Опасности и вредности при сварке алюминия. Вредное влияние сварочной дуги

При сварочных работах, во время шлифования и смежных технологиях при химических и физических процессах образуются вредные вещества
в форме газообразных и твердых веществ из материалов, присадочных материалов и загрязнений.

Возникновение газообразных и твердых частиц при сварочных работах и смежных процессах находится в зависимости от используемой технологии и типа основного материала, (азообразные вредные вещества возникают, прежде всего, как продукт реакции технологических газов и газов из окружающей атмосферы.
Вещества в форме твердых частиц образуются, прежде всего, из присадочных материалов, применяемых для сварочных работ.

Частицы
Химический состав частиц при сварочных работах, в первую очередь, зависит от типа используемых присадочных материалов. У термической резки металлов пылевые частицы образуются при производственном процессе разрезаемого материала. Количество частиц зависит от комбинации используемых технологий, материалов и мощности данной производственной технологии.

Факторы, оказывающие влияние на количество и тип вредных веществ
- эл.ток, напряжение
- тип оболочки
- тип электрического тока
- угол установки электрода
- диаметр электродов
- метод сварки
В зависимости от используемой технологии - ручная дуговая сварка, термическая резка кислородом, плазмой и лазером - образуются частицы разного размера с различной морфологией.
Воздействие частиц, приносящих вред здоровью, в первую очередь зависит от размера частиц (диаметр частиц).
При разных процессах сваривания возникает дым в процессе выполнения сварочных работ с различными частицами, диаметр которых, однако, колеблется от 0,1 мкм до 1,0 мкм, большей частью даже в пределах менее 0,4 мкм.

Эти сверхлегкие частицы обладают способностью проникать в легочные альвеолы. Это означает, что они проникают в самые мельчайшие легочные пузырьки (альвеолы), а там осаждаются. Из легочных пузырьков они проникают в систему кровообращения, диффундируют через стенки сосудов и осаждаются в теле человека.

Только разработка новых методов измерения в недавнее время позволила определить величину и количество пылевых частиц, образующихся вредных веществ в сверхмелкой фракции.

Дымы, возникающие в процессе сварочных работ, однозначно обладают способностью проникать в альвеолы

Таблица говорит о том, что в пределах до 0,4 мкм находится 98,9 % частиц.
Частицы размером более 1,0 мкм встречаются очень редко.

О величине частиц подробно

Ручная дуговая сварка
При ручной дуговой сварке с оболочным стержневым электродом, большей частью, образуются частицы в пределах от 0,01 мкм до 0,4 мкм.

Дуговая сварка в защитной атмосфере
Только у небольшого количества частиц, возникающих при дуговой сварке в защитной атмосфере, величина превышает 0,2 мкм. Величина максимальной доли частиц находится в пределах от 0,01 мкм до 0,05 мкм.
И при сварке высоколегированных сталей в защитной атмосфере величина частиц равна преимущественно 0,01 мкм. Агломерированные частицы достигают величины до 0,5 мкм.

Сварка по методу MIG
При сваривании алюминиевых сплавов по методу MIG частицы продуктов сгорания, образующихся в процессе сварки, практически все без исключения, характеризуются величиной менее 0,4 мкм. И здесь главная доля частиц колеблется в пределах от 0,01 мкм до 0,05 мкм.

Термическая резка металлов
При термической резке - резка кислородом, плазмой, лазером - возникают частицы в результате выделения из разрезаемых материалов. Частицы имеют диаметр от 0,03 мкм. В агломерированной форме могут образовываться вторичные частицы диаметром вплоть до 10 мкм.

Вредные вещества в форме газообразных частиц
Максимальную опасность причинения вреда здоровью вызывают вредные вещества в форме твердых частиц. Но при различных технологиях возникают и вредные вещества в форме газообразных частиц, прежде всего, сюда относятся:

- окись углерода
- окись азота
- двуокись азота
- озон

Окись углерода
Окись углерода (СО) - газ, который является ядовитым. Образуется в критических концентрациях при сварочных работах MAG в защитной атмосфере двуокиси углерода или при сварочных работах MAG в защитной атмосфере смешанного газа с высокой долей двуокиси углерода.

Окись азота и двуокись азота
Окись азота и двуокись азота (NOX = NO, N02) - газ, который является ядовитым. Возникает при технологиях, осуществляемых автогенной техникой, при плазменной резке сжатым газом или азотом и при лазерной резке сжатым газом или азотом.
Двуокись азота является опасной уже в относительно малых концентрациях, а в больших концентрациях она может привести к смертельному отеку легких.

Озон
Озон (03) - газообразное вещество и образуется, прежде всего, при сварочных работах в защитной атмосфере от сильно отражающих материалов. Озон является очень нестабильным газом. Наличие прочих пылевых вредных веществ в воздухе может вызвать разложение озона на кислород.

Обобщение.
Максимальную опасность для сварщика и обслуживающего персонала резательного оборудования, лазерных резательных устройств и т.п. представляют сверхмелкие частицы в пределах до 0,4 мкм.
Эти частицы проникают в альвеолы и, далее, посредством системы кровообращения попадают в тело человека, где происходит их осаждение.
Рано или поздно эти осадки могут причинить тяжелый ущерб здоровью, который может привести вплоть до заболевания раком.

Вдыхание сварочного аэрозоля и токсичных газов является причиной развития фиброзных изменений в легких, раздражающего действия на дыхательные пути, общей интоксикации. Пневмокониоз электросварщиков протекает по типу сидероза в относительно благоприятной форме диффузно склеротических изменений, с возможностью частичного обратного развития.

При проведении сварочных работ в закрытых помещениях необходимо предусматривать (при необходимости) местные отсосы, обеспечивающие улавливание сварочных аэрозолей непосредственно у места его образования. В вентиляционных устройствах помещений для ЭСУ должны быть установлены фильтры, исключающие выброс вредных веществ в окружающую среду.

Обзор занятости показал, что у 185 тыс. человек основная работа связана со сваркой и (термической) резкой металлов в 1981-1983г. По некоторым оценкам, во всём мире насчитывается 800 тыс. человек, у которых основная специальность – сварщик. Ещё больше людей – считается, что до 1 млн. – выполняют сварочные работы непостоянно, как часть своей работы. Проводившееся позднее исследование показало, что в 1999г в США 410 человек работали сварщиками, резчиками, пайщиками и выполняли наплавку. В настоящее время ПДКрз составляет 5 мг/м3 для всего дыма в зоне дыхания сварщика - или других людей, находящихся в месте проведения любой сварочной работы.

При горении сварочной дуги скорость образования дыма зависит от вида сварки, силы тока и химического состава проволоки и её покрытия. У расходуемого электрода увеличение силы тока увеличивает дымообразование. Интенсивность образования дыма имеет большое значение, так как при сварке в закрытых, ограниченных, плохо вентилируемых помещениях происходит быстрое загрязнение воздуха до большой концентрации. Например, Sferlazza and Becket (1991) вычислили, что при скорости дымообразования 1 г/мин (это часто бывает) в помещении 3 м3 через минуту концентрация сварочного дыма превысит ПДКрз 5 мг/м3 (для 8-часовой смены). Поэтому при выполнении обычной сварочной работы есть риск вдыхания сварочного дыма при высокой концентрации. При плохой вентиляции, или при выполнении сварочной работы в ограниченном пространстве, вероятность развития заболевания органов дыхания становится ещё выше. Roesler and Woitowiltz (1996) описали случай развития фиброза у сварщика, что было связано с накоплением в лёгких железа. Сотрудник проработал 27 лет в ограниченном пространстве без нормальной вентиляции и без респиратора.

Хотя полезно описать концентрацию частиц в воздухе во время сварки, но для определения воздействия сварочного дыма на здоровье полезно определить реальную дозу, воздействующую на лёгкие при вдыхании. Интересно отметить, что измерения показали, что концентрация аэрозоля снаружи сварочного щитка и под ним (при одновременном измерении) заметно отличается. Alpaugh et al. (1968) пришёл к выводу, что концентрация частиц чрезмерная, и что вредное воздействие – не стабильное, а под щитком концентрация ниже и стабильнее. Кроме того, концентрация озона и окислов азота под маской изменяется меньше, чем снаружи маски. Goller and Paik (1985) показали, что концентрация дыма в зоне дыхания под сварочным щитком ниже на 36-71% по сравнению с концентрацией снаружи щитка.

При вскрытии проводилось исследование того, какая доза сварочного дыма воздействовала на лёгкие. Но эти исследования проводились спустя годы, и они не давали никакой информации о тех частицах, которые были удалены из лёгких (при самоочистке ). Так как в сварочном дыме есть много магнитного металла, то для измерения его содержания в лёгких можно использовать не инвазивную магнитометрию. С её помощью Kalliomaki et al. (1983a) изучал сварщиков-судостроителей. Он получил, что у сварщиков, работающих полную смену, “чистая“ скорость осаждения частиц в лёгких составляет 70 мг железа в год, а за 10 лет у сварщика накапливается в лёгких 1г частиц железа – это результат одновременного накопления и выведения (самоочистки). У сварщиков, уходящих на пенсию, происходит удаление 10-20% частиц, накопленных за год.

Вредные компоненты

Вреден ли для здоровья сварочный дым?

Сварка – это процесс соединения металлов под нагревом и сжатием деталей под давлением. В процессе сварки образуется комбинация газов и испарений, называемая сварочным дымом, который оказывает токсичное влияние на организм человека. Не так давно Федеральное агентство по охране труда и здоровья США (OSHA) опубликовало информацию, указывающую на связь между вдыханием сварочного дыма и развитием раковых опухолей.

Сварочный дым

Сварочный дым состоит из множества химических веществ, оказывающих вредное воздействие на биоорганизмы. Согласно данным OSHA, среди этих химических веществ значатся свинец, ртуть, окись углерода, асбест, фосген, двуокись азота, двуокись кремния, кадмий, никель, хром, марганец и мышьяк. В зависимости от уровней содержания химикатов различаются и последствия вдыхания сварочного дыма

Химикаты, и их воздействие на тело человека

В связи с тем, что сварочный дым содержит в себе различные химические вещества, то и воздействие их на организм человека усиливается. OSHA опубликовало документ, в котором перечисляет возможные последствия воздействий этих химикатов. К примеру, свинец может нанести вред всем органам человека, вызывая усталость, раздражительность и рвоту. Вдыхание ртути ведет к неврологическим осложнениям, ведущим к потере координации и сенсорным нарушениям. Соляная кислота – производное фосгена и ультрафиолетового излучения во время сварки – может повредить легочную ткань. Даже небольшое воздействие марганца может привести к ухудшению кратковременной памяти и переменам настроения. Двуокись азота раздражает глаза, слизистую носа и горла, а также вызывает скопление жидкости в легких.

Долговременное и кратковременное воздействие

Если длительность воздействия химических веществ не превысила 12 часов, то симптомами воздействия могут быть повышенная температура, одышка и слабость в мышцах. 5-6 часов воздействия хлорированного углеводорода могут вызвать головокружение, стесненное дыхание и раздражение глаз. Постоянное вдыхание сварочного дыма в результате может привести к заболеваниям дыхательных путей, например, пневмонии. Среди затяжных эффектов от воздействия сварочного дыма отмечают сердечные, легочные и кожные заболевания. Кадмий, никель и хром могут ускорить развитие раковых опухолей, и подвергнуть человека риску развития рака легких, гортани и почек.

Меры по снижению риска заболеваний

OSHA разработало стандарты по защите безопасности и здоровья сварщиков, включающие обучение безопасным принципам работы, вентиляция рабочего места, ношение средств индивидуальной защиты, обеспечение пожарной и электробезопасности, проведение сварки в закрытом помещение и установку предупреждающих знаком. Также OSHA установило максимально допустимый предел воздействия химических веществ на человека. Хотя, несмотря на установленный предел, Национальный институт охраны труда США (NIOSH) рекомендует обеспечить как можно меньшее воздействие химикатов на работников.

Медицинское наблюдение

NIOSH рекомендует работодателям ежегодно отправлять сварщиков на медосмотр. Если есть подозрение на пневмонию, скорее всего, придется сделать рентген легких и начать лечение антибиотиками. Если есть подозрение на туберкулез, врачи возьмут мокроту на анализ и отправят работника на кожный тест на туберкулез. Т.к. сварка – это опасная для здоровья деятельность, помните, что при появлении необычных симптомов, например, потери веса, постоянного кашля, проблем со зрением и слухом, раздражения кожи или ухудшения координации движений, вы должны сразу же поставить в известность ваше руководство и, при необходимости, обратиться за врачебной помощью.

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.

Помните как в детстве Вам строго настрого запрещали смотреть на сварку? Под страхом слепоты родители заставляли закрывать глаза. Конечно, отчасти эти меры предосторожности преувеличены, но и доля здравого смысла в них есть.

Многие, выбирая профессию сварщика, руководствуются, в основном, достойной оплатой труда. И правда, сегодня эти специалисты имеют очень неплохие зарплаты. Спасибо интенсивному развитию заводов и производств. Последние 3 года сварщик успешно держится в топе 10 самых востребованных профессий. В текущем году они заняли почётное третье место.
Ну а как же вред здоровью, наносимый этой работой?

Само собой, процесс сварки связан с определенным риском. Помимо того, что зачастую приходится трудиться не в самых комфортных условиях, например, на высоте или в плохую погоду на открытом воздухе, сварщики испытывают немаленькое давление на глаза, подвергаются инфракрасным и ультрафиолетовым излучениям, их может даже ударить током при неправильном обращении с аппаратом. Кроме воздействия тока, сварочный процесс может представлять и другую опасность. Например, в своей работе сварщики часто использует электрическую дуговую сварку. Кончик сварочного электрода при этом нагревается до температуры 5000 градусов. Думаю, не нужно объяснять, чем чревато неверное поведение в данном случае?

Также для сварки часто используется газовый факел. Его пламя образуется за счет сгорания кислорода и одного из горючих газов, например, пропана, водорода, бутана или бензола. Так вот, пары сгорания всех этих смесей со страшными названиями не самым лучшим образом влияют на легкие. Звучит всё это довольно страшно, но не безнадежно. Если бы всё было действительно так и только так, вряд ли кто-то вообще стремился работать сварщиком даже за большие деньги. От всех вредных последствий можно легко защититься, если соблюдать элементарные правила.

Во-первых, необходимо использовать специальную одежду и маску. Они защитят от всех возможных вредных воздействий. Роба сделана из специального материала, а маска - из прочного затемнённого стекла.

Во-вторых, к работе со сварочным аппаратом допускаются только специально подготовленные люди, знающие технику безопасности и инструкцию по охране труда, а также имеющие удостоверение сварщика и допуск к работе. К слову, в учебном центре "Престиж" подобное обучение успешно проводится уже 10 лет. После окончания теоретического курса, слушателей направляют на производственную практику, после которой выдают удостоверение государственного образца и допуск к работе.

Ну, а в-третьих, главное - желание работать. Как ни странно, душевное состояние - очень важный фактор успешной работы. Ведь рука должна плавно вести аппарат, чтобы шов получился ровный. Только если Вы будете любить свою работу, у Вас всё получится.

Так что, если Вам нравится профессия сварщика и Вы хотели бы стать одним из ее представителей, не сомневайтесь и не бойтесь. Просто взвесьте все "за" и "против", сделайте выбор и приходите на обучние сварщиков .
Надеюсь, моя статья Вам в этом поможет.