CO2氣體保護焊吸塵裝置

王有慶 張玉梅 蘇長春 魏長清

焊工長期接觸吸入金屬煙塵，如果防護不良，將引起頭痛、惡心、氣管炎、肺炎，甚至有形成焊工塵肺、金屬熱和錳中毒的危險，嚴重危害焊工的身體健康。 焊工塵肺醫(yī)學(xué)上還沒有治療解決的辦法，使焊工的健康受到重大威脅。焊工一旦患上職業(yè)病會使身體健康下降，甚至帶來生命危險，也會給企業(yè)間接帶來巨大的經(jīng)濟損失。

1. 調(diào)查分析

（1）國外焊接車間污染控制技術(shù) 國外對焊接污染研究開始得比我國早，處理技術(shù)相對先進、成熟。焊接污染處理設(shè)備從單一性、固定式、大型化，向成套性、組合性、可移動性、小型化及資源低耗方向發(fā)展。對焊接煙塵的處理采用局部通風(fēng)為主、全面通風(fēng)為輔的手段，以此改善作業(yè)環(huán)境的污染。

（2）國內(nèi)焊接車間污染控制技術(shù) 我國對焊接污染研究雖然起步較晚，但發(fā)展較快?，F(xiàn)在國內(nèi)采取的預(yù)防局部通風(fēng)形式有固定式排煙罩（吸塵罩）、移動式排煙罩、手執(zhí)式排煙罩等。使用固定式或可移動式排煙罩時，同時安裝凈化過濾設(shè)備或與整體通風(fēng)凈化系統(tǒng)結(jié)合起來，只是將有害物質(zhì)轉(zhuǎn)移，仍會污染車間、廠房的環(huán)境空氣。而局部排風(fēng)的主要方式是上吸式和側(cè)吸式，不能從根源上徹底清除有害煙塵（見圖1）。

金屬焊接產(chǎn)生的懸浮在空氣中的顆粒非常小，是可呼吸的，并稱其為焊接煙霧。這種焊接煙霧中含有氣態(tài)和顆粒狀態(tài)對人體有害的污染物質(zhì)。在焊工室內(nèi)施焊場地調(diào)查中，在108m3操作空間內(nèi)污染量為139mg/m3（見表1）。室內(nèi)有害污染物的濃度大于國家強制性標準“工作場所有害因素職業(yè)接觸界限值”所規(guī)定的車間空氣中焊接煙塵標準（最高允許濃度為6mg/m3）。

（3）C O2氣體保護焊分析 CO2氣體保護焊采用的焊絲有實芯與藥芯兩種。CO2氣體保護焊焊接過程的發(fā)塵量較大，一般來說，一名焊工操作一天所產(chǎn)生的煙塵量60~150g。施焊時每分鐘的發(fā)塵量和熔化每千克焊接材料的發(fā)塵量如表2所示。

圖1 現(xiàn)場使用

表1 2013焊工施焊場地發(fā)塵量情況

表2 2013焊工施焊時發(fā)塵量情況

圖2 圓孔狀吸塵罩

圖3 耐高溫軟管

2. 新型CO2氣體保護焊吸塵裝置的設(shè)計加工

（1）加工制作環(huán)形狀吸塵罩 焊接煙塵粒徑?。?μ m左右），煙塵呈碎片狀。 焊接煙塵的粘性大，隨著溫度和濕度的變化在空中飄浮。通常在焊接操作過程中，焊接煙塵飄浮在遠離車間地面高3~5m。焊接煙塵的溫度較高，通過空氣和排風(fēng)管道的稀釋降為40~55℃。根據(jù)以上分析，我們將吸塵頭罩加工成環(huán)形狀，便于固定焊槍頭，在頭部打好φ 4mm的圓狀孔，并用純銅管與管路連接（見圖 2）。

（2）購置耐高溫軟管 通過對照不銹鋼過濾網(wǎng)，吸入焊煙的溫度為40~55℃。經(jīng)過市場調(diào)查購置了耐高溫軟管與純銅管(見圖3)，并與管路連接。

（3）購置加工不銹鋼密紋網(wǎng) 因焊接煙塵粒徑為1μm左右，所以購置多層不銹鋼密紋網(wǎng)，網(wǎng)孔徑為1μm。將密紋網(wǎng)加工成圓片形狀，安裝密封在自制過濾器中，連接主管道，達到凈化、清除煙塵顆粒的目的，不銹鋼密紋網(wǎng)在連接處有阻火和擾流的作用。該種多層不銹鋼密紋網(wǎng)對1μm的微粒過濾效率達到99.9%，完全適用于焊接煙塵小而細的特點，同時不銹鋼材料使火星噴濺到表面降溫很快，故有阻燃之功能，且表面可使煙塵形成塵餅，便于清理，如圖4所示。

（4）制作焊煙過濾器 為保證過濾器外體的強度并便于清理，選擇硬質(zhì)塑料作為外體的材料。由于過濾器的內(nèi)部需要裝入清毒的活性碳，所以應(yīng)在兩端加上過濾網(wǎng)，將外體的兩端設(shè)計成可拆卸、便于連接管路階梯狀，中間設(shè)計成帶有母扣的腔體。將制作的焊煙過濾器外體和濾網(wǎng)組裝后，在大班房進行了試驗。整套裝置重量0.2k g，輕便靈活；試驗過程中焊煙過濾、密封良好；氣體通過不銹鋼密紋網(wǎng)過濾后，進入活性炭吸附層，殘余帶有氣味的氣體，被活性炭凈化單元吸附掉，最后氣體通過凈化膜后排出達標氣體。過濾器整體組合安裝如圖5所示。

（5）購置風(fēng)機整體安裝并投入使用 風(fēng)機對局部產(chǎn)生氣流進行治理，使局部工作地點不受有害物的污染，保持良好的空氣環(huán)境。經(jīng)過市場調(diào)查，小型吸塵器可達到要求。因而購置小型吸塵器，并改裝加入活性碳吸附部分有毒氣體。

至此CO2氣體保護焊接煙塵過濾裝置所有部件制作完成，組裝后經(jīng)調(diào)試，各部分運轉(zhuǎn)正常。

3. 現(xiàn)場應(yīng)用

裝置制作完成后，在大班房進行試驗，觀察使用效果：設(shè)備正常運轉(zhuǎn)，過濾效果明顯，達到了預(yù)期的目標。

廢氣被風(fēng)機負壓從焊嘴環(huán)形罩吸入過濾器內(nèi)部，大顆粒飄塵被不銹鋼過濾網(wǎng)過濾而沉積下來；微小級煙霧和廢氣進入活性炭吸附層，殘余帶有氣味的氣體，被活性炭凈化單元吸附掉，最后氣體通過凈化膜后排出達標氣體。CO2氣體保護焊除煙裝置制作完成以后，對現(xiàn)場焊機進行了推廣，在108m3的焊接操作間使用，并做了一次調(diào)查（見表3）。由表3可知，焊接煙塵量由使用前的139mg/m3已降至0。

4. 結(jié)語

通過對CO2氣體保護焊除塵裝置的現(xiàn)場應(yīng)用，證明該裝置具有投資少，凈化效果好，過濾效率達99.9%，為工人創(chuàng)造了良好的工作環(huán)境，減少了焊工患病的幾率，因此具有推廣價值。

圖4 多層不銹鋼密紋網(wǎng)及組合安裝

圖5 過濾器整體組合安裝

表3 焊工施焊時發(fā)塵量情況

[1]焊接學(xué)會第Ⅷ委員會.焊接衛(wèi)生與安全[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1987.

[2]任效乾，王榮祥.焊接煙塵的危害及防治措施[J]. 礦山機械，2000(6)：68-69.