焊接作業(yè)職業(yè)病防護(hù)設(shè)施合理性與有效性評價(jià)探析

呂 琳

北京市疾病預(yù)防控制中心/北京市預(yù)防醫(yī)學(xué)研究中心

職業(yè)病防護(hù)設(shè)施是指消除或者降低工作場所的職業(yè)病危害因素的濃度或者強(qiáng)度，預(yù)防和減少職業(yè)病危害因素對勞動(dòng)者健康的損害或者影響，保護(hù)勞動(dòng)者健康的設(shè)備、設(shè)施、裝置、構(gòu)（建）筑物等的總稱[1]。在建設(shè)項(xiàng)目職業(yè)病危害評價(jià)中，應(yīng)根據(jù)相關(guān)職業(yè)衛(wèi)生法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)要求，評價(jià)擬設(shè)置或已設(shè)置職業(yè)病防護(hù)設(shè)施的合理性與有效性，并提出針對性的防護(hù)設(shè)施設(shè)置建議[2]。焊接作業(yè)是工業(yè)企業(yè)中最為常見的生產(chǎn)工藝，焊接煙塵是造成職業(yè)病的主要危害，本文對焊接作業(yè)職業(yè)病危害及其防護(hù)設(shè)施進(jìn)行分析探討，提出一些應(yīng)用中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的問題與建議。

1 不同焊接工藝焊接過程中職業(yè)病危害因素

電焊是工業(yè)生產(chǎn)中最常見的工序，焊接過程產(chǎn)生電焊煙塵、臭氧、一氧化碳、氮氧化物、錳及其化合物、電焊弧光等。其中電焊煙塵污染最為嚴(yán)重，長期吸入電焊煙塵可能導(dǎo)致電焊工塵肺。焊接煙塵的特征取決于被焊接材料的材質(zhì)、焊接材料的成分、焊接工藝方法及焊接工藝參數(shù)。不同的焊接工藝產(chǎn)生的電焊煙塵及其有毒物質(zhì)種類、性質(zhì)與數(shù)量有很大區(qū)別。按照熱熔融方式的不同，焊接工藝可分為以下幾類：一是電弧焊、電阻焊、高頻焊、電渣焊、電子束焊、錫焊等，這些焊接工藝均為利用電能轉(zhuǎn)換為熱能；二是氧炔焊、摩擦焊、激光焊等，這些焊接工藝?yán)昧嘶瘜W(xué)能、機(jī)械能、激光能轉(zhuǎn)換為熱能；三是堆焊、釬焊等，這些焊接工藝可利用電能，也可利用其他能源。被焊融物質(zhì)有的是被焊接材料及焊條、焊絲，有的僅為被焊接材料自身熔融，也有的是焊接材料熔融而被焊接材料不熔融[3]。同時(shí)，為避免被氧化，還要使用各種不同的焊劑或保護(hù)氣體，因此，焊接作業(yè)產(chǎn)生的電焊煙塵與有毒氣體各不相同。

（1）電弧焊。電弧焊中包括手工電弧焊、自動(dòng)埋弧焊、CO2氣體保護(hù)焊、氬弧焊、脈沖焊、等離子焊等。手工電弧焊多用于鋼材之間的焊接，對于大量結(jié)構(gòu)用低碳鋼、低合金鋼焊接，使用最多的是J422焊條和J502焊條，產(chǎn)生大量的電焊煙塵、錳及其化合物、臭氧、一氧化碳、氮氧化物等，J502焊條發(fā)塵量約為J422焊條的2倍，且含有HF，產(chǎn)生的危害更大[3]。一般酸性焊條的含錳量高于堿性焊條，酸性焊條的電焊煙塵中不含或含少量氟化物，而堿性焊條的電焊煙塵中氟化物可高達(dá)15%以上[4]。自動(dòng)埋弧焊施焊時(shí)產(chǎn)生的焊接煙塵含有MnO2、Fe2O3、SiO2、HF。CO2氣體保護(hù)焊采用的焊絲有實(shí)芯與藥芯兩種，產(chǎn)生的焊接煙塵主要為MnO2、Fe2O3、CO、NOx、O3。當(dāng)采用實(shí)芯焊絲時(shí)發(fā)塵量相當(dāng)于手工電弧焊；藥芯焊絲氣保焊發(fā)塵量較高[5]。氬弧焊分為非熔化極氬弧焊（鎢極氬弧焊，TIG焊）與熔化極氬弧焊（MIG焊，采用實(shí)芯焊絲），施焊時(shí)有強(qiáng)紫外線產(chǎn)生，煙塵中主要為NOx、O3、MnO2、Fe2O3。脈沖焊、等離子焊產(chǎn)生的煙塵與氬弧焊類似。

（2）電阻焊。電阻焊無需焊材、焊劑，基本沒有焊接煙塵產(chǎn)生。

（3）高頻焊。高頻焊無需焊材、焊劑，基本沒有焊接煙塵產(chǎn)生。

（4）電渣焊。電渣焊是一種自動(dòng)隱弧立焊，產(chǎn)生的焊接煙塵成分與自動(dòng)埋弧焊相似。

（5）電子束焊。施焊時(shí)有X射線產(chǎn)生，但無氧化污染問題。

（6）激光焊。必須注意防護(hù)激光對眼睛的傷害。

（7）氧炔焊（氣焊）。常用于機(jī)械維修，被焊件表面如有油漆、油污，應(yīng)注意其產(chǎn)生的有毒氣體。

（8）摩擦焊。屬于固態(tài)焊接，不產(chǎn)生焊接煙塵。

（9）錫焊與波峰焊。常用于電子電器焊接，用以錫為主的錫合金材料為焊料，焊接煙塵中含錫、鉛等，如果使用無鉛焊錫，則可以不識別鉛的危害。

（10）釬焊。常用錫鉛合金、錫鉍合金作為釬料，釬焊煙塵中含錫、鉛等有毒物質(zhì)。

（11）堆焊。幾乎所有熔化焊工藝都可堆焊，常用手工電弧焊、埋弧焊及等離子焊等進(jìn)行堆焊。

目前，鋁型材在航空航天、汽車船舶等應(yīng)用越來越廣，用于鋁的焊接方法有TIG焊、MIG焊、等離子弧焊、激光焊、電子束焊和攪拌摩擦焊等，在鋁熔化焊過程中，產(chǎn)生鋁及氧化鋁、氮氧化物和臭氧。

2 焊接作業(yè)職業(yè)病危害防護(hù)措施

（1）源頭控制。主要從焊接設(shè)備、工藝、材料等方面加強(qiáng)控制措施，選擇自動(dòng)化程度較高的設(shè)備如焊接機(jī)器人，從根本上消除焊接作業(yè)中職業(yè)病危害因素接觸條件。

（2）生產(chǎn)環(huán)境控制。主要措施是通風(fēng)除塵，包括局部通風(fēng)和全面通風(fēng)。

（3）個(gè)體防護(hù)。使用眼、耳、口、鼻、身等各個(gè)部位的防護(hù)用品，確保焊工身體健康。

通風(fēng)措施是焊接作業(yè)主要職業(yè)病防護(hù)措施，能有效消除焊接煙塵的危害。當(dāng)車間內(nèi)焊接工位多時(shí)，一般在焊煙發(fā)生源附近設(shè)置局部排風(fēng)罩或排風(fēng)口，采用局部排風(fēng)系統(tǒng)將煙氣凈化后排放。焊接車間除首先采用局部通風(fēng)措施外，常常輔以全面通風(fēng)設(shè)施排除剩余有害物；在某些生產(chǎn)情況下無法采用局部排風(fēng)措施時(shí)，全面通風(fēng)就成為重要手段。組合通風(fēng)是指采用局部通風(fēng)、全面通風(fēng)和再循環(huán)通風(fēng)等兩種以上的系統(tǒng)組合的通風(fēng)方式，它的通風(fēng)量計(jì)算應(yīng)包括被組合的所有通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)量。

對于焊接作業(yè)產(chǎn)生的電焊弧光，一般采用焊接護(hù)目鏡進(jìn)行個(gè)體防護(hù)。

3 焊接煙塵的職業(yè)病防護(hù)措施合理性與有效性分析要點(diǎn)

（1）不宜僅采用自然通風(fēng)措施的焊接作業(yè)。國際上通常將焊接煙塵分為6個(gè)等級[6]，見下表。其中前5種焊接煙塵對人體危害極大，焊接時(shí)一般應(yīng)處于負(fù)壓下隔離操作，不應(yīng)采用自然通風(fēng)。

表 焊接煙塵主要有毒物質(zhì)及等級劃分

因此，當(dāng)焊接金屬鈹、青銅、黃銅、紫銅、鎘、鉻、鈷、鉛、錳、鎳、釩、鋅及上述金屬做合金或涂層的鋼材，或使用含鎘的釬料釬焊時(shí)，應(yīng)采用機(jī)械通風(fēng)及其他防護(hù)措施[6]。

另外，當(dāng)進(jìn)風(fēng)需經(jīng)過濾處理或室外自然進(jìn)風(fēng)會(huì)引起結(jié)露時(shí)，不應(yīng)采用自然通風(fēng)[6]。

（2）設(shè)置集中供暖且有機(jī)械排風(fēng)的建筑物，當(dāng)采用自然補(bǔ)風(fēng)不能滿足室內(nèi)衛(wèi)生條件、生產(chǎn)工藝對滲入室內(nèi)的空氣含塵量及溫度的要求時(shí)，應(yīng)設(shè)置機(jī)械送風(fēng)系統(tǒng)，且應(yīng)進(jìn)行風(fēng)量平衡及熱平衡計(jì)算。筆者曾參與設(shè)計(jì)的裝焊車間焊接煙塵治理工程項(xiàng)目[7]，因企業(yè)預(yù)算不足，將送風(fēng)加熱系統(tǒng)作為二期工程未與機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)同時(shí)實(shí)施，雖然工程驗(yàn)收時(shí)職業(yè)病危害控制效果極佳，但冬季時(shí)因送風(fēng)寒冷造成通風(fēng)設(shè)施停用。此為深刻的教訓(xùn)。

（3）局部排風(fēng)罩布置時(shí)吸氣氣流應(yīng)與焊接煙塵擴(kuò)散方向一致，且不應(yīng)經(jīng)過工人呼吸帶。針對不同焊接工藝、工件尺寸及作業(yè)方式，局部排風(fēng)罩有側(cè)吸式、下吸式和上吸式。AQ/T 4274-2016《局部排風(fēng)設(shè)施控制風(fēng)速檢測與評估技術(shù)規(guī)范》[8]側(cè)吸式與下吸式外部排風(fēng)罩控制風(fēng)速應(yīng)不小于0.5m/s；上吸式外部排風(fēng)罩控制風(fēng)速應(yīng)不小于1.0m/s。JGJ 353-2017《焊接作業(yè)廠房供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》[6]，前面無障礙物的外部吸氣罩和設(shè)在工作臺上的吸氣罩，其焊接點(diǎn)的控制風(fēng)速取0.2～0.5m/s。局部吸氣范圍的面積應(yīng)為焊接煙塵擴(kuò)散面積的1.3～1.5倍。

（4）機(jī)械通風(fēng)時(shí)，宜優(yōu)先采用局部通風(fēng)方式，符合下列情況之一時(shí)可采用全面通風(fēng)或組合通風(fēng)：焊接作業(yè)點(diǎn)流動(dòng)性大，位置不固定，不宜全部采用局部排風(fēng)系統(tǒng)；采用局部排風(fēng)不能滿足焊接工藝要求或設(shè)置的多臺局部通風(fēng)設(shè)施未能捕集的逃逸煙塵造成車間內(nèi)焊接煙塵不符合國家職業(yè)衛(wèi)生接觸限值；大型或重型設(shè)備的焊接車間；車間內(nèi)用熱風(fēng)方式供暖或同時(shí)有空氣調(diào)節(jié)需求。

（5）基于置換原理的分層送風(fēng)，利用送風(fēng)和室內(nèi)熱源形成的上升氣流的共同作用下，氣流組織可有效排除焊接煙塵，相比混合通風(fēng)節(jié)能20%～30%[9]。

（6）當(dāng)焊接作業(yè)點(diǎn)不多，位置不固定時(shí)，常采用移動(dòng)式焊接煙塵凈化器。

（7）焊接廠房采用過濾回用的通風(fēng)方式，如再循環(huán)通風(fēng)、凈化器排放口在車間內(nèi)的焊接煙塵凈化器時(shí)，凈化后有害物質(zhì)濃度不應(yīng)大于國家現(xiàn)行職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GBZ 2.1-2007《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值 第1部分 化學(xué)有害因素》中職業(yè)接觸限值的30%，方可排入室內(nèi)。如凈化后有害物質(zhì)濃度不能滿足要求，則應(yīng)排出室外并增加相應(yīng)補(bǔ)風(fēng)技術(shù)措施。

（8）常見的焊接煙塵凈化器的過濾濾材一般僅對焊接煙塵的固體顆粒物進(jìn)行物理性過濾，而對焊接煙塵中的有毒氣體沒有過濾作用，循環(huán)通風(fēng)勢必導(dǎo)致有害氣體的積累。應(yīng)考慮采用新風(fēng)稀釋或物理化學(xué)吸附的凈化措施。

（9）焊接作業(yè)廠房中，吊車駕駛室積聚焊接煙塵濃度較高，應(yīng)設(shè)置有新鮮空氣送入的通風(fēng)系統(tǒng)。

（10）有限空間如箱體、筒體、壓力容器、鍋爐、車廂或小房間等通風(fēng)不良的區(qū)域進(jìn)行焊接作業(yè)時(shí)，必須采用機(jī)械通風(fēng)方式，既要有排風(fēng)系統(tǒng)又要有新風(fēng)輸送系統(tǒng)。如不能采用機(jī)械通風(fēng)，則必須采用佩戴正壓式空氣呼吸器等個(gè)體防護(hù)措施。

綜上所述，分析焊接作業(yè)職業(yè)病防護(hù)設(shè)施的合理性與有效性，除了根據(jù)焊接作業(yè)職業(yè)病防護(hù)設(shè)施的調(diào)查和檢測結(jié)果，結(jié)合勞動(dòng)者及作業(yè)場所職業(yè)病危害因素檢測結(jié)果，對照相關(guān)職業(yè)衛(wèi)生法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)要求，還應(yīng)注意焊接工藝方式的不同，才能最終得出焊接作業(yè)職業(yè)病防護(hù)設(shè)施的合理性與有效性評價(jià)。