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1. 概述

進入21世紀以來，環(huán)保成為媒體上熱門的詞匯之一。企業(yè)不僅要最大化地追求經(jīng)濟利益，還必須考慮工人安全、健康，注重社會效益，減輕和避免造成環(huán)境污染。隨著社會文明的不斷向前，各個方面都向著人性化方向發(fā)展。ISO14000標準在國內(nèi)不斷普及，要求企業(yè)發(fā)展的同時，把對環(huán)境的污染和破壞降到最低。近來，歐美推出了社會責(zé)任認證標準（SA8000），從人本管理的角度，要求企業(yè)必須承擔(dān)環(huán)境和社會責(zé)任。如果不通過此認證，不只是訂單受影響的問題，而是將被排斥出歐美市場。

焊接作為一種金屬熱加工的基本方法，在冶金、石化、機械制造、造船等許多工業(yè)部門中得到了廣泛的應(yīng)用。但焊接生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生一些對人體健康有害的氣體、粉塵等物質(zhì)，尤其是在狹小密閉的容器內(nèi)施焊時，焊接煙塵濃度會高達100mg/m3以上，在有些通風(fēng)不良的條件下甚至高達800mg/m3。這樣惡劣的工作條件對焊接人員的身體健康構(gòu)成了嚴重的威脅。采取必要技術(shù)手段改善作業(yè)環(huán)境，降低焊接煙塵對工人的健康危害和對環(huán)境的污染，已成為一些企業(yè)正面臨的任務(wù)。

2000年以來，工程機械持續(xù)快速發(fā)展，工程機械80%以上的鋼鐵材料，主要是通過焊接成各種結(jié)構(gòu)件，生產(chǎn)過程中焊接量大，并產(chǎn)生大量有害的焊接煙塵。為此，工程機械企業(yè)積極探索，并與相關(guān)環(huán)保研發(fā)機構(gòu)、企業(yè)合作，對焊接車間采取必要的通風(fēng)除塵措施，以改善作業(yè)環(huán)境。

2. 焊接煙塵及其危害

（1）焊接煙塵的產(chǎn)生  

焊接是利用電能加熱，促使被焊接金屬局部達到液態(tài)或接近液態(tài)，而使之結(jié)合形成牢固的不可拆卸接頭的工藝方法。焊條在高溫下被熔化達到沸點，部分產(chǎn)生高溫蒸氣。這種高溫蒸氣一脫離電弧高溫區(qū)便迅速氧化并冷凝成細小的固態(tài)分散粒子，懸浮在空氣中，形成了焊接煙塵，如表1所示各種弧焊方法的煙塵發(fā)塵量

（2）焊接煙塵的成分  

焊接煙塵的化學(xué)成分，取決于焊接材料（焊絲、焊條、焊劑等）和被焊接材料成分及其蒸發(fā)的難易。不同成分的焊接材料和被焊接材料，在施焊時將產(chǎn)生不同成分的焊接煙塵（見表2）。

（3）焊接煙塵的特點及危害  

焊接煙塵的特點有：①焊接煙塵粒子小，煙塵呈碎片狀，粒徑為1mm左右。②焊接煙塵的粘性大。③焊接煙塵的溫度較高。④焊接過程的發(fā)塵量較大。一般來說，1個焊工操作1天所產(chǎn)生的煙塵量60～150g。

由于焊接煙塵顆粒直徑非常小，鼻毛、鼻粘膜起不到阻礙作用，可侵入肺的深部并沉積下來。如果被溶解，就可以直接侵入血液造成中毒，有的作為單體停留在肺組織內(nèi)，導(dǎo)致塵肺疾病。由于焊接煙塵中含有氰化物和錳的氧化物，會導(dǎo)致氫中毒和錳中毒。一些帶有底漆的工件在焊接過程中還會產(chǎn)生含鋅或鉛的煙塵，對人體健康產(chǎn)生危害。

3. 焊接車間保護工人健康的措施

為降低焊接車間內(nèi)的煙塵量，保護工人身體健康，國家規(guī)定有一定的技術(shù)性標準和強制性措施。目前常用的方法主要有車間通風(fēng)、除塵和個人勞動保護。

（1）通風(fēng)  

通風(fēng)即車間內(nèi)空氣與車間外空氣保持良好的流通，通過流動的氣流使焊接煙塵快速擴善，隨空氣一起流出車間，減少車間煙塵滯留量，起到凈化車間空氣的效果，從而減輕煙塵對工人生體健康的危害。通風(fēng)的途徑除了在車間廠房設(shè)計時考慮較多的窗戶外，還可以增加墻面風(fēng)機和屋頂風(fēng)機加快空氣的流動速度，以增加通風(fēng)效果。通風(fēng)不對焊接煙塵進行收集和任何的處理，只是通過車間內(nèi)外空氣交換來降低車間內(nèi)煙塵含量。

通風(fēng)對于減輕車間焊接煙塵能起到一定效果，而且成本低。但是，對于焊接量和煙塵量較大的車間，效果并不理想。車間內(nèi)外焊接煙塵最終要么進入大氣，要么降落到地面，對車間內(nèi)外環(huán)境和空氣仍然會造成一定的污染。而且通風(fēng)有很大的地域局限性，在冬天，北方地區(qū)車間通風(fēng)會造成大量熱量損失，致使車間溫度較低，影響車間工人作業(yè)。如果補給熱風(fēng)，會大量消耗能源。在南方炎熱地區(qū)，如果夏天車間采用制冷空調(diào)降溫，也不能采用通風(fēng)方式來降低車間焊接煙塵濃度。

（2）除塵  

除塵與通風(fēng)的區(qū)別主要是增加了對焊接煙塵的收集和集中處理。除塵主要有兩類：一類是通過在焊接點或焊接煙塵產(chǎn)生的位置安裝吸氣頭，在焊接煙塵未大范圍擴散之前就把它吸入管道，再通過管道集中輸送到車間外或進行集中處理。這類方法的優(yōu)點是焊接煙塵不擴散到車間，對工人健康影響最小。當然，如果不經(jīng)處理直接排放到大氣也會對自然環(huán)境造成污染。如果通過有效的過濾處理，空氣可循環(huán)進入車間，這對于冬季北方進行取暖的車間和夏季南方裝有制冷空調(diào)的車間而言，是最佳的選擇方式，可避免熱量和冷量的損失。另一類是在焊接煙塵擴散到車間后，在通風(fēng)的基礎(chǔ)上，增加誘導(dǎo)風(fēng)機等輔助手段，將煙塵隨空氣通過屋頂集中排放。煙塵如果直接排放到大氣，也會對環(huán)境造成污染。

（3）勞動保護 

主要對個人而言，對阻止焊接煙塵的擴散、減輕車間焊接煙塵量、凈化車間空氣起不到作用。防止煙塵的個人勞動保護一般是普通口罩�，F(xiàn)在出現(xiàn)了一些新的焊接專用保護罩，不僅可以避免弧光對眼睛的傷害，而且?guī)в幸环N過濾裝置，通過管道向操作者輸送進化后的空氣，完全避免吸入帶有焊接煙塵的空氣，對勞動者起到了很好的保護效果。缺點是不能改善車間環(huán)境狀況，而且保護罩價格昂貴，難以普及應(yīng)用。

4. 除塵技術(shù)及應(yīng)用

不管是凈化車間空氣還是保護勞動者身體健康，除塵是最好的辦法。不同除塵方法效果不同，下面介紹幾種常用的焊接車間除塵技術(shù)。

（1）屋頂排塵 

主要是通過車間頂部排風(fēng)裝置將焊接煙塵隨空氣一起從車間底部排除。該辦法是通過在車間屋頂合適的位置安裝送風(fēng)和排風(fēng)裝置，通過送風(fēng)和排風(fēng)，使得車間煙塵氣流向著排風(fēng)的方向流動，從車間頂部排除。

由于焊接煙塵往往上升到一定高度后懸浮，形成高濃度的煙塵層，使得流動困難。為此，根據(jù)高濃度的煙塵層的位置高度，可在車間內(nèi)部一定高度的合適位置安裝誘導(dǎo)風(fēng)機，使懸浮的焊接煙塵流動起來。誘導(dǎo)風(fēng)機主要運用理論來自空氣動力學(xué)中，即少量高速噴流氣體的擾動特性。擾動噴流能夠有效地誘導(dǎo)周圍靜止的空氣，而帶動空氣流通。在無風(fēng)管的條件下根據(jù)動量守恒定律：噴流的中心速度由出口點起逐漸減低，但是噴流寬度逐漸增加，所誘導(dǎo)周圍的空氣量也逐漸增加。根據(jù)這個原理，新風(fēng)被誘導(dǎo)，被送到必要的區(qū)域，與帶有煙塵的空氣混合，最后經(jīng)排風(fēng)機排至室外。根據(jù)車間高度、寬度及煙塵滯留特點，以適當?shù)南到y(tǒng)設(shè)計布置，實現(xiàn)最佳的室內(nèi)氣流組織，達到高效經(jīng)濟的通風(fēng)除塵效果。

屋頂除塵比普通通風(fēng)效果好，車間內(nèi)外換風(fēng)量小，而且成本低，易于改造和施工。但是，屋頂排塵的效果仍然不佳。由于焊接煙塵需要先擴散到車間，車間空氣質(zhì)量仍然較差，工人吸入煙塵的幾率仍然較大。車間換風(fēng)量仍然較大，北方地區(qū)冬天車間的采暖使其應(yīng)用受限。一些南方企業(yè)在車間內(nèi)裝了空調(diào)，夏天使用空調(diào)時就不能讓車間內(nèi)外空氣交換過快。而且，風(fēng)機的質(zhì)量和壽命對運行效果影響很大。

（2）工位集中除塵  

普通的工位除塵是在車間內(nèi)部鋪設(shè)通風(fēng)管道，在焊接工位設(shè)置通風(fēng)口，在車間外部設(shè)置大功率風(fēng)機，將焊接時產(chǎn)生的煙塵靠風(fēng)機的吸力有通風(fēng)口吸入，再通過氣體輸送采用管道集中排除車間，如圖1所示。

車間內(nèi)部與通風(fēng)口壓力相比，處于微正壓。由于空氣流向是從高壓到低壓，焊接產(chǎn)生的煙塵就會隨氣流進入通風(fēng)管道。采取這種辦法，通風(fēng)口與煙塵源較近，擴散的煙塵大大減少，對煙塵的吸入比例較高。由于煙塵擴散減少，車間空氣狀況大大改善，工人吸入煙塵的可能性大大降低。缺點是需要在車間內(nèi)部鋪設(shè)較長的管道，不易于改造施工，維護和壽命也是問題。而且管道和焊接煙塵采集點都是固定的，離集塵點越遠，收集的效果就越差。

在實際應(yīng)用中，需根據(jù)廠房結(jié)構(gòu)、車間大小、焊接點位置分布等計算、設(shè)計和布局管道、選擇風(fēng)機，是一項較為復(fù)雜的工程。如果設(shè)計不合理，即使投入大量的資金和設(shè)備也不能取得良好的效果。

新的工位除塵采用了分散的煙塵凈化器，就近對焊接煙塵進行過濾處理，效果很好，凈化后的空氣直接循環(huán)進入車間。

（3）焊接煙塵凈化機凈化  

焊接煙塵凈化機凈化是工位除塵的一種。不同于普通工位除塵，煙塵凈化可以不鋪設(shè)集中管道，將吸入的煙塵引入過濾系統(tǒng)，過濾后的干凈空氣重新排放到車間，煙塵則沉積到容器。如圖2所示。焊接煙塵凈化機由凈化器、吸氣臂和吸氣罩組成，凈化器一般分上中下三箱體，上箱體有引風(fēng)機、脈沖閥、氣包、脈沖清灰控制儀，中箱體有噴吹管，下箱體為焊煙過濾室，內(nèi)部有濾筒及活性碳，底部設(shè)有積塵斗，積塵斗用于及時收集濾筒下粉塵。

焊接煙塵凈化機的工作原理：引風(fēng)機運轉(zhuǎn)時，含塵氣體由進風(fēng)口進入除塵器，在除塵器內(nèi)氣流被強制改變風(fēng)向且流速減慢，煙塵隨氣流穿過濾筒時，被濾筒過濾而阻留在其外壁，凈化后的氣體由濾筒內(nèi)上升進入中筒體，經(jīng)風(fēng)機從風(fēng)出口經(jīng)活性碳二次過濾排出，當濾筒表面粉塵較多時，操作脈沖按鈕，脈沖噴吹控制儀開始工作，電磁脈沖閥工作，使氣包內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)噴吹管噴高速射到濾筒內(nèi)，同時誘導(dǎo)數(shù)倍于噴射氣量的周圍空氣進入濾筒，造成濾筒內(nèi)瞬時正壓，使積附在濾筒外壁的粉塵落于灰斗中，并于停機后排出機外收集起來。

采用焊接煙塵凈化機可在過濾除煙塵及旋焊處，以小風(fēng)量高壓頭就近搜集處理。其特點是經(jīng)過濾，煙塵凈化率達99.9%，凈化器能將0.3mm的微小顆粒過濾，不會對車間及外部環(huán)境造成任何污染，能耗小，靈活機動，不焊不開機，操作方便，煙塵氣體經(jīng)凈化后可排入車間循環(huán)使用，有效避免冬季熱量損失。吸氣臂具有很大的柔性，可360°旋轉(zhuǎn)，吸氣罩可在一定范圍內(nèi)隨焊槍移動。吸氣臂直徑和長度可根據(jù)實際情況選擇。

單體焊機煙塵凈化機可固定在一個工位使用，也可以移動到任意工位使用（底部裝有輪子），對焊接工位不固定的車間非常方便。另外，焊機煙塵凈化機還可以帶兩個吸氣臂，同時用于距離較近的兩個焊接工位。

（4）采用吸塵焊槍  

吸塵焊槍是一種將焊槍與抽風(fēng)吸嘴組合在一起的焊接裝置。吸塵焊槍的效果與移動式焊接煙塵凈化機相同，即在焊接煙塵未擴散前就將其吸入管道，有害氣體可遠離呼吸區(qū)，能有效避免焊接煙塵對車間的污染和對人體健康的危害。吸塵焊槍僅僅是吸取焊接煙塵，對焊接煙塵凈化處理還需要配置焊接煙塵進化機，其工作原理如圖3所示。

吸塵焊槍的吸風(fēng)口與焊接煙霧產(chǎn)生源距離較近，一般只有幾厘米，因此抽風(fēng)的效果較好。工人操作時，只要移動吸氣焊槍，吸嘴也就同時移動，無需另外的動作，對一些較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件，其吸塵效果作用是無法替代的。

5. 結(jié)語

焊接煙塵污染環(huán)境，危害人體健康，但是只要有焊接生產(chǎn)，就不可避免地產(chǎn)生焊接煙塵。工程機械生產(chǎn)中，焊接是必不可少的，因此就不得不面對焊接煙塵的污染與危害。但是，面對焊接煙塵，應(yīng)積極采取措施，使其對人體、對環(huán)境的危害盡可能的降低。工程機械生產(chǎn)遍布全國，而中國國土面積大，不同地區(qū)氣候差距大，因此對焊接車間除塵的方法有著不同的需求。企業(yè)應(yīng)根據(jù)所在地區(qū)的氣候環(huán)境、焊接量大小、車間設(shè)施等選擇合適的焊接煙塵處理方式，并有針對性地布局除塵設(shè)備，已達到最佳的效果。