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365棋牌打鱼好打嘛 焊接是工业上使材料相互连接的一种基本工艺,被广泛应用于土建、机械和材料加工领域,随着我国工业化程度的不断推进,焊接技术在未来有着广阔的应用前景。然而,焊接作业过程中产生的有害因素制约了焊接技术的应用与发展。焊接过程中的有害因素可分为电焊烟尘、有毒气体、高频电磁场、射线、电弧辐射和噪声等。其中,电焊烟尘是焊接材料伴随电焊过程在高温作用下形成的细小颗粒物。据统计,全球每年消耗的金属焊接材料约为100万t,其中约有0.5%(约5000t)的金属焊接材料转变为焊接烟尘。
一、焊接烟尘的性质及危害
1、烟尘颗粒的粒径
烟尘颗粒形成的方式多种多样,大体而言:单体粒径小于20nm的球状颗粒,一般是在焊接材料的蒸发和冷凝过程中形成的;单体粒径大于20nm的颗粒,一般是由复数个小粒径颗粒碰撞聚合而成的。
烟尘颗粒物按其粒径大小可以分为3类:超细颗粒物(0.01<d≤0.1μm)、细颗粒物(0.1<d≤2.5μm)、粗颗粒物(d>2.5μm)。焊接烟尘一般由超细颗粒物和细颗粒物组成。粒子直径小于0.2μm的焊接烟尘微粒占粉尘总数的50%以上,且绝大多数烟尘微粒的粒径小于1μm。
2、烟尘颗粒的特性
焊接烟尘的特性主要包括悬浮性、凝聚性、磨损性、荷电性等方面。
1)悬浮性
烟尘颗粒的悬浮性与颗粒物的粒径有关。一般情况下,处于静止的空气流场中时:d≥10μm的颗粒,在重力的作用下会加速沉降;0.1<d<10μm的颗粒,会等速沉降;而d≤0.1μm的颗粒,在气体拖曳力、电荷力等作用力的影响下,基本悬浮在空气中不发生沉降。
2)凝聚性
电焊烟尘粒径越小,质量越轻,其比表面积越大,尘粒之间的结合作用越明显。当烟尘颗粒物之间的距离很小时,由于分子间的相互作用,电焊烟尘会发生凝聚现象。
3)磨损性
焊接烟尘颗粒物的磨损性是粒子在流动过程中对器壁或者管壁的磨损效应,它是一个较为复杂的现象,对刚性壁面表现为碰撞磨损,对塑形壁面表现为切割磨损。在粒子净化或输运过程中,常会遇到对塑形材料的磨损,其磨损率与粉尘人射角、人射速度、粉尘硬度、粒径、球形度和浓度等因素有关。
4)荷电性
由于天然辐射、空气中的电离、尘粒之间的碰撞、摩擦等作用,使得焊接烟尘颗粒自身带有电荷,正负电都有可能。一般情况下,粒径小于3μm的小粒径颗粒带负电荷,大粒径颗粒带有正电荷或呈中性;带有同种电荷的颗粒会相互排斥,带有异种电荷的颗粒会相互吸引、结合。
3、焊接烟尘的危害
焊接烟尘的危害主要体现为会损害焊接作业人员的健康。已有研究发现,粒径小于10μm的微粒可以进入气管和支气管,小于2μm的微粒可以进入呼吸系统内部,并且不容易被排出体外。大部分的焊接烟尘都可以进入人体呼吸系统,其在肺部沉积,肺部烟尘沉积过多会引起呼吸系统的病变,如尘肺、锰中毒、金属热、肺气肿、慢性支气管炎,甚至肺癌等疾病。据调查,从事焊接工作的人员患有呼吸道疾病的比例大大高于其他行业从业人员,患肺癌的风险比其他人群高。
焊接烟尘除了会对直接从事焊接作业人员的身体健康造成伤害外,焊接烟尘在受限空间内会随着气流发生迁移,将会对整个空间内的作业人员造成威胁;且烟尘在气流流动缓慢的部位聚集,也会造成作业空间内空气品质恶化和能见度降低,给施工和生产安全带来隐患。
二、挑战与展望
1、焊接烟尘通风净化存在的不足
焊接烟尘问题现今已经成为我国职业卫生领域亟需解决的问题,国内外的相关学者专家针对这一问题做了大量研究工作,不管是理论研究还是实证分析,所有的研究成果都证明,长期接触超标的焊接烟尘会对作业工人的身体健康造成较大危害。目前,在焊接烟尘通风净化研究方面主要存在的问题有:
1)传统的焊接烟尘通风净化系统设计一般仅针对焊接工位,污染源位置固定,作业人员也在同一高度范围内进行作业的情况。但在实际工程上,特别是一些预制式建筑的施工过程中,焊接点可能分布于施工空间的各个角落和各个高程,具有流动性强、焊点之间交叉影响大的特点,因此采用传统的烟尘控制系统难以满足工作现场焊接烟气的控制要求。可采用移动式焊接烟尘净化器,解决焊点散布、流动性大的问题。
2)我国在焊接烟尘运动机理以及置换通风控尘方面的研究起步较晚,对受限空间控尘气流组织的研究还未能形成系统的理论,导致在工程实际通风中,为降低和排除工作空间内的焊接烟尘浓度,往往盲目地加大风量或增加设备数量,并未合理考虑空间内的流场分布,造成能耗和投资的增加,但控尘效果却没有得到相应提高。此外,置换通风效率受季节限制较大,如何提高其在冬季工况下的运行效果,使之应用于全气候条件仍然尚未解决。
2、发展方向
今后,焊接烟尘通风净化的发展趋势主要有以下3个方面:
1)置换通风作为受限空间烟尘通风净化的有效手段将得到越来越广泛的应用,寻求将置换通风与局部通风、自然通风等多种通风净化形式相结合,将会是增强系统的气候适用性、提高除尘效率、降低除尘运行成本和能源消耗的必然要求。
2)在受限空间焊接烟尘通风净化系统设计中,特别是对于高大空间的控尘系统,应强调气流组织的重要性,而不是简单地调节送风速度或者风量以及增加设备数量。CFD数值模拟将成为受限空间焊接烟尘通风净化系统设计不可缺少的一个环节。
3)通风净化系统将向着便捷化、高效化和专业化方向发展,目前已经出现的自吸式焊炬和移动式焊烟净化器就有设备灵活性好、除尘效率高的特点。以后将会出现越来越多的适用于不同生产过程、生产环境专用通风净化系统。
泊头市蓝创环保设备有限公司(http://www.btlchb.com)是一家集除尘器的设计、制造、销售和安装为一体的专业化新型环保设备公司,公司经营各种规格木工除尘设备焊烟净化设备移动式焊接烟尘净化设备电焊烟尘净化设备及配套除尘配件,公司自成立始终致力于发展新型环境治理技术,推广工业领域清洁环保技术,从污染源头进行环保治理,开发适应各种复杂工况的污染治理技术,以满足市场的不同需求。
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