1、電弧焊的有害因素及防護 一、 有害因素的來源及危害 手工電弧焊、氣體保護焊和等離子弧等的有害因素主要有：金屬煙塵、有毒氣體、高頻電磁場、射線、電弧輻射和噪聲等幾類。（一） 金屬煙塵焊接過程中，焊條和母材金屬熔融時所產生的蒸氣在空氣中迅速冷卻氧化形成微粒，微粒直徑0.1m的稱為煙；微粒直徑為0.110m的稱為粉塵。在空氣中飄浮的粉塵和煙等微粒統稱為氣溶膠。1 金屬煙塵的來源（1） 金屬元素加熱蒸發形成金屬煙塵 焊接電弧的溫度較高，一般在30006000。焊接溫度都超過焊接金屬元素的沸點，所以焊接時必然有金屬蒸發。幾種金屬的沸點見表1。表表1 幾種金屬元素的沸點分析焊縫的化學成分，也可證實焊接時金

2、屬有蒸發。即相同成分的母料和焊絲，用光焊條焊接時，焊接后焊縫中錳、碳、硅的含量減少了，如表2所示。收集和分析電弧中的氣體成分，可得到金屬沉淀，也證實金屬蒸發。表表2 幾種金屬元素的蒸發（2） 金屬氧化物形成煙塵 在高溫作用下，金屬液體有氧化反應，如：2Fe+Osub2/sub 2FeO，Si+Osub2/sub SiOsub2/sub，2Mn+Osub2/sub 2MnO等。這些氧化物，可能留在焊縫內造成缺陷，還會擴散到大氣中。（3） 有藥皮焊條產生煙塵 焊條的藥皮（含大理石、錳鐵、硅鐵等）在焊接過程中與金屬一同蒸發、氧化、天生Fesub2/subOsub3/sub、MnO、SiOsub2/s

3、ub等，這些有害物質逸出呈氣溶膠狀態。金屬煙塵的成分和濃度，主要取決于焊接材料、焊接工藝及焊接規范。如焊鋁時可產生鋁粉塵、焊銅時可產生銅和氧化鋅粉塵等。玄色金屬焊接時發塵量及主要毒物見表3。表表3 玄色金屬焊接時發塵量及主要毒物2 金屬煙塵的危害 金屬煙塵是明弧焊的一種主要有害因素。煙塵的成分復雜，主要成分有鐵、硅、錳，還有鋁、氧化鋅、銅等。其中主要毒物是錳。其它煙塵雖毒性不大，但其塵粒極細（5m以下），在空中停留時間較長，輕易吸進肺中。因此在密閉容器、鍋爐、管道內或面積狹小、門窗封閉的室內焊接時，根據現場測定，焊接煙塵濃度往往高于國家衛生標準幾倍甚至幾十倍。在煙塵濃度較高的情況下，長期從事焊

4、接作業的工人會形成焊工塵肺、金屬熱等職業病。（1） 焊工塵肺 塵肺是由于長期吸進超過規定濃度，并引起肺組織的彌漫性纖維化的粉塵所致。有些粉塵如鐵鋁等，吸進后可沉積于肺組織中，呈現一般的異物反應，對人體危害較小或無明顯影響，脫離粉塵后病變可逐漸減輕或消失。這類疾病稱為肺粉塵沉著癥。但近一二十年來，由于焊接工藝的進展，新的焊接材料，尤其是手工電弧焊的焊藥成分復雜，經現場測定分析，證實焊區四周空氣中除了有大量氧化鐵或鋁等粉塵外，尚有多種具有刺激性和促使肺組織纖維化的有毒因素，例如硅、硅酸鹽、錳、鉻、氟化物及其它金屬氧化物。目前一般以為，焊工塵肺既不是鐵末沉著癥，也不同于矽肺，而是由于長期吸進超過標準

5、容許濃度，并以氧化鐵為主的混合煙塵和有毒氣體對肺組織作用所致的混合性塵肺。人體呼吸道對粉塵有一定的防御功能，在鼻腔里通過分泌粘液等，可使大于10m的粉塵沉積下來，并排除體外。據研究，鼻腔的濾塵效能約為吸進粉塵總量的3050%。在深呼吸道，支氣管逐漸分級，負氣流速度逐漸減慢和改變方向，可使210m的粉塵沉積在各級支氣管壁上，其中大部分能通過粘膜上皮的纖毛運動，伴隨粘液往外移動，并通過咳嗽排出體外。進進肺泡的粉塵，一部分可隨呼吸排出，一部分通過吞噬作用而被清除。固然人體對粉具有防御功能，但在粉塵超過答應濃度的情況下長期作業，防塵措施又不好，吸進粉塵較多，就會形成焊工塵肺。焊工塵肺的診斷目前尚未制訂

6、有關標準。（2） 錳中毒 錳蒸氣在空氣中能很快地氧化成一氧化錳、四氧化三錳呈煙狀。長期吸進超過答應濃度的錳及其化合物的微粒及蒸氣，則可造成錳中毒。（3） 焊工金屬熱 焊接金屬中直徑為0.050.5m的鐵、錳和氟等的氧化物，通過呼吸道、末梢細支氣管和肺泡，再進進機體，引起焊工金屬熱反應。一般在密閉罐、船艙內使用堿性焊條施焊時，輕易得此癥。（二） 有毒氣體在焊接的高溫順紫外線作用下，在弧區四周產生多種有毒氣體，主要有臭氧、氮氧化物、一氧化碳和氟化物等氣體。1 臭氧 空氣中的氧在短波紫外線的激發下天生臭氧（Osub3/sub），其化學反應是： 短波紫外線Osub2/sub 2O2Osub2/sub+

7、2O=2 Osub3/sub波長為2×10sup-7/supm以下的紫外線，對氧分子的破壞能力最強。臭氧呈淡藍色，是有刺激性氣味、有毒氣體。其濃度較高時，有腥臭味；濃度特高時，有腥臭并略帶酸味。臭氧對人體的危害主要是對呼吸道及肺有強烈的刺激作用。臭氧濃度超過一定限度時，可使焊工引起咳嗽、胸悶、食欲不振、疲憊無力、頭暈、全身無力等，嚴重時引起支氣管炎。焊接中臭氧的濃度與焊接方式、焊接材料、焊接電流、環境透風條件以及焊接持續時間等因素有關。熔化極氣體保護焊時母材和保護氣體對臭氧濃度的影響見表4。工藝參數對臭氧濃度的影響見表5。表表4 熔化極氣體保護焊母材和氣體對臭氧濃度的影響表表5 工藝

8、參數對臭氧濃度的影響我國衛生標準規定，臭氧最高容許濃度為0.3mg/msup3/sup。在沒有良好的透風條件下，焊接工作地點的臭氣濃度往往高于衛生標準幾倍至十幾倍。但只要采取透風措施，臭氧濃度就可大大降低。臭氧對人體呼吸系統引起的癥狀，一般在脫離接觸后均可恢復，恢復期的是非，與受危害程度及人的體質有關。2 氮氧化物 氮氧化物是由焊接電弧的高溫作用，引起空氣中氮、氧分子分解，重新結合而成的。它的種類很多，在明弧焊中常見的為二氧化氮，其次是一氧化氮和四氧化氮。常以測定二氧化氮的濃度來表示氮氧化物的存在。氮氧化物是具有刺激性的有毒氣體，呈紅褐色，比重為1.539，有特殊臭味，其毒性為一氧化氮的45倍

9、。但比臭氧毒性小。氮氧化物對人體的危害主要是對肺有刺激作用。高濃度的二氧化氮吸進到肺泡后，因濕度大，反應加快，形成硝酸、亞硝酸，對肺組織產生強烈的刺激和腐蝕作用，可引起肺水腫，濃度為120mg/msup3/sup的二氧化氮，可引起咽喉受刺激，濃度不超過700mg/msup3/sup，人接觸可忍受幾小時。影響氮氧化物天生濃度的因素與臭氧相同。以氬弧焊為例，手工焊接鑄鋁時，氮氧化物的均勻濃度22mg/msup3/sup；焊鋁鎂合金時為6.04mg/msup3/sup；焊銅合金時為19.20mg/msup3/sup；熔化極半自動焊接鋁鎂合金時均勻濃度可達120mg/msup3/sup，手工電弧焊鋁硅

10、合金時為208.5mg/msup3/sup。我國衛生標準規定，氮氧化物的最高容許濃度為5mg/msup3/sup。明弧焊在透風不良的情況下，往往超過標準幾倍至幾十倍。在焊接過程中，一般都是臭氧和氮氧化合物同時存在，這樣它們的毒性倍增。兩種氣體同時存在比單一種氣體存在時，其毒性對人體的危害作用增加1520倍。3 一氧化碳 它產生于各種明弧焊接過程中，尤其是二氧化碳保護焊產生一氧化碳濃度最高，是這種焊接方法的主要有害氣體之一。一氧化碳的來源是二氧化碳氣體在電弧的高溫作用下分解而成：COsub2/subCO+ Osub2/sub。另外，二氧化碳及其分解后的氧對熔化金屬中的元素起氧化作用，也產生一氧化

11、碳和氧化物。其反應式如下：2Fe+Osub2/sub 2FeOSi+Osub2/sub SiOsub2/sub2Mn+Osub2/sub 2MnOFeO+C Fe+CO一氧化碳是一種窒息性氣體，它的毒性作用是使人體輸送和利用氧的功能發生障礙，造成缺氧。根據測定，焊工從事COsub2/sub氣體保護焊時，血液中的碳氧血紅蛋白比正凡人高，但采取透風措施后即明顯下降。我國衛生標準規定，一氧化碳的最高答應濃度為30mg/msup3/sup。4 氟化氫 它主要產生于手工電弧焊。在低氫型焊條的藥皮里含有螢石（CaFsub2/sub）和石英（SiOsub2/sub），在電弧高溫作用下，產生氟化氫氣體。反應式

12、如下：2CaFsub2/sub+3SiOsub2/sub 2CaSiOsub3/sub+SiFsub4/subSiFsub4/sub+3H SiF+3HFSiFsub4/sub2Hsub2/subO SiOsub2/sub+4Hsub2/subFCaFsub2/sub+H CaF+HFCaFsub2/sub+Hsub2/subO CaO+2HF氟及其化合物均有刺激作用，氟化氫的刺激性更為明顯。氟化氫為無色氣體，比重為0.7，極易溶于水形成氫氟酸，兩者的腐蝕性均強，毒性劇烈。它可通過呼吸道和皮膚對機體起毒性作用。我國衛生標準規定，氟化氫的最高容許濃度為1mg/msup3/sup。（三） 高頻電磁

13、場非熔化極氬弧焊和等離子弧焊為了迅速引燃電弧，須有高頻振蕩器激發引弧。在引弧瞬間（23S）有高頻磁場存在。焊接高頻振蕩器的峰值電壓可達3500V，在數十微秒內即衰減完畢，相隔0.01S又進行反向振蕩，它屬于脈沖高頻電。它通過焊鉗、電纜軟線對人體空間的電容耦合，即有脈沖電流流過人體。實驗證實，接通開關尚未起弧前，流過人體高頻電流7mA，起弧后3mA。由于振蕩高頻電流的作用，在振蕩器和電源傳輸線路四周的空間，存在高頻磁場。高頻電磁場的答應強度為20V/m。研究證實，電焊振蕩器所產生的高頻電磁場，對人體有一定影響，但危害不大。（四） 放射性物質某元素不需要外界的任何作用，它們的原子核會自行放出具有穿

14、透能力的射線，這種性質叫放射性。具有這種性質的物質叫放射性物質。氬弧焊和等離子弧焊使用的釷鎢棒電極中的釷是自然放射性物質，它能放射出、三種射線。基中射線占90%，射線占9%，射線僅占1%。焊接時，放射性物質的基本危害形成是由釷及其衰變。產物呈氣溶膠和氣體形式進進人體內。釷的氣溶膠具有很高的生物學活性，它們很難從人體內排出，而形成內照射。外照射危害較小。水分解吸收盡大部分射線輻射能。人體內水分占體重的7075%，這樣就只有一小部分輻射能直接作用于機體蛋白質。當人體受到輻射劑量不超過容許值時，射線不會對人體產生危害。根據測定，氬弧焊和等離子弧焊的放射性一般都低于最高容許濃度。但是釷鎢極磨尖、修理，

15、特別是貯存地點，放射性濃度可達到或接近最高容許濃度。所以對釷的危害應當重視，采取防護措施，防止放射煙塵進進體內。（五） 噪聲在等離子噴焊、噴涂和切割等過程中，由于工作氣體和保護氣體以一定的速度流出，等離子焰流從噴槍口高速噴出，都會發生周期性的壓力起伏、振動和摩擦，于是產生噪聲。等離子流的噴射速度可高達10km/min，噪聲強度最高，大多數在100dB以上，噴涂作業的噪聲可達123dB，頻譜也較寬，在31.532000Hz之間，較強噪聲的頻率均在1000Hz以上。這些噪聲都超過了容許強度，對人體有危害。二、 有害因素的防護措施（一） 焊接煙塵和有毒氣體的保護1 透風技術措施 透風技術是消除焊接塵

16、毒危害，改善勞動條件的有效措施。它的作用是把新鮮空氣送到作業地點，并及時排出有害物質和被污染的空氣，使作業環境符合勞動衛生的要求。焊接所采用的透風措施為機械排風，并以局部機械排風最為普遍。（1） 焊接透風技術措施的設計要求1） 在車間內施焊時，必須保證及時排出焊接過程中產生的有害煙塵、毒氣，達到勞動衛生的要求。2） 有害氣體、煙塵等抽排到室外大氣中之前，應經過凈化處理，防止污染大氣。3） 采用透風措施，必須保證冬季室溫在規定范圍內。4） 要根據現場和工藝條件設計，不得影響正常施焊。5） 應便于安裝和拆卸，便于清理和修配。（2） 局部排氣裝置 焊接過程中，局部排氣效果最好，它方便靈活，設備用度少

17、，在焊接作業中得到廣泛應用。1） 固定式排煙罩。它分為上抽、側抽和下抽等三種。如圖1所示。它適用于焊接地點固定、焊接工件較小的作業條件。此裝置除滿足透風措施的技術要求外，尚須符合下列要求：整個裝置的排氣途徑必須公道，勿使有毒氣體、粉塵經過焊工呼吸帶；排出口的風速應為12m/s；風量可以調節；排出口的高度必須高出作業廠房頂部12m，如圖2所示。圖1 固定式排煙罩a） 上抽 b）側抽 c）下抽圖2 下抽式排風系統2） 可移動式排煙罩。這類透風裝置結構簡單輕便,可以根據焊接地點和操縱位置的需要隨意移動。在密閉船艙、化工容器和管道內施焊，或在大作業廠房非定點施焊時，采用這類裝置有良好的效果。圖3是在化

18、工容器內焊接時應用的情況。圖3 化工容器內施用排煙罩1排煙罩 2軟管 3電機 4風機 5過濾器 6化工容器可移動式排煙罩的排煙系統由小型離心風機、透風軟管、過濾器和排煙罩組成。目前應用較多、效果較好的有以下幾種型式： 凈化器固定吸頭可移動式排煙系統。它的排煙系統見圖4，風機和過濾裝置是固定的，吸風頭可以移動。它適用于大作業廠房非定點施焊。圖4 凈化器固定吸頭可移動式排煙系統1吸風頭 2軟管 3過濾器 4風機 風機及吸頭移動型。排煙系統見圖5所示。它的風機、過濾器和吸風頭都可以根據焊接需要隨意移動，使用方便靈活，只要吸風頭與焊弧間間隔適當，效果就明顯。圖5 風機和吸頭移動式排煙系統1軟管 2吸風

19、頭 3凈化器 4出氣孔為了便于移動排煙裝置，并省力，可采用圖6所示的有活動支撐架的軸流風機排煙罩。使用移動式排煙罩時，必須有凈化過濾設施，否則只是有害物質“搬家”，仍有污染。另外，操縱者應面對吸風口，當操縱所有一定風向時，應位于上風側操縱。圖6 軸流風機排煙系統1風機 2導風管 3凈化器 4活動支撐架3） 多吸頭排煙罩。這類排煙罩如圖7所示。它的排氣支管可根據焊件大小和高低作調節，適用于大而長的焊件。圖7 多吸頭排煙罩1吸頭 2透風排煙管路 3風機 4過濾器 5排風口 6容器 7轉動輪4） 隨機式排煙罩。這類排煙罩是固定在自動焊機頭上或四周，排風效果明顯。一般采用微型風機為風源。它又分為近弧和

20、隱弧兩種形式，如圖8所示。隱弧排煙效果最佳。它對焊弧區密閉，減少臭氧等有害氣體的擴散，同時把光輻射、粉塵控制在一定空間內。但必須把握適當的風速和風壓，保證保護氣體層不受破壞，保證焊接質量。圖8 隨機式排煙罩a）近弧排煙罩b）隱弧排煙罩等離子弧焊可采用圖9所示的密閉罩和凈化系統。觀察窗裝有反射型和吸收式光學玻璃的防護鏡。過濾器的過濾材料可用活性炭、分子篩或堿液等。其防護效果明顯。圖9 等離子弧焊密閉罩及凈化系統1觀察窗 2罩體 3導風管 4風機 5過濾凈化器 6排煙調節板為適應手工電弧的操縱特點，可采用圖10所示的活動式排煙罩。它較好地解決了手工電弧焊的塵毒危害題目，使用效果明顯。圖10 活動式

21、排煙罩1排氣管 2濾光片 3遮蔽體 4焊條 5滾輪5） 強力小風機。它被廣泛地應用于半自動焊接，圖11所示為環縫半自動焊接時采用強力小風機排煙的示意圖。所用風機為單相的36V、180V直流風機。圖11環縫半自動焊接時采用強力小風機排煙6） 低壓風機排煙罩。這類排煙裝置適用于密閉容器內施焊，它是有效的局部排煙裝置。這種排煙系統如圖12所示。所用風機功率為180W，電壓為36V，轉數為2900rpm。將它放在焊接部位四周，使有害氣體和煙塵及時排出。風機底座設有活動座，以使風機不隨之轉動。工作時處在最低部位，便于排污。排氣管道的排氣口一端必須牢固的安置在孔洞的外道邊沿上，防止脫落。圖12 低電壓風機

22、排煙系統1吸風口 2風機 3排氣軟管 4孔洞 5排出口 6容器 7滾輪 8活動座焊接排煙罩類型較多，應根據實際焊接方式、工作場所和焊件等選用或自行設計適用有效的排煙罩。2 個人防護措施 加強個人防護措施，對防止焊接過程中產生的有毒氣體和煙塵的危害有重要意義。個人防護措施是指對眼、口鼻、耳、身體各部位作防護，常用防護用品有眼鏡、口罩、護耳器、頭盔、手套、鞋、工作服。特殊防護用品有透風帽，用于透風不易解決的特殊作業場所，如密閉容器內的焊接作業。（1） 送風防護頭盔 如圖13所示，它是在一般電焊工頭盔里面的呼吸部位固定一個由輕金屬或有機玻璃板制成的空氣帶，新鮮壓縮空氣經凈化處理后，由輸氣管送進送風帶

23、晨，經送風帶的小孔噴出。多余的空氣和呼出的廢氣自動逸出。圖13 送風防護頭盔a)外形圖 b)結構圖對設計和制造防護頭盔的原則要求是：保證供氣量充足，噪聲小；送風帶拐角處圓滑，送風孔大小適度，直徑為12mm為宜，送風帶表面處理良好；要保證噴出的空氣均勻密布，在送風帶有送風軟管的一側小孔直徑要大于另一側直徑；送風軟管的送風壓力為（0.51）×10sup5/supPa，在頭盔的送風管下端應設有供氣調節閥，供焊工隨時調節氣流；過濾器應設有壓力調節閥；冬季使用時，可用電阻絲或熱氣管對所供壓縮氣加熱。過濾器的過濾物質可采用活性炭、焦炭等。由于盔內形成正壓，盔外的有害氣體不易進進盔內，保證了良好的

24、防護效果。這種送風頭盔的防護效果見表6。表表6防護效果評價（2） 送風封閉頭盔 它的安裝使用如圖14所示。這種頭盔的重量輕，對頭部、面部無壓迫感，大小也適宜；頭披與盔裙用絲制品等耐腐蝕材料制成，并與頭盔四周緊密連接；觀察鏡靠彈力開啟，施焊時能避弧光輻射，停焊時打開觀察不必取下頭盔。鏡開閉時密封良好，開啟靈活；壓縮空氣要經過凈化，通過壓力調節閥，以（0.51.2）×10sup5/supPa的壓力送進盔內；冬季應將壓縮空氣預熱，使焊工呼吸不受刺激。圖14 送風封閉頭盔工作系統1 壓縮空氣進口 2壓力凈化控制器 3送風管路 4加熱（或冷卻）器 5封閉型送風頭盔送風封閉頭盔的防護效果較好。盔

25、內空間壓力比外部大，有害氣體不能進進盔內，有隔離作用。另外，頭披和盔裙對 焊工的頭部、頸部和上胸都有保護作用，免受輻射危害。這種頭盔摘戴較麻煩，適于在密閉容器內施焊時使用。（3） 送風口罩 它的作用是供給焊工新鮮空氣，并使呼吸帶呈正壓，防止塵毒侵進。這種口罩的使用如圖15所示，這套設施較復雜，一般在塵毒較嚴重時才使用。圖15 送風口罩工作系統a）系統圖 b）部件1空氣過濾器的剖面圖1空氣過濾器 2調節閥 3塑料管 4空氣加熱器 5口罩 6壓緊的棉花 7泡沫塑料 8焦炭粒 9瓷杯 10放水閥 11進氣口 12出氣口（4） 分子篩除臭氧口罩 它的使用如圖16所示，除臭氧效率可達（99100）%。圖

26、16 分子篩口罩a）系統圖b）分子篩罐體剖面1出氣口 2濾塵尼龍氈 3分子篩 4進氣孔 5罐體 6進氣口3 改革工藝和改進材產是改善條件的根本措施。改革焊接工藝，使焊接操縱實現機械化、自動化，不僅能降低勞動強度和進步勞動生產率，而且大大減少焊工接觸焊接有害物的機會，改善作業環境的勞動衛生條件。例如用自動電弧焊代替手工電弧焊，就可以消除弧光、有毒氣體和煙塵對焊工的危害。自動埋弧焊的電弧是在熔渣和金屬液體之間的空間燃燒，肉眼看不見。這種焊接方法的引弧、焊絲送進和沿焊接方向移動，都是利用機械自動進行的。埋弧焊用的焊絲不涂藥皮，用焊劑代替藥皮的作用。在電弧焊接中，應用各種形式的機械手，實現焊接過程的全

27、自動化，將可從根本上消除焊接有害因素對焊工的危害。公道設計焊接容器的結構，采用單面焊雙面成型新工藝，不用容器內部焊接，減輕焊工受危害程度。采用無毒或毒性小的焊接材料代替毒性大的焊接材料，也是防止焊接危害的有效措施。例如手工電弧焊產生危害與焊條藥皮的成分有關，因此改革焊條對消除手工電弧焊的塵毒危害有重要作用。目前含錳量高的焊條已日趨淘汰。低氫型堿性焊條危害也較大，因此應改革焊條藥皮的成分，使其含氟量和發塵量減少，既減少危害，又能保證焊接質量。我國自制的116號焊條，其藥皮具有低錳、低氟、低塵的特點（1977年甘肅省衛生防疫站編印“電焊職業毒害研究”介紹）。又如當前正在研制用鈰鎢棒代替釷鎢棒，可以基本上消除放射性污染。（二） 放射性防