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    等离子焊接存在哪些危害因素评价中如何识别

    文章栏目:评价 来源:乐投LETOU 浏览次数: 评论: 顶: 踩:

    一、工艺简介

    (一)等离子体

    一种气体经过电离作用以后,便产生带正电的阳离子和带负电的阴离子(电子)。这两种相互矛盾的离子处在一个统一体中,而且彼此所带的正负电荷相等,这种处于电离状态的气体就称为等离子体。等离子体是气体的特殊状态。等离子体的总电荷等于零而呈电中性。它和金属、电解液一样有较高的导电性,和气体一样有很大的流动性。更重要的是带电离子重新结合时能释放出巨大的能量,激起很高的温度,发出很强的光。

    (二)等离子弧

    等离子弧是等离子体在工业上应用的一种形式,是由一种特制的等离子弧喷枪产生的压缩电弧。等离子弧按其阳极不同,通常可分三种形式。

    1非转移弧

    这种电弧是由钍钨棒作阴极,枪体内壁作阳极,两者之间产生的电弧可用来切割非金属、喷涂和焊接薄件等。

    2转移弧

    它是由钍钨棒作为阴极、工件作为阳极所产生的电弧。主要用于切割、焊接厚件与熔化金属等。

    3混合弧

    由上述两种电弧组合而成的等离子弧。如堆焊多采用这种电弧。

    (三)等离子焊

    等离子焊与一般的焊接方法相比有温度高、能量集中、焊接速度快、生产效率高、质量好、应用范围广等许多优点,已日益被广泛地应用于生产中。目前,等离子弧焊接向两个方面发展。第一,应用等离子弧解决精密仪器、

    电子设备等高精尖产品零件的焊接,如微束等离子弧可焊接0026mm的不锈钢金属箔。第二,焊接很厚的材料,一次焊透的最大厚度可达127mm。等离子堆焊是在工件表面堆上一层具有特殊用途的合金,如堆上一层耐磨损、耐磨蚀、耐高温的金属层,这样既保证了工件基体的良好性能,又满足了特殊部位所应具有的特殊用途。为了克服堆焊过程中电弧电压不稳、堆焊金属比较厚等缺点,发明了利用粉末作为填充材料的等离子喷焊新工艺。

    二、危害因素识别

    随着等离子焊工艺的广泛应用,作业过程中的有害因素已逐渐为人们识别和认识。由于等离子弧弧区温度高达钟),采用高压高频(2500V、250kHz)振荡器引弧,以及使用钍钨捧作阴极材料等,一般认为等离子焊工艺过程中的有害因素与氩弧焊类似,主要有臭氧、氮氧化物、一氧化碳、电焊烟尘和金属氧化物、热辐射、高频电磁场、噪声、紫外辐射和电离辐射以及电击伤等。

    (一)光辐射

    等离子弧光辐射包括软X射线、紫外线、可见光和红外线等。等离子弧中的紫外线、可见光和红外线的强度均较手工电弧焊、氩弧焊为高。等离子弧中紫外线强度较其他两种电弧为高,其产生的生物学作用强度较强。因此等离子弧光辐射的防护应较手工电弧焊和氩弧焊更严格。关于等离子弧中是否存在软X射线的问题尚有争议。有人认为等离子弧只能辐射出短波紫外线,不存在软X射线,故可以不考虑电离辐射的危害。有人则认为,目前因测量仪器的限制未能测出软X射线,但还不能排除等离子弧能放射出软X射线。不过即使等离子弧中有X射线存在的话,估计其能量也很低,对人体危害不大。

    (二)有害气体

    等离子焊工艺所产生的有害气体包括臭氧、氮氧化物、一氧化碳和氯代烃(如三氯乙烯、四氯化碳等),以及经紫外线照射后的分解产物光气等。

    1臭氧

    等离子弧中一定波长的紫外线可激活空气中的氧,经化学反应而产生臭氧。臭氧的浓度与等离子焊的工作电流成正比,尤以焊接铝时为甚。采取良好的通风措施则可大大降低臭氧浓度。

    2氮氧化物

    等离子焊工艺现场空气中的氮氧化物是由于等离子弧引起空气中氮、氧分子离解,重新结合而形成的。它包括氧化亚氮、一氧化氮、二氧化氮、三氧化二氮、四氧化二氮和五氧化二氮等一系列氮的氧化物。尽管氮氧化物的种类繁多,但在空气中主要以二氧化氮的形式存在。等离子焊工艺现场空气中氮氧化物浓度与焊接有一定的关系,当电流达到一定数值而又无局部通风措施时,氮氧化物浓度可能很高。一旦采取局部抽风装置,氮氧化物浓度就可大大降低。等离子弧切割不同的成流气体对于氮氧化物形成也有影响。以空气和高纯度的氮气作为成流气体的等离子弧切割现场氮氧化物的浓度明显要高。等离子弧切割现场氮氧化物的浓度与操作的时间成明显的正相关,现场操作的时间越长,氮氧化物的浓度越高。

    3一氧化碳

    等离子弧工艺中可产生少量的一氧化碳,对人体危害不大。

    4氯代烃和光气

    当用氯代烃去除金属表面油污后再施行等离子焊工艺时,氯代烃(如三氯乙烯和四氯化碳)在紫外线照射后分解产生光气等有害气体。因此,凡对表面存在氯代烃的金属材料焊接时,应注意光气对人体的危害。

    (三)电焊烟尘和金属氧化物

    金属材料在等离子弧高温作用下熔融、气化,以电焊烟尘的形式或进一步氧化成金属氧化物烟尘的形式向周围空间扩散,并经由呼吸道吸入而作用于人体。等离子焊操作过程中所存在的金属及其氧化物烟尘的种类与所使用的金属材料的成分密切相关,而浓度则受工艺特性、设备功率、等离子焰流的喷出速度和有无防护措施,特别是受有无抽风排尘装置等因素的影响。由于等离子弧的温度远较其他电弧为高,而且等离子弧有一定的冲击力,所以产生的烟尘浓度亦必然较其他电弧工艺为高。常见烟尘化学成分为铁的氧化物(三氧化二铁)、铬及其氧化物(三氧化铬)、锰、镍等。

    (四)热辐射

    等离子弧工艺中的热辐射给眼和皮肤带来一定的危害,应采取必要的防护措施。

    (五)高频电磁场

    等离子弧需由高压高频电器来激发引弧,故在引弧的一瞬间(几秒)有高频电磁场存在。

    (六)噪声

    由于成流气体在等离子弧喷枪内以一定速度流动,经压缩的等离子焰流从喷枪口高速喷射出来时产生气流噪声。噪声强度与气体的种类、流动速度和喷枪设计的特点有关。等离子弧喷涂和切割因工艺上要求有一定的冲击力,因而噪声强度较高,多数可达100dB (A)以上。

    (七)放射性物质

    目前应用的等离子弧工艺,有的仍采用钍钨棒作阴极,这种钍钨电极含有氧化钍1%~25%,存在α、β、γ三种射线。为避免与减少等离子弧工艺中放射性物质对人体的作用,现已有使用铈钨棒等不含钍或不含放射性物质的阴极材料。经测量,铈钨电极的放射性较钍钨电极低2个数量级。目前已有相当数量的等离子弧工艺采用了铈钨电极或钝钨电极,这样既有利于工艺操作,又有利于防护。

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