TIG焊職業(yè)危害及防護(hù)研究

（中核建中核燃料元件有限公司，四川 宜賓 644000）

TIG焊職業(yè)危害及防護(hù)研究

李曉宜

（中核建中核燃料元件有限公司，四川 宜賓 644000）

本文分析TIG焊所涉及的職業(yè)危害因素的形成及危害，研究職業(yè)危害因素的治理及防護(hù)。

TIG焊；危害因素；治理；防護(hù)

1 TIG焊職業(yè)危害因素分析

TIG（Tungsten Inert Gas）焊是核燃料元件零部件生產(chǎn)中的特種焊接工藝，它是以鎢極作電極,氬氣作為保護(hù)氣體的一種惰性氣體保護(hù)焊。TIG焊采用惰性氣體—?dú)鍤獗Ｗo(hù)熔池，利用高頻振蕩器產(chǎn)生高頻電來引弧和穩(wěn)弧，電弧溫度高達(dá)3000℃以上。其特有的職業(yè)危害因素有高頻電磁場(chǎng)、弧光傷害、氮氧化物等有害氣體，根據(jù)危害因素的性質(zhì)可分為物理危害因素和化學(xué)危害因素兩大類。

2 TIG焊的物理危害因素分析

TIG焊接過程中的物理危害因素主要有高頻電磁場(chǎng)、光輻射等物理因素。

2.1 TIG焊接中高頻電磁場(chǎng)危害

焊工長(zhǎng)期接觸高頻電磁場(chǎng)能引起植物神經(jīng)功能紊亂和神經(jīng)衰弱，表現(xiàn)為全身不適、頭昏頭痛、疲乏、食欲不振、失眠及血壓偏低等癥狀。

2.2 TIG焊接中弧光輻射危害

TIG焊弧光對(duì)人體的危害主要是紫外線的危害。人的皮膚和眼睛對(duì)紫外線的過度照射較為敏感，皮膚在強(qiáng)紫外線作用下，可引起皮炎、彌漫性紅斑，有時(shí)可出現(xiàn)小水泡，滲出液和浮腫，有燒灼感，發(fā)癢。紫外線過度照射引起眼睛的急性角膜炎稱電光性眼炎。波長(zhǎng)較短的紫外線，能損害結(jié)膜和角膜，有時(shí)甚至侵及虹膜和網(wǎng)膜。

3 TIG焊的化學(xué)危害因素分析

在焊接的高溫和電弧的紫外線作用下，焊接的周圍空間會(huì)產(chǎn)生多種化學(xué)危害氣體，主要有臭氧、氮氧化物、一氧化碳等。危害氣體成分及量的多少與焊接方法、焊接材料和焊接規(guī)范有關(guān)。各種危害氣體被吸入人體內(nèi)，都影響操作者的健康，主要癥狀是精神衰弱，如失眠、頭痛、食欲不振、體重下降等。高濃度的氮氧化合物能引起急性中毒，其中輕者發(fā)生急性支氣管炎；重度中毒時(shí)，引起咳嗽劇烈、呼吸困難、虛脫、全身軟弱無力等癥狀。一氧化碳可能使人體組織缺氧，嚴(yán)重的會(huì)窒息，甚至死亡。

4 TIG焊職業(yè)危害因素的治理

TIG焊職業(yè)危害的發(fā)生是焊接過程中各種危害因素綜合作用的結(jié)果。在焊工作業(yè)環(huán)境很差或缺乏勞動(dòng)保護(hù)情況下長(zhǎng)期作業(yè)，有可能引起職業(yè)危害。焊工職業(yè)危害的發(fā)生主要取決于以下因素。焊接煙塵和氣體的濃度與性質(zhì)及其危害程度；焊工接觸危害因素的機(jī)會(huì)和持續(xù)時(shí)間；焊工個(gè)體體質(zhì)與個(gè)人防護(hù)狀況；焊工所處生產(chǎn)環(huán)境的優(yōu)劣以及各種危害因素的相互作用。

從綜合治理，預(yù)防為主的角度出發(fā)，治理TIG焊危害因素的主要途徑有：危害因素源頭控制、危害因素傳播途徑的治理及個(gè)人防護(hù)。

4.1 TIG焊危害因素源頭控制

生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備及操作者的技術(shù)能力是焊接過程產(chǎn)生各危害因素的種類和數(shù)量的決定因素，應(yīng)該從這幾個(gè)方面對(duì)危害因素源頭進(jìn)行必要的控制。

（1）生產(chǎn)工藝的優(yōu)化選擇。焊接工藝的優(yōu)化有助于減小操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度及焊接危害因素傷害，可大大降低危害因素的危害程度。優(yōu)先用自動(dòng)焊工藝代替手工焊接工藝；優(yōu)先用少焊接層次代替多焊接層次。減少焊接工作量縮短工作時(shí)間，提高效率的同時(shí)減少危害因素的釋放量；優(yōu)先用低勞動(dòng)傷害的焊接方法代替高勞動(dòng)傷害的焊接方法。

（2）設(shè)備的改進(jìn)。在生產(chǎn)工藝確定的前提下，應(yīng)選用自動(dòng)化程度高的設(shè)備，以降低煙塵濃度和危害性。在選購(gòu)新設(shè)備時(shí)應(yīng)注重設(shè)備的環(huán)保性能，多選用配有凈化部件的一體化設(shè)備。

（3）操作者技術(shù)能力的提高。技術(shù)能力高的焊接工人在焊接過程中能夠熟練、靈活地執(zhí)行操作規(guī)章，更好的保護(hù)自己。操作者技術(shù)能力水平高低與單位產(chǎn)品勞動(dòng)時(shí)間、產(chǎn)品返修率等成反比。操作者技術(shù)能力的提高，會(huì)減少不必要的焊接作業(yè)時(shí)間，從而減小危害因素的產(chǎn)生。

4.2 TIG焊危害因素的傳播途徑治理及防護(hù)

4.2.1 TIG焊物理危害因素傳播途徑控制

（1）TIG焊高頻電磁輻射危害傳播途徑控制：屏蔽焊接電纜和控制線。采用細(xì)銅質(zhì)金屬編織軟線及薄的金屬罩套在電纜膠管并將焊把外面同時(shí)接地，對(duì)高頻磁場(chǎng)有屏蔽作用；降低振蕩頻率。由于高頻電磁場(chǎng)的頻率越高對(duì)人體的影響就越大，所以在不影響引弧順利的前提下適當(dāng)降低振蕩頻率，改變電容器及電感參數(shù)，將振蕩頻率降至30kHz，使其對(duì)人體的影響盡可能減少；縮短高頻電磁場(chǎng)存在時(shí)間。盡量不用高頻振蕩裝置，或僅用來引弧，電弧引燃后，立即切斷高頻電源；工件良好接地。施焊工件的地線做到良好接地，能大大降低高頻電流。接地點(diǎn)距工件越近，情況越能得到改善。

（2）光輻射危害因素傳播途徑治理及防護(hù)。依據(jù)光輻射污染對(duì)人體傷害的部位的不同，分別從光輻射對(duì)眼睛的傷害和光輻射對(duì)人體皮膚的傷害兩個(gè)方面進(jìn)行治理和預(yù)防：①預(yù)防弧光對(duì)眼睛的傷害：主要通過控制光輻射危害因素的傳播途徑，減少弧光的反射。可在焊接工作現(xiàn)場(chǎng)墻體表面采用吸收材料裝飾，并在焊接工位設(shè)置灰色或黑色防護(hù)屏。焊工在焊接時(shí)必須佩帶鑲有特制濾光片的面罩。②預(yù)防電弧光對(duì)人體皮膚的傷害：焊接工作在焊接時(shí)必須穿好表面平整、反射系數(shù)大的工作服。焊接電弧的紫外線對(duì)纖維的破壞能力很強(qiáng)，其中以棉織品損傷最嚴(yán)重，而白色織物由于反射性能強(qiáng)，耐紫外線輻射能力較強(qiáng)，所以TIG焊的工作服宜采用淺色或白色用耐酸呢、柞絹等織品制作。工作時(shí)戴好手套、鞋蓋，工作褲穿上后要保證在蹲下時(shí)的足夠長(zhǎng)度，避免腳腕處裸露而被弧光灼傷。

4.2.2 TIG焊化學(xué)危害因素傳播途徑控制及個(gè)人防護(hù)

化學(xué)危害因素主要為焊接時(shí)產(chǎn)生的化學(xué)危害氣體，其主要傳播途徑是空氣，通過呼吸道危害操作者的健康。其治理原則就是控制空氣質(zhì)量，加強(qiáng)個(gè)體防護(hù)。化學(xué)危害因素的個(gè)人防護(hù)主要通過佩戴合格的防塵口罩或防毒面具。

治理TIG焊化學(xué)危害因素的根本途徑是解決通排風(fēng)問題，通過通排風(fēng)改善焊接場(chǎng)所空氣質(zhì)量。下面以某廠房管座生產(chǎn)線焊接場(chǎng)地為例，介紹TIG焊化學(xué)危害因素治理的方案設(shè)計(jì)。

廠房TIG焊接大廳：現(xiàn)有TIG焊機(jī)5臺(tái)，需設(shè)計(jì)一套地面排風(fēng)裝置，主要用于排放比空氣重的有害氣體臭氧（O3）、二氧化氮（NO2)。一套屋頂排風(fēng)裝置，主要用于排放比空氣輕的有害氣體一氧化碳（CO）。地面排風(fēng)和屋頂排風(fēng)均屬于全面排風(fēng)，其通風(fēng)量要滿足焊工作業(yè)場(chǎng)所每工作位57m3/min的基本通排風(fēng)要求。

因?yàn)閺S房有整體送風(fēng)裝置，可以不考慮送風(fēng)問題。通過對(duì)TIG焊危害因素的論證和分析，對(duì)照焊工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，焊工作業(yè)場(chǎng)所必須滿足每工作位57m3/min的基本通排風(fēng)要求，排風(fēng)量Q計(jì)算公式：

式中：Q——排風(fēng)量，

n——焊工工位。根據(jù)公式（1），結(jié)合各工作間的工位分布的具體情況，計(jì)算焊接場(chǎng)地的全面排風(fēng)量并制定方案。

根據(jù)公式（1）計(jì)算屋頂和地面軸流風(fēng)機(jī)的通風(fēng)量：Q=57×n=57×5×60 =17100m3/h。根據(jù)廠房特點(diǎn)，屋頂排風(fēng)和地面排風(fēng)均選擇T35系列低噪聲軸流風(fēng)機(jī)，依據(jù)焊接工作間的排風(fēng)量，通過表1：T35低噪聲軸流通風(fēng)機(jī)型號(hào)規(guī)格表，選擇軸流風(fēng)機(jī)型號(hào)為T35-11-NO8，通風(fēng)量可達(dá)到17566-35682m3/h，滿足需求。

表1 T35低噪聲軸流通風(fēng)機(jī)型號(hào)規(guī)格表

4.2.3 優(yōu)化排風(fēng)控制裝置的自動(dòng)化應(yīng)用

為了使全面通風(fēng)的屋頂排風(fēng)和地面排風(fēng)系統(tǒng)更加經(jīng)濟(jì)實(shí)用，操作時(shí)簡(jiǎn)單快捷，實(shí)現(xiàn)排風(fēng)全自動(dòng)化控制，設(shè)計(jì)增加一套自動(dòng)排風(fēng)裝置。根據(jù)工作焊機(jī)的數(shù)量不同，工作時(shí)間長(zhǎng)短不同，產(chǎn)生的危害氣體的濃度不同，利用傳感器測(cè)量技術(shù)，使排風(fēng)裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。焊接崗位產(chǎn)生的有害氣體不同濃度時(shí)軸流風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、排風(fēng)量能自動(dòng)匹配，做到排風(fēng)量根據(jù)有害氣體濃度自動(dòng)調(diào)節(jié)，以提高排風(fēng)系統(tǒng)工作效率。

圖1 廠房自動(dòng)排風(fēng)裝置控制原理框圖

廠房TIG焊接大廳焊接工作區(qū)域的自動(dòng)排風(fēng)裝置原理框圖見圖1，各個(gè)模塊的功能如下。（1）通過傳感器將工作現(xiàn)場(chǎng)的害氣體CO、NO2、O3濃度值轉(zhuǎn)變成4～20mA的電流信號(hào)發(fā)送到A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器單元。（2）A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器單元將現(xiàn)場(chǎng)CO、NO2、O3濃度傳感器發(fā)來的4～20mA的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)發(fā)送至PLC單元。（3）PLC單元根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)送過來的有害氣體濃度值，按照事先預(yù)設(shè)的PLC邏輯控制程序和算法，通過通訊接口單元給變頻驅(qū)動(dòng)單元發(fā)送控制指令來控制風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。

HMI（Human Machine Interaction）人機(jī)對(duì)話單元是系統(tǒng)與用戶之間進(jìn)行信息交互的媒介，其在此處的主要作用是：（1）用來顯示現(xiàn)場(chǎng)有害氣體CO、NO2、 O3濃度值。（2）選擇風(fēng)機(jī)運(yùn)行控制方式，例如：手動(dòng)、自動(dòng)轉(zhuǎn)換等?？梢允謩?dòng)操作增減風(fēng)量。（3）監(jiān)控風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，如：轉(zhuǎn)速、負(fù)載、報(bào)警信息等。

[1]GBZ2.1-2007，中華人民共和國(guó)國(guó)家職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn).工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值 化學(xué)有害因素.

[2]焊接學(xué)會(huì)第Ⅷ委員會(huì).焊接衛(wèi)生與安全.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1987.

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