРУ ПРОБ ВОЗДУХА
2.1. Отбор проб воздуха для определения уровня загрязнения воздушной среды при сварочных, наплавочных работах, резке и напылении металлов следует проводить в зоне дыхания работающих под наголовным или ручным щитом.
При измерении концентраций вредных веществ в зоне дыхания рабочих, занятых автоматическими способами сварки, наплавки и резки (контактной, под флюсом, электрошлаковой и др.) и не пользующихся защитными щитками, зоной дыхания следует считать пространство, ограниченное радиусом 50-60 см вокруг головы работающего.
2.2. Для характеристики общего фона загрязнения воздуха производственного помещения, где проводятся сварочные, наплавочные работы, резка и напыление металлов, отбор проб воздуха следует осуществлять в рабочей зоне на расстоянии не менее 2 м от рабочего места.
2.3. Отбор проб должен производиться при характерных производственных условиях. Любые нарушения технологического процесса (превышение либо занижение силы сварочного тока, напряжения, применение "нетипичных" сварочных и наплавочных материалов и др.) или неправильная эксплуатация оборудования и всех предусмотренных средств предотвращения загрязнения воздуха вредными веществами (устройств местной вентиляции, общеобменной вентиляции, укрытий и др.) подлежат устранению до начала проведения измерений.
2.4. Разовое определение концентраций вредных веществ должно производиться при непрерывном или последовательном отборе проб ТССА и ГССА в течение 15-минутного стандартного отрезка времени. Если чувствительность методов анализа позволяет в течение 15 минут отобрать не одну, а несколько последовательных проб, то для сопоставления с величинами Для вредных веществ, метод определения которых не позволяет обнаружить 0,5Допустимая объемная скорость отбора проб воздуха на фильтры АФА из подручного или наголового щитка составляет 10 л/мин.
2.5. Отбор проб ТССА осуществляется на аналитические аэрозольные фильтры АФА-ХП, АФА-ВП или АФА-ХА с объемным расходом 10-15 л/мин. Тип фильтра, применяемого для концентрирования компонентов ТССА, определяется ходом последующего химического анализа и должен строго соблюдаться. В случаях, когда материал фильтра на ход анализа не влияет, в соответствующих разделах методик тип фильтра не указывается.
Отбор проб ГССА проводится с концентрированием в жидкостные поглотительные приборы, сорбционные трубки либо без концентрирования в медицинские шприцы или пипетки.
2.6. Если стадия технологического процесса (операции) непродолжительна и не позволяет отобрать пробу воздуха за один цикл (расплавление одного электрода, "прихватка" деталей и т.д.), отбор пробы воздуха на этот же фильтр или в один и тот же поглотитель необходимо продолжить при повторении операции.
Средние величины из результатов выполненных измерений и их доверительный интервал следует находить с учетом требований методических указаний "Контроль содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны" N 3936-85 Минздрава СССР.
2.8. Периодичность санитарного контроля за соблюдением гигиенических требований к качеству воздушной среды при выполнении сварочных, наплавочных и газорезательных работ определяется по согласованию с территориальными учреждениями санитарно-эпидемиологической службы с учетом методических указаний "Контроль содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны" N 3936-85 Минздрава СССР и результатов предшествующих измерений.
2.9. Санитарный контроль воздуха рабочей зоны при сварочных, наплавочных работах, а также резке и напылении металлов, сопровождающихся выделением вредных веществ, относящихся к I и II классам опасности, следует осуществлять с помощью физико-химических методов анализа. Гравиметрический метод контроля воздуха рабочей зоны допускается в случаях загрязнения его ТССА, состоящей из веществ, относящихся к lll и IV классам опасности (, окислы железа и др.), а также при оперативном контроле эффективности работы средств вентиляции по согласованию с учреждениями санитарно-эпидемиологической службы.
2.10. Для наиболее опасных и характерных вредных веществ - ингредиентов ТССА и ГССА, которые имеют соответствующую среднесменную ПДК (ПДК с.с.), допускается осуществлять контроль путем измерения среднесменных концентраций.
Для характеристики уровня среднесменных концентраций, воздействующих на рабочих-сварщиков, наплавщиков, резчиков металлов, а также обслуживающих установки для напыления металлов, занятых однотипными производственными операциями (с использованием одних и тех же электродов, проволок одного и того же диаметра, флюсов и др.; при сварке, наплавке и резке одних и тех же металлов и пр.), необходимо проводить обследование не менее 5 человеко-смен. Расчет среднесменных концентраций производится в соответствии с методическими указаниями "Контроль содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны" N 3936-85 Минздрава СССР.
3. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В ВОЗДУХЕ
3.1. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
РАЗДЕЛЬНОЕ ИЗМЕРЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ЖЕЛЕЗА, НИКЕЛЯ, МАРГАНЦА,
ТИТАНА И ОКСИДОВ ХРОМА (III И VI)
Определение основано на колориметрических реакциях отдельных металлов с органическими реагентами.
Отбор проб воздуха проводится с концентрированием на фильтр.
Основные метрологические характеристики методик измерения концентраций приведены при описании определения каждого металла.
Определение отдельных металлов проводят в аликвотных частях раствора плава.
Время подготовки проб к определению 5-6 часов, включая отбор проб 20 минут. Время самого определения указано в каждой методике отдельно.
Приборы, аппаратура, посуда
Фотоэлектроколориметр марки ФЭК-56 М или другой системы, ГОСТ 15150-74, 1-й класс.
Фильтродержатель, ТУ 95.72.05-77.
Печь муфельная МП-2УМ.
Тигли фарфоровые, ГОСТ 9147-80Е.
Ступка фарфоровая, ГОСТ 9147-80Е.
Колбы мерные, ГОСТ 1770-74Е, вместимостью 25, 50, 500, 1000 мл.
Цилиндры мерные, ГОСТ 1770-74Е, вместимостью 25 и 50 мл.
Пипетки, ГОСТ 20292-74Е, вместимостью 0,2, 1, 2,5 и 10 мл.
Пробирки колориметрические с пришлифованными пробками, ГОСТ 10515-75.
Реактивы, растворы, материалы
Натрий углекислый (карбонат натрия), ГОСТ 83-79, хч.
Калий азотнокислый (нитрат калия), ГОСТ 4217-77, хч.
Кислота серная, ГОСТ 4204-77, хч, 10% раствор (по объему).
Плавень: Смешивают две части карбоната натрия и одну часть нитрата калия. Смесь растирают в фарфоровой ступке. Плавень хранят в банке с притертой пробкой.
Фильтры АФА-ХП, АФА-ВП или АФА-ХА, ТУ 95.743-80.
Фильтры обеззоленные "синяя лента", ГОСТ 12026-76.
Отбор пробы воздуха
Воздух с объемным расходом 5-15 л/мин аспирируют через фильтр АФА. Пробы не следует хранить из-за возможных потерь шестивалентного хрома. Для определения перечисленных металлов на уровне 1/2 ПДК следует отобрать 200 л воздуха.
Характеристика метода
Метод основан на использовании газожидкостной (с пламеннофотометрическим детектором) и тонкослойной хроматографии.
Отбор проб с концентрированием - бумажный фильтр "синяя лента", ацетон-вода 7:3.
Нижний предел измерения в хроматографируемом объеме 0,005 мкг (ГЖХ), 2 мкг (ТСХ).
Нижний предел измерения в воздухе 0,1 мг/м 3 (ГЖХ), 0,2 мг/м 3 (ТСХ), (при отборе 10 л воздуха).
Диапазон измеряемых концентраций - 0,1 - 1 мг/м 3 .
Измерению не мешают наполнители технического препарата.
Суммарная погрешность определения ±23 %.
Время выполнения измерения, включая отбор проб, - 2 часа.
А. Газохроматографический метод
Приборы, аппаратура, посуда
Хроматограф с пламенно-фотометрическим (ПФД) детектором по фосфору (тип Цвет-164 и др.).
Микрошприц МШ, на 10 мкл.
Колонка стеклянная, длина 1 м, диаметр 3 мм.
Поглотительные приборы с пористой пластинкой № 1.
Ротационный испаритель с набором колб марки ИР-1 и ТУ 25-11-91776.
Реактивы, растворы, материалы
Сульфат натрия безводный, ч., ГОСТ 4166-76.
Хроматрон N-AW с 5 % SE-30 (Хемапол, ЧССР).
Стандартный раствор № 1 бициклата с содержанием 100 мкг/мл.
Готовят растворением 10 мг препарата в мерной колбе на 100 мл ацетона. Хранят в холодильнике, устойчив в течении 2-х месяцев.
Стандартные растворы бициклата с содержанием 10, 5 и 1 мкг/мл готовят соответствующим разведением ацетоном стандартного раствора № 1. Хранят не более 5 дней.
Водород газообразный, ГОСТ 3022-70.
Отбор проб воздуха
Воздух с объемным расходом 1 л/мин последовательно аспирируют через помещенный в фильтродержатель фильтр "синяя лента" и поглотитель, содержащий 10 мл смеси ацетон-вода 7:3 (при охлаждении льдом).
Для определения 1/2 ПДК достаточно отобрать 10 л воздуха. Длительность хранения пробы в холодильнике (+4 °С) не более 2-х дней.
Подготовка к измерению
Хроматографическую колонку с помощью вакуума заполняют готовой насадкой (около 2 г) - Хроматон N-AW с 5 % SE-30 и кондиционируют при 220 °С в течение 5 - 6 часов в токе газа-носителя.
Градуировочные растворы с содержанием бициклата от 1 до 10 мкг/мл готовят соответствующим разведением стандартного раствора № 1 ацетоном согласно таблице. Стандартные растворы бициклата устойчивы при хранении в холодильнике в течении 5 дней.
Шкала градуировочных растворов
Стандартный раствор № 1, (100 мкг/мл)
Растворитель, ацетон, мл
Вводят 5 мкл каждого градуировочного раствора в хроматограф через самоуплотняющуюся мембрану. Строят градуировочную кривую, выражающую зависимость высоты пика (мм) от концентрации компонента (мкг/мл).
Для каждой концентрации проводят не менее 5 параллельных измерений.
Условия хроматографирования градуировочных смесей и анализируемых проб*
* При необходимости для работы можно использовать термоионный детектор (ТИД))
Температура термостата колонок
Скорость потока газа-носителя
Скорость потока водорода
Скорость потока воздуха
Скорость движения диаграммной ленты
Проведение измерения
Бумажный фильтр, содержащий аэрозоль, из фильтродержателя переносят в коническую колбу и заливают 20 мл ацетона. Экстрагируют бициклат в течении 30 мин. Экстракцию повторяют дважды. Объединяют, сушат безводным сульфатом натрия и сливают в колбу для отгонки растворителей.
Смесь ацетон-вода 7:3 из поглотителя переносят в делительную воронку, прибавляют 200 мл дистиллированной воды и реэкстрагируют препарат дважды по 20 мл хлороформом. Объединенный хлороформный экстракт сушат безводным сульфатом натрия (5 - 7 г) и сливают в колбу для отгонки растворителей, где находится экс-трат из фильтра. Концентрируют растворитель при температуре бани не выше 50 °С до объема 0,2 - 0,3 мл, досуха упаривают на воздухе.
Остаток в колбе растворяют в 1 мл ацетона и 5 мкл микрошприцем вводят в испаритель хроматографа через самоуплотняющуюся мембрану. Записывают хроматограмму, замеряют высоту пика и по градуировочному графику находят концентрацию измеряемого компонента.
Расчет концентрации
Концентрацию бициклата в мг/м 3 "С" вычисляют по формуле:
С = (а × в)/(б × V), где
а - концентрация вещества, найденная в поглотительном растворе по градуировочному графику, мкг/мл;
в - общий объем поглотительного раствора, мл;
V - объем воздуха, отобранный для анализа, приведенный к стандартным условиям, л.
Б. Метод тонкослойной хроматографии
Ротационный испаритель с набором колб марки ИР-IM, ТУ 25-11-917-76.
Фильтродержатели, ТУ 25-11-1062-75.
Камера хроматографическая, ГОСТ 1770-79.
Пульвелизатор стеклянный, ГОСТ 10391-79.
н-Гексан, ч., ТУ 6-09-3375-78.
Диэтиловый эфир, х.ч., ГОСТ 6662-79.
Нитрат серебра, ч.д.а., ГОСТ 277-79.
Пластинки "силуфол" (Хемапол, ЧССР).
Стандартный раствор бициклата, содержащий 100 мкг/мл вещества, готовят растворением 10 мг препарата в мерной колбе на 100 мл в ацетоне.
Проявляющий реактив - водно-ацетоновый раствор аммиака серебра. 0,5 г нитрата серебра растворяют в 5 мл дистиллированной воды, добавляют 7 мл аммиаката (d = 0,9 г/см 3 ) и доводят до 100 мл ацетоном. Срок хранения 5 - 6 дней в холодильнике. Подвижная фаза гексан-ацетон 2:1.
Воздух со скоростью 1 л/мин последовательно аспирируют через помещенный в фильтродержатель фильтр "синяя лента" и поглотитель, содержащий 10 мл смеси ацетон-вода 7:3 (при охлаждении льдом).
Для определения 1/2 ПДК следует отобрать 10 л воздуха. Длительность хранения пробы в холодильнике (+4 °С) не более 2-х дней.
Бумажный фильтр, содержащий аэрозоль, из фильтродержателя переносят в коническую колбу и заливают 20 мл раствора. Экстрагируют бициклат в течении 30 мин. Экстракцию повторяют дважды. Объединяют экстракт, сушат безводным сульфатом натрия и сливают в колбу для отгонки растворителей. Смесь ацетон-вода 7:3 из поглотителя переносят в делительную воронку, прибавляют 200 мл дистиллированной воды и реэкстрагируют препарат дважды по 20 мл хлороформом. Объединенный хлороформный экстракт сушат безводным сульфатом натрия (5 - 7 г) и сливают в колбу для отгонки растворителей, где находится экстракт из фильтра. Концентрируют растворитель при температуре бани не выше 50 °С до объема 0,2 - 0,3 мл. Остаток в колбе количественно наносят при помощи капиллярной пипетки на хроматографическую пластинку так, чтобы диаметр пятна не превышал 1,5 см. Колбу с экстрактом смывают небольшими порциями диэтилового эфира, который наносят в центр пятна. Справа и слева от пятна наносят серию стандартных растворов, содержащих 2, 5, 7 и 10 мкг препарата. Пластинку с нанесенными растворами помещают в хроматографическую камеру, в которую за 30 мин до хроматографирования залита смесь гексан-ацетон 2:1. После поднятия фронта подвижного растворителя на 10 см пластинку вынимают и оставляют на несколько минут на воздухе для испарения подвижного растворителя. После этого пластинку обрабатывают из пульверизатора водно-ацетоновым раствором нитрата серебра и подвергают УФ-облучению в течении 30 мин. Бициклат проявляется в виде черного пятна на белом фоне.
Количественное определение пестицида проводят путем сравнения интенсивности окраски и измерения площади пятна пробы и стандартного раствора. Измерение площади проводят с помощью миллиметровой бумаги. Прямолинейная зависимость между интенсивностью и площадью пятна с содержанием препарата в пятне соблюдается и интервале 2 - 10 мкг.
Концентрацию вещества "С" в воздухе (в мг/м 3 ) вычисляют по формуле:
С = а/V, где
а - количество вещества, найденное в пробе, мкг;
V - объем воздуха (в л), отобранный для анализа, приведенный к стандартным условиям (см. Приложение 1).
Приложение 1
Приведение объема воздуха к стандартным условиям проводят по следующей формуле:
V - объем воздуха, отобранный для анализа, л;
Р - барометрическое давление, кПа (101,33 кПа = 760 мм рт. ст.);
t - температура воздуха в месте отбора пробы, °С.
Для удобства расчета V20 следует пользоваться таблицей коэффициентов (см. Приложение 2). Для приведения воздуха к стандартным условиям надо умножить V на соответствующий коэффициент.
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 αн = 9-11 г/Ач Возьмем среднее значение 10
Основное время, to – 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;
αн – 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: to = 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: