Поиск по сайту

  

КАРТА САЙТА

Закономерности географического распространения почв

Михайлов, В. "Стратегия успеха"

Селифонов, В.В. "Общее устройство грузовых автомобилей"

О важности обслуживания цепного привода ГРМ

Бирюков, М. "Диагностика неисправностей ГРМ двигателя"

Шестопалов, К. К. "Назначение и область применения подъемно-транспортных, строительных и дорожных машин"

ГРУППЫ СВОЙСТВ МЕТАЛЛОВ ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

"Механические свойства металлов и сплавов"

Гладов, Г. И.   "Устройство и принцип действия некоторых агрегатов автомобиля" см. здесь...

Черноус, Г. Г. "Новые технологии отделки поверхностей"

Боговая, И. О. "Озеленение населенных мест" см. здесь....

Теодоронский, В. С. "Озеленение населенных мест с основами градостроительства" см. здесь....

"Озеленение населенных мест с основами градостроительства " - основные термины и понятия

Тематическая выставка «Знай и береги природу родного Крыма»

 

Поиск в Интернете

СТАРЫЙ САЙТ СКТЭК (сформирован до 1.1.2015 г.)

Статистика

Цитируемость

     Электрическая сварка металлов характеризуется высокой концентрацией вводимого в изделие теплового потока (свыше 30 кал/с на 1 мм2 площади дугового пятна). Этим объясняется специфика процессов, сопровождающих сварку. Имеет место очень быстрый переход свариваемого металла и сварочных материалов из твердого в жидкое и парообразное состояние.

     Процесс сварки носит взрывной характер и проходит при очень высоких температурах: несколько тысяч градусов в зоне дуги. Подводимая электрическая энергия переходит в другие виды: тепловую, световую и в меньшей степени звуковую. В итоге вся электроэнергия, затраченная на сварку, превращается в тепло, за исключением незначительного количества, идущего на необратимые химические реакции.

     При электросварке организм человека может подвергаться воздействию следующих видов энергии:
             а) электрической, вызывающей поражения электрическим током;
             б) электромагнитной (возникновение сильных электромагнитных полей характерно для сварочных машин, работающих при высоких силах электрического тока; при специальных видах сварки возможно возникновение радиационной опасности, мягкого рентгеновского излучения);
            в) механической в виде вибрации и шума, возникающих при сварке.

      Особого внимания заслуживают взрывные явления: выброс капель расплавленного металла и искр. Проведение электросварки в атмосфере, заполненной газовоздушной смесью взрывоопасной концентрации, может привести к взрыву с опасными последствиями. Перечисленными опасностями не исчерпывается вредное воздействие электросварки на организм человека. Серьезным потенциально опасным фактором является загрязнение воздушной среды в цехах пылью (сварочным аэрозолем) и газами.
      При сварке нагретые до высокой температуры и поэтому более легкие, чем окружающий воздух, пары металла, компонентов электродного покрытия или других сварочных материалов поднимаются над местом сварки и попадают в зону температур одного порядка с окружающим воздухом, поэтому быстро конденсируются и затвердевают. Образуется твердая фаза частиц сварочной пыли – аэрозоль конденсации.
     Большинство частиц сварочного аэрозоля (порядка 90%) имеют размер менее 5 мк; значительное число частиц имеют размеры в десятые и сотые доли микрона. В силу ряда причин, в частности из-за противоположности заряженности частиц, наблюдается процесс агрегации – объединения частиц.
     Сварочные работы на машиностроительных заводах производятся главным образом в сборочно-сварочных цехах или отделениях. Большой объем сварки, значительный расход электродов в цехах могут приводить к загрязнению производственной атмосферы сварочным аэрозолем. Механизм распространения сварочного аэрозоля по объему производственного помещения требует специального рассмотрения, особенно в связи с тем, что правильное решение вопросов вентиляции непосредственно зависит от учета характера распространения вредных примесей в воздухе производственного помещения.

     В процессе распространения тепла в металле при сварке различаются три стадии:

      1) теплонасыщение, когда температуры в поле, перемещающемся вместе с источником тепла, нарастают;
       2) предельное состояние, когда температуры в подвижном поле практически не изменяются;
       3) процесс остывания металла по окончании сварки.

      Теплообмен металла с окружающей средой происходит непрерывно в течение трех указанных выше стадий. Над нагретым металлом возникают конвективные (тепловые) воздушные потоки, которые в период горения сварочной дуги подхватывают образующиеся частицы сварочного аэрозоля и газы.
      Аэрозольные частицы поднимаются воздушным потоком до тех пор, пока скорость потока, локально воздействующая на частицу, будет больше скорости ее витания. Средняя скорость витания частиц сварочного аэрозоля составляет 1 см/с, поэтому частицы сравнительно легко подхватываются циркуляционными воздушными потоками в помещении. Некоторое количество частиц оседает на пол, оборудование и строительные ограждения. В сварочных цехах, как правило, наблюдается коричнево-бурое загрязнение окон, особенно в их средней по высоте части.
     Возникающие в процессе сварки вредные факторы могут стать причиной травматизма (поражения электрическим током, ожоги брызгами расплавленного металла, ушибы и порезы рук о кромки металла) и профессиональных заболеваний (электроофтальмия, пневмокониозы, интоксикация марганцем и др.).

     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 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 появляются резь и боль в глазах, ощущение инородного тела, светобоязнь, слезотечение, 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 при водит к снижению чувствительности роговицы, хроническому конъюнктивиту, повышенной утомляемости глаз. Электроофтальмия чаще наблюдается у подсобных рабочих, чем у сварщиков.
     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.
     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. Результаты определения удельных валовых выделений пыли и токсических веществ выражаются в миллиграммах на килограмм израсходованных сварочных материалов.
     По экспериментальным данным, 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 рутилкарбонатного – 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.
     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 причиной 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 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.
     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 размером в десятые и сотые доли микрона.
     Содержание окислов марганца и двуокиси кремния в сварочном аэрозоле представлено в таблице.
Концентрация окиси углерода и окислов азота при сварке в кабинах, на открытых участках цеха и т.д. в большинстве случаев ниже предельно допустимых уровней.

     В последние десятилетия получила распространение сварка в среде защитных газов. В их качестве применяют углекислый газ, аргон, гелий, азот. Существуют две основные модификации этого метода сварки – плавящимся и неплавящимся электродами. В качестве неплавящихся 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 пыли, 0,2-1,8 г окислов марганца, 0,02-2 г окислов хрома, 0-0,5 г окислов никеля, 2,7 г окиси углерода, 0,062 г окиси 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 фильтры, 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.
     Из всех способов электродуговой сварки в среде защитных газов наиболее благоприятной 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-процентной присадкой лантата) электродами еще ниже. При сварке тарированными электродами (вольфрамовый электрод с 1,5-процентной 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, алюминиево-магниевых 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.

     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 сварки во много раз ниже, чем при ручной дуговой. Концентрации аэрозоля в зоне дыхания сварщика-оператора по усредненным данным составляют 5,1-12,2мг/м3. Концентрации окислов марганца в зоне дыхания рабочих, обслуживающих сварочные автоматы, колеблются от 0,11 до 0,7 мг/м3.
     Концентрации аэрозоля, окислов марганца и других токсичных веществ в зоне дыхания сварщиков-автоматчиков зависят от состава и степени измельчения флюса, конфигурации свариваемых изделий, направления воздушных потоков в здании и т.д. Так, запыленность зоны дыхания сварщиков при применении свежего флюса в 2-2,8 раза ниже запыленности при использовании флюса, бывшего в употреблении и тем самым более 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 соединения (фтористый водород, четырехфтористый силиций и др.).
Проведенные экспериментальные исследования показали, 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-полуавтоматчика выше, чем в зоне дыхания рабочего при обслуживании автоматических сварочных установок. Указанное объясняется более близким расположением зоны дыхания сварщика-полуавтоматчика к электрической дуге.

     Для сварки мелких деталей применяют рубиновые или неодимовые лазеры, работающие в импульсном режиме. Излучение лазера характеризуется высокой энергией, составляющей в импульсе несколько сотен джоулей. С помощью дополнительной фокусирующей системы эта энергия может быть сконцентрирована в очень малом объеме. К числу особенностей следует отнести высокую монохроматичность излучения, малую расходимость пучка, временную и пространственную когерентность излучения.
     При работе с лазерами наибольшей опасности подвержены глаза и кожные покровы. Лучи лазера оказывают на биологические объекты тепловое, электрическое, фотохимическое и механическое воздействие, одним из проявлений которого является возникновение в облучаемом объекте упругих колебаний типа ультразвуковых. Опасность для органов зрения представляет не только прямой, но и отраженный луч лазера. Для кожи опасен только прямой луч.
     Поражающее действие лазера зависит от потока его энергии, длительности импульса, количества следующих друг за другом импульсов, длины волны излучения и характера отражающей поверхности. Опасны зеркальные и светлые поверхности, отражающие свыше 50% падающего на них излучения. Глаза необходимо защищать не только от прямого, но и от отраженного луча.
     При работе с лазерными установками необходимо, чтобы пучок излучения был направлен на неотражающий и невоспламеняющийся фон, траектория пучка должна быть недоступна для работающего. Необходимо обязательно применять защитные очки, работать следует в условиях общего яркого освещения. Возможность поражения глаза, адаптированного к темноте, то есть с большим диаметром зрачка, больше. Необходим систематический офтальмологический контроль за глазами работающего.

В связи с использованием в ряде производств изделий из синтетических материалов получила достаточное внедрение в производство сварка в электромагнитном поле коротких и ультракоротких волн. Основным неблагоприятным фактором при этом виде сварки пластикатов являются высокочастотные электромагнитные поля значительной интенсивности 18-320 В/м. Эффективное снижение напряженности высокочастотного поля достигается экранированием (до 2-7 В/м) источников энергии (электродов, фидерных линий).
     При описываемом виде сварки в производственную атмосферу поступают летучие токсичные вещества – фенол, окись этилена, формальдегид, пары ацетона и органических растворителей. Наблюдается повышение температуры воздуха производственных помещений.