Сварочные дымовые газы: Опасности и эффективные стратегии снижения

Сварка соединяет материалы плавлением заготовки и наплавного металла для образования прочного шва. Процесс порождает видимый дым, содержащий вредные металлические пары и газовые побочные продукты.

Статья рассматривает сварочные операции, применимые стандарты и рекомендации по защите сварщиков и коллег от воздействия множества опасных веществ в сварочном дыму.

Что такое сварочные дымовые газы?

Сварочные дымовые газы — сложная смесь металлических оксидов,силикатов и фторидов. Дымы образуются, когда металл нагревается выше точки кипения, и его пары конденсируются в очень мелкие частицы (твердые аэрозоли). Обычно содержат частицы от электрода и свариваемого материала.

Сварочный дым — переменная смесь воздухонепроницаемых газов и мелкодисперсных частиц. Состав зависит от метода сварки и свариваемых продуктов. Выделяемые газы могут включать:

• Защитные: Аргон, Гелий, Азот, Углекислый газ.
• Процессные: Оксид азота, Диоксид азота, Оксид углерода, Озон, Фосген, Фторид водорода, Углекислый газ.

Также могут содержать много мелких частиц металлических оксидов, фторидов и металлов: Алюминий, Сурьма, Мышьяк, Бериллий, Кадмий, Хром, Кобальт, Медь, Железо, Свинец, Марганец, Никель, Молибден, Серебро, Олово, Титан, Ванадий, Цинк.

Факторы, влияющие на воздействие сварочного дыма на работника:

• Тип сварочного процесса
• Базовый металл и наплавные материалы
• Состав сварочного электрода
• Локация (улица, замкнутое пространство)
• Рабочие практики сварщика
• Движение воздуха
• Использование систем вентиляции

Три фактора определяют риск

Уровень риска без дополнительной вентиляции и защиты зависит от трех факторов:

• Токсичность дыма
• Концентрация дыма
• Длительность вдыхания дыма

1. Токсичность сварочного дыма

Токсичность варьируется. Зависит от типа процесса, сварочных материалов и свариваемого металла. Подробнее о дымах от сварки мягкой стали, нержавейки, покрытых металлов и развитии дыма в конкретных процессах.

2. Концентрация сварочного дыма

Максимальная концентрация вредных веществ в столбе дыма, поднимающемся от точки сварки. Чем быстрее дым удаляется вентиляцией, тем лучше.

3. Длительность вдыхания сварочного дыма

Время вдыхания зависит от фактического времени сварки. Некоторые сварщики работают 1–2 часа в день, другие — весь день. Простой расчет (аркинг-тайм) показывает: дольше сварка — больше дым — выше опасность вдыхания смеси газов и частиц.

Сварочные дымы могут вызывать серьезные заболевания

Очевидно, вдыхание сварочных дымов потенциально опасно. Если не убеждены — прочитайте научные исследования: сварочные дымы вызывают физические недомогания и серьезные заболевания — рак, астму, симптомы паркинсонизма.

Последствия вдыхания сварочного дыма для здоровья

• Острое воздействие: раздражение глаз, носа, горла, головокружение, тошнота. Работники с такими симптомами должны сразу покинуть зону, выйти на свежий воздух, обратиться за медпомощью.
• Хроническое воздействие: повреждение легких, различные виды рака (легкие, горло, мочевыводящие пути).
• Отдельные пары: лихорадка от металлических паров, язвы желудка, повреждение почек, нервной системы. Длительное вдыхание марганца — симптомы паркинсонизма.
• Газы (гелий, аргон, CO₂) вытесняют кислород — риск удушья, особенно в замкнутых пространствах. Оксид углерода — серьезная угроза удушья.

Источник и влияние на здоровье сварочных дымовых газов

Тип дыма	Источник	Влияние на здоровье
Алюминий	Компоненты алюминия в сплавах (Инконель, медь, цинк, сталь, магний, латунь) и наплавках	Раздражение дыхательных путей
Бериллий	Упрочняющие добавки в меди, магния, алюминия, электрические контакты	«Лихорадка от металлических паров». Канцероген. Хронические эффекты: повреждение дыхательного тракта
Оксиды кадмия	Нержавейка с кадмием или покрытые материалы, цинковые сплавы	Раздражение дыхательной системы, боль в горле, груди, одышка. Хроническое: повреждение почек, эмфизема. Подозреваемый канцероген
Хром	Большинство нержавеющих и высоколегированных материалов, электроды. Также покрытийный материал	Повышенный риск рака легких. Кожное раздражение. Некоторые формы канцерогенны (шестивалентный хром)
Медь	Сплавы (Мотель, латунь, бронза), некоторые электроды	Острое: раздражение глаз, носа, горла, тошнота, «Лихорадка от металлических паров»
Фториды	Частые покрытия электродов и флюсы для низко- и высоколегированных сталей	Острое: раздражение глаз, носа, горла. Долгосрочное: проблемы с костями и суставами, избыток жидкости в легких
Оксиды железа	Главный загрязнитель во всех процессах сварки железа/стали	Сидероз — bénigne болезнь легких от осадка частиц. Острое: раздражение носа и легких. Проходит при прекращении воздействия
Свинец	Пайка, латунные и бронзовые сплавы, грунтовки/покрытия на сталях	Хроническое: нервная система, почки, пищеварение, умственные способности. Свинцовое отравление
Марганец	Большинство сварочных процессов, особенно высокопрочные стали	«Лихорадка от металлических паров». Хроническое: проблемы ЦНС
Молибден	Сплавы стали, железо, нержавейка, никелевые сплавы	Острое: раздражение глаз, носа, горла, одышка
Никель	Нержавейка, Инконель, Мотель, Хастеллой, высоколегированные материалы, электроды, нкелированная сталь	Острое: раздражение глаз, носа, горла. Повышенный раковый риск в других профессиях. Дерматит, проблемы легких
Ванадий	Некоторые стальные сплавы, железо, нержавейка, никелевые сплавы	Острое: раздражение глаз, кожи, дыхательного тракта. Хроническое: бронхит, ретинит, водянистость легких, пневмония
Цинк	Оцинкованные и окрашенные металлы	Лихорадка от металлических паров

Источник и влияние на здоровье сварочных газов

Тип газа	Источник	Влияние на здоровье
Оксид углерода	Образуется в дуге	Быстро всасывается в кровь: головная боль, головокружение, мышечная слабость. Высокие концентрации — бессознание, смерть
Фторид водорода	Разложение покрытий электродов	Раздражение глаз и дыхательного тракта. Передозировка: повреждение легких, почек, костей, печени. Хроническое: хроническое раздражение носа, горла, бронхов
Оксиды азота	Образуются в дуге	Низкие концентрации: раздражение глаз, носа, горла. Высокие: патологическая жидкость в легких, серьезные эффекты. Хроническое: эмфизема
Дефицит кислорода	Сварка в замкнутых пространствах, вытеснение воздуха защитным газом	Головокружение, ментальная конфузия, удушье, смерть
Озон	Образуется в сварочной дуге, особенно при плазменной, MIG, TIG	Острое: водянистость легких, кровотечения. Очень низкие концентрации (1 ppm): головная боль, сухость глаз. Хроническое: значительные изменения функции легких

Источник и влияние на здоровье органических паров при сварке

Тип газа	Источник	Влияние на здоровье
Альдегиды (формальдегид)	Покрытия металлов с биндерами и пигментами. Растворители для обезжиривания	Раздражение глаз и дыхательного тракта
Диизоцианаты	Металл с полиуретановой краской	Радражение глаз, носа, горла. Высокая вероятность сенсибилизации — астматические/аллергические симптомы даже при малых дозах
Фосген	Металл с остаточными растворителями обезжиривания. (Фосген образуется реакцией растворителя и сварочного излучения)	Сильный раздражитель глаз, носа, дыхательной системы. Симптомы могут быть задержанными
Фощин	Металл с ингибиторами коррозии. (Фощин образуется реакцией ингибитора и сварочного излучения)	Раздражение глаз и дыхательной системы, может поражать почки и другие органы

Снижение воздействия сварочного дыма

• Сварщики должны понимать опасности материалов. Стандарт OSHA Hazard Communication требует от работодателей информацию и обучение по опасным материалам.
• Сварочные поверхности очищают от покрытий, создающих токсичный риск: остатки растворителей, краска.
• Работники должны позиционироваться, чтобы не вдыхать дым и газы. На ветру при открытой/уличной сварке.
• Общая вентиляция (естественная или принудительная подача свежего воздуха) снижает уровень дыма и газов. Работа на улице не гарантирует адекватную вентиляцию. Без систем вентиляции и вытяжки используйте естественные сквозняки и правильную позицию, чтобы держать дым и газы подальше от себя и других.
• Локальные системы вытяжки удаляют дым и газы из зоны дыхания сварщика. Держите всасывающие колпаки, горелки с вытяжкой, вакуумные сопла близко к источнику столба для максимального улавливания. Переносимые или гибкие системы позиционируют так, чтобы дым и газы уводились от сварщика. Вытяжные отверстия — подальше от других работников.
• Рассмотрите замену на менее дымообразующий или менее токсичный сварочный процесс или расходник.
• Не сваривайте в замкнутых пространствах без вентиляции. Следуйте регламентам OSHA.
• Респираторная защита может потребоваться, если практики работы и вентиляция не снижают экспозицию до безопасных уровней.