При выполнении процессов сварки, резки, наплавки, напылении и пайки металлов на работающих могут воздействовать различные вредные и опасные производственные факторы . Перечень производственных факторов приведен в таблице 3.20.

Таблица 3.20 – Перечень опасных и вредных производственных факторов при сварочных работах

Опасные и вредные производственные факторы в зоне пребывания рабочего

Вид сварки и наплавки

Ручная дуговая

Дуговая под флюсом

Дуговая в защитных газах

Электрошлаковая

Контактная сварка

без подогрева

с подогревом изделия или многопроходная

полуавтоматическая

автоматическая

автомат. с подогревом или многопроходная

без подогрева

с подогревом

полуавтоматическая

с подогревом

автоматическая

точечная

стыковая

рельефная

1. Физические факторы

1.1. Движущиеся машины и механизмы, передвигающиеся изделия, заготовки и материалы

1.2. Повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны

1.3. Повышенная температура поверхностей оборудования, материалов

Продолжение таблицы 3.20

1.4. Повышенная температура воздуха рабочей зоны

1.5. Повышенный уровень шума на рабочем месте

1.6. Опасный уровень напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека

1.7. Повышенный уровень электромагнитных излучений

1.8. Повышенная яркость света

1.9. Повышенный уровень ультрафиолетовой радиации

1.10. Повышенный уровень инфракрасной радиации

2. Химические факторы (сварочные аэрозоли)

3. Психофизиологические факторы

3.1. Физические перегрузки

3.2. Нервнопсихические перегрузки

К вредным производственным факторам относятся: повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны, ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное излучение сварочной дуги, а также инфракрасное излучение сварочной ванны и свариваемых изделий; электромагнитные поля; ионизирующие излучения, шум, ультразвук; статическая нагрузка на руку.

При сварке, наплавке, резке и напылении в зону дыхания работающих могут поступать сварочные аэрозоли, содержащие в составе твердой фазы окислы различных металлов (марганца, хрома, никеля, меди, титана, алюминия, железа, вольфрама и др.), их окислы и другие соединения, а также токсичные газы (окись углерода, озон, фтористый водород, окислы азота и др.), при пайке – аэрозоль флюсов и припоев, содержащий свинец, кадмий, цинк, олово, углеводороды, окись углерода и др. Количество и состав сварочных аэрозолей, их токсичность зависят от химического состава сварочных материалов и свариваемых металлов, видов технологического процесса. Воздействие на организм выделяющихся вредных веществ может явиться причиной острых и хронических профессиональных заболеваний и отравлений. Об этом свидетельствуют результаты медицинских обследований, показывающие, что среди профессиональных заболеваний сварщиков Украины и других стран СНГ примерно 80 % составляют бронхолегочные заболевания, вызванные действием сварочных аэрозолей. Имеются также данные о том, что действие сварочных аэрозолей на органы дыхания может повышать риск развития онкологических заболеваний. Поэтому проблема создания здоровых и безопасных условий труда сварщиков по-прежнему остается актуальной.

Интенсивность излучения сварочной дуги в оптическом диапазоне и его спектр зависят от мощности дуги, применяемых материалов, защитных и плазмообразующих газов. При отсутствии защиты возможны поражения органов зрения (электроофтальмия, катаракта и т. п.) и ожоги кожных покровов. Отрицательное воздействие на здоровье может оказать инфракрасное излучение предварительно подогретых изделий, нагревательных устройств (нарушение терморегуляции, тепловые удары).

При контактной сварке работающие могут подвергаться воздействию переменных магнитных полей, а при высокочастотной сварке – электромагнитных полей. При работе электронно-лучевых установок, проведении гамма- и рентгеновского просвечивания сварных швов, использовании торированных вольфрамовых электродов возможно воздействие на работающих ионизирующих излучений.

Некоторые виды сварки сопровождаются шумом, значительно превышающим допустимые уровни. Источниками повышенного шума являются плазмотроны, пневмоприводы, генераторы, вакуумные насосы и т. д., а ультразвука – ультразвуковые генераторы, рабочие органы установок и т. д. При плазменно-механической резке металлов шум может достигать в области низких частот 111 дБ, высоких – 106 дБ; уровень шума на рабочем месте оператора плазменного напыления находится в пределах 120-130 дБ.

При ручных и полуавтоматических методах сварки, резки, наплавки и пайки имеет место статическая нагрузка на руки, в результате чего могут возникнут заболевания нервно-мышечного аппарата плечевого пояса.

Санитарно-гигиеническая характеристика отдельных видов сварки приводится ниже.

Ручная дуговая сварка (РДС)

РДС благодаря своей простоте и маневренности является широко распространенным способом термического соединения металлов. Сварочная дуга является источником образования лучистой энергии. Спектр лучистой энергии состоит из инфракрасных лучей длиной более 1,5 мкм, лучей Фохта (1,5–0,7 мкм), световых лучей (0,7–0,4 мкм) и ультрафиолетовых лучей (УФЛ) (0,4–0,18 мкм).

Интенсивность излучения зависит главным образом от температуры дуги – интенсивность с повышением температуры увеличивается. Яркость видимой части спектра достигает 16 000 стильбов, что в тысячи раз превышает физиологически переносимую дозу. УФЛ с длиной волны менее 0,4 мкм могут вызвать профессиональное заболевание глаз, называемое электроофтальмией и ожог открытых частей кожи сварщика. Электроофтальмия начинается после небольшого скрытого периода продолжительностью несколько часов. Затем появляется резь и боль в глазах, ощущение в них инородного тела, светобоязнь, слезотечение, головная боль, сопровождающаяся бессонницей. Эти явления обусловлены воздействием УФЛ на слизистую оболочку глаз. Иногда процесс захватывает и роговую оболочку глаз. Частое повторение заболевания электроофтальмией приводит к снижению чувствительности роговицы, хроническому конъюнктивиту, повышенной утомляемости глаз. Электроофтальмия чаще наблюдается у подсобных рабочих, не пользующихся защитными светофильтрами.

РДС производится электродами различных марок, отличающихся химическим составом проволок и покрытий, в состав которых в зависимости от назначения электродов входят: ферромарганец, марганцевая руда, металлический марганец, плавиковый шпат, электродный мрамор, ферросилиций, кварцевый песок и др. Каталог электродов включает 182 марки.

По экспериментальным данным удельное количество пыли, образующейся при сжигании различных электродов, составляет для электродов с покрытием руднокислого типа (марганцевое) 18,6–36,5 г∕кг; основного типа (фтористо–кальциевого) – 11,3–13,5 г∕кг; рутилового или рутил-карбонатного – 7,1–15,3 г/кг.

Длительное (10–20 лет) воздействие сварочного аэрозоля (ПДК – 4 мг∕м³) может стать причиной профзаболевания у электросварщиков – пневмокониоза. При этом заболевании поражаются органы дыхания, в особенности легкие, в которых эластичная легочная ткань заменяется грубой соединительной тканью. Жалобы при этом заболевании незначительны, и обнаруживается болезнь главным образом при рентгеновском обследовании. Заболевание протекает медленно, доброкачественно, редко осложняется туберкулезом. Своевременное выявление этого заболевания позволяет затормозить развитие процесса и правильно трудоустроить сварщика

Сварка электродами с фтористо-кальциевым покрытием сопровождается меньшим выделением марганца (ПДК в пересчете на MnO 2 – 0,3 мг∕м³), но в составе сварочного факела при сжигании этих электродов содержатся фтористые соединения (фтористый водород, четырехфтористый кремний и др.), концентрация которых в зоне дыхания сварщиков иногда бывает довольно значительной.

Фтор (ПДК в пересчете на HF – 1 мг∕м³) и хромосодержащие аэрозоли в повышенных концентрациях могут стать причинами раздражения и воспаления слизистых оболочек носа и носоглотки, если не соблюдаются меры предосторожности, не работает местная вентиляция, не применяются средства индивидуальной защиты.

Сварка хромосодержащими электродами характеризуется значительным загрязнением зоны дыхания сварщиков аэрозолем (выделение сварочной пыли 10,65–30 г∕кг). Важной с гигиенической точки зрения особенностью этих электродов является выделение окислов хрома, концентрация которых в зависимости от условий сварки колеблется в существенных пределах. Содержание в сварочной пыли шестивалентных соединений хрома (ПДК для которых в пересчете на CrO 3 составляет 0,01 мг∕м³) в 2,5–3,5 раза превышает содержание трехвалентных соединений (ПДК – 1 мг∕м³). Двуокись кремния в сварочной пыли составляет 0,9–1,08%.

Дисперсность сварочного аэрозоля чрезвычайно велика. Исследования показали, что 90–99% частиц имеют размеры до 1 мкм, поэтому они имеют малую тенденцию к оседанию и глубоко проникают в дыхательные органы.

Принципиально важным и в значительной степени обуславливающим содержание аэрозоля в зоне дыхания сварщика является фиксация места сварки. На постоянных рабочих местах в сборочно-сварочных цехах легче организовать местную вентиляцию и тем самым резко снизить содержание токсических веществ в зоне дыхания сварщика.

Особенно неблагоприятное состояние производственной атмосферы создается при сварке в изделиях с замкнутыми и полузамкнутыми контурами – блоках, баках, цистернах и др. с высокими концентрациями пыли, окислов марганца и фтористых соединений в сочетании с неблагоприятными метеорологическими условиями, отсутствием естественного света и воздействие шума создают особенно напряженные условия труда электросварщиков в замкнутых пространствах.

Хронометраж показывает, что 55–70 % рабочего времени сварщики заняты непосредственно сваркой, а в остальное время – выполнением вспомогательных операций. Сварка требует от сварщика повышенного напряжения внимания и зрения. Она выполняется часто в вынужденной позе, что сопровождается повышенным статическим напряжением мышц рук и тела.

Сварка порошковой проволокой

Создание порошковой проволоки явилось важным шагом в технологии сварочных работ. Высокие технико-экономические показатели механизированной сварки порошковой проволокой позволяют резко повысить качество и производительность сварочных работ

Порошковая проволока представляет собой непрерывный электрод, состоящий из металлической оболочки порошкового сердечника. Металлическая оболочка, к которой через поверхность подводится сварочный ток, обеспечивает удержание порошкового сердечника и возможность осуществлять непрерывный процесс плавления при малом вылете электрода, предотвращая тем самым преждевременное термическое разложение компонентов сердечника.

Сердечник представляет собой смесь порошков минералов, руд, химикатов, ферросплавов и других металлических порошков. Сердечник порошковой проволоки выполняет функцию, аналогичную функции электродного покрытия – стабилизацию дугового разряда, защиту металла от воздуха, раскисление и легирование металла шва, регулирование процесса переноса расплавленного электродного металла в сварочную ванну, формирование шва и др.

Сжигание 1 кг порошковой проволоки сопровождается образованием в зависимости от состава шихты 8–12 г пыли, в которой содержится 0,2–0,7 г окислов марганца, 3,8–10 г окислов железа, 0,2–1 г фтористых соединений. Концентрация пыли в зоне дыхания сварщика при недостаточной вентиляции может достичь 10–30 мг∕м³, окислов марганца – до 1 мг∕м³. С гигиенической точки зрения наиболее благоприятные условия создаются при использовании порошковой проволоки ПП-ДСК, не содержащей плавиковый шпат, при этом в выделяющихся вредных веществах отсутствуют соединения фтора. В целом условия при сварке порошковой проволокой по характеру загрязнения окружающей среды близки к условиям, наблюдаемым при сварке электродами с рутиловым покрытием.

Сварочные работы также ведутся с помощью порошковой ленты (ПЛ). ПЛ обеспечивают более высокую производительность наплавочных работ по сравнению с другими наплавочными материалами. В состав ПЛ входит большое количество различных компонентов. Так как наплавку выполняют при высоких значениях тока (до 1000 А), это существенно влияет на санитарно-гигиенические условия, особенно при наплавке износостойких материалов открытой дугой. При этом для защиты сварочной ванны от атмосферного воздуха в состав электродного материала вводят специальные компоненты. В процессе наплавки эти компоненты выделяются в виде СА, содержащего окислы марганца, хрома, силиция и пр. Снижение же концентрации токсичных веществ в воздухе рабочей зоны за счет установки местных вытяжных устройств может нарушать (при определенных расходах удаляемого воздуха) защитную атмосферу расплавленного металла сварочной ванны от воздействия воздуха, что приведет к нежелательным изменениям химсостава и свойств наплавляемого металла.

Электросварка в среде защитных газов

Наиболее часто в качестве защитных газов применяют углекислый газ, аргон и их смеси. Присадочным материалом и плавящимся электродом служит проволока такого же химического состава, что и свариваемый металл. Сварка с применением СО 2 и специальных полуавтоматов наиболее распространена в промышленности, и на отдельных заводах составляет 70 % и более общего объема сварочных работ. Она отличается производительностью, в 2–3 раза превышающей производительность РДС.

Высокая производительность обеспечивается тепловой мощностью сварочной дуги, позволяющей применять большие скорости сварки. Стоимость сварки в СО 2 в 2 раза меньше стоимости РДС. В то же время условия труда при полуавтоматической сварке плавящимся электродом в среде защитных газов, особенно СО 2 или СО 2 +О 2 , весьма неблагоприятны. Подаваемый в зону сварки СО 2 не ядовит, но под действием высокой температуры дуги он разлагается на кислород и окись углерода, являющуюся ядовитой. Также образуется СО (угарный газ) вследствие выгорания углерода из стали.

В процессе сварки также выделяется сварочная пыль. Состав пыли и ее количество зависят от состава защитного газа, свариваемого металла, применяемой электродной проволоки и режима сварки. Токсичность частиц пыли зависит от их состава и строения. Под действием ультрафиолетового излучения дуги вокруг нее образуется озон, а при попадании в зону сварки воздуха, загрязнений коррозионных покрытий в зоне дуги образуются окислы азота. Наиболее высока концентрация пыли и вредных газов в облаке дыма, поднимающегося из зоны сварки. Сварщик должен следить за тем, чтобы этот поток дыма не попадал за щиток в зону дыхания. Наибольшей вредностью при сварке в СО 2 углеродистых сталей на токах до 400 А гигиенисты считают общее выделение пыли, а на токах более 400 А – окислы марганца. При наплавке 1 кг металла в СО 2 выделяется меньше пыли и газов, чем при ручной дуговой сварке. Однако, поскольку при сварке в СО 2 производительность более высокая, за 1 час выделяется примерно такое же количество дыма и пыли, как и при сварке штучными электродами.

Все виды сварки в защитных газах сопровождаются образованием озона О 3 (ПДК – 0,1 мг∕м³), а также интенсивной ультрафиолетовой радиацией (температура сварочной дуги достигает 6500°С).

При автоматической сварке плавящимся электродом в среде углекислого газа на 1 кг наплавленного металла выделяется в среднем 8–15 г пыли, 0,2–1,8 г окислов марганца, 0,02–2 г окислов хрома, 0,1–0,5 г окислов никеля, 2,7 г окиси углерода, 0,062 г окислов азота.

Валовые выделения пыли и газа зависят от марки сварочной проволоки, свариваемых материалов и режимов сварки. Так, например, при полуавтоматической сварке в среде СО 2 проволокой СВ08Г2С диаметром 2 мм при силе тока 250 А, средней скорости 25 м∕ч валовые выделения сварочного аэрозоля достигают 100 г∕ч, а концентрация пыли в зоне дыхания сварщика достигает 90 мг∕м³. Концентрация окиси углерода превышает допустимую в несколько раз.

Применяемые при полуавтоматической сварке и наплавке в среде СО 2 защитные покрытия на деталях также вызывают увеличение концентрации вредных веществ в зоне дыхания. Установлено, что лишь покрытия КБЖ и эмульсия не ухудшают картину по сравнению со сваркой без покрытия.

При сварке алюминия и сплавов на его основе под защитой аргона плавящимся электродом образуется окись алюминия (ПДК – 2 мг∕м³) в количестве 7,6–28 г∕кг; при сварке титановых сплавов удельное выделение титана и его двуокиси (ПДК – 10 мг∕м³) составляет 4,75 г∕кг. При сварке в аргоне алюминиевых сплавов наблюдается повышенное выделение озона за счет большой ультрафиолетовой радиации.

Несмотря на то, что полуавтоматическая сварка в среде СО 2 высокопроизводительна, с гигиенической точки зрения она имеет существенные недостатки. Поэтому применять ее нужно там, где другие методы сварки не применимы или можно применить надлежащие способы локализации вредных веществ.

Сварка под слоем флюса

Из способов автоматической и полуавтоматической сварки наиболее распространенным является сварка под слоем флюса. Она менее трудоемка и более экономична, чем ручная дуговая сварка, меньше утомляет сварщика.

Валовое выделение пыли при этом способе сварки во много раз ниже, чем при ручной дуговой. Концентрация аэрозоля в зоне дыхания сварщика-оператора по усредненным данным составляет 5,1–12,2 мг∕м³. Концентрация окислов марганца в зоне дыхания рабочих, обслуживающих сварочные автоматы, колеблется в интервале 0,11–0,7 мг∕м³. На повышение концентрации аэрозоля в значительной степени влияет выполнение в ручную операций по сбору и пересыпке флюса и зачистки шва. Исследования показали большую эффективность применения флюсоотсосов при автоматической сварке под слоем флюса.

Концентрации аэрозоля, окислов марганца и других токсичных веществ в зоне дыхания сварщиков-автоматчиков зависит от состава и степени измельчения флюса, конфигурации свариваемых изделий, направления воздушных потоков в здании и т.д. Так, запыленность зоны дыхания сварщика при применении свежего флюса в 2–2,8 раза ниже запыленности при использовании флюса, бывшего в употреблении и тем самым более размельченного.

Содержание пыли в зоне дыхания оператора при сварке внутренних швов (полузамкнутые пространства) в 2,5 раза выше, чем при сварке наружных швов. На заводах, где все посты автоматической сварки расположены на открытых участках цеха, содержание аэрозоля ниже предельно допустимой концентрации. Основными вредными веществами в составе сварочного аэрозоля при автоматической сварке являются фтористые соединения (фтористый водород, четырехфтористый кремний и др.).

Исследования показали, что валовое выделение фтористых соединений особенно велико при сварке под флюсом ОСЦ-45а. Оно составляет 43–286 мг на 1 кг наплавленного металла. При сварке с применением других флюсов (АН-348А, ФЦ-9, ФЦ-6, ФЦЛ-2 и др.) валовые выделения фтористых соединений колеблются по средним данным от 30 до 40 мг на 1 кг наплавленного металла. Выделение фтористых соединений резко возрастает с увеличением содержания фтористого кальция во флюсе.

Изучение условий труда при полуавтоматической сварке под слоем флюса показало ее большую трудоемкость по сравнению автоматической сваркой. Необходимость удерживания длительное время в руке головки полуавтомата с бункером для флюса массой 2–2,5 кг утомляет к концу смены правую руку сварщика. Значительно напряжено во время работы внимание сварщика в связи с высокими требованиями к качеству шва (необходимость поддержания на постоянном уровне длины дуги, силы тока и напряжения).

Концентрации аэрозоля, окислов марганца и фтористых соединений в зоне дыхания сварщика-полуавтоматчика выше, чем в зоне дыхания рабочего при обслуживании автоматических сварочных установок. Указанное объясняется более близким расположением зоны дыхания сварщика-полуавтоматчика к электрической дуге.

Электрошлаковая сварка (ЭШС)

Электрошлаковая сварка производится с помощью автоматов при температуре 1600–1700°С. Оператор-сварщик находится на расстоянии 0,5–2 м от сварочной дуги. Трудовой процесс оператора складывается из трудоемкого этапа подготовки изделия к сварке, при котором крупные и тяжелые конструкции при помощи подъемных механизмов устанавливаются на место, и этапа сварки, при котором оператор наблюдает за процессом сварки, охлаждением медных ползунов водой, подачей проволоки и др.

Основным производственным фактором, оказывающим вредное воздействие на операторов, является повышенная интенсивность лучистой энергии, составляющей 1,39 кДж∕(м² с) на уровне рук и 2,1–2,8 кДж∕(м² с) на уровне лица; повышается и температура воздуха, что является причиной небольшого (0,5 о С) повышения к концу рабочей смены температуры тела оператора. Концентрация аэрозоля в зоне дыхания по усредненным данным колеблется в пределах 4–7 мг/м 3 , концентрация окислов марганца – 0,25–0,43 мг/м 3 . Окислы азота и окись углерода определяются в виде следов. Таким образом, потенциальную опасность для оператора при электрошлаковой сварке могут составить аэрозоль и фтористые соединения. Не исключена опасность ожогов выплескивающимся из ванны металлом.

Контактная сварка

Контактная сварка легко механизируется и автоматизируется, в результате чего увеличивается производительность труда, улучшается качество сварного соединения, повышается культура производства. Этим способом сваривают малоуглеродистые и нержавеющие стали и сплавы.

Процесс контактной сварки основан на двух принципах: электрическом нагреве двух кромок металла до пластического состояния или до расплавления и затем сплавливания их. Различают три разновидности контактной сварки: стыковую оплавлением, точечную и роликовую или шовную. Наиболее неблагоприятной является сварка оплавлением, при которой образуются искры и брызги расплавленного металла, пыль, газы и наблюдается ионизация воздуха. Концентрация пыли в зоне дыхания рабочего зависят главным образом от химического состава свариваемого металла, мощности контактной сварочной машины. Сварочная машина при этом методе сварки генерирует низко- и высокочастотный шум. Величина сварочного тока во вторичной цепи контактных машин достигает десятков тысяч ампер. Вследствие этого контактные машины создают электромагнитные поля мощностью 70–1500 А/м. Электромагнитные волны рассеиваются на расстояние 1,5–3,5 м от контактной сварочной машины. Характер воздействия электромагнитных волн, образующихся при контактной сварке, на организм человека недостаточно изучен. Для улучшения условий труда рекомендуется устройство местной вытяжной вентиляции, экранирование и др.

Сварка токами высокой частоты

В связи с использованием в ряде производств изделий из синтетических материалов получила достаточное внедрение в производство сварка в электромагнитном поле коротких и ультракоротких волн. Основным неблагоприятным фактором при этом виде сварки пластикатов являются высокочастотные электромагнитные поля значительной интенсивности

18–320 В/м. Эффективное снижение напряженности высокочастотного поля достигается экранированием (до 2–7 В/м) источников энергии (электродов, конденсаторов, фидерных линий).

При описываемом виде сварки в производственную атмосферу поступают летучие токсичные вещества – фенол, окись этилена, формальдегид, пары ацетона и органических растворителей. Наблюдается повышение температуры воздуха производственных помещений.

Лазерная сварка

Для сварки мелких деталей применяют рубиновые или неодимовые лазеры, работающие в импульсном режиме. Излучение лазера характеризуется высокой энергией, составляющей в импульсе несколько сотен джоулей. С помощью дополнительной фокусирующей системы эта энергия может быть сконцентрирована в очень малом объеме. К числу особенностей следует отнести высокую монохроматичность излучения, малую расходимость пучка, временную и пространственную когерентность излучения. При работе с лазерами наибольшей опасности подвержены глаза и кожные покровы. Лучи лазера оказывают на биологические объекты тепловое, электрическое, фотохимическое и механическое воздействие, одним из проявлений которого является возникновение в облучаемом объекте упругих колебаний типа ультразвуковых. Опасность для органов зрения представляет не только прямой, но и отраженный луч лазера. Для кожи опасен только прямой луч. Поражающее действие лазера зависит от потока его энергии, длительности импульса, количества следующих друг другом импульсов, длины волны излучения и характера отражающей поверхности. Опасны зеркальные и светлые поверхности, отражающие свыше 50 % падающего на них излучения. Глаза необходимо защищать не только от прямого, но и от отраженного луча. При работе с лазерными установками необходимо, чтобы пучок излучения был направлен на неотражающий и невоспламеняющийся фон, траектория пучка должна быть недоступна для работающего. Необходимо обязательно применять защитные очки, работать следует в условиях общего яркого освещения. Возможность поражения глаза, адаптированного к темноте, т.е. с большим диаметром зрачка, больше. Необходим систематический офтальмологический контроль за глазами работающего.

Плазменная обработка металлов

Плазма представляет собой высокоионизированный, электропроводящий газ. Температура плазмы, поступающей в виде струи из сопла, составляет 6 000–20 000 о С. При плазменной обработке происходит довольно интенсивное образование окислов азота и озона, концентрации которых при работе без вентиляции довольно значительны.

При напылении в плазменную струю вводится в виде порошка или проволоки напыляемый материал, в качестве которого используют главным образом тугоплавкие металлы – вольфрам, цирконий, окись алюминия, их карбиды, бориды, силициды.

Плазменная обработка металла (напыление, сварка, резка) является основным источником загрязнения производственной атмосферы аэрозолем, состав которого зависит от применяемых порошков и обрабатываемого металла.

При работе плазменных горелок возникают высокочастотные звуковые и ультразвуковые колебания. Суммарный уровень звукового давления, по данным Института гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана, составляет в рабочей зоне 120–130 дБ.

Спектральный анализ выявляет широкий диапазон колебаний звукового давления 40–31 500 Гц с максимумом в области высоких звуковых и низких ультразвуковых частот в диапазоне 16 000–25 000 Гц.

Работа в вытяжных шкафах и специальных камерах позволяет значительно снизить уровень звукового и ультразвукового давления в рабочей зоне. Так же как и при ручной дуговой сварке, при плазменной обработке металла работающие могут подвергаться повышенной ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной радиации. Интенсивность ультрафиолетового излучения зависит от подаваемого на плазменные установки напряжения, свойств напыляемого порошка и газа, а также конструкции горелки. В литературе приводятся данные о заболеваниях, подобных электроофтальмиям и эритемам кожи, причиной которых являются короткие ультрафиолетовые лучи.

При использовании дуги прямого действия (между электродом и изделием) возникает ионизирующая радиация (тяжелые аэрофоны различной полярности). В производственных помещениях вблизи плазменных установок мягкие лучи не обнаруживаются.

Воздействие таких факторов, как ионизирующая, повышенная ультрафиолетовая и инфракрасная радиация, высокочастотный шум и ультразвук, загрязнение воздуха аэрозолями требует проведения комплекса защитных мероприятий: укрытия установок в вытяжных шкафах, применения шумозаглушающих насадок на горелку, использование средств индивидуальной защиты органов зрения, слуха, лица.

В последнее время внедряется новый метод так называемой плазменно-дуговой резки, которым можно обрабатывать практически все металлы, но особенно эффективно – легированные и нержавеющие стали, цветные металлы и сплавы. Разделительная плазменная термическая резка состоит в сквозном проплавлении металла мощным дуговым разрядом. Дуга, возбуждаемая между разрезаемым металлом и неплавящимся (чаще всего вольфрамовым) электродом, представляет собой газовый поток. Режущим инструментом является струя высокотемпературной (10 000–50 000 о С) плазмы, которая образуется при принудительном продувании рабочего газа (аргон, азот, кислород, воздух) через сопло плазмотрона. Газ сжимает (стабилизирует) дугу, нагревается, превращаясь в ионизированный поток плазмы, которая отличается большим проплавляющим действием. Как кислородная, так и плазменная резка выполняется на современных фотокопировальных машинах и машинах с цифровым программным управлением, на механизированных линиях, делающих эти процессы высокопроизводительными.

Применение плазменно-дуговой резки требует специальных мер для создания благоприятных условий труда. Это вызвано тем, что для устойчивой работы электродов (вольфрамовых, гафниевых, циркониевых и др.) их стабилизируют присадками из металлов редкоземельной группы (например, вольфрам лантанированный), пары которых сильно насыщены различными вредными веществами, а влияние на организм многих их них еще полностью не изучено.

Валовое выделение пыли при интенсивной работе одной машины типа ЮГ (раскрой листовой низкоуглеродистой стали толщиной 12–40 мм) достигает 2 кг/ч и при отсутствии местного отсоса содержание пыли в рабочей зоне достигает 2000 мг/м 3 . Большим недостатком этого процесса является шум, уровень которого достигает 120 дБ, что в сочетании с ультразвуковыми колебаниями частотой 50–4000 Гц требует разработки специальных мероприятий по защите органов слуха работающих. Особенно неблагоприятным является сильное излучение (ультрафиолетовое и инфракрасное), сопровождающее плазменную резку и другие виды плазменной обработки металлов (напыление, наплавку, сварку, плазменно-механическую обработку).

По данным А.В. Ильницкой, наиболее полно исследовавшей процессы плазменной обработки металлов, доминирующими вредными веществами, выделяющимися в окружающую среду, являются окислы азота и озон, концентрации которых превышают ПДК в 10 раз. Проблема коренного оздоровления условий труда может быть решена только автоматизацией процесса, что исключит пребывание рабочих в зоне совокупного действия вредных факторов. А пока при плазменно-дуговой обработке обязательным является устройство надежной местной вентиляции и применение средств индивидуальной защиты органов слуха и глаз.

Газовая сварка, резка и пайка металлов

Газовая сварка относится к термическому классу. Источником нагрева при газовой сварке служит пламя сварочной горелки, получаемое сжиганием горючего газа в смеси с кислородом.

Наиболее распространена ацетилено-кислородная разделительная резка, при которой металл подогревается пламенем, образуемым при сгорании в кислороде горючего газа. Когда температура металла достигает точки воспламенения, подается струя «режущего» кислорода, которая быстро окисляет и выдувает жидкий металл из зоны реза. В качестве горючих газов применяют и более дешевые сжиженные газы-заменители и природный газ. Ацетилено-кислородная резка сопровождается разложением ацетилена на углерод и водород, в результате окислительных процессов образуется окись углерода, которая является весьма неустойчивой. После воспламенения смеси начинается интенсивное окисление окиси углерода, в результате чего образуется углекислый газ. Ацетилен сам по себе малотоксичен, но технический ацетилен всегда содержит примеси (сернистый водород, аммиак), увеличивающие его ядовитость. Кроме того, основной примесью кислорода является азот и образующие оксиды азота.

Наибольшее количество окиси углерода выделяется в начальной стадии резки, когда происходит настройка резаков или общая наладка машины перед пуском ее в автоматический режим. Рабочий в это время находится в зоне резаков, где появляется большое количество веществ. Происходящая утечка кислорода приводит к избыточной его концентрации, вызывая раздражение слизистых оболочек дыхательных путей, а также создает повышенную пожароопасность.

Особенностью тепловой резки металлов является то, что процесс резки основан на способности металла сгорать в газовой струе и удалении этой струей образующихся продуктов сгорания. Естественно, что продукты горения содержат вредные вещества, спектр которых определяется химическим составом разрезаемых заготовок или листов; улавливание сварочного аэрозоля при газовой резке требует применения местных отсосов с большим объемом воздуха, удаляемого с 1 м 2 поверхности, в противном случае высокая интенсивность газовой струи способствует распространению вредных веществ за пределы рабочей зоны.

Вредные производственные факторы имеют место и при использовании в технологическом процессе пайки, так как он связан с нагревом материалов, содержащих вредные вещества.

Наиболее широко применяемыми способами нагрева при пайке являются: местный нагрев (паяльником, газовым пламенем, индукционный, электроконтактный); общий нагрев (погружением в жидкую среду, разогретую до соответствующей температуры или в газовой среде в печах).

Способ нагрева является основной технологической характеристикой методов пайки и это определяет наличие специфических вредных и опасных факторов. В общем случае пайка осуществляется в результате плавления припоя и флюса. Состав и количество вредных веществ зависят от состава припоя, флюса и способа нагрева. Так, например, при пайке погружением могут создаваться дискомфортные условия вследствие теплоизлучения и испарения вредных для здоровья компонентов расплавов; кроме того, возникает необходимость устранения наплывов припоев с изделия после пайки погружением в жидкий припой и большая трудоемкость опиловочных работ.

При пайке сплавами, содержащими свинец (например, ПОС-40 и ПОС-60), возможно загрязнение воздушной среды свинцом как непосредственно при пайке, так и в периоды, когда паяльники в ванночке находятся в рабочем состоянии. Может также происходить загрязнение свинцом рабочих поверхностей и кожи рук работающих.

К опасным производственным факторам при сварке относятся воздействие электрического тока, искры и брызги, выбросы расплавленного металла и шлака; возможность взрыва баллонов и систем, находящихся под давлением; движущиеся механизмы и изделия; подъемно-транспортное оборудование.

При сварке могут иметь место засорения и ранения глаз, ожоги тела, ушибы, ранения. Ожоги и поражения глаз наиболее часто наблюдаются при РДС, при полуавтоматической сварке в СО 2 плавящимся электродом, особенно при токах малой плотности. Причиной является выброс большого количества искр и брызг расплавленного металла. Опасность ожогов возрастает при сварке ржавой, загрязненной, замасленной или окрашенной поверхности, а также при использовании загрязненного флюса.

При контактной, точечной и роликовой сварке возможность ожогов брызгами и выплесками расплавленного металла значительно меньше, так как отлетающие частицы несколько мельче и холоднее, чем при электродуговых способах сварки. Однако и здесь при сварке загрязненных или ржавых деталей возможны ожоги. Повышенная опасность ожогов при выплеске металла имеет место во время стыковой сварки методом оплавления.

Опасные производственные факторы имеют место при ЭШС, так как она отличается от других видов сварки наличием формирующих медных ползунов, охлаждаемых изнутри проточной водой. При сильном кипении сварочной ванны шлак, скапливающийся в верхней части, может выплескиваться и вызывать ожоги. Выплескивание металла происходит по ряду причин: из-за малой глубины ванны, недостаточного содержания кремния в металле, засыпки в один прием большого количества флюса и др. Выбросы жидкого металла возможны во время наведения ванны при ее сильном кипении, а также при попадании в шлаковую ванну воды из-за повреждения ползунов.

Кроме опасностей ожогов от выбрасываемого жидкого металла возможны ожоги и ранения в результате отскакивания от поверхности шва частиц еще не остывшей шлаковой корки, например, при случайном прикосновении руками к неостывшему изделию. Такие ожоги рук возможны при любых видах сварки. Ожоги могут иметь место также при подогревании изделий перед сваркой, при пользовании паяльными лампами для сушки стыков, при случайном касании к разогретому электроду или проволоке, при удалении электродного огарка.

Имеют место порезы рук острыми кромками деталей, ушибы падающими деталями и другие травмы, являющиеся, как правило, следствием неосторожности при выполнении сварочных или подготовительных работ. Для зачистки швов, устранения дефектов поверхности, снятие заусенцев и слоя металла после огневой резки, подгонки и подготовки кромок под сварку применяют механизированный инструмент – пневмозубила, переносные шлифовальные машинки с электро- или пневмоприводом. При нарушении правил безопасности при работе с этим инструментом возможны травмы самого различного характера.

При выполнении сварочных работ на высоте и отсутствии соответствующих средств и ограждений возможно падение работающих, что ведет к ушибам, а также к тяжелому травматизму, в том числе к несчастным случаем с летальным исходом.

В технологическом процессе газовой сварки и резки могут использоваться баллоны, находящиеся под давлением, ацетиленовые генераторы. Нарушение правил эксплуатации этого оборудования может привести к взрывам и тяжелому травматизму.

Сварка и сопутствующие ей факторы, опасные для здоровья человека

В настоящее время наибольшее распространение получили следующие виды сварки.

1. Газовая сварка — процесс соединения металлических деталей за счет локального нагрева места соединения пламенем газовой горелки. Высокая температура пламени достигается применением смеси горючего газа (пропан, ацетилен) с кислородом. Возможен и обратный процесс газовая резка. Тот или иной режим достигается увеличением расхода газовой смеси и соотношения газов в ней.

2. Дуговая электросварка — электросварка распространена не менее широко, чем газовая. При электросварке используется тепловое действие электрической дуги, возникающей между свариваемыми металлическими деталями и электродом. Различают следующие основные виды электросварки.

2.1. Дуговая электросварка металлическим электродом.

При этом виде сварки электрод плавится и расходуется постоянно, образуя сварочный шов. Дуговая сварка металлическим электродом — наиболее распространенный вид сварки, применяемый при ремонтных, строительных и других работах.

2.2. Дуговая электросварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа.

При этом виде сварки вольфрамовый электрод служит только для образования и поддержания дуги, сам не плавится и не расходуется, так как вольфрам-тугоплавкий металл. Сварка вольфрамовым электродом применяется для соединения между собой деталей из алюминия и специальных сортов стали.

2.3. Дуговая электросварка металлическим электродом в защитных средах.

При этом виде сварки металлический электрод плавится и расходуется. Защитная среда может быть как инертной (аргон) или активной (углекислый газ). Качество сварочного шва при этом способе выше, чем при сварке металлическим электродом в воздухе, поэтому дуговая сварка металлическим электродом в защитных средах широко применяется в ответственных случаях.

Любой сварочный процесс всегда сопровождается рядом факторов, представляющих опасность для здоровья как сварщика, так и людей, находящихся вблизи во время сварки. Особенно опасна по воздействию на человека электрическая дуга, так как интенсивность её излучения очень высока. При любом виде сварки в той или иной мере присутствуют следующие вредные факторы:

ультрафиолетовое излучение;
слепящая яркость видимого света;
инфракрасное излучение:
искры и брызги расплавленного металла;
вредные вещества, выделяющиеся в процессе сварки в виде аэрозолей и газов (зависят от вида сварки, вида электрода, вида выполняемых работ и свариваемых материалов).

УФ-излучение не воспринимается глазом человека и поэтому опасно вдвойне. УФ-излучение прежде всего действует на глаза, вызывая повреждение роговицы, хрусталика и сетчатки. При незначительном содержании ультрафиолета (при естественном солнечном освещении, например) он поглощается хрусталиком и внутриглазной жидкостью и практически не достигает сетчатки. При сварке интенсивность УФ-излучения значительно превышает естественный уровень и поэтому часть его достигает сетчатки глаза, вызывая фотохимические повреждения. Сетчатка имеет ограниченную способность к восстановлению и поэтому длительное её облучение приводит к необратимым последствиям и потере зрения. УФ-излучение приводит также к ожогам роговицы глаза и раздражению кожи.

Слепящая яркость видимого света при высокой интенсивности облучения также вредно воздействует на глаза. Особенно опасна синяя часть спектра излучения дуги или газового факела, которая в сочетании с воздействием инфракрасного излучения вызывает фотохимические повреждения сетчатки глаза.

Инфракрасное излучение также, как и ультрафиолетовое, не воспринимается глазом человека. Инфракрасное излучение, особенно длинноволновое поглощается тканями организма человека, вызывая их нагрев, который может привести к ожогам. Сочетание вредного воздействия с излучением в синей части спектра было отмечено выше; в дополнение к этому ИК-излучение снижает пороговые значения воздействия УФ-излучения и тем самым увеличивает вероятность повреждения глаза.

Искры и брызги расплавленного металла представляют опасность как для глаз, так и для кожи, вызывая ожоги, часто очень тяжелые, особенно при попадании в глаза.

Дым и вредные вещества, выделяемые в процессе сварки представляют опасность для органов дыхания, так как при длительном их вдыхании возможны различные заболевания органов дыхания, в том числе профессиональные, или отравления.

Существует единственный способ избежания или резкого снижения воздействия вредных факторов, сопутствующих процессу сварки — правильный выбор и применение средств защиты головы (каски, щитки), глаз (), лица (шитки сварщика) и органов дыхания.

Вредные и опасные производственные факторы при сварке, наплавке, резке и т.д.

Сварка, наплавка, резка, напыление и пайка металлов сопровождаются наличием ряда вредных и опасных производственных факторов. Сварочные работы могут проводиться на механизированных линиях или конвейерах, на стапелях, открытом воздухе или в помещениях, на различных высотах, под водой и даже в космосе.

Практически при всех видах сварки, при резке и наплавке присутствуют такие опасные факторы, как пыль, газ, световое излучение, высокая температура, тепловое и ультрафиолетовое излучения. Наличие при сварке горючих газов может привести к химическому взрыву, а эксплуатация сосудов под давлением с инертными газами может вызвать физический взрыв. Открытые газовое пламя и дуга, струя плазмы, брызги жидкого металла и шлака при сварке и резке создают опасность ожогов и повышают опасность возникновения взрыва и пожара.

Как правило, сварочные работы должны проводиться в отдельных помещениях, а при электронно-лучевой, диффузионной сварке, плазменной обработке — только в отдельном помещении или изолированном участке цеха. Объем производственных помещений на одного работающего должен быть не менее 15 м3 при площади не менее 4,5 м2, а для плазменной обработки — не менее 10 м2, исключая площадь, занимаемую оборудованием и проходами. При применении лазеров IV класса входные двери помещений должны иметь блокировку. Помещения должны строиться из несгораемых материалов в соответствии с СНиП 2.09.02—85*, СНиП 21.01—97.

Окраска оборудования и помещений для сварки должна быть светлых тонов с диффузным отражением света. Для освещения мест сварки применяют газоразрядные лампы. При выполнении сварочных работ в общем помещении места сварки должны ограждаться ширмами.

Электросварочные устройства должны соответствовать ГОСТ 12.2.003—91*; ГОСТ 12.2.007.0—75*; ГОСТ 12.2.007.8—75*; ГОСТ 12.2.049—80; ГОСТ 12.2.051—80.

Напряжение холостого хода источника тока для дуговой сварки при номинальном напряжении сети не должно превышать: 80 В эффективного значения — для источников переменного тока ручной дуговой и полуавтоматической сварки; 140 В эффективного значения — для источников переменного тока автоматической сварки.

Ограничитель напряжения холостого хода устройств для ручной дуговой сварки на переменном токе должен снижать напряжение холостого хода на выходных зажимах сварочной цепи до 12 В не позже, чем через одну секунду после размыкания сварочной цепи.

Напряжение холостого хода источника тока для плазменной обработки при номинальном напряжении сети не должно превышать: 180 В — для устройств ручной резки, плазменной сварки или наплавки; 300 В — для устройств полуавтоматической резки или напыления; 500 В — для устройств автоматической резки.

Устройства для электронно-лучевой сварки должны обеспечивать защиту оператора и от рентгеновского излучения. Конструкция такой защиты должна быть неотъемлемой от устройства.

Технологические процессы должны удовлетворять требованиям ГОСТ 12.3:002—75*; ГОСТ 12.3.003—86; Правилам устройства электроустановок (ПУЭ).

При сварке изделий массой более 20 кг должны применяться грузоподъемные устройства. Ширина проходов между оборудованием, движущимися механизмами и перемещаемыми деталями, а также между стационарными источниками питания должна быть не менее 1,5 м; расстояние между автоматическими сварочными установками — не менее 2 м.

Длина первичной цепи между источником питания и первичной сварочной установкой не должна превышать 10 м. Изоляция проводов должна быть защищена от механических повреждений.

Места, где происходят технологические процессы, связанные с высоким уровнем шума, должны укрываться кожухами. Если по условиям технологического процесса невозможно устройство звукоизолирующих кожухов на установки, то операторы должны находиться в звукоизолированных кабинах со смотровыми окнами и дистанционным управлением процессом. Помещения сварки, резки или плазменной обработки в таких случаях должны иметь хорошую звукоизоляцию для защиты смежных участков.

Для уменьшения выделения вредных веществ поверхности свариваемых и наплавляемых изделий, покрытые антикоррозионными грунтовками, необходимо предварительно зачищать от фунта по ширине не менее 100 мм от места сварки.

Защита от тепловых излучений должна осуществляться путем экранирования источника излучения, применения кабин или поверхностей с радиационным охлаждением, воздушного душирования или сокращением времени пребывания в зоне воздействия источников теплового излучения.

Для защиты от вредного действия электромагнитных полей применяются специальные заземленные экраны в виде щитов из металлической сетки (их защитное действие основано на эффекте ослабления электрического поля вблизи заземленного металлического предмета). Экраны могут быть постоянные и переносные в виде козырьков, навесов, перегородок. Экраны следует устанавливать на достаточном расстоянии от токоведущих частей электрооборудования во избежание перекрытия воздушных промежутков. Эти расстояния предусмотрены ПУЭ. В отдельных случаях в качестве защитного средства применяют экранирующий костюм.

Для защиты от поражения электрическим током все установки должны быть заземлены в соответствии с ГОСТ 12.1.030—81*. Элементы сварочной цепи, отрезки кабелей при наращивании должны быть соединены разъемными соединительными муфтами. Нельзя соединять сварочные цепи скрутками с оголенным кабелем. Токоведущие кабели сварочной цепи должны быть изолированы по всей длине и защищены от механического повреждения.

Запрещается использование в качестве обратного провода сети заземления металлических строительных конструкций здания, коммуникаций. Соединение между собой отдельных элементов, используемых в качестве обратного провода, должно выполняться тщательно (сваркой или зажимом).

Наиболее опасными являются работы в замкнутых емкостях. Электросварщик, выполняющий сварочные работы внутри замкнутых емкостей, должен пользоваться диэлектрическими перчатками, галошами, ковриком и шлемом. Работать с металлическим щитком в этом случае запрещено, так как свариваемый объект во время сварочных работ находится под напряжением. Для снятия напряжения в сварочную цепь следует включать аппарат снятия напряжения, который автоматически отключает силовую цепь при разрыве дуги. Работы в замкнутых емкостях должны производиться сварщиком под контролем наблюдающего, который находится снаружи. Сварщик внутри емкости должен быть снабжен предохранительным поясом с веревкой, конец которой длиной не менее 2 м должен быть в руках у наблюдающего.

Во всех случаях производства сварочных работ необходимо применение местных отсосов. При образовании высокотоксичных веществ производство работ без местной вентиляции недопустимо. Это относится к сварке цветных металлов, специальных сталей и черных металлов с покрытиями, плазменной обработке, пайке и лужению. Всасывающие отверстия должны располагаться как можно ближе к месту сварки, так как скорость воздушного потока при удалении от всасывающего отверстия падает примерно обратно пропорционально квадрату расстояния.

Если технологический процесс не позволяет расположить приемник вредных веществ вблизи источника загрязнения, то следует применять сочетание отсосов с местной приточной вентиляцией, воздушными душами или подачей чистого воздуха под маску сварщика.

При сварочных работах внутри замкнутых емкостей следует устраивать местную вентиляцию с выбросом удаляемого воздуха наружу вне зоны забора приточного воздуха. При сварочных работах с применением сжиженных газов (пропана, бутана и углекислого газа) вытяжная вентиляция должна иметь отсос снизу. В случае необходимости сварку внутри емкости ведут в шланговых противогазах и респираторах.

Так как при сварочных работах выделяется большое количество токсичных веществ, то вся вытяжная вентиляция от постоянных рабочих мест должна иметь систему пылеулавливания и нейтрализации загрязнений.

Заболевание, вызванное действием вредных условий труда, классифицируется как профессиональное заболевание. Профессиональное отравление также относятся к профессиональным заболеваниям. Явление, характеризующееся совокупностью профессиональных заболеваний, называют профессиональной заболеваемостью. В некоторых случаях воздействие вредных факторов приводит к возникновению производственное обусловленной заболеваемости. Уровень профессиональной заболеваемости в машиностроении, где в больших объемах применяют электродуговая сварка, значительно выше, чем в других отраслях промышленности.

Неблагоприятное воздействие вредных факторов на здоровье работников и вызванные ими профессиональные заболевания в сварочном производстве можно разделить на три основные группы:
1. Заболевания, вызванные воздействием химических факторов.
2. Заболевания вследствие физической нагрузки, а также однообразных, часто повторяющихся движений, вынужденной позы.
3. Заболевания, вызванные физическими факторами (нагрев или охлаждение, микроклимат, шум, ультрафиолетовое и инфракрасное излучение).
В последние годы наблюдается повышение уровня заболеваемости нервно - мозгового аппарата в связи с использованием одинаковых, часто повторяющихся движений и физической нагрузкой. Эти заболевания регистрируются на участках, где производственный процесс частично автоматизирован и механизирован, или используется только ручной труд.
В каждом производственном среде на организм человека одновременно могут действовать несколько вредных факторов, или взаимно компенсируются, или накладываются друг на друга, вредно влияя на здоровье человека.
Наличие опасных и вредных производственных факторов является неотъемлемым следствием сварочного процесса. Среди них наибольшую угрозу для здоровья сварщиков составляет сварочный аэрозоль (СА), от которого до сих пор сварщик защищен очень слабо. Влияние СА на организм приводит к бронхо-легочным заболеваниям. Пневмокониоз, оказавшийся у сварщиков, отработавших в сварочных цехах более 15 лет, и хронический бронхит, который возникает уже через 5 лет работы. При выполнении сварочных работ в недоступных для вентилирования замкнутых пространствах период развития пневмокониоза сокращается до 5 лет. Кроме того, есть данные, свидетельствующие о том, что влияние канцерогенных веществ шестивалентного хрома и никеля в составе СА на органы дыхания может повышать риск развития онкологических заболеваний.
К профессиональным заболеваниям сварщиков относятся также интоксикация (отравление) марганцем, характеризующееся поражением центральной нервной системы. Наличие в воздухе высоких концентраций монооксида углерода может быть причиной как острого, так и хронического отравления. Влияние оксидов азота в закрытых помещениях может проявляться развитием отека легких. Повышенное содержание твердых и газообразных соединений фтора в СА приводит к поражению слизистой оболочки верхних дыхательных путей, бронхов, развития бронхопневмонии. Озон в малых количествах имеет раздражающее действие, а в больших - разрушительное действие на верхние дыхательные пути. К неспецифическим заболеваниям, причиной которых является СА, принадлежат функциональные нарушения центральной нервной и сердечно-сосудистой систем, аллергические заболевания, половые осложнения т.п..
Все виды сварки металлов открытой дугой, за исключением сварки под флюсом, являются источником видимого излучения, ультрафиолетовых (УФ) лучей, искр и брызг расплавленного металла и шлака. Большинство этих процессов сопровождается инфракрасным (ИК) излучением сварочной дуги и нагретого основного металла.
При различных способах сварки на долю излучения в УФ области спектра приходится 1...40% интегральной интенсивности лучистого потока. С увеличением силы сварочного тока и напряжения дуги интенсивность УФ составляющей излучения оптического диапазона повышается. Спектр излучения смещается в сторону коротких волн. Состав покрытия электродов и материал присадок также влияют на интенсивность и спектр УФ излучения. Наибольшее влияние на величину УФ радиации выявляет состав защитного газа. С увеличением содержания аргона в защитной газовой смеси интенсивность УФ излучения повышается. Введение в защитную среду углеродного газа и гелия вызывает смещение спектра излучения в сторону коротких волн. С увеличением расстояния от дуги интенсивность УФ радиации снижается. Облучение тела сварщика зависит от отражающих и пропускных свойств спецодежды. Влияние УФ излучения на незащищенные глаза может привести к , ухудшению зрения, конъюнктивиту и другим заболеваниям.
Сварочный процесс является одним из мощных производственных источников инфракрасного излучения. Его влиянию подлежат не только непосредственно сварщики, но и рабочие других специальностей, находящихся поблизости. ИК излучение при сварке изделий с подогревом, особенно крупных деталей, является фактором, формирующим условия микроклимата в производственных помещениях. В зависимости от силы сварочного тока, температуры дуги и сварочной ванны, степени подогрева и других условий, излучение имеет различный спектральный состав и охватывает диапазон 0,76... 10 мкм и более. Интенсивность облучения рабочих мест колеблется в пределах 100... 2450 Вт/м2. Интенсивность ИК излучения зависит от режимов сварки, мощности дуги и возрастает от 350... 400 Вт/м2 при сварке покрытыми электродами на режимах 150... 200 А до 1200... 1500 Вт/м2, при сварке цветных металлов в инертных газах, а также предварительно нагретых конструкций. Негативное влияние на здоровье сварщиков производит также переохлаждение организма во время строительно-монтажных работ в холодный период года.
Уровень шума, создаваемого дугой, зависит от режима сварки. Так, при механизированной сварке в углекислом газе при изменении силы тока от 200 до 450 А уровень шума возрастает от 86 до 97 дБА, а при сварке в аргоне увеличение тока от 150 до 500 А приводит к росту интенсивности шума от 90 до 150 дБА, т.е. на отдельных режимах превышает норму. Вместе с тем, кроме шума, созданного дугой и сварочным оборудованием, на работающих могут воздействовать и другие источники шума, которые создаются при работе технологического оборудования.
Психофизиологическое воздействие на сварщика проявляется в виде физических и нервно-психических нагрузок. Физические нагрузки вызывают у человека статические и динамические напряжения, зависящие от массы сварочного инструмента, гибкости шлангов и проводов, длительности непрерывной работы, поддержание рабочей позы. В результате статического перенапряжения может возникнуть заболевание нервно-мышечного аппарата плечевого пояса. Нервно-психические нагрузки приводят к перенапряжению зрительных анализаторов и возникновению нервно-эмоционального напряжения у сварщиков. Эти нагрузки зависят от напряжения зрения, вызванного непрерывными наблюдениями за недостаточно контрастными элементами зоны сварки небольших размеров (сварочная ванна, зазор в стыке, глубина кратера, шов, затвердевает и т.д.), ответственностью за высокое качество сварных соединений и сложностью работы. Перенапряжение зрительных анализаторов может привести к усталости и как следствие - к нарушению сократительной функции мышц глаз. Нервно-эмоциональное напряжение может нарушить функциональное состояние сердечно-сосудистой и центральной нервной систем (повышение артериального давления, изменение латентного (скрытого) периода двигательно-моторной реакции).
Статистика проф заболеваний сварщиков (%):
Интоксикация марганцем....................................................... 40-45
Заболевания опорно-двигательного аппарата верхних конечностей......... 9
Неврит слухового аппарата........................................................... 7

Отравление:
сварочными аэрозолями (кроме марганца) .............................. 4

Сопутствующие заболевания:
Функциональные нарушения нервной системы................................ 46
Изменения верхних дыхательных путей (фарингит) .............................. 30
Бронхиты, эмфизема легких........................................................ 10
Желудочно-кишечные заболевания (гастрит, язва) .............. 14

Мероприятия по улучшению условий труда сварщиков, принятые в предыдущие годы, не дали заметных положительных результатов. Проблема создания здоровых и безопасных условий труда сварщиков остается актуальной. Для ее решения необходим более радикальный подход, в частности, как показывает мировой и отечественный опыт, надо совместить технологические и санитарно-технические мероприятия что, а также применять средства индивидуального защиты органов дыхания (СИЗОД) сварщиков. Первое направление – технологическое - предполагает снижение уровня выделения СА в воздух путем усовершенствования процесса сварки, выбора технологии и способа сварки, вида и марки сварочного материала, защитного газа и режима сварки. Второе направление - санитарно-техническое - предусматривает локализацию и нейтрализацию СА путем применения современных эффективных средств местной вентиляции. Третье направление - применение СИЗОД нового поколения, позволяет защищать органы дыхания сварщиков в различных производственных условиях. В зависимости от условий труда, а также от требований к качеству сварного соединения, необходимо пользоваться комплексом этих мероприятий, или отдельными из них.

Темы : Техника безопасности при сварке.

Перечень этих факторов приведен в табл. 1 в соответствии с * . подразделяются на химические, физические и психофизиологические . Воздействие вредных производственных факторов на работающих может привести к заболеванию и снижению производительности труда. Это прежде всего такие опасные и вредные производственные факторы:

Поступление в зону дыхания сварочных аэрозолей, содержащих в составе твердой фазы оксиды различных металлов (марганца, хрома, никеля, железа и др.) и токсичные газы (СО, О 3 , HF, NO 2 и др.); сварочный аэрозоль относится к аэрозолям конденсации и представляет собой дисперсную систему, состоящую из твердой фазы и газа или смеси газов.

Чрезмерная запыленность и загазованность воздуха вследствие попадания пыли флюсов, подгорания масла и т.п.;

Повышенная температура поверхностей оборудования, материалов и воздуха в рабочей зоне (РЗ), особенно при сварке с подогревом изделий; рабочая зона - пространство высотой до 2 м над уровнем пола или площадки, где находятся рабочие места.

Излишняя яркость сварочной дуги, УФ- и ИК-радиация;

Воздействие переменных магнитных полей при КС и высокочастотных ЭМП - при сварке ТВЧ;

Действие ионизирующих излучений при ЭЛС, проведении γ - и рентгеноскопии сварных швов, использовании торированных вольфрамовых электродов;

Влияние шума (cм. ) и вибраций имеет место при плазменной и газовой резке, работе пневмопривода (КС), различного оборудования (вакуум-насосов, вентиляторов, сварочных трансформаторов и др.), а также ультразвука и высокочастотного шума - при УЗС.

При ручной и механизированной сварке и резке характерна статическая нагрузка на руки, а при автоматических способах - нервнопсихические перегрузки из-за напряженности труда. Воздействие опасных производственных факторов может привести к травме или внезапному резкому ухудшению здоровья. Это действие электрического тока, искры и брызги расплавленного металла, движущиеся машины, механизмы и Т.д. Использование открытого газового пламени, наличие расплавленного металла и шлака и т.п. увеличивают опасность возникновения пожара, а неправильное транспортирование, хранение и использование баллонов со сжатыми газами, нарушение правил эксплуатации газосварочного оборудования и т.п. - взрывов. Работа в монтажных и полевых условиях, особенно на высоте, без соответствующих предохранительных средств, ограждений может обернуться падением работающих, их травмированием.

Таблица 1. Опасные и вредные производственные факторы , которые характеризуют сварочные и газоплазменные работы .

Виды работы

Опасные и вредные производственные факторы

химич- еские

физические

психо-
физи-
олог-
ичес-
кие

движу-
щиеся маши- ны, механ-
измы, загот-
овки

повыш-
енная запыле-
нность, загазов-
анность воздуха РЗ

повышенная температура

повышенный уровень

воз-
дей-
ствие эл. тока

искры, брызги расп-
лавл-
ен ного мета- лла

физи-
чес-
кие перег
рузки

нерв-
нопс-
ихиче-
ские пере-
грузки

сваро-
чные и другие аэро-
золи, газы

поверх-
ностей, оборуд-
ования, матер-
иалов

воз-
ду-
ха РЗ

шу-
ма

уль-
тра-
зву-
ка

ЭМП

маг-
нит-
ных по-
лей

иони-
зиру-
ющих излуч-
ений

УФ

види-
мого све-
та

ИК

без подо-
грева изделия

с подог-
ревом или мног-
опрохо-
дная

ДСФ:

механ-
изиров-
анная

автомат-
ическая

автомат-
ическая с подо-
гревом или много-
прохо-
дная

ДСЗГ:

без подо-
грева изделия

с подо-
гревом

механ-
изиро-
ванная

механи-
зирова-
нная с подо-
гревом

автомати-
ческая

ЭШС

КС

шовная

рель-
ефная

оплав-
лением

ЭЛС

СТ

ДФС

УЗС

Сварка ТВЧ

Газовая сварка

Газовая резка

Плаз-
менная сварка

Лазер-
ная сварка и резка

Примечания :

1. «+ » - наличие фактора; «- » - отсутствие опасного (вредного) фактора.

2. Здесь и далее приняты следующие сокращеня: РЗ - рабочая зона; ДСФ - дуговая ; ДСЗГ - дуговая ; УЗС - ультразвуковая сварка; ЭШС - ; ЭЛС - электронно-лучевая сварка; КС - ; СТ - ; ДФС - диффузионная сварка; ТВЧ - токи высокой частоты; ЭМП - электромагнитные поля; УФ, ИК - ультрафиолетовое, инфракрасное излучение.

Требования безопасности труда .

Работы по сварке и резке должны выполняться в соответствии с требованиями * , 12.1.004-91 * , 12.3.036-84 * , 12.3.039-85 * , 12.3.002-75 * , 12.1.010-76 * и Межотраслевыми правилами по охране труда при электро- и газосварочных работах ПОТР М-020-2001.

Уровни опасных и вредных производственных факторов в рабочей зоны не должны превышать установленных значений: содержание вредных веществ (ВВ) - предельно допустимых концентраций (ПДК) по ГОСТ 12.1.005-88 (ПДК ряда веществ для воздуха РЗ и населенных мест приведены в табл. 2); уровни шума - по ГОСТ 12.1.003-83 * и санитарным нормам (СН 2.2.4/2.1.8.562-96) (табл. 3); уровни ультразвука - по ГОСТ 12.1.001-89; уровни локальной и общей вибрации - по ГОСТ 12.1.012-90; температура поверхности оборудования и теплового излучения на рабочих местах - по СИ 245-71 и ГОСТ 12.1.005-88 * ; напряженность магнитных полей (МП) частотой 50 Гц по санитарным нормам СИ 2.2.4.723-98 (табл. 4); напряженность ЭМП радиочастот- по ГОСТ 12.1.006-84 * ; напряженность электрических полей токов промышенной частоты по ГОСТ 12.1.002-84; уровни ионизирующих излучений - по нормам радиационной безопасности НРБ-99.

Таблица 2. Предельно допустимые концентрации (ПДК) наиболее часто встречающихся вредных веществ (ВВ) в воздухе рабочей зоны (РЗ) сварочных цехов и атмосферном воздухе населенных пунктов .

ВВ	ПДК, мг/м 3		Класс опасности	Агрегатное состояние
ВВ	в воздухе РЗ	в атмосферном воздухе	Класс опасности	Агрегатное состояние
Азота оксиды (в пересчете на NO 2)	5	0,4/0,06	2	П
Алюминий и его сплавы, оксид алюминия (в том числе, с примесью диоксида кремния) в виде аэрозоля конденсации	2	-	4	А
Бериллий и его соединения	0,001		1
Ванадий и его соединения: - дым пятиоксида ванадия	0,1		1
- пыли трехоксида и пятиоксида ванадия	0,5		2
Вольфрам	6		3
Железа оксид с примесью оксидов марганца (до 3 %), легированные стали и их смеси с алмазом до 5 %	6		4
Железа оксид с примесью оксидов фтористых или 3...6 % марганцовых соединений	4		4
Кадмия оксид	0,1/0,03 *		1

Кобальт металлический, оксид кобальта	0,5	0,001	2
Марганец (до 20 % в сварочном аэрозоле)	0,2	0,01
Медь металлическая	1/0,5 *	-
Молибден (растворимые соединения в виде аэрозоля конденсации)	2		3
Молибден, нерастворимые соединения	6		3
Никель, оксид никеля	0,05		1
Озон	0,1			П
Свинец и его неорганические соединения	0,01/0,005 *	0,001		А
Титан и его оксиды	10	-	4
Торий	0,05	-	1
Углерода оксид	20	5/3	4	П
Феррохром металлический	2	-	3	А
Фтористый водород	0,5/0,1 *	0,02	2	П
Фтористо-водородной кислоты соли (хорошо растворимые в воде)	2	0,03	2	А
Хромовый ангидрид, хроматы, бихроматы	0,01	-	1
Цинка оксид	0,5	0,05	2