Сварочные дымы: опасности и способы безопасного снижения воздействия

Сварка соединяет материалы плавлением металла заготовки с наплавным металлом для образования прочного стыка. Процесс выделяет видимый дым, содержащий вредные металлические испарения и газовые побочные продукты.

Эта статья обсуждает сварочные операции, применимые стандарты и рекомендации по защите сварщиков и коллег от воздействия множества опасных веществ в сварочных дымах.

Что такое сварочные дымы?

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

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

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

Также может 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 сварочных дымов на работника:

• Тип сварочного процесса
• Базовый металл и наплавные металлы
• Состав сварочного прутка
• Расположение (на улице, в замкнутом пространстве)
• Рабочие практики сварщика
• Движение воздуха
• Использование систем вентиляции

Три фактора определяют риски

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 специфических процессах и продуктах.

2. Концентрация сварочного дыма

Концентрация дыма и вредных веществ максимальна в колонне дыма, поднимающейся от точки сварки. Чем быстрее дым удаляется вентиляцией, тем лучше.

3. Длительность вдыхания сварочных дымов

Как долго сварщик вдыхает дым зависит от времени фактической сварки. Некоторые сварщики 1–2 часа в день, другие — весь день. Простой расчет (arcing time): дольше сварка — больше дым — выше опасность вдыхания смеси газов и частиц.

Сварочные дымы могут вызывать серьезные заболевания

Очевидно, вдыхание сварочных дым потенциально опасно. Если не убеждены, читайте научные исследования: сварочные дымы вызывают физические недомогания и серьезные заболевания — рак, астму, даже симптомы болезни Паркинсона.

Влияние на здоровье при вдыхании сварочного дыма

• Острое воздействие: раздражение глаз, носа, горла, головокружение, тошнота. Работники с симптомами должны покинуть зону, выйти на свежий воздух, обратиться за медпомощью.
• Длительное воздействие: повреждение легких, рак (легких, гортани, мочевыводящих путей).
• Отдельные дымы: металлическая лихорадка, язвы желудка, повреждение почек, нервной системы. Длительное воздействие марганца — симптомы паркинсонизма.
• Газы (гелий, аргон, CO2) вытесняют кислород, ведут к удушью, особенно в замкнутых пространствах. Угарный газ — серьезная угроза удушья.

Источник и влияние на здоровье сварочных дымов

Тип дыма	Источник	Влияние на здоровье
Алюминий	Алюминиевые компоненты некоторых сплавов (Инконель, медь, цинк, сталь, магний, латунь) и наплавные материалы	Дыхательное раздражение
Бериллий	Упругители в меди, магниевых, алюминиевых сплавах, электрических контактах	"Металлическая лихорадка". Канцероген. Хронические эффекты: повреждение дыхательных путей
Оксиды кадмия	Нержавейка с кадмием или покрытые материалы, цинковые сплавы	Резка дыхательной системы, сухость и боль в горле, боль в груди, задыхаемость. Хронические: повреждение почек, эмфизема. Подозреваемый канцероген
Хром	Большинство нержавеек и высоколегированных материалов, сварочные прутки. Также покрытие	Риск рака легких. Кожное раздражение. Некоторые формы канцерогенны (шестивалентный хром)
Медь	Сплавы: Монель, латунь, бронза. Также некоторые прутки	Острое: раздражение глаз, носа, горла, тошнота, "металлическая лихорадка"
Фториды	Частое покрытие электродов и флюс для низко- и высоколегированных сталей	Острое: раздражение глаз, носа, горла. Длительное: проблемы с костями и суставами. Хроническое: избыток жидкости в легких
Оксиды железа	Основной загрязнитель во всех процессах сварки железа/стали	Сидероз — доброкачественное заболевание легких от отложения частиц. Острое: раздражение носа и легких. Проходит при прекращении воздействия
Свинец	Пойка, латунные и бронзовые сплавы, грунтовка/покрытие на сталях	Хронические эффекты на нервную систему, почки, пищеварение, умственные способности. Свинецовое отравление
Марганец	Большинство сварочных процессов, особенно высокопрочные стали	"Металлическая лихорадка". Хронические: проблемы ЦНС
Молибден	Сплавы стали, железо, нержавейка, никелевые сплавы	Острое: раздражение глаз, носа, горла, одышка
Никель	Нержавейка, Инконель, Монель, Хастеллой, высоколегированные материалы, прутки, оцинкованная сталь	Острое: раздражение глаз, носа, горла. Рак в других профессиях. Дерматит и проблемы легких
Ванадий	Некоторые стальные сплавы, железо, нержавейка, никелевые сплавы	Острое: раздражение глаз, кожи, дыхательных путей. Хроническое: бронхит, ретинит, жидкость в легких, пневмония
Цинк	Оцинкованные и покрашенные металлы	Металлическая лихорадка

Источник и влияние на здоровье сварочных газов

Тип газа	Источник	Влияние на здоровье
Угарный газ	Образуется в дуге	Быстро всасывается в кровь: головная боль, головокружение, мышечная слабость. Высокие концентрации: бессознание, смерть
Фторид водорода	Декомпозиция покрытий прутков	Раздражает глаза и дыхательные пути. Переизбыток: 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 и серьезные эффекты. Хроническое: эмфизема
Кислородная недостаточность	Сварка в замкнутых пространствах, вытеснение воздуха защитным газом	Головокружение, ментальная путаница, удушье, смерть
Озон	Образуется в сварочной дуге, особенно плазменной, MIG, TIG	Острое: жидкость в легких, кровотечения. Очень низкие концентрации (1 ppm): головная боль, сухость глаз. Хроническое: значительные изменения функции легких

Источник и влияние на здоровье органических паров от сварки

Тип газа	Источник	Влияние на здоровье
Альдегиды (формальдегид)	Металл с биндерами и пигментами. Дегрозирующие растворители	Раздражитель глаз и дыхательных путей
Диизоцианаты	Металл с полиуретановой краской	Радражение глаз, носа, горла. Высокая вероятность сенсибилизации, астматические/аллергические симптомы даже при малых дозах
Фосген	Металл с остаточными дегрозирующими растворителями (образуется реакцией растворителя и сварочного излучения)	Сильный раздражитель глаз, носа, дыхательной системы. Симптомы могут быть задержанными
Фощин	Металл с ингибиторами ржавчины (образуется реакцией ингибитора и сварочного излучения)	Раздражитель глаз и дыхательной системы, может повреждать почки и другие органы

Снижение воздействия сварочных дымов

• Сварщики должны понимать опасности материалов. Стандарт OSHA Hazard Communication требует от работодателей информацию и обучение по опасным материалам на рабочем месте.
• Сварочные поверхности очищать от покрытий, создающих токсическое воздействие: остатки растворителей, краска.
• Работники должны позиционироваться, чтобы не вдыхать дым и газы. Например, на ветру при открытой сварке.
• Общая вентиляция (естественная или принудительная подача свежего воздуха) снижает уровень дыма и газов. Работа на улице не гарантирует адекватную вентиляцию. В зонах без вентиляции и вытяжки сварщики должны использовать естественные тяги с правильной позицией, чтобы держать дым и газы подальше от себя и других.
• Локальная вытяжная вентиляция удаляет дым и газы из дыхательной зоны сварщика. Держите вытяжки, пистолеты-вытяжки и вакуумные сопла близко к источнику колонны для максимального удаления. Портативные или гибкие системы позиционируйте так, чтобы дым и газы уводились от сварщика. Вытяжные отверстия — подальше от других работников.
• Рассмотрите замену на менее дымобразующий или менее токсичный тип сварки или расходники.
• Не сварьте в замкнутых пространствах без вентиляции. См. регламенты OSHA.
• Респираторная защита может потребоваться, если рабочие практики и вентиляция не снижают воздействие до безопасных уровней.