ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРОДОВ ДЛЯ РУЧНОЙ СВАРКИ

Требования безопасности при сварке покрытыми электродами

Специфические требования по охране труда предъявляют при проведении сварочных работ, в том числе при сертификатных ис­пытаниях электродов [130-134J. Основными опасными и видны­ми производственными факторами при ручной дуговой сварке по­крытыми электродами являются: сварочные аэрозоли (СА); повы­шенный уровень оптического излучения в ультрафиолетовом, ви -

димом и инфракрасном (тепловом) диапазонах; искры и брызги расплавленного металла и шлака; осколки шлака при его удалении (в том числе и самоудалении); повышенная температура сварочных и свариваемых материалов, оборудования и воздуха рабочей зоны; опасное напряжение в электрической цепи, замыкание которой мо­жет произойти через тело человека.

Состав электродного стержня, вид покрытия, диаметр электро­дов и режимы сварки, а также состав свариваемого металла опреде­ляют химический состав, валовые и удельные выделения сварочно­го аэрозоля. Прн сварке электродами с рутиловым и ильменитовым покрытием аэрозоль содержит соединения марганца, железа, крем­ния, незначительные количества оксидов азота и монооксид угле­рода. При использовании электродов с основным покрытием в аэ­розоле, кроме указных соединений, присутствуют растворимые и нерастворимые фториды, фтористый водород и тетрофторид крем­ния. Применение электродов с целлюлозным покрытием сопро­вождается выделением соединений марганца, железа, кремния, не­значительного количества оксидов азота и более высокого по срав­нению с электродами вышеуказанных видов количества моноокси­да углерода. Наиболее вредные аэрозоли выделяются при сварке высоколегированными электродами, содержащими, кроме указан­ных веществ, шести - и трехвалентный хром в виде хроматов, и никель (табл. 88).

При прочих равных свойствах именно санитарно-гигиенические показатели электродов определяют их выбор потребителями. А разница этих показателей для электродов одного назначения с по­крытиями одного вида может быть весьма велика (рис. 153).

Для характеристики токсичности сварочных аэрозолей, образу­ющихся при использовании электродов различных марок и видов, с целью их сравнительной гигиенической оценки используют рас­четный показатель необходимого для вентиляции количества воз­духа Qm (см. рис. 152). Он показывает, сколько кубических метров воздуха необходимо подавать в рабочую зону при расходовании 1 кг сварочных материалов, чтобы разбавить СА и снизить содер­жание токсичных компонентов до предельно допустимых концент­раций (ПДК): из рисунка видны существенные различия этого по­казателя не только для различных сталей и видов покрытий, но и для однотипных электродон различных марок

Общее количества воздуха, необходимого для разбавления СА до ПДК, определяет его максимальное значение для конкретного

вещества, т. е. оно тем выше, чем больше удельное выделение и меньше ПДК вредного вещества.

Международным институтом сварки предложен более коррект­ный показатель токсичности СА, называемый интенсивностью воз­духообмена (ИВ) — количество вентиляционного воздуха в м3/ч, которое необходимо подавать в производственное помещение для разбавления концентраций всех компонентов СА до ПДК, а не только основного токсичного вещества, как принято в отечествен­ной практике:

Класс Интенсивность воздухообмена, м*/ч

1........................................................................................................ До 3000

2................................................................................................... 3000-7500

3 7500-15000

4........................................................................................... 15000-35000

5........................................................................................... 35000-60000

6........................................................................................... 60000-100000

7............................................................................................ Более 100000

Данная классификация позволяет провести сравнительную са­нитарно-гигиеническую оценку электродов, однако не учитывает, что в зависимости от диаметра электрода и режима сварки электро­ды могут принадлежать к разным гигиеническим классам. Она не учитывает и то обстоятельство, что значения ПДК одних и тех же элементов в разных странах существенно различаются. Поэтому одни и те же электроды в разных странах могут быть отнесены к разным классам [133].

Наибольшие выделения аэрозоля характерны для электродов с целлюлозным покрытием, затем идут электроды с покрытием основ­ного вида. Электроды с кислым, рутиловым и ильменитовым покры­тием по уровню выделения СА различаются незначительно, характе­ризуясь значительно меньшим выделением аэрозоля (рис. 154) [130].

Наиболее вредными веществами, которые входят в состав СА, образующихся при сварке углеродистых и низколегированных ста­лей с покрытиями рутилового, кислого, ильменитового и целлю­лозного видов, являются марганец, а при использовании электро­дов с покрытием основного вида — соединения фтора (особенно га­зообразные).

В процессе сварки высоколегированных сталей в состав СА, кроме токсичных соединений марганца и фтора, входят еще более токсичные соединения шестивалентно го хрома и никеля с канцеро­генными свойствами. Хром в составе СА присутствует в виде двух разных по токсичности соединений: в шестивалентном состоянии в виде хроматов и бихроматов натрия и калия (Na2Cr04, Na2Cr207, К2Сг04, К2Сг207) и в трехвалентном состоянии в виде Сг203. В со­ответствии с ГОСТ 12.1.005-88, шестивалентный хром относится к первому, а трехвалентный — к третьему классу опасности. Таким образом, при сварке электродами хромоникелевых высоколегиро­ванных сталей определяющим токсичным компонентом СА явля­ются соединения шестивалентного хрома.

Основными токсичными компонентами СА, образующимися в процессе сварки цветных металлов (алюминия, меди и др.), явля­ются их оксиды.

Одновременно с СА и газообразными соединениями фтора в зоне дуги моїут образовываться такие вредные газы, как оксиды азота и монооксид углерода.

Оценивая опасность токсичных ингредиентов СЛ для сварщи­ков следует учитывать, что сроки развития бронхолегочных забо­леваний и интоксикаций, связанных с их вдыханием, весьма про­должительны — 22-24 года. В ИЭС им. Е. О. Патона разработан банк данных сварочных аэрозолей, содержащий информацию о СА нескольких сотен марок сварочных материалов [ 134].

Для удаления сварочного аэрозоля из рабочей зоны в помеще­ниях следует устанавливать устройства местной вытяжной венти­ляции. Воздух, удаляемый из производственных помещений в ат­мосферу, должен быть очищен от вредных и газообразных веществ сварочного аэрозоля. Наиболее эффективными и удобными в поль­зовании средствами вентиляции на стационарных сварочных по­стах являются подъемно - и консольно-поворотные местные отсо­сы, присоединенные к централизованной системе, с индивидуаль­ным вентилятором и системы, присоединенные к фильтру с воз­вратом очищенного воздуха в помещение.

Эффективное улавливание сварочного аэрозоля на расстоянии 25-50 см от зоны дуги обеспечивается при расходе воздуха, прохо­дящего через воздухозаборные воронки диаметром, как правило, 125-160 мм, в пределах 600-1000 м3/ч. Скорость движения возду­ха, создаваемая местными отсосами у источников выделения вред­ных веществ при ручной сварке, должна быть не менее 0,5 м/с.

Традиционные устройства местной вентиляции (поворотно­подъемные наклонные панели, наклопно-щелевые отсосы и ниж­ние подрешеточные отсосы) обеспечивают удаление сварочных аэ­розолей в количестве не более 75%, вытяжные шкафы — 90%. Ос­тавшийся сварочный аэрозоль (10 25%) надо разбавлять до пре­дельно допустимой концентрации с помощью общеобменной при­точно-вытяжной вентиляции, соответствующей СНиГТ 2.04.05. Требуемый воздухообмен общеобменной вентиляции следует рас­считывать на разбавление вредных веществ, не уловленных мест­ными вытяжными устройствами, до уровней предельно допусти­мых концентраций. При этом количество подаваемого приточными системами воздуха регламентируется СП № 1009. Подачу приточ­ного воздуха следует осуществлять в рабочую зону или в направле­нии этой зоны. Температура подаваемого вентиляционными уста­новками воздуха должна быть не ниже 20 X.

Фильтровентиляционные агрегаты следует выбирать с учетом вида покрытия применяемых электродов. Эти агрегаты с механиче­скими или электростатическими фильтрами, очищающие воздух только от твердой составляющей сварочного аэрозоля, можно при­менять лишь в комплексе с общеобменной вентиляцией понижен­ной производительности, составляющей 25-30% от расчетного не­обходимого воздухообмена, что обеспечивает удаление не уловлен­ной фильтрами газообразной составляющей сварочного аэрозоля (СО, N02, HF, SiF4 и др.). Например, универсальные электростати­ческие фильтры ЭФВА предназначены для очистки воздуха от сва­рочных и других высокодисперсных электронепроводящих аэро­золей при их концентрации до 200 мг/м3 и размере частиц от 0,001 мкм и более. Исполнение — передвижные автономные с вен­тиляторами и полноиоворотными воздуховытяжными устройства­ми и стационарные производительностью от 1 до 40 тыс. м3/ч очи­щаемого воздуха. Степень очистки воздуха от аэрозолей 93-99%. Фильтрующие кассеты из алюминия легко регенерируются про­мывкой. Складчатые кассетные фильтры ФСК предназначены для очистки воздуха от аэрозольных частиц сухих пылей при их кон­центрации до 50 мг/м3 и размере частиц от 0,3 мкм и более при эле - ктро - и газосварке, при рассеве и упаковке порошков тонкого помо­ла и др. Степень очистки воздуха от вредных компонентов до 99,9%. Производительность 1000-2000 м3/ч. Исполнение — стаци­онарное и передвижное. Фильтрующая кассета имеет пылеемкостъ до 5 кг пыли, после чего ее заменяют.

Для улавливания СА, выделяющегося при сварке электродами с покрытием основного вида, необходимо применять фильтровен­тиляционные агрегаты с двухступенчатыми фильтрами, которые очищают воздух от твердой составляющей СА механическим фильтром, а газообразные фтористый водород и тетрафтористый кремний отбирают второй ступенью фильтра из сорбционно - фильтрующего материала. Внешний вид установки ФВУ-1200 показан на рис. 155.

Техническая характеристика ФВУ-1200

Производительность, м3/ч............................................................... 1200

Степень очистки сварочного аэрозоля, %:

твердой фазы, не менее................................................................... 97

газообразной, не менее.................................................................... 90

Уровень шума, ДБ, не более.................................................................. 75

Количество обслуживаемых постов.................................................. 1

Потребляемая мощность, кВт........................................................... 1,1

Масса, кг.................................................................................................. 160

Загрязненный воздух, про­йдя через систему фильтров (фильтр грубой очистки, элек­тростатический фильтр и фильтр-адсорбер), возвраща­ется в помещение.

Содержание вредных ве­ществ в воздухе рабочей зоны не должно превышать пре­дельно допустимые концент­рации, регламентированные ГОСТ 12.1.005. При превыше­нии концентрации вредных ве­ществ в воздухе рабочей зоны (в условиях, где невозможно организовать эффективную вентиляцию) для защиты орга­нов дыхания нужно применять защитную маску сварщика с принудительной подачей очи­щенного воздуха в зону дыха­ния или фильтрующие респи­раторы.

Сварку хромоникелевыми электродами следует выполнять в изолированных помещениях или в общих при условии, что расход этих электродов по отношению к расходу других сварочных мате­риалов на стационарных постах, оборудованных местными отсоса­ми, не превышает 5% или составляет не более 0,25 кг/ч на 1000 м3 помещений.

Для защиты рабочих от оптических излучений сварочной дуги и ванны необходимо применять защитные щитки сварщика по ГОСТ 12.4.035 с защитными светофильтрами серии «С» по ОСТ 21-6-87. Выбор светофильтров зависит от силы сварочного тока.

Для удобства в работе целесообразно применять щитки с авто­матическим затемнением светофильтра (с переменным светопро - пусканием типа «Хамелеон»), освобождающие руки сварщнка и исключающие сварку «вслепую». Такие щитки должны быть сер­тифицированы на соответствие іребованиям ГОСТ 12.4.035. Рабо­чие места ограждают стационарными или переносными светоне­
проницаемыми ограждениями из несгораемого материала высотой не менее 2,5 м. Средства коллективной защиты работающих от теп­лового излучения регламентирует ГОСТ 12.4.123.

Для защиты тела от искр и брызг расплавленного металла и шлака, повышенных температур материалов и оборудования пред­назначена спецодежда — всесезонная и летняя из брезента, лучше с термостойкой, искростойкой и огнестойкой пропиткой. Руки сле­дует защищать рукавицами по ГОСТ 12.4.010.

Требования к оборудованию, используемому для ручной дуго­вой сварки покрытыми электродами, изложены в ГОСТ 12.2.003, ГОСТ 12.2.049, ГОСТ 12.2.007.8, «Правилах устройства электроус­тановок», «Правилах техники безопасности при эксплуатации эле­ктроустановок потребителей» и «Правилах технической эксплуата­ции установок потребителей». Сварочные источники должны быть надежно заземлены (ГОСТ 12.2.007.0). В процессе эксплуатации напряжение холостого хода источников питания не должно превы­шать 80 В для источников переменного тока и 100 В — постоянно­го. Источники питания должны быть оборудованы вольтметром и сигнальной лампочкой, указывающими на наличие или отсутствие напряжения в сварочной цепи, блоками ограничения холостого хода.

Для ручной дуговой сварки покрытыми электродами применя­ют электробезопасные электрододержатели по ГОСТ 14651, про­шедшие сертификацию. Устройства для крепления кабелей к элек - трододержателю, изделию и сварочной установке должны быть па­дежными, крепление осуществляться механическими зажимами.