焊接与切割作业有害因素的来源及危害

焊接与切割作业有害因素的来源及危害

各种焊接与切割工艺方法。在作业过程中的弧光辐射、焊接烟尘、有毒气体、高频电磁辐射射线、噪声和热辐射，单一有害因素存在的可能性很小、若干有害因素会同时存在。当有几种有害因素同时存在时，对人体的毒性作用倍增。

因此，本节介绍有害因素的来源及危害，以便采取有针对性的卫生防护措施，就显得十分必要。

一、弧光辐射来源及危害

1.来源

焊接过程中的弧光辐射由紫外线、可见光和红外线等组成。它们是由于物体加热而产生的，属于热线谱。例如，在生产的环境中，凡是物体的温度达到1200℃时，辐射光谱中即可出现紫外线。随着物体温度增高，紫外线的波长变短，其强度增大。

电弧燃烧时，一方面产生高热， 另—方面同时产生强光，两者在工业上都得到应用。电弧的高热可以进行电弧切割、焊接和炼钢等。然而，焊接电弧作为一种很强的光源，会产生很强的弧光辐射，这神弧光辐射能对人体造成伤害。弧光波长范围见表4—1。

焊条电弧焊的弧温为5000~6000K，因而可产生较强的光辐射但由于焊接烟尘的吸收作用，使光辐射强度比气体保护电弧焊及等离子弧焊弱一些。

钨极氩弧焊的烟尘量较小，因此，其光辐射强度高于焊条电弧焊熔化极氩弧焊电流密度很大，其功率可为钨极氩弧焊功率的5倍多因而它的弧温更高，光辐射强度大于钨极氩弧焊的光辐射强度。钨极氩弧焊光辐射强度为焊条电弧焊光辐射强度的5倍以上。熔化极氩弧焊光辐射强度为焊条电弧焊的20~30 倍。

等离子弧焊接与切割的弧温更高，可达16000～33000℃，其光辐射强度高于氩弧焊和焊条电弧焊。

二氧化碳气体保护焊光辐射强度为焊条电弧焊辐射强度的2～3倍，其主要成分为紫外线辐射。

2.危害

光辐射是能的传播方式。辐射波长与能位成反比关系。波长越短、每个量子所携带的能量越大，对肌体的作用亦越强。

光辐射作用到人体上，被体内组织吸收，引起组织的热作用、光化学作用或电离作用、致使人体组织发生急性或慢性的损伤。

（1）紫外线。适量的紫外线对人体健康是有益的，但焊接电弧产生的强烈紫外线的过度照射，对人体健康有一定的危害。紫外线对人体的作用是造成皮肤和眼睛的伤害。

1）对皮肤的作用。不同波长的紫外线，可为皮肤不同深度组织所吸收。皮肤受强烈紫外线作用时，可引起皮炎，弥漫性红斑，有时出现小水泡、渗出液和浮肿，有热灼感，发痒。

第四章 焊接与切割作业劳动卫生与防护

2）电光性眼炎。紫外线过度照射引起眼睛的急性角膜炎称为电光性眼炎。这是明弧焊直接操作和辅助工人的一种特殊职业性眼病。波长很短的紫外线，尤其是320nm 以下的，能损害结膜与角膜，有时甚至伤及虹膜和网膜。

3）对纤维的破坏。焊接电弧的紫外线辐射对纤维的破坏能力很强，其中以棉织品为最甚。光化学作用的结果，可致棉布工作服氧化变质而破碎，有色印染物显著褪色。这是明弧焊工棉布工作服不耐穿的原因之一，尤其在氩弧焊、等离子弧焊等操作时更为明显。

（2）红外线。红外线对人体的危害主要是引起组织的热作用。波长较长的红外线可被皮肤表面吸收，使人产生热的感觉。短波红外线可被组织吸收，使血液和深部组织灼伤。在焊接的过程中，眼部受到强烈的红外线辐射，立即感到强烈的灼伤和灼痛，发生闪光幻觉。长期接触可能造成红外线白内障，视力减退，严重时能导致失明。此外还可造成视网膜灼伤。

（3）可见光焊接电弧的可见光线的光度，比肉眼正常承受的光度大约高10000 倍被照射后限睛疼痛，看不清东西，通常叫电焊"晃眼"，使人短时间内失去劳动能力。

二、焊接烟尘的来源及其危害

1.来源

广义地说，所有焊接操作都产生气体和粉尘两种污染物，其中焊条电弧焊的焊接烟尘危害最大。多年来虽然发展了不少焊接新工艺，如埋弧焊、气体保护电弧焊、电渣焊、电阻焊和等离子弧焊等，然而，由于药皮焊条电弧焊具有灵活、可靠、设备简便、适应性大的优点，迄今仍应用最为广泛，超过我国全部焊接工作量的70%，职工人数也最多。焊接烟尘是焊条电弧焊主要有害因素之一，应作为焊接劳动卫生工作的一个重点。

焊接烟尘是由于焊接过程中液态金属的过热、蒸发、氧化和冷凝而产生的金属烟尘，其中液态金属的蒸发是主要来源。焊接电弧的温度在3500K 以上（弧柱温度在5000K 以上），在这样高的温度下，尽管各种金属的沸点不同，但它们的沸点都低于电弧的温度，必然要有蒸发。常用结构钢焊条烟尘的化学成分见表4—2。

2.危害

电焊烟尘的主要成分是铁、硅、锰，其中主要毒物是锰。 铁、硅等的毒性虽然不大，但其尘粒极细（5μm 以下），在空气中停留的时间较长，容易吸入肺内。在密闭容器、锅炉、船舱和管道内焊接，以及烟尘浓度较高的情况下，如果没有相应的通风除尘措施，长期接触上述烟尘就会形成电焊尘肺、锰中毒和金属热等职业病。

（1）电焊尘肺。指由于长期吸入超过规定浓度的能引起肺组织弥漫性纤维化的电焊烟尘和有毒气体所引发的疾病。

电焊尘肺的发病一般比较缓慢，多在接触焊接烟尘10年后发病，有的长达15~20年以上。发病主要表现为呼吸系统症状，有气短、咳嗽、咯痰、胸闷和胸痛，部分电焊尘肺患者可呈无力、食欲减退、体重减轻以及神经衰弱症候群（如头痛、头晕、失眠、嗜睡、多梦、记忆力减退等）。同时对肺功能也有影响。

（2）锰中毒。锰蒸气在空气中能很快地氧化成灰色的一氧化锰（MnO）及棕红色的四氧化三锰（Mn₃O₄）。长期吸入超过允许浓度的锰及其化合物的微粒和蒸气，可造成链中薅锰的化合物和锰尘主要是通过呼吸道侵人机体的。

慢性锰中毒早期表现为疲劳乏力，时常头痛头晕、失眠、记忆力减退，以及植物神经功能亲乱，如舌、眼险和手指的细微震颤等。中毒进一步发展，神经精神症状更明显。而且转弯、跨越、下蹲等都较困难，走路时表现为左右摇摆或前冲后倒。书写时呈"小书写症"等。

（3）金属热。焊接金属烟尘中直径在0.05～0.5μm 的氧化铁、氧化锰微粒和氟化物等，容易通过上呼吸道进入末梢细支气管和肺泡，引起焊工金属热反应。主要症状是工作后发烧、打寒战、口内金属味、恶心、食欲不振等。第二天早晨经发汗后症状减轻。在密闭罐、船舱内使用碱性焊条施焊者，以及焊铜和铜合金等容易得此职业病。

三、有毒气体的来源及危害

1.来源

在焊接电弧的高温和强烈紫外线作用下，在弧区周围形成多种有毒气体，其中主要有臭氧、氮氧化物、一氧化碳和氟化氢等。

（1）臭氧。空气中的氧在短波紫外线的激发下，大量地被破坏，生成臭氧（O₃），其化学反应过程如下∶

臭氧是一种有毒气体，呈淡蓝色，具有刺激性气味。浓度较高时，发出腥臭味; 浓度特别高时、发出腥臭味并略带酸味。

（2）氮氧化物氧化物是由于焊接电弧的高温作用引起空气中氮、氧分子分解，重新结合面形成的。

氮氧化物的种类很多、在明弧焊中常见的氮氧化物为二氧化氮，因此，常以测定二氧化氮的浓度来表示氮氧化物的存在情况。

二氧化氮为红褐色气体，相对密度为1.539，遇水可变成硝酸或亚硝酸，产生强烈刺激作用。

（3）一氧化碳。各种明弧焊都产生一氧化碳有害气体，其中，以二氧化碳保护焊产生的一氧化碳（CO）的浓度最高。一氧化碳的主要来源是由于CO₂气体在电弧高温作用下发生分解而形成的∶

一氧化碳为无色、无臭、无味、无刺激性的气体，相对密度 0.967，几乎不溶于水，但易溶于氨水，几乎不为活性炭所吸收。

（4）氟化氢。氟化氢主要产生于焊条电弧焊。在低氢型焊条的药皮里通常都含有萤石（CaF₂）和石英（SiO₂），在电弧高温作用下会形成氟化氢气体。

氟及其化合物均有刺激作用，其中以氟化氢作用最为明显。氟化氢为无色气体，相对密度 0.7，极易溶于水形成氢氟酸，两者的腐蚀性均强，毒性剧烈。

2.危害

（1）臭氧。臭氧对人体的危害主要是对呼吸道及肺有强烈刺激作用。臭氧浓度超过一定限度时，往往引起咳嗽、胸闷、食欲不振、疲劳无力、头晕、全身疼痛等。严重时，特别是在密闭容器内焊接而 又通风不良时，可引起支气管炎。

此外，臭氧容易同橡皮、棉织物起化学作用，高浓度、长时间接触可使橡皮、棉织品老化变性。在13mg/m³质量浓度作用下，帆布可在半个月内出现变性，这是棉织工作服易破碎的原因之一。

我国卫生标准规定，臭氧最高允许质量浓度为 0.3 mg/m²。臭氧是氩弧焊的主要有害因素，在没有良好通风的情况下，焊接工作地点的臭氧浓度往往高于卫生标准几倍、十几倍甚至更高。但只要采取相应的通风措施，就可大大降低臭氧浓度，使之符合卫生标准。

臭氧对人体的作用是可逆的。由臭氧引起的呼吸系统症状。一般在脱离接触后均可得到恢复，恢复期的长短取决于臭氧影响程度的大小以及人的体质。

（2）氮氧化物。氮氧化物属于具有刺激性的有毒气体。氮氧化物对人体的危害，主要是对肺有刺激作用。氮氧化物被吸入呼吸道后，由于黏膜表面并不十分潮湿，对上呼吸道黏膜刺激性不大，对眼睛的刺激也不大，一般不会立即引起明显的刺激性症状但高浓度的二氧化氮吸入到肺泡后，由于湿度增加，反应也加快、在肺泡内约可滞留 80%，逐渐与水作用形成硝酸与亚硝酸（3NO₂+H₂0——2HNO₂+ NO; N₂O₄+H₂O—→HNO₃+HNO₂）、对肺组织有强烈刺激作用及腐蚀作用，可增加毛细血管及肺泡壁的通透性、引起肺水肿。

我国卫生标准规定，氮氧化物（NO₂的最高允许质量浓度为5mg/m³。氮氧化物对人体的作用也是可逆的，随着脱离作业时间的增长，其不良影响会逐渐减少或消除。

在焊接实际操作中，氮氧化物单存在的可能性很小，一般者是臭氧和氨氧化物同时存在，因此它们的毒性倍增。一般情况下，两种有害气体同时存在比单一有害气体存在时，对人体的危害作用提高15～20倍。

（3）一氧化碳。一氧化碳（CO）是一种窒息性气体，对人体的毒性作用是使氧在体内的运输或组织利用氧的功能发生障碍，造成组织、细胞缺氧，表现出缺氧的一系列症状和体征。一氧化碳（CO）经呼吸道进入人体内，由肺泡吸收进入血液后，与血红蛋白结合成碳氧血红蛋白。一氧化碳（CO）与血红蛋白的亲和力比氧与血红蛋白的亲和力大200～300 倍，而离解速度又较氧合血红蛋白慢得多（相差3600倍），减弱了血液的带氧能力，使人体组织缺氧坏死。

轻度中毒时表现为头痛、全身无力，有时呕吐、足部发软、脉搏增快、头昏等。中毒加重时表现为意识不清并转成昏睡状态。严重时发生呼吸及心脏活动障碍。大小便失禁，反射消失，甚至能因窒息致死。

我国卫生标准规定化碳（CO）的最高允许质量浓度为30mg/m³。对于作业时间短暂的、可予以放宽。

（4）氟化氢氟化氢可被呼吸道黏膜迅速吸收，亦可经皮肤吸收而对全身产生毒性作用。吸入较高浓度的氟化氢气体或蒸气，可立即产生眼、鼻和呼吸道黏膜的刺激症状。引起鼻腔和咽喉黏膜充血、干燥、鼻腔溃疡等。严重时可发生支气管炎、肺炎等。

我国卫生标准规定、氟化氢的最高允许质量浓度为1mg/m³。