文/孫彥

隨著我國(guó)造船工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，船體裝焊車(chē)間日趨大型化，車(chē)間建筑尺寸已從單跨、數(shù)千平方米發(fā)展到多跨、數(shù)萬(wàn)平方米，由焊接煙塵造成室內(nèi)作業(yè)衛(wèi)生條件下降的問(wèn)題日趨嚴(yán)重。船舶制造業(yè)是典型的勞動(dòng)密集型行業(yè)，從業(yè)者以打磨工、焊接工居多，打磨工長(zhǎng)期接觸噪聲和金屬粉塵，焊接工長(zhǎng)期接觸電焊煙塵，患職業(yè)病的概率較大。

近年來(lái)，大船集團(tuán)致力于煙塵治理措施的試點(diǎn)及應(yīng)用，多次與科研院所共同研究煙塵治理方案，并在公司粉塵作業(yè)集中區(qū)域進(jìn)行試點(diǎn)，經(jīng)過(guò)多年不懈的努力，取得了較好的成效。

船舶制造業(yè)職業(yè)危害因素主要來(lái)源及現(xiàn)狀

焊接煙塵：焊接時(shí)，焊絲和鋼板在電弧高溫下（3 000～6 000 ℃）發(fā)生熾熱的冶金反應(yīng)，產(chǎn)生大量的金屬氧化物，以氣溶膠狀態(tài)散發(fā)到空氣中，經(jīng)迅速冷凝而形成粒徑很?。ù蠖鄶?shù)為0.4～0.5 um）的電焊煙塵。電焊煙塵是常見(jiàn)的危害巨大的職業(yè)危害因素之一，基于焊接方法與焊接對(duì)象的不同，可能產(chǎn)生包括錳、鐵、鋁、銅等金屬及其氧化物的有害因素。長(zhǎng)期接觸電焊煙塵會(huì)導(dǎo)致接觸者在肺內(nèi)滯留沉積，最終形成電焊工塵肺。

切割粉塵：等離子切割機(jī)在切割金屬時(shí)，產(chǎn)生大量煙霧，其成分主要為金屬及其氧化物粉塵。由于煙霧粒徑很小，很大部分為可吸入粉塵（即可直接進(jìn)入肺泡的粉塵），當(dāng)操作工人長(zhǎng)期在通風(fēng)不良和沒(méi)有防護(hù)措施的環(huán)境中進(jìn)行作業(yè)時(shí)，易患低熱、塵肺等職業(yè)病，嚴(yán)重危害操作工人的身體健康。

打磨粉塵：船廠打磨粉塵的主要來(lái)源為焊縫打磨、工件打磨、碳弧氣刨等工位打磨。由于作業(yè)點(diǎn)分散，目前除做好個(gè)人防護(hù)之外，打磨粉塵尚無(wú)有效的治理措施。長(zhǎng)期吸入打磨粉塵可導(dǎo)致塵肺等職業(yè)病。

以大船集團(tuán)為例，通過(guò)分析近10年的作業(yè)場(chǎng)所職業(yè)病危害因素監(jiān)測(cè)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)焊接煙塵、二甲苯、噪聲、手傳振動(dòng)等職業(yè)病危害因素均有不同程度的超標(biāo)，其中焊接煙塵超標(biāo)尤為嚴(yán)重。裝焊廠房平面流水線CO2保護(hù)焊電焊塵超限倍數(shù)達(dá)4.34，船艙內(nèi)CO2保護(hù)焊電焊塵超限倍數(shù)達(dá)4.72。由此可見(jiàn)，船舶行業(yè)粉塵危害程度比較嚴(yán)重的是焊接煙塵，包括廠房?jī)?nèi)和密閉艙室內(nèi)焊接作業(yè)。此類(lèi)工業(yè)性粉塵必須通過(guò)通風(fēng)除塵技術(shù)從源頭上控制濃度，減少對(duì)此崗位作業(yè)人員的健康的影響。

焊接煙塵工程治理

由于我國(guó)船舶行業(yè)焊接工藝機(jī)械化程度不高，仍以手工為主，包括電弧焊和半自動(dòng)焊，工位移動(dòng)工件不動(dòng)，使得焊接煙塵產(chǎn)生點(diǎn)不斷變化，給車(chē)間設(shè)置排煙凈化裝置造成一定困難，加上過(guò)去重視程度不夠，所以許多焊接工藝操作沒(méi)有排煙凈化裝置，產(chǎn)生的煙塵全部散發(fā)在室內(nèi)，造成車(chē)間煙霧彌漫，可見(jiàn)度低，同時(shí)導(dǎo)致了以電焊工塵肺、慢性錳中毒為代表的焊接類(lèi)職業(yè)病問(wèn)題。

圖1 高真空焊煙凈化系統(tǒng)主機(jī)

針對(duì)以上問(wèn)題，大船集團(tuán)在分段裝焊廠房進(jìn)行了焊接煙塵工程治理試點(diǎn)及推廣。根據(jù)曲面分段裝焊和平面分段裝焊不同的作業(yè)特點(diǎn)，分別與科研機(jī)構(gòu)共同研究設(shè)計(jì)了專(zhuān)題治理方案。曲面分段裝焊和平面分段裝焊均采用了局部?jī)艋腿嫱L(fēng)相結(jié)合的凈化方式。局部?jī)艋捎昧四壳皣?guó)際上焊接煙塵治理最先進(jìn)的技術(shù)之一——高真空焊接煙塵治理技術(shù)，其技術(shù)要點(diǎn)是在焊煙產(chǎn)生初期，尚未完全擴(kuò)散至室內(nèi)時(shí)，利用高負(fù)壓在第一時(shí)刻對(duì)焊煙進(jìn)行捕捉，是一種對(duì)污染物治理效率最高、最有成效的方法，其系統(tǒng)風(fēng)量、功效較低，可起到事半功倍的效果，真正減少焊煙污染。

每套高真空焊接煙塵凈化系統(tǒng)可連接6臺(tái)焊機(jī)，凈化系統(tǒng)主機(jī)如圖1所示，高真空焊煙凈化系統(tǒng)根據(jù)車(chē)間內(nèi)焊接工位密集程度不同均布。系統(tǒng)配備不同長(zhǎng)度直徑為41 mm的耐磨、耐壓、耐高溫高真空軟管，如圖2所示，軟管可連接高真空吸口，每個(gè)吸口均易于軟管插入和取出，吸口可與焊機(jī)綁定對(duì)焊煙進(jìn)行源頭捕集。軟管輕便，長(zhǎng)度可達(dá)40 m，可以完全覆蓋焊接區(qū)域，滿(mǎn)足較長(zhǎng)構(gòu)件的焊接作業(yè)。

經(jīng)局部焊煙凈化后，理想狀態(tài)下能消除80%的焊煙。經(jīng)對(duì)曲面分段裝焊工場(chǎng)和平面分段裝焊工場(chǎng)采取局部?jī)艋腿嫱L(fēng)相結(jié)合的凈化方式后，可明顯降低此區(qū)域焊接煙塵濃度，改善作業(yè)人員的工作環(huán)境。

在焊接煙塵職業(yè)危害風(fēng)險(xiǎn)控制措施中，焊接煙塵工程治理屬于“工程技術(shù)控制措施”，而焊接煙塵自動(dòng)化改造屬于“改變工藝減輕危害性措施”。焊接煙塵自動(dòng)化改造在風(fēng)險(xiǎn)控制措施選用中優(yōu)先于焊接煙塵工程治理，控制職業(yè)危害風(fēng)險(xiǎn)的效果也要優(yōu)于焊接煙塵工程治理。

焊接煙塵自動(dòng)化改造

在焊接煙塵自動(dòng)化改造方面，大船集團(tuán)率先在行業(yè)內(nèi)進(jìn)行了大型分段制造數(shù)字化車(chē)間試點(diǎn)，如圖3所示。數(shù)字化車(chē)間先后投入全位置焊接機(jī)器人4臺(tái)、焊接寫(xiě)字機(jī)械手1臺(tái)、雙絲埋弧焊接拼板裝置1臺(tái)、打磨分類(lèi)機(jī)器人工作站1座、小組立機(jī)器人工作站1座。通過(guò)這些機(jī)械化設(shè)備，使原作業(yè)區(qū)域的小組立（小組立是船舶制造的一種生產(chǎn)管理模式，是船體分段裝配的一個(gè)生產(chǎn)階段。就是將兩個(gè)或兩個(gè)以上的零件組成構(gòu)件的生產(chǎn)過(guò)程，如拼裝T型材、肋板上安裝加強(qiáng)材、加強(qiáng)筋開(kāi)孔等。）人員從53人減少到29人，人員減少45%；大組立（大組立是船舶制造的一種生產(chǎn)管理模式，是船體分段裝配的一個(gè)生產(chǎn)階段。就是將零件和部件組成分段的生產(chǎn)過(guò)程。）人員從200人減少到160人，人員減少 20%；達(dá)到了“機(jī)械化減人、自動(dòng)化換人”的目的。人員的減少，大幅度降低直接接觸粉塵、噪聲、弧光等危害因素人員數(shù)量，降低了職業(yè)病發(fā)病概率。

數(shù)字化車(chē)間建成之前三個(gè)月，小組立平均物量1 800 t（小組立每月平均使用物料為1 800 t），自建成后一個(gè)月周期內(nèi)，小組立物量已經(jīng)達(dá)到3 000 t，較以前物量完成提高了40%左右。在生產(chǎn)物量恒定的情況下，員工可大幅度減少加班工作時(shí)間，直接接觸職業(yè)危害因素時(shí)間縮短32%。

數(shù)字化車(chē)間通過(guò)信息化建設(shè)可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流暢、生產(chǎn)資源配置合理精準(zhǔn)，降低生產(chǎn)管理、協(xié)調(diào)人員配比及施工協(xié)調(diào)、等待、返修時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。

通過(guò)數(shù)字化車(chē)間整體施工解決方案的實(shí)施，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)施工模式，員工實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操控作業(yè)和設(shè)備實(shí)施輔助作業(yè)，增大員工接觸職業(yè)危害因素距離，從而減少作業(yè)人員職業(yè)病危害因素接觸。

目前，數(shù)字化車(chē)間僅是大船集團(tuán)邁出船舶智能制造的第一步，距離全面實(shí)現(xiàn)智能制造還有很大差距。下一步，大船集團(tuán)將逐步完善數(shù)字化車(chē)間項(xiàng)目設(shè)備配套工作。把數(shù)字化車(chē)間項(xiàng)目在企業(yè)內(nèi)進(jìn)行整體推進(jìn)，在造船全過(guò)程的作業(yè)中，逐步實(shí)現(xiàn)“機(jī)械化減人、自動(dòng)化換人”的目標(biāo)。這也是船舶制造業(yè)電焊煙塵治理的最高效的措施，對(duì)其他制造業(yè)焊接煙塵治理有很好的借鑒。