Спектр излучения сварочной дуги

Обновлено: 20.09.2024

Ребята, может есть у кого книга или просто инфа про это. А в частности какие волны и какой частотой она излузает. Неплохо было бы и поляризацию знать, ну это уже сверхзапрос =)
Сижу пишу диплом, а эту, как кажется, хренатень найти не могу уже неделю.

Вот что нашел.
Если честно то нужно, что бы напряжение было хотя бы киловольт, для появления хоть какого-то рентгена заметной мощности. Но тут прямой механизм образования рентгеновских квантов - тормозное излучение когда электрон имеющий большую энергию резко тормозится (ударяется с) анодом.
В обычной дуге большой ток при одинаковом напряжении, только увеличивает мощность излучения, а не меняет его спектр.
Но есть и другой путь - излучение нагретого вещества. Тут не накладывается принципиальных ограничений на энергию фотона. Все описывается вероятностно. Вероятность излучения рентгена телом нагретым до 4000-7000 градусов есть, хотя и маленькая.
Например, спектр дуги, как и лампы накаливания имеет Гауссово распределение. Тоесть даже обычная лампа с нитью накаливания (рассмативается как нагретое абсолютно черное тело) имеет в спектре и УФ излучение (это не противоречит квантовой физике) . Но доля этого излучения очень мала. Спектр дуги сдвинут значительно дальше в фиолетовую область. И УФ излучение имеет значительную мощность. Согласно квантовой теории ничто не мешает появиться и рентгеновским квантам в спектре вещества нагретого до высокой температуры. Пусть даже один квант на миллиард обычных УФ. Но чем больше мощность дуги (ток) при заданном напряжении, тем больше редких квантов. Ведь известно, что Солнце, имеющее температуру поверхности всего 6000, дает много ультрафиолета, но так же излучается и рентген. Благо поглощается атмосферой (верхние слои) .
Мне кажется что рентгеновское излучение низковольтных дуговых разрядов значительно ниже "нужной" дозы. Но интересно бы провести эксперимент вблизи мощной сварки. Завернуть в темном месте фотопленку/фотобумагу в фольгу (лучше в толстую черную бумагу, которую УФ не возьмет, а рентген запросто) и прицепить на полный рабочий денек на шлем сварщика. А потом проявить.. .
В квантовой физике известны так называемые многофотонные процессы, когда несколько когерентных фотонов (для электронов тоже справедливо) малой энергии могут стать причиной излучения одного высокоэнергетического фотона. В лазерном излучении имеет место. Но квантовая физика основана на вероятностях. А в мощном плазменном разряде с большой плотностью потока электронов (хоть и не когерентного) плотностью 6 *10^21 электронов в секунду уже есть место и для этой вероятности. Так что рентген в дуге по любому есть. Вопрос в его количестве. ИМХО очень мизерном для человека.

Световое излучение мне не нужно. Мне нужно электромагнитное излучение, какая волна, частота, длинна волны?

Евгений Верников Гений (57409) Световое тоже относится к электромагнитным. Что нашел, то и ответил. Больше ничем помочь не могу.

самая опасная часть излучения сварочной дуги - рекомбинация атомарных кислорода и азота 22-19 электроно вольт = примерно 240 тыс град, при средней температуре дуги 11 тыс град (УФ разрывающий не только слабые аминокислотные связи, но и весьма крепкие нуклеотидные ДНК (25 тыс град), это же ставит условие стабильности дуги 19-22 вольта.

Вредное влияние сварочной дуги

Электрическая дуга является мощным источником излучения ультрафиолетовых, инфракрасных и видимых лучей.

Ультрафиолетовое излучение является самым опасным для глаз, так как вызывает временное повреждение глаз (сварочная вспышка). Может быть резкая боль в глазах, светобоязнь воспаление слизистой оболочки глаз. Ультрафиолетовое излучение может также повредить кожу как при солнечном ожоге.

Инфракрасное излучение несет тепловую энергию, которая может вызывать покраснение кожи и ожоги различной степени, повреждение сетчатки глаз и хрусталика.

Видимое излучение оказывает ослепляющий эффект и вредное воздействие на зрение.

Наилучшей защитой от всех видов излучений являются сварочные маски Хамелеон с самозатемняющимися картриджами. Например, маска сварщика Yincheng защищает работника от УФ и ИК излучений.

Газы при сварочной дуге выделяются в виде дыма и сварочных аэрозолей, содержащих соединения марганца, кремния, хрома, азота, фтора, титана и другие соединения.

Окислы марганца образуются при сварке сталей, содержащих марганец, или при сварке электродами, содержащими марганец. Такие окислы попадают в организм через органы дыхания и пищеварения и могут вызывать острые и хронические, отравления, поражая нервную систему. Они также действуют на легкие и печень.

головная боль,
головокружения,
изжога,
боли в конечностях.

Двуокись кремния в аэрозолях сварочной дуги появляется при наличии соединений кремния в покрытиях электродов. Двуокись кремния вызывает заболевание легких - силикоз.

кашель,
затрудненное дыхание,
тошнота.

Окислы хрома образуются при сварке сталей, содержащих хром. Они попадают в организм через органы дыхания и раздражают слизистую оболочку носа, вызывая насморк и легкое кровотечение. При больших концентрациях этих окислов возможно повреждение в носу вплоть до прободения хрящевой части носовой перегородки.

головные боли,
слабость воспалительных процессов в желудочном тракте.

Окись цинка и пары образуются при сварке медно-цинковых сплавов, оцинкованных и окрашенных красками с цинком деталей.

плохой аппетит,
сладковатый привкус во рту,
повышенная температура тела.

Фтористый водород может выделяться из покрытий электродов при сварке и раздражать верхние дыхательные пути.

чихание,
насморк,
носовое кровотечение,
потеря обоняния.

Окислы азота - образуются при контакте сварочной дуги с окружающим воздухом. Попадая в органы дыхания, они контактируют с их влажной поверхностью, образуя азотную кислоту, которая поражает легкие.

Мероприятия по предупреждению воздействия на сварщиков вредных производственных факторов

В строительной отрасли профессия сварщика одна из наиболее востребованных. В процессе своей трудовой деятельности электросварщик подвергается воздействию целого комплекса опасных и вредных производственных факторов физической и химической природы, которые могут вызывать травматические повреждения и профессиональные заболевания. В связи с чем, важным является рассмотрение вопросов профилактики и оздоровления условий труда сварщиков.

На сварщика могут воздействовать: излучение электрической дуги, сварочный аэрозоль, искры и брызги расплавленного металла, шум, электромагнитные поля, образование аэроионов и пр.

Наиболее значимыми из них являются излучение дуги и сварочный аэрозоль, т.к. они могут приводить к серьезным нарушениям здоровья с необратимыми последствиями и частичной или полной потерей трудоспособности. К примеру, при достижении стажа 15 лет часто возникают профессиональные заболевания. Если учесть, что начинают работать сварщиком в 25-30 лет, то в 40-45 лет сварщик может оказаться нетрудоспособным. Это происходит по ряду причин: из-за несовершенства сварочного оборудования, неэффективных средств индивидуальной защиты, недооценки вредного воздействия.

Однако при неукоснительном соблюдении требований по охране труда сварщиков этот риск минимизируется.

Особенности технологических процессов сварки

При газовой сварке и резке кислород или воздух и газ подаются в горелку, в которой они смешиваются перед сгоранием. Газовую горелку обычно держат в руках. Пламя расплавляет поверхности свариваемых деталей, соединяя их посредством пластического течения металла. Часто добавляется присадочный сплав, имеющий, как правило, более низкую точку плавления, чем соединяемые детали. В этом случае детали не нагреваются до температуры плавления (пайка твердым, мягким припоем). Используется и химический флюс для предотвращения окисления и улучшения соединения.

При дуговой сварке между электродом и деталями возникает дуга. Электрод подключается к источнику переменного или постоянного тока. Обрабатываемые детали сплавляются при температуре, достигающей примерно 4000 0 С. В место соединения необходимо добавлять металл, расплавляя либо электрод (процесс расходуемого электрода), либо - присадочный пруток, через который не пропускается электрический ток (процесс не расходуемого электрода). Чаще всего обычная дуговая сварка проводится вручную с помощью закрепленного в переносном электрододержателе расходуемого электрода с покрытием. Сварка проводится также в полуавтоматическом или автоматическом режимах (например, сварка сопротивлением или с непрерывной подачей электрода).

Во избежание окисления и загрязнения зона сварки должна быть экранирована от атмосферы. Существуют два приема: шлакообразующее покрытие и защита в среде инертного газа. При дуговой сварке со шлаковой защитой расходуемый электрод состоит из металлического стержня, покрытого флюсом, представляющим собой сложную смесь минеральных и других компонентов. В ходе сварки флюс расплавляется, покрывая металл, обволакивая зону сварки защитной газовой (например, диоксид углерода) средой. По завершении операции необходимо удалить шлак, часто это делается с помощью зубила.

При дуговой сварке в среде защитного газа зона плавления металла предохранена от окисления и загрязнения. Применяют следующие инертные газы: аргон, гелий, азот или диоксид углерода. Выбор газа зависит от характера свариваемых материалов. Двумя наиболее распространенными типами сварки в среде защитного газа являются дуговая сварка металлическим плавящимся электродом и вольфрамовым электродом.

Сварка сопротивлением основана на выделении теплоты при электрическом сопротивлении прохождению большого тока с низким напряжением через свариваемые детали. Теплота, образуемая в стыке между ними, доводит их до температуры сварки.

Влияние факторов производственной среды на здоровье работника

Излучение электрической дуги вызывает:

- ожоги роговой оболочки глаз (электроофтальмия);

- профессиональная катаракта (помутнение хрусталика);

- ожоги открытых участков кожи.

Сварочный аэрозоль вызывает:

Искры и брызги расплавленного металла и шлака вызывают:

Воздействие на организм излучения электрической дуги

Спектр излучения сварочной дуги включает в себя инфракрасные волны (3430 – 760 нм), видимый спектр (760 – 400 нм) и ультрафиолетовые волны (400 -180 нм). При этом доля инфракрасных лучей составляет от 30 до 70% всей энергии излучения дуги. Именно инфракрасные лучи за счет теплового эффекта способны вызвать профессиональную катаракту.

Наибольшее значение с точки зрения охраны труда имеет ультрафиолетовая часть спектра. Даже кратковременное воздействие ультрафиолетовых лучей на незащищенный глаз способно вызвать ожог роговой оболочки – электроофтальмию. Неопытные сварщики чаще других страдают этим заболеванием из-за трудности своевременно устанавливать в нужное положение щиток с пассивным светофильтром в момент возбуждения сварочной дуги. Когда глаза не защищены, ультрафиолетовые лучи, образующиеся в процессе электросварки, попадают на передний отдел глаза и вызывают воспалительные явления, которые развиваются после скрытого периода, продолжающегося 4-10 ч, поэтому нередко больные обращаются за помощью к окулисту в ночное время. Симптомами электроофтальмии являются светобоязнь, слезотечение, покраснение конъюнктивы.

Воздействуя на незащищенные участки кожи излучение электрической дуги вызывает ожоги. Ожоги от сварочной дуги могут быть гораздо сильнее и опаснее, чем от солнца. Чем выше сила тока при сварке, тем сильнее излучение сварочной дуги. Опасность возрастает при сварке ржавой, загрязненной, замасленной или окрашенной поверхности, а также при использовании загрязненного сварочного флюса.

Воздействие на организм работника сварочного аэрозоля

Сварочный аэрозоль представляет собой совокупность мельчайших частиц, образовавшихся в результате конденсации паров расплавленного металла, шлака и покрытия электродов. К наиболее вредным выделениям относятся окислы марганца, вызывающие органические заболевания нервной системы, легких, печени и крови; соединения кремния, вызывающие в результате их вдыхания силикоз; соединения хрома, способные накапливаться в организме, вызывая головные боли, заболевания пищеварительных органов, анемию; окись титана, вызывающая заболевания легких. Кроме того, на организм неблагоприятно воздействуют соединения алюминия, вольфрама, железа, ванадия, цинка, меди, никеля и других элементов.

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, вызывающие заболевания легких и органов кровообращения; окись углерода, накапливаясь в помещении, приводит к раздражению дыхательных путей, вызывает потерю сознания, одышку, судороги и поражение нервной системы; озон образуется при сварке в инертных газах, быстро вызывает раздражение глаз, сухость во рту и боли в груди; фтористый водород действует на дыхательные пути и даже в небольших концентрациях вызывает раздражение слизистых оболочек.

Легочные заболевания – пневмокониоз, профессиональный бронхит, гиперчувствительный пневмонит, бронхиальная астма – наиболее частые профессиональные заболевания сварщиков. В группу риска возникновения этих заболеваний попадает каждый сварщик со стажем работы более 10 лет. Даже если сварщик работает в пределах допустимой концентрации, каждый год он вдыхает 13 граммов оксида железа. Сварочные газы, обладая сильным раздражающим действием, способны вызвать хронический бронхит.

Основная опасность пневмокониоза состоит в том, что на начальной стадии непосредственное обследование нередко не обнаруживает патологии и имеет симптомы неопределенного характера: одышка при физической нагрузке, боль в груди неопределенного характера, редкий сухой кашель.

Иногда у сварщиков может возникать гиперчувствительный пневмонит – относительно новое заболевание сварщиков. Его причина – цветные металлы в составе сварочного аэрозоля (Ni, Cr). Характеризуется пневмонит развитием повышенной температуры, одышкой, недомоганием, тошнотой, рвотой, ломотой во всём теле, хрипами в легких, постоянным кашлем, снижением массы тела.

При сварке в среде защитных газов торированными вольфрамовыми электродами в воздух выделяются окислы тория и продукты его распада, которые представляют радиационную опасность.

Установлено, что многие компоненты сварочного аэрозоля при длительном воздействии увеличивают риск возникновения сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний.

Если сварочный аэрозоль содержит значительное количество марганца, а так бывает при сварке легированных и нержавеющих сталей качественными электродами, то, распространяясь с кровью по организму, этот чрезвычайно токсичный элемент вызывает тяжелое заболевание: марганцевую интоксикацию. Изменения в организме при марганцевой интоксикации необратимы и поддаются лечению только на первой стадии развития заболевания.

В начальной стадии наблюдаются сильная утомляемость, слабость, сонливость, тупые головные боли в лобно-височных областях, тянущие боли в пояснице, конечностях, понижение аппетита. В нервной системе превалируют процессы торможения. Сварщиками эти симптомы воспринимаются как общее недомогание неясной этиологии, и упускается наиболее благоприятный момент для лечения.

Во второй стадии появляются медлительность движений, расстройство походки, половая слабость, бессонница, подавленное настроение, слезливость. Сильная скованность движений, больные утрачивают способность широко шагать.

В третьей стадии ("марганцевый паркинсонизм") развиваются глубокие органические изменения в нервной системе, которые приводят к полной потере трудоспособности и затруднению всех функций организма.

Охрана труда и профилактика по предупреждению воздействия на варщиков вредных производственных факторов

Опасные и вредные производственные факторы, которые могут возникнуть при выполнении сварочных работ

Мероприятия по предупреждению воздействия на сварщиков вредных производственных факторов

Ожог кожи и глаз при сварке

Применение средств индивидуальной защиты (далее – СИЗ)

Поражение электрическим током

Использование исправного электроинструмента, удлинителей, квалификационное обслуживание и своевременная проверка. Отсутствие повышенного напряжения в электроцепи. Работа с исправным сварочным кабелем. Наличие исправного заземления сварочного аппарата.

Исключение прокладки кабелей и проводов по металлическим конструкциям. Подвешивание кабелей и проводов на установленной высоте.

Падение с высоты

Применение СИЗ (монтажный пояс) с огнестойкой страховочной фалой и средств коллективной защиты (инвентарные ограждения); в лифтовых шахтах устраивать промежуточные площадки, закрывать монтажные отверстия и ограждать проемы, применение инвентарных средств подмащивания.

Возможность непосредственного удара по голове падающим предметом или при падении самого человека

Применение каски застегнутой под подбородочный ремень.

Неблагоприятные погодные условия.

В зимний период посыпка проходов к рабочим местам и рабочих мест песком, очистка рабочих мест от снега и наледи. Прекращение производства работ при неблагоприятных метеоусловиях.

Необученный персонал, допуск к работе не по профессии

Предварительное обучение, инструктаж, стажировка, проверка знаний и допуск к самостоятельной работе.

Справочно: гигиенические требования к организации процессов механической обработки металлов, включая плавку, сварку, наплавку, пайку изделий сплавами, содержащими свинец, работу с технологическими средами и пр. отражены в Санитарных нормах, правилах и гигиенических нормативах «Гигиенические требования к организации процессов механической обработки металлов», утвержденные постановлением Минздрава РБ от 02.08.2010 № 103.

Справочно: сварочное оборудование, предназначенное для автоматической сварки под флюсом на стационарных сварочных постах, должно иметь приспособление для механизированной засыпки флюса в сварочную ванну.

Справочно: при сварке изделий полуавтоматами и сварочными тракторами очистка шва вручную металлическими щетками-скребками производится только с аспирацией образующейся пыли.

Спрвочно: стационарные посты установок автоматической сварки под флюсом должны быть оборудованы удлиненными (не менее 300 мм) местными отсосами с равномерным всасыванием воздуха.

Внимание! Включить и отключить сварочные агрегаты, а также ремонтировать их должны только электромонтеры. Запрещаются эти операции выполнять сварщиком. Исправность электросварочных агрегатов необходимо регулярно проверять и следить за тем, нет ли напряжения в корпусе.

Справочно: при необходимости производства работ на высоте (ближе 2 м от не огражденных перепадов по высоте 1,3 м и более), необходимо закрепляться предохранительным поясом с огнестойкими страховочными фалами к надежным конструкциям здания (сооружения).

Справочно: при производстве сварочных работ на высоте более 5м должны устраиваться леса (площадки) из несгораемых материалов. При отсутствии лесов электросварщики должны пользоваться предохранительными поясами и огнестойкими страховочными фалами с карабином. Рабочие должны пользоваться специальными сумками для инструмента и сбора огарков электродов.

Внимание! Запрещается производить сварочные работы на трубопроводе, в резервуарах и других сосудах, находящихся под давлением.

Средства индивидуальной защиты для сварщиков

При всех способах дуговой, электрошлаковой, контактной и газовой сварки плазменных технологиях сварщики должны использовать следующие СИЗ:

- комплексное средство для защиты лица и глаз: сварочный щиток с автоматически затемняющимся светофильтром на жидких кристаллах (АСФ), в сочетании с блоком фильтрации и подачи воздуха (для защиты органов дыхания) (таблица 3);

- противогазы шланговые; автономные противогазы; фильтрующие СИЗ органов дыхания газопылезащитные;

- специальной огнестойкой защитной одежды, устойчивой к излучению дуги;

- защитных перчаток или рукавиц.

Для защиты кожи рук работников на процессах сварки металлов под флюсом от воздействия раздражающих и сенсибилизирующих веществ должны применяться гидрофильные защитные мази и пасты.

Смена и стирка рабочей одежды должна осуществляться не реже 1 раза в неделю. Стирка рабочей одежды для работников, занятых пайкой, производится в специализированных механических прачечных отдельно от рабочей одежды работников других производственных подразделений.

Наталья Бацукова, к.м.н., доцент, заведующая кафедрой общей гигиены Белорусского государственного медицинского университета.

ФМБА РОССИИ

В процессе своей трудовой деятельности электросварщик подвергается воздействию целого комплекса опасных и вредных производственных факторов физической и химической природы: ультрафиолетовое и тепловое излучения, сварочный аэрозоль, искры и брызги металла и шлака и другие. Именно эти факторы вызывают профессиональные заболевания и травматические повреждения. К основным, чаще всего развивающимся профзаболеваниям сварщиков, относятся:

В группу риска возникновения этих заболеваний попадает каждый сварщик со стажем работы более 10 лет, даже если сварщик работает в условиях допустимой концентрации вредных веществ.

Спектр излучения сварочной дуги включает в себя участок инфракрасных волн, видимый участок и ультрафиолетовый участок. При этом доля инфракрасных лучей составляет от 30-70 % всей энергии излучения дуги. Именно инфракрасные лучи способны вызвать профессиональную катаракту. Наибольшее значение имеет ультрафиолетовая часть спектра, увеличивающая риск возникновения онкологических заболеваний. Даже кратковременное воздействие ультрафиолетовых лучей на незащищенный глаз способно вызвать ожог роговой оболочки – электроофтальмию, а воздействуя на открытые участки кожи, вызывает ожоги. Ожоги от сварочной дуги могут быть гораздо сильнее и опаснее, чем от солнца. Чем выше сила тока при сварке, тем сильнее излучение сварочной дуги. Опасность возрастает при сварке ржавой, загрязненной, замасленной или окрашенной поверхности, а также при использовании загрязненного флюса.

Сварочный аэрозоль представляет собой совокупность мельчайших частиц, образовавшихся в результате конденсации паров расплавленного металла, шлака и покрытия электродов. К наиболее вредным выделениям относятся окислы марганца, вызывающие органические заболевания нервной системы, легких, печени и крови; соединения кремния, вызывающие в результате вдыхания их силикоз; соединения хрома, способные накапливаться в организме, вызывая головные боли, заболевания пищеварительных органов, малокровие; окись титана, вызывающая заболевания легких. Кроме того, на организм неблагоприятно воздействуют соединения алюминия, вольфрама, железа, ванадия, цинка, меди, никеля и других элементов. 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:

· окись углерода, накапливаясь в помещении, приводит к раздражению дыхательных путей, вызывает потерю сознания, одышку, судороги и поражение нервной системы;

· озон образуется при сварке в инертных газах, быстро вызывает раздражение глаз, сухость во рту и боли в груди;

· фтористый водород действует на дыхательные пути и даже в небольших концентрациях вызывает раздражение слизистых оболочек.

Другие элементы сварочного аэрозоля, а также так называемые сварочные газы, обладая сильным раздражающим действием, способны вызвать хронический бронхит. Установлено, что многие компоненты сварочного аэрозоля при длительном воздействии увеличивают риск возникновения сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний и уменьшают продолжительность жизни.

Чтобы избежать описанного неблагоприятного воздействия производственных факторов, характерных для электросварки, необходимо не допускать облучения сварочной дугой глаз и открытых участков кожи, защищать их от попадания искр и брызг металла и шлака и, наконец, препятствовать попаданию в органы дыхания сварочного аэрозоля. При всех способах дуговой, электрошлаковой, контактной и газовой сварки, плазменных технологиях это легче всего сделать с помощью средств индивидуальной защиты – сварочных щитков с блоком фильтрации и подачи воздуха в совокупности с правильно подобранной специальной защитной одеждой, устойчивой к излучению дуги, огнестойкой и прочной, а также с перчатками или рукавицами, обладающими необходимыми защитными свойствами, что позволяет гарантировать полную защиту электросварщика от описанных выше опасных и вредных производственных факторов.

Практика показывает, что вентиляция в совокупности с комплексом мероприятий технологического и организационного характера позволяет снизить концентрации вредных веществ до предельно допустимых и способствует значительному оздоровлению условий труда работающих в сварочных цехах.

Грамотный подбор и применение комплексных средств индивидуальной защиты позволит свести к минимуму риск профессиональных заболеваний и сохранить здоровье сварщика.

· Защита временем (исключение чрезмерно длительного стажа работы со сварочными аэрозолями и пылью и исключение сверхурочных работ),

· Наличие и регулярное использование дополнительных к обеденному, оплачиваемых перерывов для посещения ингалятория,

Читайте также: