李斌

摘 要：本文分析了焊接的含義及危害，通過討論高大焊接車間，得出了高大焊接車間通風除塵設計要點，以期提高高大焊接車間通風除塵設計的質(zhì)量，保證高大焊接車間通風除塵，提高員工身體健康，減少環(huán)境污染。

關鍵詞：焊接；高大廠房；通風除塵；技術；設計

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A

1.焊接

1.1 含義

焊接，也可寫作“焊接”或稱熔接、镕接，是兩種或兩種以上材質(zhì)（同種或異種）通過加熱、加壓，或兩者并用，使兩工件產(chǎn)生原子間結(jié)合的加工工藝和聯(lián)接方式。

1.2 危害

在熔焊時，焊接接頭由兩個部分組成，一個是焊縫區(qū)，另一個是熱影響區(qū)。這兩個部分有一定的聯(lián)系，焊接接頭的質(zhì)量跟著兩個部分的質(zhì)量不可分割；但是這兩個部分也有區(qū)別之處，主要體現(xiàn)在組織和性能上。

大量的實踐證明，想要焊接接頭的質(zhì)量好，不僅要在焊縫區(qū)上下功夫，對熱影響區(qū)也不能忽視，因為只有兩個部分的質(zhì)量都好時，整體質(zhì)量才會提升。并且，在實踐中發(fā)現(xiàn)，熱影響區(qū)中存在的問題有時會因為材料的不同而比較復雜，這在材料是合金鋼接時體現(xiàn)得比較多。所以，探索熱影響區(qū)在操作過程中組織和性能的變化，并且想出正確處理出現(xiàn)問題的辦法，是非常有必要的，這在很大程度上決定了焊接接頭整體質(zhì)量的好壞。

在焊接時，不可避免地會產(chǎn)生一些煙塵，而這些煙塵的組成成分又十分復雜，有些成分對人體是有一定的危害性的。所以分析煙塵中的成分，能夠明確知曉哪些成分對人體有害，有助于焊接車間做出改進。就目前而言，煙塵中能夠被發(fā)現(xiàn)的元素就有20多種，其中對人體有害的主要是Fe2O3、SiO2、MnO、HF這些物質(zhì)。

除了焊接產(chǎn)生的煙塵中含有對人體有害的物質(zhì)，其產(chǎn)生的煙霧中也含有一些對人體有害的物質(zhì)，常見的有毒物質(zhì)有：乙醛、松香酸、異氰酸鹽、氮氧化物、硫化物、碳氫化合物，這些有毒物質(zhì)彌漫在空氣中，能夠在呼吸之間進入人體，在人體的肝、肺、心血管以及血液中滯留，導致車間員工出現(xiàn)類似于肺癌、哮喘、支氣管炎等職業(yè)病，嚴重危害人類健康。

2.技術困難

高大焊接車間在煙塵管理這個問題上一直在做出努力，但是也一直存在技術問題，也就是煙塵的凈化問題。在不斷地實踐中表示，能夠有效凈化煙塵的一個技術是分層送風技術，但是這個問題依然是一個難題，甚至在國際上也是一項難題。其主要原因表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）焊接煙塵顆粒的原因，焊接產(chǎn)生的煙塵都是比較小的，粒徑通常是0.01μm～5μm，這在濾除時非常困難。

（2）焊接工位的原因，焊接工位具有多變性的特點，不能確定一個明確角度以捕捉焊接煙塵，在此基礎上，就不必談及后續(xù)步驟了。

（3）焊接煙塵熱氣的原因，焊接煙塵熱氣具有流滯留性的特點，一般廠房所采取的通風技術完全不能夠除去廠房內(nèi)部煙塵。

（4）焊煙除塵設備的原因，除塵設備是一項投資比較大，運轉(zhuǎn)費用比較高的項目，一般廠房很難在這個部分投入如此巨大的財力，并且其對于高大廠房也是一個不小的支出。

歐洲對于焊接煙塵管理是比較注重的，從20世紀20年代就已經(jīng)開始在研討煙塵對人類的危害了。國內(nèi)對焊接煙塵的大規(guī)模管理是近10年來才發(fā)展起來的，很多企業(yè)已經(jīng)意識到了焊接煙塵對人體的危害性，并使用了焊煙管理設備，但并為全面普及，仍然有很多焊接車間對焊接煙塵不作為。

在焊接煙塵管理方案中，有一個局部除塵方案。這個方案主要面對的是焊接煙塵高濃度排放的區(qū)域。其優(yōu)點是投資比較少、效果明顯，在焊接車間中有固定工作臺的手工焊接中尤其明顯。但其缺點也比較容易暴露，就是比較依賴于現(xiàn)場規(guī)劃、操作者習氣和設備運動空間，變動性比較大。

3.高大焊接廠房

3.1 高大廠房焊接煙塵管理要處理的次要成績

3.1.1 室內(nèi)煙塵濃度過高對人體健康帶來的危害

不同材料在焊接過程中所產(chǎn)生的次要煙塵有所不同。碳鋼CO2/MAG在焊接過程中產(chǎn)生的次要煙塵主要是Fe2O3、SiO2、MnO這類物質(zhì)。而鋁合金MIG在焊接過程中的次要煙塵是Al2O3顆粒，此外還會伴有臭氧、氮氧化物、一氧化碳等有害氣體。不管產(chǎn)生的是何種有害物質(zhì)，其對人體的危害是不可避免的，各類職業(yè)病是常見現(xiàn)象，所以一種適合的管理方法是非常有必要的。

為了保護工人的身體健康，國家有一個嚴格的標準，在標準GBZ2-2002中規(guī)定了車間能綜合粉塵濃度≤6mg/m3。所以企業(yè)一定要想盡辦法將焊接車間的焊接煙塵濃度控制在此范圍內(nèi)，以保障工人的身體健康。

3.1.2 直接外排形成二次凈化的成績

在焊接煙塵的管理上出現(xiàn)了一種最簡單直接的辦法，就是將把焊接煙塵排至室外，一般焊接車間也是采用此種方法，就是通風，且不說此種方法是否有用，但是其原理也就是將煙塵直接排至室外。這種方法并不可取，但這種方法只是把凈化物從室內(nèi)轉(zhuǎn)移到室外，并沒有對煙塵進行管理。GB16297-1996《大氣凈化物綜合排放標準》中，明確規(guī)定了各種凈化物排放濃度的標準，這樣未經(jīng)處理直接排放的做法顯然違背了原則，并不可取。

3.1.3 直接排放形成的室內(nèi)溫度上升/下降、能量損失的成績

一般車間會配有空調(diào)或供熱，例如在冬季，如果車間采用直排方式，那么就會造成室內(nèi)熱量的大量損失，對于車間來說比較不劃算。

4.設計

按照焊接工藝特征和除塵要求，除塵系統(tǒng)的空氣處理部分有以下幾種方式可供選擇：

（1）對鋁合金焊接廠房，對車間內(nèi)濕度有嚴厲要求，可以裝備制冷機組，經(jīng)過冷凍除濕使室內(nèi)濕度滿足要求。

（2）對普通碳鋼焊接廠房，可以在空氣處理機組內(nèi)安裝直接噴淋式制冷安裝來減低車間溫度，該方法投資少，效果分明。

（3）對北方冬季氣溫較低、車間有供暖設備的地區(qū)，在空氣處理機組內(nèi)設置新風加熱器，使送入車間的新風不至于因溫度太低而影響車間溫度。

4.1 分層送風除塵系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)流程

分層送風除塵系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)流程是一個循環(huán)過程，大致為：車間內(nèi)凈化空氣——吸入到空氣處理機組（回風機）——濾除焊接煙塵（濾筒式高效過濾器）——送入車間內(nèi)，以此循環(huán)，達到濾除的效果。在濾除過程中，補充一定量的新風是非常有必要的，車間的空氣需要更新，才能保障工人的健康。補充新風是通過空氣處理機組來實現(xiàn)的，機組上有新風調(diào)理閥。工人可通過此閥來調(diào)理進入車間的新風量，是比較便利的。一般而言，在冬季，新風量取20%，春秋過渡季節(jié)，新風量取100%，不同季節(jié)取量不同，最大限度地讓能量不損失。

4.2 關鍵部件設計

（1）送風筒。分層送風系統(tǒng)看似原理簡單，但其也有關鍵之處，其中之一就是送風筒，這個部件能夠保證較大的送風量，較低的送風速度，以及較遠的送風距離。這3個特征各有各的優(yōu)點，但就送風速度而言，較低的風速不會把保護焊接的庇護氣體吹走，可以保證高質(zhì)量的焊接。除了空氣處理機組內(nèi)設有調(diào)理閥，送風筒內(nèi)也有調(diào)理閥，可以按照不同條件控制送風，完成后續(xù)工作。

（2）濾筒。從分層送風系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)流程來看，濾筒是濾除焊接煙塵的關鍵部件，這個部件采用高效過濾筒作為過濾元件。作為處理焊接煙塵的濾筒，其濾材當然也有別于普通濾材，這種濾材的表面有一層聚四氟乙烯薄膜，而且篩孔及其小，能夠阻擋大部分塵粒。實踐表明，這種濾材的過濾效率非常高，并且使用壽命也很長，是傳統(tǒng)濾材的兩倍。

（3）控制軟件。在計算機發(fā)展迅速的21世紀，分層送風系統(tǒng)不可能單靠人為操縱，其系統(tǒng)內(nèi)專門配備了控制軟件，這個軟件會分析本地全年的氣候，并且結(jié)合車間內(nèi)的實際溫度來控制送風筒，保證節(jié)能。

（4）分層送風除塵系統(tǒng)的優(yōu)勢。在實際使用過程中，分層送風除塵系統(tǒng)的優(yōu)勢逐漸體現(xiàn)出來，該設備比局部除塵設備、傳統(tǒng)混合送風除塵系統(tǒng)更受歡迎，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：①不受焊接工件、焊接工位的影響，因為該設備不用直接針對產(chǎn)煙部位搜集煙塵；②過濾器效率高，壽命長，效果好；③凈化成績徹底，過濾后能達到室內(nèi)排放標準，不會對大氣形成二次凈化；④運轉(zhuǎn)能耗低，所需風量是傳統(tǒng)混合送風方式的一半；⑤解決局部除塵系統(tǒng)缺點，能夠不受操作者運用習氣的影響。

參考文獻

[1]丁麗.某焊接車間通風系統(tǒng)的改造設計[J].機電科技，2014（3）：92-93.