高大焊接車(chē)間通風(fēng)除塵設(shè)計(jì)淺析

李斌

摘 要：本文分析了焊接的含義及危害，通過(guò)討論高大焊接車(chē)間，得出了高大焊接車(chē)間通風(fēng)除塵設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以期提高高大焊接車(chē)間通風(fēng)除塵設(shè)計(jì)的質(zhì)量，保證高大焊接車(chē)間通風(fēng)除塵，提高員工身體健康，減少環(huán)境污染。

關(guān)鍵詞：焊接；高大廠房；通風(fēng)除塵；技術(shù)；設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1.焊接

1.1 含義

焊接，也可寫(xiě)作“焊接”或稱(chēng)熔接、镕接，是兩種或兩種以上材質(zhì)（同種或異種）通過(guò)加熱、加壓，或兩者并用，使兩工件產(chǎn)生原子間結(jié)合的加工工藝和聯(lián)接方式。

1.2 危害

在熔焊時(shí)，焊接接頭由兩個(gè)部分組成，一個(gè)是焊縫區(qū)，另一個(gè)是熱影響區(qū)。這兩個(gè)部分有一定的聯(lián)系，焊接接頭的質(zhì)量跟著兩個(gè)部分的質(zhì)量不可分割；但是這兩個(gè)部分也有區(qū)別之處，主要體現(xiàn)在組織和性能上。

大量的實(shí)踐證明，想要焊接接頭的質(zhì)量好，不僅要在焊縫區(qū)上下功夫，對(duì)熱影響區(qū)也不能忽視，因?yàn)橹挥袃蓚€(gè)部分的質(zhì)量都好時(shí)，整體質(zhì)量才會(huì)提升。并且，在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，熱影響區(qū)中存在的問(wèn)題有時(shí)會(huì)因?yàn)椴牧系牟煌容^復(fù)雜，這在材料是合金鋼接時(shí)體現(xiàn)得比較多。所以，探索熱影響區(qū)在操作過(guò)程中組織和性能的變化，并且想出正確處理出現(xiàn)問(wèn)題的辦法，是非常有必要的，這在很大程度上決定了焊接接頭整體質(zhì)量的好壞。

在焊接時(shí)，不可避免地會(huì)產(chǎn)生一些煙塵，而這些煙塵的組成成分又十分復(fù)雜，有些成分對(duì)人體是有一定的危害性的。所以分析煙塵中的成分，能夠明確知曉哪些成分對(duì)人體有害，有助于焊接車(chē)間做出改進(jìn)。就目前而言，煙塵中能夠被發(fā)現(xiàn)的元素就有20多種，其中對(duì)人體有害的主要是Fe2O3、SiO2、MnO、HF這些物質(zhì)。

除了焊接產(chǎn)生的煙塵中含有對(duì)人體有害的物質(zhì)，其產(chǎn)生的煙霧中也含有一些對(duì)人體有害的物質(zhì)，常見(jiàn)的有毒物質(zhì)有：乙醛、松香酸、異氰酸鹽、氮氧化物、硫化物、碳?xì)浠衔铮@些有毒物質(zhì)彌漫在空氣中，能夠在呼吸之間進(jìn)入人體，在人體的肝、肺、心血管以及血液中滯留，導(dǎo)致車(chē)間員工出現(xiàn)類(lèi)似于肺癌、哮喘、支氣管炎等職業(yè)病，嚴(yán)重危害人類(lèi)健康。

2.技術(shù)困難

高大焊接車(chē)間在煙塵管理這個(gè)問(wèn)題上一直在做出努力，但是也一直存在技術(shù)問(wèn)題，也就是煙塵的凈化問(wèn)題。在不斷地實(shí)踐中表示，能夠有效凈化煙塵的一個(gè)技術(shù)是分層送風(fēng)技術(shù)，但是這個(gè)問(wèn)題依然是一個(gè)難題，甚至在國(guó)際上也是一項(xiàng)難題。其主要原因表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）焊接煙塵顆粒的原因，焊接產(chǎn)生的煙塵都是比較小的，粒徑通常是0.01μm～5μm，這在濾除時(shí)非常困難。

（2）焊接工位的原因，焊接工位具有多變性的特點(diǎn)，不能確定一個(gè)明確角度以捕捉焊接煙塵，在此基礎(chǔ)上，就不必談及后續(xù)步驟了。

（3）焊接煙塵熱氣的原因，焊接煙塵熱氣具有流滯留性的特點(diǎn)，一般廠房所采取的通風(fēng)技術(shù)完全不能夠除去廠房?jī)?nèi)部煙塵。

（4）焊煙除塵設(shè)備的原因，除塵設(shè)備是一項(xiàng)投資比較大，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用比較高的項(xiàng)目，一般廠房很難在這個(gè)部分投入如此巨大的財(cái)力，并且其對(duì)于高大廠房也是一個(gè)不小的支出。

歐洲對(duì)于焊接煙塵管理是比較注重的，從20世紀(jì)20年代就已經(jīng)開(kāi)始在研討煙塵對(duì)人類(lèi)的危害了。國(guó)內(nèi)對(duì)焊接煙塵的大規(guī)模管理是近10年來(lái)才發(fā)展起來(lái)的，很多企業(yè)已經(jīng)意識(shí)到了焊接煙塵對(duì)人體的危害性，并使用了焊煙管理設(shè)備，但并為全面普及，仍然有很多焊接車(chē)間對(duì)焊接煙塵不作為。

在焊接煙塵管理方案中，有一個(gè)局部除塵方案。這個(gè)方案主要面對(duì)的是焊接煙塵高濃度排放的區(qū)域。其優(yōu)點(diǎn)是投資比較少、效果明顯，在焊接車(chē)間中有固定工作臺(tái)的手工焊接中尤其明顯。但其缺點(diǎn)也比較容易暴露，就是比較依賴(lài)于現(xiàn)場(chǎng)規(guī)劃、操作者習(xí)氣和設(shè)備運(yùn)動(dòng)空間，變動(dòng)性比較大。

3.高大焊接廠房

3.1 高大廠房焊接煙塵管理要處理的次要成績(jī)

3.1.1 室內(nèi)煙塵濃度過(guò)高對(duì)人體健康帶來(lái)的危害

不同材料在焊接過(guò)程中所產(chǎn)生的次要煙塵有所不同。碳鋼CO2/MAG在焊接過(guò)程中產(chǎn)生的次要煙塵主要是Fe2O3、SiO2、MnO這類(lèi)物質(zhì)。而鋁合金MIG在焊接過(guò)程中的次要煙塵是Al2O3顆粒，此外還會(huì)伴有臭氧、氮氧化物、一氧化碳等有害氣體。不管產(chǎn)生的是何種有害物質(zhì)，其對(duì)人體的危害是不可避免的，各類(lèi)職業(yè)病是常見(jiàn)現(xiàn)象，所以一種適合的管理方法是非常有必要的。

為了保護(hù)工人的身體健康，國(guó)家有一個(gè)嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，在標(biāo)準(zhǔn)GBZ2-2002中規(guī)定了車(chē)間能綜合粉塵濃度≤6mg/m3。所以企業(yè)一定要想盡辦法將焊接車(chē)間的焊接煙塵濃度控制在此范圍內(nèi)，以保障工人的身體健康。

3.1.2 直接外排形成二次凈化的成績(jī)

在焊接煙塵的管理上出現(xiàn)了一種最簡(jiǎn)單直接的辦法，就是將把焊接煙塵排至室外，一般焊接車(chē)間也是采用此種方法，就是通風(fēng)，且不說(shuō)此種方法是否有用，但是其原理也就是將煙塵直接排至室外。這種方法并不可取，但這種方法只是把凈化物從室內(nèi)轉(zhuǎn)移到室外，并沒(méi)有對(duì)煙塵進(jìn)行管理。GB16297-1996《大氣凈化物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中，明確規(guī)定了各種凈化物排放濃度的標(biāo)準(zhǔn)，這樣未經(jīng)處理直接排放的做法顯然違背了原則，并不可取。

3.1.3 直接排放形成的室內(nèi)溫度上升/下降、能量損失的成績(jī)

一般車(chē)間會(huì)配有空調(diào)或供熱，例如在冬季，如果車(chē)間采用直排方式，那么就會(huì)造成室內(nèi)熱量的大量損失，對(duì)于車(chē)間來(lái)說(shuō)比較不劃算。

4.設(shè)計(jì)

按照焊接工藝特征和除塵要求，除塵系統(tǒng)的空氣處理部分有以下幾種方式可供選擇：

（1）對(duì)鋁合金焊接廠房，對(duì)車(chē)間內(nèi)濕度有嚴(yán)厲要求，可以裝備制冷機(jī)組，經(jīng)過(guò)冷凍除濕使室內(nèi)濕度滿(mǎn)足要求。

（2）對(duì)普通碳鋼焊接廠房，可以在空氣處理機(jī)組內(nèi)安裝直接噴淋式制冷安裝來(lái)減低車(chē)間溫度，該方法投資少，效果分明。

（3）對(duì)北方冬季氣溫較低、車(chē)間有供暖設(shè)備的地區(qū)，在空氣處理機(jī)組內(nèi)設(shè)置新風(fēng)加熱器，使送入車(chē)間的新風(fēng)不至于因溫度太低而影響車(chē)間溫度。

4.1 分層送風(fēng)除塵系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)流程

分層送風(fēng)除塵系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)流程是一個(gè)循環(huán)過(guò)程，大致為：車(chē)間內(nèi)凈化空氣——吸入到空氣處理機(jī)組（回風(fēng)機(jī)）——濾除焊接煙塵（濾筒式高效過(guò)濾器）——送入車(chē)間內(nèi)，以此循環(huán)，達(dá)到濾除的效果。在濾除過(guò)程中，補(bǔ)充一定量的新風(fēng)是非常有必要的，車(chē)間的空氣需要更新，才能保障工人的健康。補(bǔ)充新風(fēng)是通過(guò)空氣處理機(jī)組來(lái)實(shí)現(xiàn)的，機(jī)組上有新風(fēng)調(diào)理閥。工人可通過(guò)此閥來(lái)調(diào)理進(jìn)入車(chē)間的新風(fēng)量，是比較便利的。一般而言，在冬季，新風(fēng)量取20%，春秋過(guò)渡季節(jié)，新風(fēng)量取100%，不同季節(jié)取量不同，最大限度地讓能量不損失。

4.2 關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)

（1）送風(fēng)筒。分層送風(fēng)系統(tǒng)看似原理簡(jiǎn)單，但其也有關(guān)鍵之處，其中之一就是送風(fēng)筒，這個(gè)部件能夠保證較大的送風(fēng)量，較低的送風(fēng)速度，以及較遠(yuǎn)的送風(fēng)距離。這3個(gè)特征各有各的優(yōu)點(diǎn)，但就送風(fēng)速度而言，較低的風(fēng)速不會(huì)把保護(hù)焊接的庇護(hù)氣體吹走，可以保證高質(zhì)量的焊接。除了空氣處理機(jī)組內(nèi)設(shè)有調(diào)理閥，送風(fēng)筒內(nèi)也有調(diào)理閥，可以按照不同條件控制送風(fēng)，完成后續(xù)工作。

（2）濾筒。從分層送風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)流程來(lái)看，濾筒是濾除焊接煙塵的關(guān)鍵部件，這個(gè)部件采用高效過(guò)濾筒作為過(guò)濾元件。作為處理焊接煙塵的濾筒，其濾材當(dāng)然也有別于普通濾材，這種濾材的表面有一層聚四氟乙烯薄膜，而且篩孔及其小，能夠阻擋大部分塵粒。實(shí)踐表明，這種濾材的過(guò)濾效率非常高，并且使用壽命也很長(zhǎng)，是傳統(tǒng)濾材的兩倍。

（3）控制軟件。在計(jì)算機(jī)發(fā)展迅速的21世紀(jì)，分層送風(fēng)系統(tǒng)不可能單靠人為操縱，其系統(tǒng)內(nèi)專(zhuān)門(mén)配備了控制軟件，這個(gè)軟件會(huì)分析本地全年的氣候，并且結(jié)合車(chē)間內(nèi)的實(shí)際溫度來(lái)控制送風(fēng)筒，保證節(jié)能。

（4）分層送風(fēng)除塵系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。在實(shí)際使用過(guò)程中，分層送風(fēng)除塵系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)逐漸體現(xiàn)出來(lái)，該設(shè)備比局部除塵設(shè)備、傳統(tǒng)混合送風(fēng)除塵系統(tǒng)更受歡迎，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①不受焊接工件、焊接工位的影響，因?yàn)樵撛O(shè)備不用直接針對(duì)產(chǎn)煙部位搜集煙塵；②過(guò)濾器效率高，壽命長(zhǎng)，效果好；③凈化成績(jī)徹底，過(guò)濾后能達(dá)到室內(nèi)排放標(biāo)準(zhǔn)，不會(huì)對(duì)大氣形成二次凈化；④運(yùn)轉(zhuǎn)能耗低，所需風(fēng)量是傳統(tǒng)混合送風(fēng)方式的一半；⑤解決局部除塵系統(tǒng)缺點(diǎn)，能夠不受操作者運(yùn)用習(xí)氣的影響。

參考文獻(xiàn)

[1]丁麗.某焊接車(chē)間通風(fēng)系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)[J].機(jī)電科技，2014（3）：92-93.