Вячеслав Лупачев - Безопасность труда при производстве сварочных работ

Большинство мелких частичек состоит из ядра и оболочки. Ядро содержит соединения железа и марганца, а оболочка вмещает соединения кремния, калия и натрия (при наличии этих веществ в составе покрытых электродов). Толщина оболочки зависит от температуры, окислительного потенциала атмосферы дуги и увеличивается с количеством содержания указанных элементов в электроде.

Неоднородность структуры СА характерна для аэрозолей конденсации сложного вида. Данные о химическом составе и строении частичек СА важны для понимания природы их биологической активности и токсичности.

Интенсивность образования СА определяется скоростью плавления электродного материала и зависит от сварочного тока и напряжения дуги, от состава сварочных материалов, основного металла и защитной среды, а также от положения шва в пространстве и техники сварки.

Установлено, что при сварке покрытыми электродами в СА переходит 1–3 % от массы электрода, а в случае сварки плавящимся электродом в защитных газах – 0,5–2,0 % от массы сварочного провода. Химический состав СА на 80–90 % обусловлен составом сварочных материалов. Характеристика некоторых марок покрытых сварочных электродов по выделению вредных веществ представлена в табл. 1.5.

Таблица 1.5. Характеристика некоторых марок электродов по выделению вредных веществ

Примечание. 1. Буквами обозначены виды покрытия: Ц – целлюлозное; 3 – рутиловое; Б – основное; П – прочее.

Вместе с пылью в производственной среде распространяются и вредные газы, которые при определенных условиях могут привести к внезапному отравлению людей. Как правило, они не определяются визуально и во многих случаях не имеют запаха, поэтому являются опасными.

Некоторые довольно распространенные в производственном процессе газы имеют плотность, большую плотности воздуха и накапливаются в низких участках помещений (подвалах, шахтах и др.), достигая значительных концентраций. Это очень опасно, так как может привести к отравлению, а в случае накопления горючего или взрывного газа – к взрыву или пожару.

В качестве защитных газов при дуговой сварке применяют углекислый газ (CO 2) и аргон (Аг), при газовой сварке используют ацетилен (С 2Н 2).

В процессе сварки образуются оксид углерода (СО), оксиды азота (NO, NO 2), озон (0 3), фтористый водород (HF), тетрафтористий кремний (SiF 4) и другие соединения.

Образование газов при сварке.Во время сварочного процесса в воздух рабочей зоны кроме сварочных аэрозолей поступают смеси газов (CO 2, СО, HF и др.), которые образуются при термической диссоциации газошлакообразующих компонентов, входящих в состав сварочных материалов.

Смеси газов образуются также в результате фотохимического действия ультрафиолетового излучения сварочной дуги на молекулы газов защитной атмосферы и окружающего дугу воздуха (NO, NO 2, O 3).

При сварке в защитных газах состав образующихся газообразных веществ определяется составом защитной смеси.

Основной причиной образования угарного газа (монооксида углерода) СО при сварке в CO 2является диссоциация последнего при высокой температуре сварочной дуги:

СО 2– СО + 0,5О 2.

При выходе из зоны высоких температур монооксид углерода снова соединяется с кислородом и озоном, превращаясь в диоксид углерода:

СО + О 3> СО 2+ О 2.

Монооксид углерода может образовываться также в результате термической диссоциации газообразующих карбонатов в составе шлакообразующих компонентов сварочных материалов.

Монооксид азота образуется при высокотемпературном окислении азота воздуха, который окружает дугу:

N 2+ O 2– 2NO.

Под влиянием ультрафиолетового излучения дуги монооксид азота окисляется кислородом воздуха до отравляющего диоксида азота:

2NO + O 2– 2NO 2.

При сварке в CO 2дуга горит в атмосфере этого газа, поэтому интенсивность образования оксидов азота очень небольшая по сравнению с монооксидом углерода.

Озон образуется из кислорода воздуха и защитного газа под действием ультрафиолетового излучения дуги:

3O 2– 2O 3.

В начальный момент сварки концентрация озона высокая, но потом он реагирует с оксидом азота, образуя диоксид азота и кислород:

NO + O 3– NO 2+ O2.

При использовании сварочных материалов, в состав которых входит фтористый кальций или другие компоненты, которые содержат фтор, в воздухе наблюдается наличие фтористого водорода и тетрафтористого кремния.

Фтористый водород образуется в газовой среде при температуре выше 2000 °С в результате взаимодействия фтористого кальция с водяным паром:

CaF 2+ Н 2O > СаО + 2HF.

Потом при взаимодействии фтористого водорода с диоксидом кремния, присутствующим в составе сварочных материалов, образуются газообразный тетрафтористий кремний:

Si 2O+ 4HF > SiF4↑ + H 2O

При наличии в составе шлакообразующей основы сварочных материалов диоксида титана в воздухе появляется газообразный тетрафтористый титан TiF4.

При сварке титана под флюсами, которые содержат фтор (например, при содержании во флюсе фтористого лантана), также образуется тетрафтористый титан:

3Ti + 4LaF3 > 4La + 3TiF4 ↑.

Токсичность газов. Углекислый газ (диоксид углерода) CO 2– наркотический газ, поражает слизистые оболочки, вызывает шум в ушах и общую слабость организма.

Углекислый газ не горит и не поддерживает горение.

CO 2в полтора раза тяжелее воздуха, поэтому может накапливаться в нижних участках помещения, снижать уровень необходимого для дыхания кислорода в зоне дыхания и привести к отравлению человека.

В среде чистого CO 2наступает мгновенная смерть вследствие паралича органов дыхания, а концентрация выше 60 % – очень опасная. Значение ПДК – 9000 мг/м 3. Превышение ПДК имеет место в закрытых невентилируемых помещениях. Симптомы отравления: вялость, дурнота. Воздух, который выдыхается, содержит 4–5 % CO 2.

Большую опасность для человека представляет угарный газ (монооксид углерода) СО. Это типичный представитель производственных, транспортных и бытовых загрязнений воздуха. Во время сварочных процессов он может накапливаться в недостаточно вентилируемых помещениях в значительных концентрациях. В соответствии с санитарными нормами ПДК СО составляет 20 мг/м 3. Угарный газ имеет специфический запах.

Отравляющее действие СО базируется на способности создавать с гемоглобином крови устойчивое комплексное соединение – карбоксигемоглобин, которое превышает больше чем в 200 раз способность гемоглобина присоединять кислород и этим препятствует нормальному газообмену в крови. Поэтому 0,1 % СО в воздухе связывает такое же количество гемоглобина (50 %), что и кислород воздуха.