CO2气体保护焊吸尘装置

王有庆 张玉梅 苏长春 魏长清

焊工长期接触吸入金属烟尘，如果防护不良，将引起头痛、恶心、气管炎、肺炎，甚至有形成焊工尘肺、金属热和锰中毒的危险，严重危害焊工的身体健康。 焊工尘肺医学上还没有治疗解决的办法，使焊工的健康受到重大威胁。焊工一旦患上职业病会使身体健康下降，甚至带来生命危险，也会给企业间接带来巨大的经济损失。

1. 调查分析

（1）国外焊接车间污染控制技术 国外对焊接污染研究开始得比我国早，处理技术相对先进、成熟。焊接污染处理设备从单一性、固定式、大型化，向成套性、组合性、可移动性、小型化及资源低耗方向发展。对焊接烟尘的处理采用局部通风为主、全面通风为辅的手段，以此改善作业环境的污染。

（2）国内焊接车间污染控制技术 我国对焊接污染研究虽然起步较晚，但发展较快。现在国内采取的预防局部通风形式有固定式排烟罩（吸尘罩）、移动式排烟罩、手执式排烟罩等。使用固定式或可移动式排烟罩时，同时安装净化过滤设备或与整体通风净化系统结合起来，只是将有害物质转移，仍会污染车间、厂房的环境空气。而局部排风的主要方式是上吸式和侧吸式，不能从根源上彻底清除有害烟尘（见图1）。

金属焊接产生的悬浮在空气中的颗粒非常小，是可呼吸的，并称其为焊接烟雾。这种焊接烟雾中含有气态和颗粒状态对人体有害的污染物质。在焊工室内施焊场地调查中，在108m3操作空间内污染量为139mg/m3（见表1）。室内有害污染物的浓度大于国家强制性标准“工作场所有害因素职业接触界限值”所规定的车间空气中焊接烟尘标准（最高允许浓度为6mg/m3）。

（3）C O2气体保护焊分析 CO2气体保护焊采用的焊丝有实芯与药芯两种。CO2气体保护焊焊接过程的发尘量较大，一般来说，一名焊工操作一天所产生的烟尘量60~150g。施焊时每分钟的发尘量和熔化每千克焊接材料的发尘量如表2所示。

图1 现场使用

表1 2013焊工施焊场地发尘量情况

表2 2013焊工施焊时发尘量情况

图2 圆孔状吸尘罩

图3 耐高温软管

2. 新型CO2气体保护焊吸尘装置的设计加工

（1）加工制作环形状吸尘罩 焊接烟尘粒径小（1μ m左右），烟尘呈碎片状。 焊接烟尘的粘性大，随着温度和湿度的变化在空中飘浮。通常在焊接操作过程中，焊接烟尘飘浮在远离车间地面高3~5m。焊接烟尘的温度较高，通过空气和排风管道的稀释降为40~55℃。根据以上分析，我们将吸尘头罩加工成环形状，便于固定焊枪头，在头部打好φ 4mm的圆状孔，并用纯铜管与管路连接（见图 2）。

（2）购置耐高温软管 通过对照不锈钢过滤网，吸入焊烟的温度为40~55℃。经过市场调查购置了耐高温软管与纯铜管(见图3)，并与管路连接。

（3）购置加工不锈钢密纹网 因焊接烟尘粒径为1µm左右，所以购置多层不锈钢密纹网，网孔径为1µm。将密纹网加工成圆片形状，安装密封在自制过滤器中，连接主管道，达到净化、清除烟尘颗粒的目的，不锈钢密纹网在连接处有阻火和扰流的作用。该种多层不锈钢密纹网对1μm的微粒过滤效率达到99.9%，完全适用于焊接烟尘小而细的特点，同时不锈钢材料使火星喷溅到表面降温很快，故有阻燃之功能，且表面可使烟尘形成尘饼，便于清理，如图4所示。

（4）制作焊烟过滤器 为保证过滤器外体的强度并便于清理，选择硬质塑料作为外体的材料。由于过滤器的内部需要装入清毒的活性碳，所以应在两端加上过滤网，将外体的两端设计成可拆卸、便于连接管路阶梯状，中间设计成带有母扣的腔体。将制作的焊烟过滤器外体和滤网组装后，在大班房进行了试验。整套装置重量0.2k g，轻便灵活；试验过程中焊烟过滤、密封良好；气体通过不锈钢密纹网过滤后，进入活性炭吸附层，残余带有气味的气体，被活性炭净化单元吸附掉，最后气体通过净化膜后排出达标气体。过滤器整体组合安装如图5所示。

（5）购置风机整体安装并投入使用 风机对局部产生气流进行治理，使局部工作地点不受有害物的污染，保持良好的空气环境。经过市场调查，小型吸尘器可达到要求。因而购置小型吸尘器，并改装加入活性碳吸附部分有毒气体。

至此CO2气体保护焊接烟尘过滤装置所有部件制作完成，组装后经调试，各部分运转正常。

3. 现场应用

装置制作完成后，在大班房进行试验，观察使用效果：设备正常运转，过滤效果明显，达到了预期的目标。

废气被风机负压从焊嘴环形罩吸入过滤器内部，大颗粒飘尘被不锈钢过滤网过滤而沉积下来；微小级烟雾和废气进入活性炭吸附层，残余带有气味的气体，被活性炭净化单元吸附掉，最后气体通过净化膜后排出达标气体。CO2气体保护焊除烟装置制作完成以后，对现场焊机进行了推广，在108m³的焊接操作间使用，并做了一次调查（见表3）。由表3可知，焊接烟尘量由使用前的139mg/m³已降至0。

4. 结语

通过对CO2气体保护焊除尘装置的现场应用，证明该装置具有投资少，净化效果好，过滤效率达99.9%，为工人创造了良好的工作环境，减少了焊工患病的几率，因此具有推广价值。

图4 多层不锈钢密纹网及组合安装

图5 过滤器整体组合安装

表3 焊工施焊时发尘量情况

[1]焊接学会第Ⅷ委员会.焊接卫生与安全[M]. 北京：机械工业出版社，1987.

[2]任效乾，王荣祥.焊接烟尘的危害及防治措施[J]. 矿山机械，2000(6)：68-69.