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 & температуры дуги — интенсивность с повышением тем­пературы увеличивается. При сварке на переменном токе интенсивность излучения меньше, чем при сварке 03 постоянном токе. Яркость видимой части спектра достигает 16 000 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. Электроофтальмия начинается после небольшого скры­того периода продолжительностью несколько часов. За­тем появляется резь и боль в глазах, ощущение инород­ного тела, светобоязнь, слезотечение, головная боль, сопровождающаяся бессоницей. 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 конъюнктивиту, 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 химическим 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 Инсти - т'те гигиены труда и профзаболеваний АМН СССР. Для расчета удельных выделений необходимо знать ко­личество образующейся пыли (или токсических ком­

понентов), количество израсходованных электродов у объем воздуха, из которого С ПОМОЩЬЮ фильтр0{ АФА-В-18 уловлена пыль. Результаты определен^ удельных валовых выделений пыли и токсических ве ществ выражаются в миллиграммах на килограмм из. расходованных сварочных материалов [11].

По экспериментальным данным Института гигиень труда и профзаболеваний АМН СССР [1, 11], удельное количество пыли (твердая фаза аэрозоля), образующей - ся при сжигании различных электродов, составляет для электродов с покрытием руднокислого типа (марганце - вое) 18,6—36,5 г/кг; основного типа (фтористо-кальцие­вого)— 11,3—13,5 г/кг; рутилового или рутилкарбонат - ного — 7,1—15,3 г/кг.

Длительное (10—20 лет) воздействие сварочногс 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.

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

Специально проведенными экспериментами в лабо - дториых условиях было установлено, что количество ^зрганца в электросварочной пыли пропорционально соДеРжанию марганца в обмазке. Наименьший процент оКислов марганца содержится в аэрозоле, полученном ррп сжигании электродов с фтористо-кальциевым и ру - щловым 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 электродами 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 довольно 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 от-

сосами, концентрации аэрозоля не превышают допусти - мого предела.

Исправление брака отливок из бронзы различного состава с помощью наплавки специальных электродов с фтористо-кальциевым покрытием без вентиляции мо­жет вызвать загрязнение зоны дыхания сварщиков га­зами и окислами металлов, из которых основными являются окислы цинка, марганца и в 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 обусловливающим содержание аэрозоля в зоне дыхания сварщика является фиксация места сварки. Проведен­ные на ряде заводов исследования показали, что на постоянных (фиксированных) рабочих местах в сборич - но-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 особен но 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 20 000 и 40 000 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 7—13 5—12 Фтористо-кальциевое (основное) 1,72—4,220 4,5—7 Рутиловое или рутилкарбонатное. 8-Ю 4—10

Как показали многочисленные хронометражные ис­следования, 55—70% рабочего времени сварщики заня­ты непосредственно сваркой [4], 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 сборочно­сварочных цехах производится сварка изделий, предва­рительно подогретых до 250—300° С. В этих случаях за счет повышения температуры воздуха и теплового об­лучения (5 кал/см[1] [2]-мин на уровне правой руки и 1— 2,5 кал/см2-мин на уровне груди) у сварщиков к концу рабочей смены температура тела может повыситься до 37,1—37,3° С, а частота пульса увеличиться. 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.

Сварка порошковой проволокой *. Сжигание 1 кг по-

рошковой проволоки сопровождается образованием в зависимости от состава шихты 8—12 г пыли, в которой содержится 0,2—0,7 г окислов марганца, 3,8—10 г окислов железа, 0,2—1 г фтористых соединений. В зоне дыхания сварщика концентрации пыли составляют по усредненным данным 10—30 мг/м3; окись углерода и окислы азота в сборочно-сварочных цехах не превы­шают предельно допустимых концентраций. Приведен­ные результаты исследований позволяют сделать вывод, что условия при сварке порошковой проволокой по ха­рактеру загрязнения производственной атмосферы близ­ки к условиям, наблюдаемым при сварке электродами с рутиловым покрытием.

Электросварка в среде защитных газов. За последние. 10—15 лет получила распространение сварка в среде защитных газов. В качестве защитных газов применяют углекислый газ, аргон, гелий, азот. Существует две основные модификации этого метода сварки — плавя­щимся и неплавящимся электродами. В качестве не - плавящихся электродов применяют чаще вольфрамовые, реже угольные и графитовые стержни. Присадочным ма­териалом и плавящимся электродом служит проволока такого же химического состава, что и свариваемый ' ме­талл. Преимуществами этого метода сварки являются: а) высокая тепловая мощность дуги, обеспечивающая большую скорость и производительность сварки; б) вы­сокое качество сварных швов; в) возможность сварки разнородных металлов и тонкостенных изделий.

Метеорологические условия, общая характеристика работы при автоматической и полуавтоматической свар­ке в среде защитных газов аналогичны ручной дуговой сварке. Следует лишь отметить большую сложность обя­занностей сварщика, связанную с подготовкой автомата и полуавтомата к работе.

При автоматической сварке плавящимся электродом в среде углекислого газа на 1 кг наплавленного метал­ла выделяется в среднем 8—15 г ныли, 0,2—1,8гокислов марганца, 0,02—2 г окислов хрома, 0,1—0,5 г’ окислов никеля, 2,7 г окиси углерода, 0,062 г окислов азота. Эти величины превышают валовые выделения пыли и газов при автоматической сварке под слоем флюса.

Содержание пыли в зоне дыхания сварщика при по­луавтоматической сварке значительно выше, чем при автоматической. Пыль, уловленная на беззольные фильт-

ры, содержит 1—1,6% окислов марганца. В зоне дыха­ния сварщика не наблюдаются высокие концентрации окиси углерода, несмотря на то, что в зоне дуги угле­кислый газ диссоциирует на окись углерода и кислород. Указанное обстоятельство объясняется тем, что при выходе из зоны высоких температур окись углерода вновь соединяется с кислородом и превращается в угле­кислый газ.

Концентрации окислов азота в зоне дыхания свар­щиков на производстве не превышают предельно до­пустимых. Концентрация озона в зоне дыхания 0,1 — 0,4 мг/м3. Повышение концентрации окислов азота и озона возможно при нарушении газовой защиты, что может иметь место в основном при подсосе воздуха в зону сварки и при сварке в замкнутых пространствах.

Из всех способов электродуговой сварки в среде за­щитных газов наиболее благоприятным с гигиенической точки зрения является сварка неплавящимся электро­дом в среде аргона. Содержание пыли в зоне сварки как при ручном, так и при механизированном способе не выходит за пределы 2—2,5 мг/м3; концентрации окислов марганца в 10 раз ниже предельно допустимо­го уровня. Окислы азота и окись углерода не обнаружи­ваются даже в пробах, отобранных вблизи сварочной дуги.

Концентрации пыли при сварке тарированными и лантанированными (вольфрамовый стержень с 1,5%-ной присадкой лантана) электродами еще ниже. При свар­ке тарированными электродами (вольфрамовый элект­род с 1,5%-ной присадкой тория) радиационный фактор выражен слабо и применение их не связано с опас­ностью внешнего облучения. Однако процесс изготовле­ния тарированных электродов, дополнительная обмазка электродов двуокисью тория повышают радиационную опасность. Это в известной степени послужило основа­нием для замены тарированных электродов лантаниро­ванными, сохраняющими их преимущества. Лантан от­носится к группе редкоземельных элементов и не вызы­вает стойких необратимых изменений при поступлении в организм. Валовое выделение пыли при пользовании лантанированными и тарированными электродами для сварки стали, алюминия, алюминиевомагниевых спла­вов не превышает по усредненным данным 1,15— 1,94 г/ч при непрерывной сварке. Концентрация пыли в

зоне дыхания сварщика значительно ниже допустимого! предела.

При сварке алюминия и сплавов на его основе под защитой аргона плавящимся электродом образуется окись алюминия в количестве 7,6—28 г/кг; при сварке титановых сплавов удельное выделение титана и его двуокиси составляет 4,75 г/кг. При сварке в аргоне алюминиевых сплавов наблюдается повышенное обра­зование озона за счет большой ультрафиолетовой ра­диации.

Сварка под слоем флюса. Из способов автоматиче­ской и полуавтоматической сварки наиболее распростра­ненной является сварка под слоем флюса. Она менее трудоемка и более экономична, чем ручная дуговая сварка, меньше утомляет сварщика.

Валовое выделение пыли при этом способе свар во много раз ниже, чем при ручной дуговой. Концентр дни аэрозоля в зоне дыхания сварщика-оператора п< усредненным данным составляют 5,1—12,2 мг/м3. Ко центрации окислов марганца в зоне дыхания рабочи: обслуживающих сварочные автоматы, колеблются от 0,11 до 0,7 мг/м3. На повышение концентраций аэрозоля в значительной степени влияет выполнение вручную операций по сбору и пересыпке флюса и зачистке шва Проведенные автором исследования показали болыиук эффективность применения флюсоотсосов при автома тической сварке.

Концентрации аэрозоля, окислов марганца и другій токсичных веществ в зоне дыхания сварщиков-автомат чиков зависят от состава и степени измельчения флюса конфигурации свариваемых изделий, направления воз душных потоков в здании и т. д. Так, запыленность зоны дыхания сварщиков при применении свежего флюса в 2—2,8 раза ниже запыленности при использо вании флюса, бывшего в употреблении и тем самым бо лее размельченного.

Содержание пыли в зоне дыхания оператора при сварке внутренних швов (полузамкнутые пространства) в 2,5 раза выше, чем при сварке наружных швов. На заводах, где все посты автоматической сварки располо­жены на открытых участках цеха, содержание аэрозоля ниже предельно допустимой концентрации. Основными вредными веществами в составе сварочного аэрозоля при автоматической сварке являются фтористые соеди-

ІЄНИЯ (фтористый водород, четырехфтористый силиций I др)-

Проведенные экспериментальные исследования по - •азали, что валовое выделение фтористых соединений особенно велико при сварке под флюсом ОСЦ-45а. Оно составляло 43—286 мг на 1 кг наплавленного металла. При сварке с применением других флюсов (АН-348А, ФЦ-9, ФЦ-6, ФЦЛ-2 и др.) валовые выделения фто­ристых соединений колеблются по средним данным от 30 до 40 мг на 1 кг наплавленного металла. Выделение фтористых соединений резко возрастает с увеличением содержания фтористого кальция во флюсе.

Изучение условий труда при полуавтоматической сварке под слоем флюса показало ее большую трудоем­кость по сравнению с автоматической сваркой. Необхо­димость удерживания длительное время в руке головки полуавтомата с бункером для флюса массой 2—2,5 кг утомляет к концу смены правую руку сварщика. Значи­тельно напряжено во время работы внимание сварщи­ка в связи с высокими требованиями к качеству шва (необходимость поддержания на постоянном уровне длины дуги, силы тока и напряжения).

Концентрации аэрозоля, окислов марганца и фтори­стых соединений в зоне дыхания сварщика-полуавто - матчика выше, чем в зоне дыхания рабочего при обслу­живании автоматических сварочных установок. Указан­ное объясняется более близким расположением зоны дыхания сварщика-полуавтоматчика к электрической дуге.

Электрошлаковая сварка. Электрошлаковая сварка производится с помощью автоматов при температуре 1600—1700° С. Оператор-сварщик находится на расстоя­нии 0,5—2 м от сварочной дуги.

Трудовой процесс оператора складывается из тру­доемкого этапа подготовки изделия к сварке, при кото­ром крупные и тяжелые конструкции при помощи подъемных механизмов устанавливаются на место, и этапа сварки, при котором оператор наблюдает за про­цессом сварки, охлаждением медных ползунов водой, подачей проволоки и др.

Основным производственным фактором, оказываю­щим вредное воздействие на операторов, является по­вышенная интенсивность лучистой энергии, составляю­щая 2 кал/см2-мин на уровне рук и 3—4 кал/см2-мин

на уровне лица; повышается и температура воздуха, что! является причиной небольшого (0,5° С) повышения кв концу рабочей смены температуры тела оператора. Конв центрация аэрозоля в зоне дыхания, по усредненными данным колеблется в пределах 4—7 мг/м3, концентра-* ция окислов марганца -— 0,25—0,43 мг/м3. Окислы азов та и окись углерода определяются в виде следов. Такими образом, потенциальную опасность для оператора при* электрошлаковой сварке могут составить аэрозоль фтористые соединения. Не исключена опасность ожогов* выплескивающимся из ванны металлом. А

Лазерная сварка. Для сварки мелких деталей при-И меняют рубиновые или неодимовые лазеры, работающие* в импульсном режиме. Излучение лазера характеризует-* ся высокой энергией, составляющей в импульсе несколь-В ко сотен джоулей. С помощью дополнительной фоку СИ-В рующсй системы эта энергия может быть сконцентрив рована в очень малом объеме. К числу особенностей* следует отнести высокую монохроматичность излучения* малую расходимость пучка, временную и пространствен* ную когерентность излучения. При работе с лазерам» наибольшей опасности подвержены глаза и кожныЯ покровы. Лучи лазера оказывают на биологические объекты тепловое, электрическое, фотохимическое и мев ханическое воздействие, одним из проявлений которого* является возникновение в облучаемом объекте упругих* колебаний типа ультразвуковых. Опасность для оргав нов зрения представляет не только прямой, но и отрав женный луч лазера. Для кожи опасен только прямої* луч. Поражающее действие лазера зависит от поток» его энергии, длительности импульса, количества следую* щих друг за другом импульсов, длины волны излучения* и характера отражающей поверхности. Опасны зеркальв ные и светлые поверхности, отражающие свыше 50 %В падающего на них излучения. Глаза необходимо защив щать не только от прямого, но и от отраженного лучав При работе с лазерными установками необходимо* чтобы пучок излучения был направлен на неотражаюв щий и невоспламеняющийся фон, траектория пучка* должна быть недоступна для работающего. Необходив мо обязательно применять защитные очки, работах* следует в условиях общего яркого освещения. Возможв ность поражения глаза, адаптированного к темноте* т. е. с большим диаметром зрачка, больше. Необходим^

колебаний звукового давления 40—31 500 Гц с макси­мумом в области высоких звуковых и низких ультразву­ковых частот в диапазоне 16 000—25 000 Гц.

Работа в вытяжных шкафах и специальных камерах позволяет значительно снизить уровень звукового и ультразвукового давления в рабочей зоне. Так же как и при ручной дуговой сварке, при плазменной обработке металла работающие могут подвергаться повышенной ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной радиации. Интенсивность ультрафиолетового излучения зависит от подаваемого на плазменные установки напряжения, свойств напыляемого порошка и газа, а также конст­рукции горелки. В литературе [11] приводятся данные о заболеваниях подобных электроофтальмиям и эрите­мах кожи, причиной которых являются короткие ультра­фиолетовые лучи.

При использовании дуги прямого действия (между электродом и изделием) возникает ионизирующая ра­диация (тяжелые аэроионы различной полярности). В производственных помещениях вблизи плазменных установок мягкие рентгеновские лучи не обнаружи­ваются.

Воздействие таких факторов, как ионизирующая, повышенная ультрафиолетовая и инфракрасная радиа­ция, высокочастотный шум и ультразвук, загрязнение воздуха аэрозолями требует проведения комплекса за­щитных мероприятий: укрытия установок в вытяжных шкафах, применения шумозаглушающих насадок на го­релку, использование средств индивидуальной защиты органов зрения, слуха, лица.

Контактная сварка. Контактная сварка легко меха-! визируется и автоматизируется, ,в результате чего уве-j личивается производительность труда, улучшается каче-* ство сварного соединения, повышается культура произ­водства. Этим способом сваривают малоуглеродистые и нержавеющие стали и сплавы.

Процесс контактной сварки основан на двух прин: и - пах: электрическом нагреве двух кромок металла ю пластического состояния или до расплавления и зат м оплавливания их. Различают три разновидности ю,1- тактной сварки: стыковую оплавлением, точечную и po-j ликовую или шовную. Наиболее неблагоприятной явля-| ется сварка оплавлением, при которой образуются иск-1 ры и брызги расплавленного металла, пыль, газы и] наблюдается ионизация воздуха. Концентрации пыли в зоне дыхания рабочего зависят главным образом от хи­мического состава свариваемого металла, мощности контактной сварочной машины. Сварочная машина при этом методе сварки генерирует низко - и высокочастот­ный шум. Величина сварочного тока во вторичной цепи контактных машин достигает десятков тысяч ампер. Вследствие этого контактные машины создают электро­магнитные поля мощностью от 70 до 1500 А/м. Электро­магнитные волны рассеиваются на расстояние 1,5— 3,5 м от контактной сварочной машины. Характер воз­действия электромагнитных волн, образующихся при контактной сварке, на организм человека недостаточно изучен. Для улучшения условий труда рекомендуется устройство местной вытяжной вентиляции, экранирова­ние и др.