薛曉彪 張芳梅

摘要：分析焊接過(guò)程中產(chǎn)生的有毒有害氣體、焊接過(guò)程中的潛在危害和有害因素、焊接過(guò)程中使用的防護(hù)設(shè)備和防護(hù)措施，設(shè)計(jì)電焊專用防護(hù)面罩。通過(guò)改善呼吸系統(tǒng)和其他部件的設(shè)計(jì)，最大限度地隔離有毒氣體和與人體接觸，實(shí)現(xiàn)焊接作業(yè)安全，有效預(yù)防焊接工人的塵肺和職業(yè)危害，保護(hù)使用者的身體健康。

關(guān)鍵詞：焊接過(guò)程；防護(hù)用具；專用面罩；職業(yè)危害

Design and Significance of welding multifunctional protective mask

Summary：To analyze the toxic and harmful gases produced during welding， the potential hazards and harmful factors during welding， the protective equipment and protective measures used in welding operations at this stage， and to design special protective masks for electric welding. Through the improvement of the respiratory system and the design of other parts， maximizing the isolation of toxic gases and contact with the human body， achieve safe welding operations， effectively prevent welding workers 'pneumoconiosis and occupational hazards， and protect users' physical health.

Key words： welding process； Protective gear； Specific masks； Occupational hazards

一、前言

電焊（電弧焊），是一種快速熱熔對(duì)接然后冷凝固定的加工方法，是工業(yè)生產(chǎn)和制造中應(yīng)用最廣泛、最重要的焊接方法，已成為各大高校相關(guān)專業(yè)不可缺少的課題。由于處理和操作的特殊性，要求用戶嚴(yán)格按照電氣防護(hù)、防火、防爆、燙傷、防毒防塵等操作方法和相關(guān)規(guī)定，采取綜合防護(hù)措施。本課題對(duì)焊接煙塵進(jìn)行了調(diào)查，結(jié)合目前使用防毒面具的特點(diǎn)和缺陷，構(gòu)思設(shè)計(jì)了專用防毒面罩確保用戶的安全。

二、電焊作業(yè)有毒有害氣體的分析

（一）一氧化碳的毒性是它與人體血液中血紅蛋白（HB）的親和力是氧氣的200-300倍，氧氣無(wú)法與血紅蛋白進(jìn)行結(jié)合，人體輸送和使用氧氣的功能就會(huì)出現(xiàn)障礙，導(dǎo)致 人體組織因缺氧而壞死。

（二）焊接時(shí)產(chǎn)出的氮氧化物主要是二氧化氮，吸入時(shí)通過(guò)上呼吸道進(jìn)入肺泡，與水反應(yīng)（化學(xué)式：2NO2+H2O=HNO3+HNO2）。對(duì)肺組織產(chǎn)生嚴(yán)重刺激和腐蝕，引起肺水腫。

（三）錳、鉛及其化合物主要被呼吸道以煙霧的形式吸收，然后錳以離子（Mn+3）和形成鉛的化合物的形式儲(chǔ)存在肝、胰腺、腎、腦等器官細(xì)胞中。當(dāng)細(xì)胞中錳和鉛 的濃度超過(guò)一定限度時(shí)，會(huì)損害細(xì)胞線粒體，耗盡，多巴胺，阻止能量代謝，并引起多種神經(jīng)病變和腦病。

（四）臭氧對(duì)呼吸道粘膜和肺部有強(qiáng)烈的刺激性，短期吸入低濃度（0.4mg/m3）的臭氧會(huì)引起咳嗽、喉嚨干燥、胸悶、食欲不振等癥狀。長(zhǎng)時(shí)間吸入會(huì)導(dǎo)發(fā)支氣管炎、肺氣腫以及肺硬化。

（五）現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查與數(shù)據(jù)分析

1.煙塵濃度的檢測(cè)

（1）利用重量法進(jìn)行測(cè)量煙塵濃度（普測(cè)）

（2）濾膜（增重）采樣法采集呼吸性粉塵濃度（GBZ/T 19.2-2007）

（3）微孔濾膜采樣法采集鉛、錳及其化合物，利用火焰原子吸收光譜法進(jìn)行檢測(cè)實(shí)驗(yàn)波長(zhǎng)在279.5nm下（GBZ/T160.13-2004）

（4）三處測(cè)試點(diǎn)，日均各監(jiān)測(cè)三次，早8：00-9：00、午1：00-2：00、晚6：00-7：00（根

據(jù)實(shí)際工作情況分為早、中、晚三次檢測(cè)），每次檢測(cè)5L/min、5L/2～5h

（5）建立Excel數(shù)據(jù)庫(kù)，采用SPSS 13.0軟件進(jìn)行處理，當(dāng)P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué) 意義

2.國(guó)基建設(shè)項(xiàng)目石油工程項(xiàng)目部麾下的三處焊接作業(yè)區(qū)職業(yè)病危害因素檢測(cè)

根據(jù)數(shù)據(jù)分析得出結(jié)論，焊接場(chǎng)所對(duì)于不同的崗位危害程度不同，對(duì)于電焊煙塵、錳及其化合物、臭氧等接觸崗位具有明顯的超標(biāo)現(xiàn)象，均超出國(guó)家職業(yè)接觸限值，表明電焊過(guò)程中接觸群體受職業(yè)病危害影響較大。其接觸時(shí)間較短、保護(hù)設(shè)備不完善等特點(diǎn)而被廣大使用者所忽略，導(dǎo)致十分嚴(yán)重的健康危害問(wèn)題，甚至于危害生命和財(cái)產(chǎn)安全，問(wèn)題不容小覷。

3. 防護(hù)毒害性氣體的選材與設(shè)計(jì)

對(duì)于焊接氣體過(guò)濾排毒的選材與設(shè)計(jì)，更加注重提高防毒面具的整體水平，發(fā)揮其使用性能和使用舒適度，增加專業(yè)防毒、自由佩戴與拆卸功能。焊接過(guò)程的時(shí)長(zhǎng)具有選擇性、工作條件具有靈活性，相比之下其外形設(shè)計(jì)偏向于口罩。假如參考英國(guó)S10型防毒面具、美國(guó)M40型防毒面具、加拿大C4型防毒面具型等進(jìn)行設(shè)計(jì)，無(wú)法滿足用戶需求，所以我們主要參考3M口罩9002V型、9005型以及3200型進(jìn)行改進(jìn)和設(shè)計(jì)，在呼吸層使用3701CN型、5N11型、3700型和6006型過(guò)濾棉或過(guò)濾盒，利用金屬粉末燒結(jié)材料、活性炭或過(guò)濾紙芯等進(jìn)行濾毒和換氣。

呼吸層在覆蓋面積上是普通防塵口罩的1.25—1.5倍，下顎處進(jìn)行延伸并向脖頸處彎折設(shè)計(jì)進(jìn)行固定，將環(huán)耳式改為粘合式，使用“人”字型粘合貼。呼吸系統(tǒng)部位做了改進(jìn)和強(qiáng)化，增大使用者的呼吸強(qiáng)度，保證供氧率。將各部分與面罩的頭部?jī)?nèi)層進(jìn)行組合連接，形成了一體式防護(hù)設(shè)計(jì)。除此之外，對(duì)于呼吸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還在進(jìn)一步改進(jìn)當(dāng)中，目的在于增大通氣換氣頻率，增加單次工作效率時(shí)長(zhǎng)，使操作者處于更加安全和舒適的工作環(huán)境。

4 其它部位的設(shè)計(jì)與改進(jìn)

在其它防護(hù)部位主要參考頭戴式、氬弧焊自動(dòng)變光電焊面罩、3M系列中PS100型、9100X型；眼部鏡片采用自動(dòng)變光液晶板，參考3M系列中PS-100型或者3120配件，并且增大鏡片組裝面積以此擴(kuò)大使用者操作視野；面罩部分整體采用可掀式結(jié)構(gòu)，便于視野切換，觀察焊情；肩、胸部采用披肩式，以牛皮電焊護(hù)肩帽為主，增加耐燙防高溫、防火花防飛濺特性，屬于可拆卸部件。

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，焊接不僅涉及到工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，而且也成為大學(xué)生必修的一門(mén)不可缺少的專業(yè)技能。無(wú)論是制造還是機(jī)械加工，焊工的數(shù)量也隨著科技的發(fā)展而急劇上升。然而，由于人身保護(hù)不當(dāng)、操作環(huán)境差以及缺乏有效的保護(hù)措施，這種高密度作業(yè)增加了焊工的職業(yè)病發(fā)病率，集中性非常強(qiáng)。焊接煙塵中大量的碳氧化物、氮氧化物、氧化鐵和二氧化錳在缺乏有效保護(hù)的情況下對(duì)呼吸、心血管、神經(jīng)和生殖等許多系統(tǒng)造成損害，健康問(wèn)題不容低估。焊接多功能防護(hù)面罩在專業(yè)性、實(shí)用性、防護(hù)性、抗毒性等方面發(fā)揮著重要作用。它們不僅改進(jìn)了其他焊接面罩的設(shè)計(jì)，而且更側(cè)重于防止用戶吸入有毒有害氣體，增加使用自由性和舒適度。

參考文獻(xiàn)：

[1] 朱則剛.電焊職業(yè)危害的防護(hù)措施[J].中國(guó)個(gè)體防護(hù)裝備，2015（5）：45-49.

[2] 傅吉全.電焊煙塵的危害及其防護(hù)效果 [J].防護(hù)裝備技術(shù)研究，2012（5）：11-15.

[3] 董維偉.電焊作業(yè)環(huán)境中職業(yè)危害因素檢測(cè)與防護(hù)[J].能源環(huán)境，2015.12.087.

（作者單位：寧夏理工學(xué)院）