Вячеслав Лупачев - Безопасность труда при производстве сварочных работ

* – Среднесменные величины ПДК.

Пыль обычно содержит различные соли, обладающие гигроскопичностью и способностью поглощать атмосферную влагу.

Пыль с размерами частиц от 0,01 до 10 мкм благодаря аэродинамическим силам, созданным воздушным потоком, продолжительное время может находиться в виде аэрозоля в воздухе во взвешенном состоянии.

Дисперсный состав характеризует пылевые частицы по размеру и в значительной мере обусловливает свойства пыли. Экспериментальные исследования оседания аэрозолей в дыхательной системе человека показали, что частицы аэрозолей больше 10 мкм полностью оседают в пустотах носа, а при дыхании через рот не проникают дальше верхних бронхов. В носу и в бронхиолах также задерживается большинство частиц с размерами больше 5 мкм и незначительное количество частиц меньше 5 мкм и только очень небольшое их количество проникает в альвеолы легких.

Максимальную проникающую способность имеют частички диаметром 0,8–1,6 мкм, которые оседают в тонких бронхиолах и альвеолах легких. С уменьшением размеров частиц процент их осаждения в альвеолах снижается. Так, около 80 % частиц диаметром 0,2–0,3 мкм выдыхаются из легких назад в воздух.

Частицы аэрозолей меньше 0,2 мкм также оседают в бронхах и легких, причем их оседание увеличивается при уменьшении размеров, вследствие броуновского движения.

Для организма человека наиболее опасная пыль (аэрозоль), состоящая из частичек размером 0,015 мкм, так как они плохо задерживаются слизистой оболочкой верхних дыхательных путей и проникают далеко в легочную ткань.

Форма частиц пыли также имеет значение. Частицы зазубренной колючей формы представляют большую опасность, чем сферические, так как повреждают кожу, легочные ткани и слизистую оболочку, давая возможность просачиваться в организм инфекционным микроорганизмам, которые сопровождают пыль или находятся в воздухе. Это приводит к атрофичным, гипертрофическим, гнойным, язвенным и другим изменениям слизистой оболочки, бронхов, легких, кожи, которые ведут к катару верхних дыхательных путей, язвенному заболеванию носовой перепонки, бронхитам, пневмонии, конъюнктивиту, дерматитам и к другим заболеваниям. Продолжительное вдыхание пыли, которая попадает в легкие, вызывает пневмокониоз (силикоз, сидероз).

Пылевые частицы способны воспринимать электрический заряд как непосредственно из газовой среды (прямая адсорбция ионов из воздуха), так и в результате трения частиц пыли между собой или непосредственного контакта с какой-нибудь заряженной поверхностью.

Сварочные аэрозоли получают электрический заряд еще в зоне дуги. Установлено, что из общего количества пылевых частиц, которые заносятся с воздухом в дыхательные пути, задерживаются слизистой оболочкой преимущественно заряженные частицы.

Наиболее распространенными и вредными химическими веществами, определяющими токсичность аэрозолей, которые образуются при сварке легированных сталей, являются соединения марганца, хрома, фтора и др.

Марганец, который во время сварки попадает в организм через дыхательные пути, имеет свойство откладываться в мозгу и печени. Его соединения являются сильным ядом, который действует на центральную нервную систему. Отравление марганцем имеет хронический характер и может приводить к развитию профессиональной марганцевой пневмонии. Заболевание начинается со слабости в ногах, дрожания рук, изжоги, сонливости. Затем может быть затруднение речи, возникновение боли в конечностях, поражение центральной нервной системы.

Хром, как легирующая добавка в составе сварочных материалов, попадает в организм через дыхательные пути и начинает действовать уже в верхних дыхательных путях. Под влиянием хрома могут развиваться язвы верхних дыхательных путей, возможны пневмонии. Шестивалентный хром, как канцерогенное вещество, создает риск развития отдаленных во времени онкологических заболеваний.

Фтор в форме разных химических соединений действует на сварщиков при применении сварочных материалов с шлакообразующей основой фтористо-кальциевого вида. Под влиянием фтористых соединений развиваются дерматиты, иногда язвы. Поражение дыхательных путей служит причиной бронхитов, встречаются трудные случаи пневмонии. Хроническое отравление наблюдается после продолжительного влияния малых концентраций фтора. Фтор способствует выводу из организма кальция, что замедляет его обмен в костной ткани и увеличивает ломкость костей. Отмечаются также изменения в бронхах и легких.

Основным способом устранения вредного влияния сварочных аэрозолей на организм человека является применение вентиляции.

Другой, не менее важный способ оздоровления воздушной среды – технологический, который заключается в усовершенствовании сварочных технологий и материалов, а также в выборе соответствующих режимов сварки.

Образование сварочных аэрозолей(СА). При дуговой сварке, вследствие влияния на основной металл и материал электрода тепла дуги, возникает их плавление и частичное выпаривание. Пары материалов электрода и сварочной ванны, которые образуются при высокой температуре, выделяются в воздух окружающей среды. Воздух имеет более низкую температуру, поэтому пары, конденсируются в мелкодисперсные частицы, которые за счет аэродинамических сил продолжительное время могут находиться во взвешенном состоянии, образуя СА. Химический состав и интенсивность выделения СА зависят от характера переноса электродного металла в сварочную ванну.

Различают два механизма образования СА: выпаривание-конденсация-окисление (В – К—О) и выпаривание-окисление-конденсация (В – О – К). Участие каждого из них в образовании СА зависит от способа сварки и состава защитного газа. Уменьшение окислительного потенциала защитного газа оказывает содействие снижению роли второго механизма в образовании СА.

В процессе сварки в СА могут переходить элементы (железо, марганец, кремний, кальций, калий, магний, натрий, титан, алюминий, хром, никель, фтор и др.), которые входят в состав электродов, флюсов, прутков и других сварочных материалов и основного металла.

В результате окисления и конденсации этих элементов образуются твердые частички сложного вида в форме оксидов.

В состав СА входят также шпинели (двойные оксиды), силикаты, фториды и прочие сложные соединения (например, Fe304, Mn 30 4, MnFe 20 4, Fe 2Si 4, Mn 2Si 4, Cr 20 3·FeO, (Fe, Mn)O·Fe 20 3, K 2Cr 4, Na 2Cr 4, K 2Cr 20 7, Na 2Cr 20 7, NaF, CaF 2).

Дисперсность (размер) частичек СА колеблется в границах от тысячных частей до нескольких микрометров. Основное количество частичек имеет размер меньше 1 мкм. Частички СА могут принимать различную форму, а более мелкие частички (размером от сотых и десятых долей мкм) склонны к образованию цепочек.