焊接作业有害因素的来源与危害

焊接作业有害因素的来源与危害
焊接过程中的有害因素可分为化学有害因素和物理有害因素两大类。

在焊接环境内存在的化学有害因素主要有焊接烟尘和有害气体两种；存在的物理有害因素主要有焊接放射性物质、电弧辐射、高频电磁场辐射及噪声等。

焊接方法不同，产生的有害因素的强烈程度各异。

一、焊接作业的化学有害因素
(一) 焊接烟尘的产生与危害
1．焊接烟尘的产生
在电气焊接过程中均会产生焊接烟尘，期中包括“烟”和粉尘。

焊接烟尘的产生过程实质上是一个过热—蒸发—氧化—冷凝的物理过程。

即被焊金属材料和焊接材料(焊条或焊丝)熔融时产生的高温蒸气在空气中迅速蒸发—氧化—冷凝形成细小的固态粒子，弥散在电弧周围，从而成为焊接烟尘。

这些金属及其化合物的微粒飘浮在空气中。

其直径小于0.1
微米称为烟，直径在0.1~10微米之间的微粒称为金属粉尘。

焊接电弧的温度均在3000℃以上(一般弧柱的温度在6000℃以上)。

因此，金属材料在高温下必然蒸发。

手工电弧焊的金属烟尘还来源于焊条药皮的氧化和蒸发。

焊条药皮是由一定数量及不同用途的矿石粉、铁合金粉、化工原料、有机物及无机物混合而成。

目前国产的焊条，药皮类型有两类。

一类是酸性焊条，其特点是在药皮中主要含有对金属起积极氧化作用的氧化铁、氧化锰及氧化钛等氧化物，所以药皮的氧化性较强。

这种焊条对铁锈、油脂及水分的敏感性不大。

另一类是碱性焊条，其特点是在药皮成分中含有较多的大理石(CaCO3)和萤石(CaF)并含有较多的铁合金做为脱氧剂和合金剂，所以药皮具有足够的脱氧性，焊接时大理石分解成CO2做为保护气体。

这类焊条与酸性焊条相比，保护气体中氢很少，因此又称为低氢焊条，它主要用于重要结构的焊接。

综合起来，构成药皮的矿产化工原料和金属元素主要有：大理石(CaCO3)、石英(SiO2)、钛白粉(TiO2)、锰铁(FeMn)、硅铁(FeSi)、纯碱(Na2CO3)、萤石(CaF2)以及做为
粘接剂的水玻璃等。

焊接时，金属元素蒸发氧化，变成各种有毒物质，如三氧化二铁、氧化锰、二氧化硅、硫酸盐、氟化钠、氟化钙、氟化铬和氧化镍等。

这两类焊条烟尘的性质区别在于前—类酸性非低氢型焊条烟尘中不含氟，而后一类碱性低氢型焊条中含氟。

氟主要来源于药皮所含的氟化物，而氟化物对人体的危害很大。

焊接金属烟尘的成分及浓度主要取决于焊接工艺、焊接材料及焊接规范。

如焊接铝时可产生铝粉尘，焊接铜时可产生铜和氧化锌粉尘。

焊接电流越大，粉尘浓度越高。

根据某省电焊职业危害调查协作组对焊接烟尘的光谱分析，其中含有较多的铁、钙、钠，少量的硅、锰、钛、铝，微量的锌、铅、铬、银、铜、锶、钡等。

烟尘中氧化铁含量约25~40%，氧化锰含量为5~10%，各类焊条烟尘中含硅量不同，酸性型焊条占17.7%，碱性型焊条占5.9%，游离型二氧化硅数量较微小。

2．焊接烟尘的危害
焊接烟尘的成分十分复杂，不同焊接工艺的烟尘成分及
其主要危害也有所不同。

例如，带涂料焊条手工电弧焊、CO2气体保护焊、等离子喷(涂)焊等，其焊接烟尘中主要成分是铁、硅、锰、铝等，长时间接触这些烟尘或粉尘，在焊接烟尘浓度较大，又无相应排尘措施的情况下，容易被吸入人的肺部内积聚下来，将有可能引起“焊工尘肺”、“锰中毒”和焊工“金属热”等职业性疾病。

(1) 焊工尘肺由于焊接作业中长期吸入高浓度的焊接烟尘，这些烟尘在人体肺部蓄积，引起肺部组织弥漫性纤维病变产生的疾病称为焊工尘肺。

对于焊接烟尘引起的肺部慢性损害，国内外尚无统一认识和命名，故焊工尘肺也有人称为“电焊工铁末沉着症”、“电焊混合尘肺”、“矽肺”等等。

随着焊接工艺和技术的发展，不少学者认为，焊工尘肺不仅是单纯的氧化铁尘沉着，而且伴有肺部纤维性病变、支气管炎症和支气管扩张、局部肺扩张、肺气肿和炎症，可使部分焊工的肺功能在不同程度上受到影响，是由焊接烟尘及气体混合物长期慢性作用下使肺部组织产生轻度纤维性病变的结果。

因焊工尘肺是烟尘对人体长期作用而造成的一种职业病，所以发病比较缓慢，一般多在接触焊接烟尘后l0年以上才发病，有时也可能长达15~20年左右发病。

但也有个别情况，有人长期在密闭环境中持续吸入高浓度焊接烟尘，经4~5年即己发病。

由于人的肝脏具有代偿功能，患者可在X光胸透片上已发现有明显病变的情况下而长时间内无明显临床症兆。

随着病情的发展，尤其合并肺气肿或慢性支气管炎的情况下，临床症兆才趋于明显，此时主要表现为呼吸系统症状，咳嗽、气促、咳痰、胸闷和胸痛，严重时其至咳血。

有个别的焊工尘肺患者，呈现出食欲减退、全身乏力、体重减轻以及神经衰弱等症状。

多数患者的焊工尘肺病程经历属于良性的，在脱离焊接作业或甚至未脱离焊接作业情况下，肺部病变不进展或进展缓慢。

也有少数病例，在患者停止接触焊接烟尘后，病情发生可逆性变化，即经合适治疗后，渐趋好转。

(2) 锰中毒锰中毒主要是由吸收锰的化合物引起。

焊
条药皮与焊芯中均含有不同数量的锰。

如结422和结507焊条药皮含锰量分别为8~16%及4~6.5%，用于堆焊耐磨损的机械零件高高锰钢堆焊焊条，其药皮含锰量甚至高达53%，而焊芯含锰量一般只有0.3~3%左右。

各种被焊金属也有不同含锰量，如12Mn、15Mn、16Mn等钢，锰含量为1.1~1.6%，锰钢含锰量一般大于7%，25锰硅钢含锰量大于24.5%。

因此，当进行电弧焊接时，焊条的焊芯、药皮和被焊金属在4000~6000K的电弧高温下发生冶金反应，在焊接烟尘中含多量锰烟尘。

各种焊条焊接烟尘含锰量一般为5~8%，但高锰奥氏体不锈钢焊条焊接烟尘含锰量甚至高达52.1%。

空气中锰的浓度也同时取决于作业场所的大小，在露天或通风条件好的厂房、车间进行电焊时，其浓度较低，在船舱、锅炉及密闭狭小的容器内焊接，锰的浓度则较高。

据国外资料报道，电焊作业环境空气中MnO2浓度在0.3~47.0毫克/米3。

因此，焊工长期吸入含锰量高的焊接烟尘，就可能引起锰中毒，而且锰烟的毒性要大于锰尘。

锰对大脑皮质下部位有明显的毒害作用，据推测这可能是由于锰可使脑血管受损所。