焊接行業(yè)凈化解決方案

在焊接生產(chǎn)過程中，焊接材料與母材的結(jié)合過程中會產(chǎn)生大量焊接煙塵和氣體，其中很多氣體和煙塵對人體是有傷害性的，當其超過允許濃度時，就會嚴重影響焊工的身體健康，引發(fā)各類呼吸及塵肺疾病。因此，凈化焊接工作環(huán)境問題，維護焊工身體健已引起國內(nèi)外眾多企業(yè)、公司的重視，并積極開展了各項工作。
1.焊接煙塵構成及危害
由焊接及相關工藝過程中產(chǎn)生的有害物質(zhì)的存在形式有氣態(tài)和顆粒狀態(tài)兩種；90%的煙塵來自焊接材料，僅有小部分來自于母材。根據(jù)不同的焊接方式，焊接粉塵來源不同，焊條電弧焊（MMA）與藥芯焊絲電弧焊
（FCMA）產(chǎn)生的煙塵大部分來自焊條藥皮和藥芯焊絲，小部分來自形成焊縫的熔敷金屬。氣體保護焊（MAG/MIG）產(chǎn)生的煙塵則大部分來自于熔敷金屬，顆粒狀態(tài)物質(zhì)以微小的固體顆粒彌散在空氣中。可按其尺寸大小進行區(qū)分，如圖1 - 所示。

可吸入人體的顆粒是通過嘴和鼻進入人體內(nèi)的，其尺寸可達到或超過 100μm。以往對該類顆粒組分稱為“煙塵總體”�？蛇M入呼吸系統(tǒng)的顆粒能滲入肺泡內(nèi)，其尺寸可達 10μm.。以往稱之為“粉塵”。由焊接產(chǎn)生的懸浮在空氣中的顆粒非常小，一般其尺寸<1μm.（大多情況下<0.1μm），因此是“可呼吸”的，并稱之為焊接煙霧，見表1，顆粒物形狀見圖 2。

根據(jù)焊接、切割及相關工藝過程產(chǎn)生的氣態(tài)和顆粒狀態(tài)的物質(zhì)對人體不同器官的影響進行以下分類，見表2。


（1）對肺產(chǎn)生作用的物質(zhì) 長期吸入高濃度的煙塵導致了對肺功能的抑制。由于煙塵在肺中的沉積，使氧氣的交換減少。肺中沉積的煙塵通常不是病原性的，而是可逆的。鐵的氧化物、鋁的氧化物屬于此類物質(zhì)。
（2）有毒物質(zhì)! 當超過某一劑量時（對每一體重單位的分量），對人體產(chǎn)生有毒的影響。這是一種劑量與效應的關系。輕微的中毒導致輕度的健康失調(diào)，而空氣中高濃度的有毒物質(zhì)可以造成非常嚴重的中毒甚至導致死亡。氣態(tài)有毒物質(zhì)有一氧化碳、氧化氮、二氧化氮、臭氧以及金屬氧化物，以煙塵形式存在于空氣中的銅、鉛、鋅等。
（3）致癌物質(zhì)! 癌癥發(fā)生的可能性通常取決于幾種因素，如基因的易感性、環(huán)境污染等。雖然沒有一種是必然的因素，但當這些物質(zhì)的劑量增加，患癌癥的可能就越大，其潛伏期（從第一次接觸到癌癥發(fā)生的時間間隔）可延續(xù)幾年或幾十年。
2. 整體除塵防護措施
為凈化焊接操作環(huán)境，保護操作人員身體健康，綜合治理焊接廠房的焊接煙塵問題，必須采取切實有效的防護措施，以保證達到室內(nèi)環(huán)境滿足健康要求和焊接工藝要求。除采用先進的焊接方法及提高焊接過程的機械化及自動化程度外，進行整體除塵是消除焊接煙塵危害的有力措施。
焊接煙塵治理是一項國際性的技術難題，歐美等國進行了40 多年的研究，目前常用的方法包括制定勞動保護法、局部除塵法及整體治理法等。對高大廠房而言，治理焊接煙塵最有效的方法是采用整體治理。而在整體治理中又有混合送風、格柵送風及分層送風技術。

（1）混合送風! 該方法是對整個車間進行通風換氣，用新鮮空氣把整個車間的有害物質(zhì)濃度稀釋到最高允許濃度以下。該方法具有設計簡易、原理簡單的優(yōu)點，但也存在全面通風量大、能耗大、粉塵容易滯留以及無法徹底解決除塵等問題。
（2）雙層格柵或噴口側(cè)送風! 采用該種送風方式，由高速風口送出的射流帶動室內(nèi)空氣強烈混合，使射流流量成倍地增加，射流截面不斷擴大，速度逐漸衰減，室內(nèi)形成大的回旋氣流，工作區(qū)一般處在回流區(qū)。對一般舒適性空調(diào)而言，該種方式完全可行。但車間在生產(chǎn)時，產(chǎn)生大量焊接煙塵，并隨熱氣流上升，這樣勢必產(chǎn)生噴口或格柵射流與上升的焊接煙塵強烈混合，產(chǎn)生紊流，并流向回流區(qū)，不利于焊接煙塵向車間上方排放。同時在工作區(qū)產(chǎn)生二次污染，工作區(qū)的含塵濃度難以保證。所以對有污染源及熱源共存的高大廠房，不能采用雙層格柵或噴口送風。
（3）分層送風! 分層送風系統(tǒng)始于25 年前，最初在北歐運用，占據(jù)了北歐國家 90% 的工業(yè)空調(diào)市場和75%的民用空調(diào)市場，逐漸在美國、日本等國家眾多工業(yè)廠房中開始運用。在分層送風系統(tǒng)中，采用在廠房的下部分層低速送風，新鮮清潔空氣直接送入工作區(qū)，先經(jīng)過人體，這樣就可以保證人體處于一個相對清潔的空氣環(huán)境中，從而有效地提高了工作區(qū)的空氣質(zhì)量。這種方式對空氣狀況的要求只是針對工作區(qū)域（工人活動范圍）而不是整個廠房的空氣輸導。要滿足工作區(qū)的相對溫度，同時排除焊接煙塵，就要保證焊接煙塵在送風推動和回風口抽吸作用下緩慢上升，形成向上的單向流動。新鮮送風使室內(nèi)濁熱焊接煙氣逐漸抬升而非混合，可保證工作區(qū)的溫度及含塵要求。分層送風由于送風速度低，對MAG/MIG氣體保護焊的保護氣體不會帶來影響。
在整體廠房通風除塵中，按照季節(jié)的不同，采用不同的送風方式達到通風出塵的目的，如圖 3所示。合理的氣流組織不僅能起到理想的效果，而且能節(jié)省能源，節(jié)約資金；反之，氣流組織不當，則不能起到通風除塵的效果，更為甚者使整個系統(tǒng)癱瘓，投資報廢。分層送風不僅能有效調(diào)節(jié)工作區(qū)域空氣的溫度、濕度，還能有效地通過氣流的運動，將工作區(qū)域產(chǎn)生的含塵氣體帶走，達到將工作區(qū)域空氣凈化的目的。因分層送風針對的區(qū)域為人的工作區(qū)域，因而作用直接，能耗低。采用整體送風技術對車間煙塵處理后的效果如圖4及圖5所示。

分層送風的基本特征是水平方向會產(chǎn)生熱力分層現(xiàn)象。分層送風下送上回的特點決定了空氣在水平方向會分層，并產(chǎn)生溫度梯度。如果在底部送新鮮的冷空氣，那么最熱的空氣層在頂部，最冷的空氣層在底部。置換空氣在水平方向匯入上升氣流，由于送風量有限，在某一高度送風會產(chǎn)生循環(huán)。我們把產(chǎn)生循環(huán)的分界面高度被稱為“分界高度”。這樣就形成了兩個區(qū)域的氣流形式，底部區(qū)域是相對清潔的空氣，上部區(qū)域存在更多的污染，見圖 6。根據(jù)實踐經(jīng)驗，焊接煙塵隨熱氣流升騰，并卷吸周圍空氣，最終會彌漫并懸浮在8-10m高度的這一空間層，不會再上升。在這一高度輔以吸塵設備，可以達到良好的除塵效果。

（4）個人防護措施! 在進行整體治理的同時，企業(yè)也應為勞動者配備呼吸保護設備，過濾式防塵口罩、通風頭盔和分子篩除臭氧口罩等，加強對勞動者的防護教育，使其加強自身的防護。