Охрана труда в отрасли для сварочных специальностей. Санитарно-гигиеническая характеристика отдельных видов сварки. Ручная дуговая сварка

Ручная дуговая сварка благодаря своей простоте и гибкости является широко распространенным способом термического соединения металлов.

Сварочная дуга является источником образования лучистой энергии. Спектр лучистой энергии состоит из инфракрасных лучей длиной более 1,5 мкм, лучей Фохта (1,5 – 0,7 мкм), световых лучей (0,7 – 0,4 мкм) и ультрафиолетовых лучей (0,4 – 0,18 мкм). Интенсивность излучения зависит главным образом от температуры дуги – интенсивность с повышением температуры увеличивается.

При сварке на переменном токе интенсивность излучения меньше, чем при сварке на постоянном токе. Яркость видимой части спектра достигает 16000 стильбов, что в тысячи раз превышает физиологически переносимую дозу. Ультрафиолетовые лучи с длиной волны менее 0,4 мкм могут вызвать профессиональное заболевание глаз, называемое электроофтальмией, и ожог открытых частей кожи сварщика. Электороофтальмия начинается после небольшого скрытого периода продолжительностью несколько часов.

Затем появляется резь и боль в глазах, ощущение инородного тела, светобоязнь, слезоточение, головная боль, сопровождающаяся бессонницей. Эти явления обусловлены воздействием ультрафиолетовых лучей на слизистую оболочку глаз. Иногда процесс захватывает и роговую оболочку глаз. Частое повторение заболевания электроофтальмией приводит к снижению чувствительности роговицы, хроническому конъюктивиту, повышенной утомляемости глаз. Электроофтальмия чаще наблюдается у подсобных рабочих, чем у сварщиков.

Инфракрасная радиация вследствие теплового воздействия может вызвать помутнение хрусталика. Такие случаи профессиональных заболеваний у сварщиков машиностроительных заводов не обнаружены.

Ручная сварка производится электродами различных марок, отличающимися составом проволоки и покрытий, в состав которых в зависимости от назначения электродов входят: ферромарганец, марганцевая руда, металлический марганец, плавиковый шпат, электродный мрамор, ферросилиций, кварцевый песок и др. Каталог разработанных в нашей стране электродов включает 182 марки.

Для того чтобы иметь представление о потенциальной опасности аэрозоля, образующегося при различных видах сварки, и использовании различных сварочных материалов (электроды, сварочная проволока, флюс), важно знать удельные валовые выделения пыли и токсичных ее компонентов.

Методика определения удельных валовых выделений пыли и токсических компонентов разработана в институте гигиены труда и профзаболеваний АМН СССР. Для расчета удельных выделений необходимо знать количество образующейся пыли (или токсических компонентов), количество израсходованных электродов и объем воздуха, из которого с помощью фильтров АФА-В-18 уловлена пыль. Результаты определения удельных валовых выделений пыли и токсических веществ выражаются в миллиграммах на килограмм израсходованных сварочных материалов.

По экспериментальным данным Института гигиены труда и профзаболеваний АМН, удельное количество пыли (твердая фаза аэрозоля), образующейся при сжигании различных электродов, составляет для электродов с покрытием рудокислого типа (марганцевое) 18,6 – 36,5 г/кг; основного типа (фтористо-кальциевого )- 11,3 – 13,5 г/кг; рутилового или рутилкарбанатного – 7,1 – 15,3 г/кг.

Длительное (10 – 20 лет) воздействие сварочного аэрозоля может стать причиной профессионального заболевания у электросварщиков, которое называется пневмокониозом. При этом заболевании поражаются органы дыхания, в особенности легкие, в которых нежная эластичная легочная ткань заменяется грубой соединительной тканью. Жалобы при этом заболевании незначительны, и обнаруживается болезнь главным образом при рентгеновском обследовании. Заболевание протекает медленно, доброкачественно, редко осложняется туберкулезом.

Своевременное выявление этого заболевания позволяет затормозить развитие процесса и правильно трудоустроить сварщика. Основным компонентом (по количеству) аэрозоля являются окислы железа (45 - 65%). Однако в зависимости от применяемых электродов в аэрозолях содержатся окислы марганца, хрома, кадмия, ванадия, цинка, свинца, двуокись кремния и фтористые соединения. Содержание этих веществ по сравнению с окислами железа относительно невелико, но вследствие своей токсичности они могут иметь решающее значение при определении степени вредности пыли.

Рис.1 Частота развития пневмокониоза и хронического бронхита у электросварщиков с учетом интенсивности сварочного процесса: 1 – ручная дуговая сварка (расход электродов в смену до 5 кг); 2 – механизированная сварка (расход сварочной проволоки в смену до 10 кг); 3 – то же, до 10 – 20 кг; 4 – то же, более 2 кг.

Общее содержание пыли, окислов марганца, фтористых и хромосодержащих соединений в рабочей зоне определяется составом свариваемого металла, стержня электродов и обмазки, силой сварочного тока и диаметром электродов, положением тела сварщика относительно дуги, конфигурацией свариваемых изделий, эффективностью применяемых противопылевых мероприятий.

Специально проведенными экспериментами в лабораторных условиях было установлено, что количество марганца в электросварочной пыли пропорционально содержанию марганца в обмазке. Наименьший процент окислов марганца содержится в аэрозоле, полученном при сжигании электродов с фтористо-кальциевым и рутиловым покрытием, а наибольший – в аэрозоле марганцевых электродов. Окислы марганца, содержащиеся в сварочном аэрозоле, представляют потенциальную опасность в отношении развития интоксикации марганцем, однако в настоящее время в результате замены марганцевых электродов с рутиловым покрытием эти поражения не наблюдаются.

Хотя сварка электродами с фтористо-кальциевым покрытием сопровождается меньшим выделением окислов марганца, в составе сварочного факела при сжигании этих электродов содержатся фтористые соединения (фтористый водород, четырехфтористый кремний и др.), концентрации которых в зоне дыхания сварщиков иногда бывают значительны.

Фтор и хромосодержащие аэрозоли в повышенных концентрациях могут стать причинами раздражения и воспаления слизистых оболочек носа и носоглотки, если не соблюдаются меры предосторожности, не работает местная вентиляция, не применяются средства индивидуальной защиты.

Сварка хромосодержащими электродами характеризуется значительным загрязнением зоны дыхания сварщиков аэрозолем (10,65 – 30 г/кг). Важной с гигиенической точки зрения особенностью этих электродов является выделение окислов хрома, концентрации которых в зависимости от условий сварки колеблются в существенных пределах.

Содержание в сварочной пыли шестивалентных соединений хрома, отличающихся большой токсичностью, в 2,5 – 3,5 раза превышает содержание трехвалентных соединений. Двуокись кремния в сварочной пыли составляет 0,9 – 1,8%. При сварке электродами с рутиловым покрытием образуется значительно меньше пыли и окислов марганца.

Сварка оцинкованной стали сопровождается загрязнением воздушной среды аэрозолем, основную часть которого составляют окислы цинка. При сварке цветных металлов на постах, оборудованных местными отсосами, концентрации аэрозоля не превышают допустимого предела.

Исправление брака отливок из бронзы различного состава с помощью наплавки специальных электродов с фтористо-кальциевым покрытие без вентиляции может вызвать загрязнение зоны дыхания сварщиков газами и окислами металлов, из которых основными являются окислы цинка, марганца и некоторых случаях свинца. При выполнении этой работы на постах, оборудованных эффективной местной вытяжной вентиляцией, в зоне дыхания сварщиков концентрации указанных окислов не достигают предельно допустимых.

Принципиально важным и в значительной степени обуславливающим содержание аэрозоля в зоне дыхания сварщика является фиксация места сварки. Проведенные в ряде заводов исследования показали, что на постоянных (фиксированных) рабочих местах в сборочно-сварочных цехах легче организовать местную вытяжную вентиляцию и тем самым резко снизить содержание пыли, окислов марганца и других токсических веществ в зоне дыхания сварщиков.

Особенно неблагоприятное состояние производственной атмосферы создается при сварке в изделиях с замкнутыми и полузамкнутыми контурами – блоках, цистернах и др. Высокие концентрации пыли, окислов марганца и фтористых соединений в сочетании с неблагоприятными метеорологическими условиями как в теплый, так и холодный периоды года, отсутствие естественного света и воздействие шума создают особенно напряженные условия труда электросварщиков при сварке в замкнутых пространствах малого объема.

Дисперсность сварочного аэрозоля чрезвычайно велика. Микроскопическое исследование препаратов, полученных методом осаждения, показало, что 90 – 99 % частиц имеют размеры до 1 мк, а значительная часть находится за пределами разрешающей способности светового микроскопа. При изучении сварочной пыли с помощью электронного микроскопа при увеличении в 20000 и 40000 раз видны частицы размерами в десятые и сотые доли микрона.

Содержание окислов марганца и двуокиси кремния в сварочном аэрозоле представлено в табл. 1.

Концентрация окиси углерода и окислов азота при сварке в кабинах, на открытых участках цеха и т.д. в большинстве случаев ниже предельно допустимых уровней.

Таблица 1.Содержание в сварочном аэрозоле окислов марганца и общей двуокиси кремния, %

Тип покрытия электродов	Окислы марганца	Двуокись кремния
Руднокислое марганцевое Фтористо-кальциевое (основное) Рутиловое или рутилкарбонатное	7 – 13 1,72 -4,220 8 - 10	5 – 12 4,5 -7 4 - 10

Как показали многочисленные хронометражные исследования, 55 – 70 % рабочего времени сварщики заняты непосредственно сваркой, а остальное время – выполнением вспомогательных операций. Сварка требует от сварщика повышенного напряжения внимания и зрения. Она выполняется часто в вынужденной позе, сидя на корточках, лежа на боку или спине, что сопровождается повышенным статическим напряжением мышц рук и тела.

Иногда по технологическим условиям в сборочно-сварочных цехах производится сварка изделий, предварительно подогретых до 250 – 300°С. В этих случаях за счет повышения температуры воздуха и теплового облучения (5 кал/см² мин на уровне правой руки и 1 – 2,5 кал/cм² мин на уровне груди) у сварщиков к концу рабочей смены температура тела может повысится до 37,1 – 37,3°С, а частота пульса увеличивается.

Отсюда можно сделать вывод, что при сварке подогретых изделий у сварщиков наблюдается напряжение терморегуляции. В этих случаях важное значение имеет замена ручной сварки автоматической, газового нагрева индукционным. Кроме того, следует предусматривать местную вентиляцию для удаления электросварочной пыли и газов, применять маски с подачей воздуха, обеспечивать для работающих отдых в специально оборудованных комнатах.