大型港口机械制造企业电焊烟尘综合防控措施

刘臻

[上海振华重工（集团）股份有限公司，上海 200125]

0 引言

大型港口机械制造业属于劳动密集型行业，受目前生产制造工艺影响，作业人员较多从事焊接、涂装、打磨等岗位。这些岗位作业人员长时间接触电焊烟尘或粉尘，患职业病的概率较大。有统计研究表明，我国2009—2016 年主要职业病发病率是尘肺病最高，占比达到44.35%，机械行业发病占比靠前[1]。

对于电焊烟尘防治，传统的措施是为作业人员配备呼吸类的个人防护用品，从而达到最基本的防护手段[2]。然而，个人防护用品的不按规定配置或使用不当，均会增加作业人员患尘肺病的风险[3]。本文从改进工艺或设备，推进本质健康安全的角度出发，建议采用无毒或低毒材料为替代，推进工艺技术改革，配备专业烟尘吸附净化装置，优化生产组织设计等方面综合考虑，不断将管理关口前移，为全面改善焊接作业环境提供参考。

1 过程与方法

1.1 研究对象

在某港口机械制造企业，选取某钢结构制造车间，车间内从事焊接作业的点位数不大于10 个，该车间内配备了移动式焊烟净化机和分布式吸气臂净化装置，以改善作业环境。

移动式焊烟净化机，直接从焊接工作点附近捕集焊接烟尘，经吸气罩进入机体内部处理后排放，定期清理机体内的灰尘。分布式吸气臂，从焊接点位附近吸收烟气，通过排风管经过滤筒除尘器统一净化处理后，由离心风机排放。

1.2 方法

在车间内随机选取3 组电焊作业点位，每个点位检测3 次。其中，第一组（对照组）检测点位A1、A2、A3，该组焊接作业点位未采取烟尘吸附措施，仅为自然通风；第二组（移动式吸附组）点位B1、B2、B3，该组作业时采用移动式焊烟净化机吸附电焊烟尘。第三组（分布式吸附组）点位C1、C2、C3，该组作业时采用分布式吸气臂净化装置吸附电焊烟尘。

每个焊接点位均为正常工况下作业，按要求开启相应的焊接烟尘吸附装置，确保装置正常有效运行。检测仪器放置在作业人员附近，短时间定点采样测量分析，每次采样检测时间为15 min。

1.3 检测及数据处理

利用美国TSI DustTrak II 便携式检测仪，环境温度32 ℃左右，湿度70%左右。根据GBZ 159-2004《工作场所空气中有害物质监测的采样规范》[4]的要求，检测焊接烟尘量，记录数据，并将检测浓度按照该标准，换算成8 小时的时间加权平均值（TWA），利用Microsoft Execl 软件分析数据的平均值及标准差并做表。

2 结果

通过检测仪器测量该钢结构制造车间的焊接烟尘浓度情况，如表1 所示。

从表1 的检测结果来看，对照组、移动式吸附组和分布式吸附组的焊接烟尘8 小时时间加权平均值（TWA）分 别 为3.23 mg/m3、1.98 mg/m3和1.55 mg/m3，3组测量结果均符合GBZ 2.1-2019《工作场所有害因素职业接触限值第1 部分：化学有害因素》[5]中电焊烟尘（PC-TWA）不大于4 mg/m3的限值要求。采用了吸附装置组的检测结果明显好于自然通风未采取措施的组。

3 讨论

从检测结果来看，对于仅用自然通风措施的对照组，测量的TWA 最高值达到3.75 mg/m3，接近GBZ 2.1-2019《工作场所有害因素职业接触限值第1 部分：化学有害因素》的限值要求。一旦遇到低气压等空气对流不良的天气，就存在焊接烟尘浓度超标的风险。部分企业对大重型钢结构制造车间的侧方采取开窗的措施，利用自然通风增加换气量，可以达到降低焊接烟尘浓度的作用。但该方法将烟尘无组织排放到大气中，会对环境造成一定的影响，不符合生态环保的要求。因此，从工艺设备方面开展防控和治理工作十分有必要。

3.1 配备末端吸附处理装置

从检测结果看，对照组、移动式吸附组、分布式吸附组的焊接烟尘TWA 值分别为3.23 mg/m3、1.98 mg/m3和1.55 mg/m3。移动式吸附组比对照组减少38.9%，分布式吸附组比对照组减少52.0%。可见，使用了焊接烟尘吸附装置的控制效果较明显，且分布式吸附组比移动式吸附组降低焊接烟尘的效果更好。

另外， 移动式吸附组的平均值结果为1.98±0.45 mg/m3，相比其他两组，标准差值较大，数值约占本组结果的23%。可能是由于焊接作业位置过长或不固定，作业人员在施焊过程中，移动式焊烟净化机第一时间未跟随焊接点位同时移动，或焊烟净化机的吸风罩未按要求放置在焊接点周围，导致检测结果波动较大。分布式吸附组平均值结果为1.55±0.16 mg/m3，标准差值较小，表明该装置吸附效果好，且使用过程中较稳定。

在较大空间的制造车间内安装分布式吸气臂净化装置，工作功率较大，便于跟随焊接作业点位移动，吸附除尘效果和稳定性较强；在从事零星焊接且相对固定的工位，使用移动式焊烟净化机，机身小巧，可以直接吸附烟尘处理，但需要作业人员根据焊接点位调整好吸附罩的角度，同时加强日常清灰等维护保养工作。另外，还可以配备具有烟尘收集处理装置的可伸缩式工棚，实现外场较大区域范围的焊接烟尘吸附处理。

表1 焊接烟尘浓度检测情况

因此，在选择末端吸附处理装置时，需要根据制造车间的规模、被焊接构件尺寸、焊接工艺、作业环境因素等综合考虑，选用相适应的末端吸附处理装置。

3.2 改进焊接工艺

目前大型港口机械制造行业的焊接作业，由于产品和工艺特性影响，构件标准化程度较低，主要还是以手工焊或二氧化碳焊为主，焊接时的发尘量较高。

选用不同的焊接方法作业时，其焊接发尘量和焊接材料的发尘量也不相同，具体数据见表2 所示[6]。

在钢结构制作的管片对接、大梁或立柱拼装等标准化的制作工序中，可以使用配套的工装件，调整成水平焊接的位置，如厚度8～16 mm 钢板拼装，焊接坡口垂直偏差度≤1.5°的，可使用“I 型坡口”焊接工艺代替“V型坡口”工艺，采用埋弧焊作业代替手工焊或二氧化碳焊为埋弧焊。焊接发尘量为10～40 mg/min，焊接材料的发尘量0.1～0.3 g/kg，相比手工焊或二氧化碳焊的发尘量显著降低95%以上，可从源头控制烟尘产生。同时具有较高机械化自动化、焊接质量稳定、焊接生产率高、无弧光等优点。

3.3 采用新材料替代

焊接过程中产生的有毒有害气体，与焊材的成分、材质和作业环境有直接相关。目前使用的实心焊丝，基本都是在半成品钢丝表面上镀铜，增强焊丝与焊接触处的导电性能及焊材防腐能力等[7]。但在焊接过程中，受高温及电流等因素的影响，铜会被氧化后随烟尘带到空气中，从而被作业人员吸入。

无镀铜焊丝在焊接过程中，产生的烟雾几乎不含铜，从源头上减少了有害物质的产生，保障作业人员职业健康。欧美等国家已经有应用，国内部分生产厂家已有相关产品，在焊接条件允许的情况下，可优先选择无镀铜焊丝。

表2 各类焊接方法发烟量对比

3.4 其他

除此之外，企业可结合地方政府的要求，在焊接作业重点区域和场所，配备烟尘监测报警仪器，设立烟尘浓度分级预警机制。按照预警等级，及时调整生产。

焊接烟尘治理是综合性的课题，应当优先从焊接材料替代、改进焊接工艺等源头治理手段入手，根据钢结构制造的实际情况，采取合适的焊接烟尘吸附装置等控制措施，相比配发个人劳动防护用品，能够更好地统筹生产质量、职业健康、生态环保等相关工作的共同开展，对推进企业升级转型和高质量发展更加有利。

4 结论

本文从改进工艺技术、使用原材料替代、配备末端处理装置等综合管控方面得出以下结论：

（1）在钢结构制作的管片对接、大梁拼装等环节，改进焊接工艺，使用埋弧焊替代手工焊或二氧化碳焊，能够从源头减少焊接烟尘的产生量。

（2）在焊接条件允许的情况下，可优先选择无镀铜焊丝，从源头上减少焊接烟尘中的铜等有害物质。

（3）在车间内改造末端吸附处理设备，能显著吸附车间内焊接烟尘，移动式吸附净化机适用于零星焊接且相对固定的工位，分布式吸气臂适用于区域化焊接。

（4）在焊接作业重点区域，可配备烟尘监测报警仪器，设立烟尘浓度分级预警机制，及时调整车间内生产量。