大型港口機械制造企業(yè)電焊煙塵綜合防控措施

劉臻

[上海振華重工（集團）股份有限公司，上海 200125]

0 引言

大型港口機械制造業(yè)屬于勞動密集型行業(yè)，受目前生產制造工藝影響，作業(yè)人員較多從事焊接、涂裝、打磨等崗位。這些崗位作業(yè)人員長時間接觸電焊煙塵或粉塵，患職業(yè)病的概率較大。有統計研究表明，我國2009—2016 年主要職業(yè)病發(fā)病率是塵肺病最高，占比達到44.35%，機械行業(yè)發(fā)病占比靠前[1]。

對于電焊煙塵防治，傳統的措施是為作業(yè)人員配備呼吸類的個人防護用品，從而達到最基本的防護手段[2]。然而，個人防護用品的不按規(guī)定配置或使用不當，均會增加作業(yè)人員患塵肺病的風險[3]。本文從改進工藝或設備，推進本質健康安全的角度出發(fā)，建議采用無毒或低毒材料為替代，推進工藝技術改革，配備專業(yè)煙塵吸附凈化裝置，優(yōu)化生產組織設計等方面綜合考慮，不斷將管理關口前移，為全面改善焊接作業(yè)環(huán)境提供參考。

1 過程與方法

1.1 研究對象

在某港口機械制造企業(yè)，選取某鋼結構制造車間，車間內從事焊接作業(yè)的點位數不大于10 個，該車間內配備了移動式焊煙凈化機和分布式吸氣臂凈化裝置，以改善作業(yè)環(huán)境。

移動式焊煙凈化機，直接從焊接工作點附近捕集焊接煙塵，經吸氣罩進入機體內部處理后排放，定期清理機體內的灰塵。分布式吸氣臂，從焊接點位附近吸收煙氣，通過排風管經過濾筒除塵器統一凈化處理后，由離心風機排放。

1.2 方法

在車間內隨機選取3 組電焊作業(yè)點位，每個點位檢測3 次。其中，第一組（對照組）檢測點位A1、A2、A3，該組焊接作業(yè)點位未采取煙塵吸附措施，僅為自然通風；第二組（移動式吸附組）點位B1、B2、B3，該組作業(yè)時采用移動式焊煙凈化機吸附電焊煙塵。第三組（分布式吸附組）點位C1、C2、C3，該組作業(yè)時采用分布式吸氣臂凈化裝置吸附電焊煙塵。

每個焊接點位均為正常工況下作業(yè)，按要求開啟相應的焊接煙塵吸附裝置，確保裝置正常有效運行。檢測儀器放置在作業(yè)人員附近，短時間定點采樣測量分析，每次采樣檢測時間為15 min。

1.3 檢測及數據處理

利用美國TSI DustTrak II 便攜式檢測儀，環(huán)境溫度32 ℃左右，濕度70%左右。根據GBZ 159-2004《工作場所空氣中有害物質監(jiān)測的采樣規(guī)范》[4]的要求，檢測焊接煙塵量，記錄數據，并將檢測濃度按照該標準，換算成8 小時的時間加權平均值（TWA），利用Microsoft Execl 軟件分析數據的平均值及標準差并做表。

2 結果

通過檢測儀器測量該鋼結構制造車間的焊接煙塵濃度情況，如表1 所示。

從表1 的檢測結果來看，對照組、移動式吸附組和分布式吸附組的焊接煙塵8 小時時間加權平均值（TWA）分 別 為3.23 mg/m3、1.98 mg/m3和1.55 mg/m3，3組測量結果均符合GBZ 2.1-2019《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值第1 部分：化學有害因素》[5]中電焊煙塵（PC-TWA）不大于4 mg/m3的限值要求。采用了吸附裝置組的檢測結果明顯好于自然通風未采取措施的組。

3 討論

從檢測結果來看，對于僅用自然通風措施的對照組，測量的TWA 最高值達到3.75 mg/m3，接近GBZ 2.1-2019《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值第1 部分：化學有害因素》的限值要求。一旦遇到低氣壓等空氣對流不良的天氣，就存在焊接煙塵濃度超標的風險。部分企業(yè)對大重型鋼結構制造車間的側方采取開窗的措施，利用自然通風增加換氣量，可以達到降低焊接煙塵濃度的作用。但該方法將煙塵無組織排放到大氣中，會對環(huán)境造成一定的影響，不符合生態(tài)環(huán)保的要求。因此，從工藝設備方面開展防控和治理工作十分有必要。

3.1 配備末端吸附處理裝置

從檢測結果看，對照組、移動式吸附組、分布式吸附組的焊接煙塵TWA 值分別為3.23 mg/m3、1.98 mg/m3和1.55 mg/m3。移動式吸附組比對照組減少38.9%，分布式吸附組比對照組減少52.0%。可見，使用了焊接煙塵吸附裝置的控制效果較明顯，且分布式吸附組比移動式吸附組降低焊接煙塵的效果更好。

另外， 移動式吸附組的平均值結果為1.98±0.45 mg/m3，相比其他兩組，標準差值較大，數值約占本組結果的23%。可能是由于焊接作業(yè)位置過長或不固定，作業(yè)人員在施焊過程中，移動式焊煙凈化機第一時間未跟隨焊接點位同時移動，或焊煙凈化機的吸風罩未按要求放置在焊接點周圍，導致檢測結果波動較大。分布式吸附組平均值結果為1.55±0.16 mg/m3，標準差值較小，表明該裝置吸附效果好，且使用過程中較穩(wěn)定。

在較大空間的制造車間內安裝分布式吸氣臂凈化裝置，工作功率較大，便于跟隨焊接作業(yè)點位移動，吸附除塵效果和穩(wěn)定性較強；在從事零星焊接且相對固定的工位，使用移動式焊煙凈化機，機身小巧，可以直接吸附煙塵處理，但需要作業(yè)人員根據焊接點位調整好吸附罩的角度，同時加強日常清灰等維護保養(yǎng)工作。另外，還可以配備具有煙塵收集處理裝置的可伸縮式工棚，實現外場較大區(qū)域范圍的焊接煙塵吸附處理。

表1 焊接煙塵濃度檢測情況

因此，在選擇末端吸附處理裝置時，需要根據制造車間的規(guī)模、被焊接構件尺寸、焊接工藝、作業(yè)環(huán)境因素等綜合考慮，選用相適應的末端吸附處理裝置。

3.2 改進焊接工藝

目前大型港口機械制造行業(yè)的焊接作業(yè)，由于產品和工藝特性影響，構件標準化程度較低，主要還是以手工焊或二氧化碳焊為主，焊接時的發(fā)塵量較高。

選用不同的焊接方法作業(yè)時，其焊接發(fā)塵量和焊接材料的發(fā)塵量也不相同，具體數據見表2 所示[6]。

在鋼結構制作的管片對接、大梁或立柱拼裝等標準化的制作工序中，可以使用配套的工裝件，調整成水平焊接的位置，如厚度8～16 mm 鋼板拼裝，焊接坡口垂直偏差度≤1.5°的，可使用“I 型坡口”焊接工藝代替“V型坡口”工藝，采用埋弧焊作業(yè)代替手工焊或二氧化碳焊為埋弧焊。焊接發(fā)塵量為10～40 mg/min，焊接材料的發(fā)塵量0.1～0.3 g/kg，相比手工焊或二氧化碳焊的發(fā)塵量顯著降低95%以上，可從源頭控制煙塵產生。同時具有較高機械化自動化、焊接質量穩(wěn)定、焊接生產率高、無弧光等優(yōu)點。

3.3 采用新材料替代

焊接過程中產生的有毒有害氣體，與焊材的成分、材質和作業(yè)環(huán)境有直接相關。目前使用的實心焊絲，基本都是在半成品鋼絲表面上鍍銅，增強焊絲與焊接觸處的導電性能及焊材防腐能力等[7]。但在焊接過程中，受高溫及電流等因素的影響，銅會被氧化后隨煙塵帶到空氣中，從而被作業(yè)人員吸入。

無鍍銅焊絲在焊接過程中，產生的煙霧幾乎不含銅，從源頭上減少了有害物質的產生，保障作業(yè)人員職業(yè)健康。歐美等國家已經有應用，國內部分生產廠家已有相關產品，在焊接條件允許的情況下，可優(yōu)先選擇無鍍銅焊絲。

表2 各類焊接方法發(fā)煙量對比

3.4 其他

除此之外，企業(yè)可結合地方政府的要求，在焊接作業(yè)重點區(qū)域和場所，配備煙塵監(jiān)測報警儀器，設立煙塵濃度分級預警機制。按照預警等級，及時調整生產。

焊接煙塵治理是綜合性的課題，應當優(yōu)先從焊接材料替代、改進焊接工藝等源頭治理手段入手，根據鋼結構制造的實際情況，采取合適的焊接煙塵吸附裝置等控制措施，相比配發(fā)個人勞動防護用品，能夠更好地統籌生產質量、職業(yè)健康、生態(tài)環(huán)保等相關工作的共同開展，對推進企業(yè)升級轉型和高質量發(fā)展更加有利。

4 結論

本文從改進工藝技術、使用原材料替代、配備末端處理裝置等綜合管控方面得出以下結論：

（1）在鋼結構制作的管片對接、大梁拼裝等環(huán)節(jié)，改進焊接工藝，使用埋弧焊替代手工焊或二氧化碳焊，能夠從源頭減少焊接煙塵的產生量。

（2）在焊接條件允許的情況下，可優(yōu)先選擇無鍍銅焊絲，從源頭上減少焊接煙塵中的銅等有害物質。

（3）在車間內改造末端吸附處理設備，能顯著吸附車間內焊接煙塵，移動式吸附凈化機適用于零星焊接且相對固定的工位，分布式吸氣臂適用于區(qū)域化焊接。

（4）在焊接作業(yè)重點區(qū)域，可配備煙塵監(jiān)測報警儀器，設立煙塵濃度分級預警機制，及時調整車間內生產量。