焊接煙塵的基本情況
焊接工藝在整個工業生產中占有極其重要的地位,在各類機械產品中,焊接構件的重量幾乎占鋼材總產量的一半。電弧焊是目前應用較為普遍的一種焊接方法,在施焊時,焊條、焊件和藥皮在電弧高溫下,發生蒸發、凝結和氣化,產生大量的煙塵和氣體,污染車間的焊接作業環境,危害人們的身體健康。
我國對于焊接煙塵的治理,以前大都采用全面換氣的方式,即用集中的排風系統,在所謂煙氣比較集中的 “有效高度”上,設置排煙罩進行排煙。這種方式能將一部分煙塵排至室外,但從實際情況來看,排煙效果并不明顯,在大部分工人操作地帶的煙塵濃度都遠遠超過允許值,特別是在一些封閉的和半開放的設備中進行作業時情況更為嚴重。不僅如此,由于車間的排風量大,在北方地區的采暖季節,必然會使大量的熱量排至室外,造成大量熱損失。另外,因為所排出的煙塵沒有進行凈化處理,結果又造成車間及廠區周圍的大氣污染。
在80-90年代,國內許多單位研究和仿制一些焊接煙塵凈化機組,并取得了一些成績,如原機械工業部的焊接煙塵課題研究組就開發了幾種小型焊接煙塵凈化機組。在已經進入二十一世紀的今天,關于焊接煙塵的污染,越來越引起人們的重視。由于焊接技術本身的發展,新工藝新材料將不斷地被應用,如惰性氣體保護焊的普及推廣,含有各種合金元素的高強度焊接材料和被焊材料的使用,在焊接過程中產生的煙塵成分更加復雜,有害元素、有害氣體的產生機會更多,這對焊接煙塵的凈化技術提出了更高的要求。
2、焊接煙塵的基本特性及其危害
2.1焊接煙塵產生的機理
焊接煙塵的產生過程,是在高溫電弧情況下,焊條端部及其母材相應被熔化,熔液表面劇烈噴射由藥皮焊芯產生的高溫高壓蒸汽 (蒸汽壓達66~13158Pa)并向四周擴散。當蒸汽進入周圍的空氣中時,被冷卻并氧化,部分凝結成固體微粒,這種由氣體和固體微粒組成的混合物,就是所謂的焊接煙塵。
2.2焊接煙塵顆粒的形狀
焊接煙塵顆粒由0.1μm左右的球狀顆粒集聚而成,而且這些球狀顆粒物在空氣中浮游,常會集聚成互相連鎖的樹枝狀微粒,一般非低氫型焊條較多,氫型焊條較少,二氧化碳氣體保護焊有比非氫型焊條更加明顯的鎖鏈狀。鈦鐵礦型焊條的煙塵粒度很細,一般小于0.1μm的塵粒占50%以上 (重量百分比)。
2.3焊接煙塵的物理化學成分
焊接煙塵是一種十分復雜的物質,已在煙塵中發現的元素多達20種以上。常見的有鐵、鈣、錳、錫、鎂、鉀、鈉等。
焊接煙塵不僅化學元素種類繁多,而且其化合物也十分復雜,主要成分有氧化鐵、氧化鈣、氧化錳、氧化鈦、氧化鎂等,低氫型焊條煙塵中還含有氟化物。
2.4焊接煙塵的危害性
焊接煙塵的危害主要由下列成分產生:金屬和非金屬的氧化物、氟化物包括各種鹽類以及一氧化碳,臭氧,氮氧化物等。這些成分中的不可溶物質會引起矽肺病,某些金屬氧化物容易引起金屬熱癥狀,如流淚、噪子干、惡心、記憶力衰退等不良感覺。