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移动式焊烟净化器对电焊作业危害的控制效果评价

时间:2018-07-29 08:05   来源:国迈   访问量:

摘要:目的评价电焊作业场所安装移动式烟尘净化器的防护效果。方法通过对专用车制造车间移动式烟尘净化器安装前、后不同时间电焊作业产生的电焊烟尘、锰及其化合物的浓度,排尘罩口风速进行检测,并对移动式烟尘净化器的净化效果进行分析。结果安装移动式烟尘净化装置前,焊接岗位电焊烟尘浓度是职业接触限值的1.2~3.0倍。安装净化装置后,焊接岗位烟尘浓度均低于国家职业接触限值。安装移动式烟尘净化装置前,4个焊接岗位的锰及其化合物浓度是职业接触限值的1.2~11.9倍。安装净化装置后,有2个岗位的锰及其化合物浓度超标,是职业接触限值的1.5~2.0倍。锰及其化合物的浓度在净化装置运行第2天达到国家职业接触限值的0.15mg/m,第3天的浓度为0.19mg/m。电焊作业控制点的风速在0.15~0.24m/s,不能将电焊烟气全部吸入罩内。结论移动式烟尘净化器能有效控制专用车制造车间电焊作业产生的电焊烟尘、锰及其化合物浓度,但应对净化装置的滤料定期进行清洗、更换。

专用车制造车间的底架焊接、U型箱焊接、半挂车焊接、矿用车焊接等工序包括了大量电焊作业。由于二氧化碳气体保护焊的高效、节能、焊接变形小、焊缝成形美观等优点,因而被广泛使用。在二氧化碳气体保护焊作业时产生大量的电焊烟尘、锰及其化合物危害因素,再加上作业强度大,作业时间长、手工操作等原因,电焊工所遭受的职业病危害倍受关注。为控制电焊作业的职业危害,保护电焊工人的健康权益,我们对一家专用车制造车间的电焊作业场所在移动式烟尘净化器安装前后,焊接岗位电焊烟尘和锰及其化合物的浓度进行了监测,对移动式烟尘净化装置的防护效果进行评价。

1 对象与方法

1.1 对象

从山东省蓬莱市一家汽车制造厂专用车制造车间的20个电焊作业岗位中,选取工作量较大、工作时间较长的不同种类的4个焊接岗位,包括1个底架焊接岗位、1个U型箱焊接岗位、1个半挂车焊接岗位、1个矿用车架焊接岗位。

1.2 方法

1.2.1 电焊作业岗位电焊烟尘、锰及其化合物的采样检测按照GBZ 159-2004《工作场所空气中有害物质监测的采样规范》、GBZ/T 192.1-2007《工作场所空气中粉尘测定第1部分:总粉尘浓度》的要求,在移动式烟尘净化器安装前后和使用过程中,在满负荷生产的情况下,分别测定工作场所电焊烟尘(总尘)和锰及其化合物(以MnO计)的时间加权平均容许浓度(C-TWA)。采用AIRCHEK-2000个体粉尘采样器进行长时间连续采样。电焊烟尘采样使用测尘滤膜,锰及其化合物采样使用微孔滤膜。连续测定3d,取检测结果的最高值进行评价。将装有直径为37mm滤膜的塑料采样头固定在工人领口,采集工人呼吸带高度的样本。依据GBZ 2.1-2007《工作场所有害因素职业接触限值第1部分:化学有害因素》对作业岗位电焊烟尘、锰及其化合物浓度进行评价。

1.2.2 吸尘罩罩口风速测定按照邵强编著的《职业病危害卫生工程控制技术》一书中关于局部排风罩口风速测定的方法,用热球式热电风速仪对吸尘罩的罩口风速进行检测,根据书中关于圆形自由吸尘罩抽风量的计算公式:L=3600(10x+A)V,V=(10x+A)V/A,A=π(D/2),计算电焊岗位的控制点风速。

2 结果

2.1 现场卫生学调查

该厂专用车制造车间有电焊工67人,均为男性,工作时间段8:00~17:00,午休1h。电焊工主要有底架焊接、U型箱焊接、矿用车焊接、半挂车焊接4种作业。在约3000m的车间内,布置焊机20台,同时作业,在焊接过程中,可产生电焊烟尘、锰及其化合物、一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、臭氧、噪声、紫外辐射等职业病危害因素。焊接车间靠近厂房的北侧,采用高侧窗全面通风,屋顶安装轴流风机,对车间进行强制通风,另外在20台焊接机作业岗位均新安装了移动式烟尘净化器,工人电焊作业时佩戴手持式电焊面罩和防尘口罩。由于在卫生学评价中经常使用电焊烟尘、锰及其化合物的浓度这两个指标来评价电焊作业的危害程度,本次调查我们仅对移动式烟尘净化装置安装前后焊接岗位的电焊烟尘、锰及其化合物的浓度进行检测;另外,由于吸尘罩的罩口风速对净化效果影响很大,因此本次调查还对吸尘罩口风速进行测量,推算了使用两种不同型号吸尘罩的焊接岗位的控制点风速。

2.2 作业场所空气中职业病危害因素的监测

安装移动式烟尘净化装置前,四个焊接岗位电焊连续3d的烟尘浓度的最大值均超过国家标准,是职业接触限值的1.2~3.0倍。安装净化装置后,4个焊接岗位连续3d的烟尘浓度均低于国家职业接触限值的规定。监测数据见表1。安装移动式烟尘净化装置前,4个焊接岗位连续3d的锰及其化合物浓度的最大值超过国家标准,是职业接触限值的1.2~11.9倍。安装净化装置后,4个焊接岗位中有两个岗位连续3d的锰及其化合物浓度低于国家职业接触限值。而矿用车焊接、半挂车焊接两个岗位的浓度仍超标,是职业接触限值的1.5~2.0倍。监测数据见表2。随着移动式烟尘净化装置运行时间延长,作业岗位的电焊烟尘浓度逐步升高,第3天的浓度最高为3.0mg/m,距离职业接触限值4mg/m还有一定的距离。但锰及其化合物的浓度在第二天达到国家职业接触限值0.15mg/m的水平,第三天的浓度为0.19mg/m,超出了职业接触限值。表3中的浓度水平为每天4个岗位(底架焊接、U型箱焊接、矿用车焊接、半挂车焊接)检测浓度的平均值。监测数据见表3。

表1 4个电焊作业岗位安装移动式烟尘净化器前、后电焊烟尘(总尘)的浓度

作业岗位时间加权平均浓度C-TWA(mg/m
安装前(n=3)安装后(n=3)
底架焊接2.13~4.610.80~1.22
U型厢焊接1.32~8.641.38~2.01
矿用车焊接5.93~7.080.91~3.04
半挂车焊接5.47~11.921.42~2.67

注:电焊烟尘的时间加权平均容许浓度PC-TWA=4mg/m

表2 4个电焊作业岗位安装移动式烟尘净化器前、后锰及其化合物(以MnO2计)的浓度

作业岗位时间加权平均浓度C-TWA(mg/m
安装前(n=3)安装后(n=3)
底架焊接0.26~0.490.09~0.13
U型厢焊接0.09~0.180.04~0.10
矿用车焊接0.75~1.140.13~0.31
半挂车焊接0.12~1.790.05~0.22

注:锰及其化合物的时间加权平均容许浓度的PC-TWA=0.15mg/m3。

表3 不同时间电焊作业岗位电焊烟尘、锰及其化合物(以MnO2计)平均浓度的变化

危害因素时间加权平均浓度C-TWA(mg/m
第1天(n=4)第2天(n=4)第3天(n=4)
电焊烟尘1.101.492.02
锰及其化合物0.050.150.19

注:电焊烟尘的时间加权平均容许浓度PC-TWA=4mg/m,锰及其化合物的时间加权平均容许浓度PC-TWA=0.15mg/m

2.3 作业岗位焊接控制点风速的计算

移动式排烟罩属于圆形自由吸尘罩,罩口有2种型号,直径分别为40cm和30cm。40cm的罩口平均风速为4.0m/s,30cm的罩口平均风速为5.2m/s。不同型号吸尘罩在“零点”控制风速的计算参数见表4。

表4 不同型号吸尘罩在“零点”控制风速的计算参数


吸尘罩罩面面积A(m吸尘罩与“零点”的距离x(m)罩面风速V(m/s)控制风速V(m/s)
直径40cm0.130.505.000.24
直径30cm0.070.505.400.15


3 讨论

在专用车制造过程中广泛使用二氧化碳气体保护焊。但焊接过程中产生大量的烟尘污染作业场所的周围环境,对工人健康造成危害。常见的健康危害主要表现在肺功能指标包括用力肺活量(FVC),1s呼气容积(FEV1)等下降,并且与作业场所浓度、工龄有相关性。另外,电焊作业还可能导致职业性锰中毒,血锰浓度与脑衰弱综合征、眼部不适、耳鸣、心悸等项症状有显著的相关性。在焊接过程中所产生的大量电焊烟尘只靠车间的门窗的自然通风和屋顶、墙面的轴流风机抽风不能有效排出。为阻止电焊烟尘、锰及其化合物等危害因素到达工人呼吸带范围,有必要在电焊岗位附近,采取局部排风措施,从源头控制职业病危害因。近年来开发研制的移动式焊接烟尘处理装置,为电焊烟尘治理提供了新的技术途径。本次调查的专用车厂选用上海产的某型号移动式单机烟尘净化器,采用聚四氟乙烯微孔覆膜滤材,配置1根吸气臂,可360°旋转。通过拉动吸尘罩上的手柄,到达目的位置,并在无外力作用下自行空中定位。工作中产生的烟尘由吸气罩吸入单机烟尘净化器中,进入过滤芯进行净化,过滤后的干净空气通过净化器下方排风口直接排入室内。移动式烟尘净化装置对电焊烟尘有较好的除尘效果,尤其对烟尘浓度较高的矿用车、半挂车焊接岗位,除尘效果较好。安装净化器前,监测岗位的电焊烟尘浓度全部超标;安装后,电焊烟尘的浓度全部低于国家的职业接触限值,可见该型电焊烟尘净化器对电焊烟尘有很好的除尘效果。净化器对锰及其化合物的去除效果较差,在运行到第3天时,矿用车和半挂车岗位的锰及其化合物浓度已经超过了职业接触限值。有些焊接岗位净化效果欠佳,是因为在使用过程中,为保证焊接件的加工质量,有些工人的注意力集中在电焊作业上,没有及时移动净化器的吸尘罩,导致吸尘罩与焊接点距离过大,造成部分焊接烟尘没有被吸尘罩捕获。根据对控制风速的计算,电焊作业点的“零点”控制点风速为0.15~0.24m/s,小于电焊作业“零点”控制风速0.5~1.0m/s的要求,不能将全部电焊烟气吸入罩内而污染车间空气。提高罩口风速,可以进一步的提高吸尘罩对电焊烟尘的捕集效率。另外,随着使用时间的延长,净化器微孔滤芯上的空隙被烟尘颗粒堵塞,导致净化器的除尘效率逐步下降。根据监测的结果,在净化装置使用到第2天的时候,作业场所中的锰及其化合物的浓度即达到国家职业卫生接触限值的水平。超过2d,净化效果下降,作业岗位的锰及其化合物浓度会超标。因此,专用车制造车间应以锰及其化合物的去除效果来确定电焊烟尘净化器内部滤芯的清洗周期,即使用2天后,应对滤芯进行清洗。安装移动式电焊烟尘净化器能够有效地控制汽车改装厂电焊作业岗位的电焊烟尘和锰及其化合物对作业场所的环境污染。在使用过程中,企业的职业卫生管理人员应定期对工人进行培训,正确使用烟尘净化装置,并按照清洗周期对净化器滤芯进行清洗、保养,保证电焊烟尘净化器在使用过程中保持良好的净化效果。

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