第三十一章 铝及铝合金焊接的职业健康和烟尘危害

第 三 十 一 章 铝 及 铝 合 金 焊 接 的 职 业 健 康 和 烟 尘 危 害 第 一 节 铝 及 铝 合 金 焊 接 的 职 业 健 康 安 全 要 求 焊 接 操 作 者 面 临 着 随 时 可 能 发 生 的 火 灾 爆 炸 触 电 灼 烫 高 处 坠 落 和 急 性 中 毒 等 危 害, 以 及 弧 光 电 焊 烟 尘 有 毒 气 体 高 频 电 磁 辐 射 射 线 噪 声 和 热 辐 射 等 有 害 因 素 的 影 响, 容 易 发 生 工 伤 事 故 和 职 业 危 害, 并 造 成 环 境 污 染 在 焊 接 安 全 技 术 和 劳 动 卫 生 防 护 工 作 方 面, 我 国 焊 接 医 务 及 环 保 工 作 者 做 了 大 量 的 工 作, 颁 布 了 相 关 的 法 律 法 规, 制 定 了 相 应 的 政 策 和 规 章, 并 在 生 产 实 际 中 监 督 实 施, 以 保 障 焊 接 员 工 的 身 体 健 康 早 在 1965 年, 国 务 院 关 于 加 强 企 业 安 全 工 作 的 规 定 中 就 明 确 提 出, 焊 工 是 特 殊 工 种, 必 须 进 行 专 门 的 安 全 技 术 训 练, 经 过 考 试 合 格 后, 才 准 许 操 作 1979 年, 国 务 院 批 准 国 家 劳 动 总 局 卫 生 部 关 于 加 强 厂 矿 企 业 烟 尘 防 毒 工 作 的 报 告, 指 出 重 点 企 业 要 在 3 年 内 消 除 电 焊 粉 尘 锰 臭 氧 氧 化 氮 弧 光 等 对 工 人 的 危 害 1988 年, 首 次 颁 布 了 焊 接 与 切 割 安 全 国 家 标 准 GB9448-1988 1999 年 修 订 后 作 为 强 制 性 国 标 再 次 颁 布 实 施 1996 年, 颁 布 了 车 间 空 气 中 电 焊 烟 尘 卫 生 标 准 国 标 (GB11194-1996), 确 定 焊 接 烟 尘 的 最 高 允 许 浓 度 为 6mg/m 3 2007 年, 颁 布 了 我 国 工 作 场 所 有 害 因 素 职 业 接 触 限 值 GBZ2-2007 相 关 规 定, 确 定 了 各 种 有 害 气 体 及 粉 尘 的 接 触 限 值 对 焊 接 中 产 生 的 有 害 气 体 规 定 了 加 权 平 均 容 许 浓 度 分 别 电 焊 烟 尘 ( 总 尘 ) 6mg/m 3, 铝 氧 化 铝 铝 合 金 粉 尘 ( 总 尘 ) 3mg/m 3, 臭 氧 0.3mg/m 3, 二 氧 化 氮 5mg/m 3 职 业 接 触 限 值 是 指 劳 动 者 在 职 业 活 动 过 程 中 长 期 反 复 接 触 对 机 体 不 引 起 急 性 或 慢 性 有 害 健 康 影 响 的 容 许 接 触 水 平 因 此, 在 从 事 铝 合 金 焊 接 的 环 境 必 须 通 过 各 种 方 法 来 治 理 焊 接 过 程 中 产 生 的 有 害 气 体 及 粉 尘, 满 足 职 业 健 康 安 全 的 要 求 第 二 节 焊 接 烟 尘 的 产 生 机 理 373

焊 接 烟 尘 是 焊 接 区 蒸 发 出 来 的 金 属 及 其 冶 金 反 应 物 蒸 汽 远 离 焊 接 区 后 凝 结 而 成, 以 气 溶 胶 的 形 态 存 在 蒸 汽 在 焊 接 区 附 近 先 凝 结 成 一 次 粒 子, 一 次 粒 子 随 着 温 度 的 降 低 再 凝 结 成 二 次 粒 子, 然 后 按 一 定 的 方 式 扩 散 出 去, 而 且 在 这 些 粒 子 的 形 成 过 程 中 又 有 着 复 杂 的 中 间 过 程 焊 接 烟 尘 的 形 核 机 制 主 要 有 两 种 : 均 质 形 核 与 非 均 质 形 核 常 用 焊 条 下,, 试 验 证 实 0. 1μm 量 级 粒 子 主 要 分 为 尖 晶 石 型 和 氟 化 物 型 两 类, 均 以 蒸 汽 到 粒 子 转 变 所 形 成 ;1μm 及 更 大 一 些 的 粒 子 主 要 以 气 泡 到 粒 子 转 变 机 制 所 形 成 焊 后 烟 尘 粒 子 的 长 大 以 凝 并 为 主, 凝 并 主 要 有 两 种 方 式 : 聚 集 型 和 融 合 型 焊 接 烟 尘 由 电 弧 区 产 生 以 后, 在 分 散 于 空 气 的 过 程 中 发 生 了 不 同 程 度 的 凝 并 和 聚 集 对 焊 接 烟 尘 粒 子 的 直 接 采 样 电 镜 观 察, 烟 尘 粒 子 主 要 有 两 种 形 式 的 长 大 过 程, 一 种 是 熔 合 过 程, 它 是 由 几 个 焊 接 烟 尘 的 一 次 粒 子 熔 合 成 单 个 大 粒 子 的 过 程, 一 次 粒 子 之 间 无 明 显 边 界, 这 种 熔 合 的 主 要 特 征 是 熔 合 后 的 单 个 大 粒 子 的 总 表 面 积 小 于 一 次 粒 子 的 表 面 积 之 和 ; 另 一 种 是 聚 集 过 程, 它 是 由 几 十 个 甚 至 几 百 个 一 次 粒 子 聚 集 在 一 起 的 过 程, 就 像 是 一 串 葡 萄, 一 次 粒 子 靠 表 面 粘 连 在 一 起, 并 有 明 显 边 界 当 小 粒 子 熔 合 时, 较 小 的 粒 子 消 失, 留 下 的 只 是 新 的 更 大 粒 子 ; 而 小 粒 子 聚 集 在 一 起 时, 小 粒 子 保 持 其 个 体 身 份, 但 失 去 动 力 性 质 上 的 独 立 性, 无 论 是 发 生 粒 子 熔 合 还 是 聚 集, 都 会 引 起 烟 尘 中 粒 子 大 小 形 状 以 及 数 量 浓 度 的 变 化 第 三 节 焊 接 烟 尘 的 成 分 及 危 害 有 害 于 健 康 的 气 态 和 颗 粒 状 态 物 质 ( 包 含 气 体 烟 雾 灰 尘 等 ) 统 称 为 有 害 物 质 由 焊 接 及 相 关 工 艺 过 程 中 产 生 的 有 害 物 质 的 存 在 形 式 有 气 态 和 颗 粒 状 态 两 种, 颗 粒 状 态 物 质 以 微 小 的 固 体 颗 粒 弥 散 在 空 气 中, 根 据 尺 寸 大 小 对 焊 接 及 相 关 工 艺 过 程 中 产 生 的 悬 浮 颗 粒 的 分 类 见 表 31-1 表 31-1 根 据 尺 寸 大 小 对 焊 接 及 相 关 工 艺 过 程 中 产 生 的 悬 浮 颗 粒 的 分 类 可 吸 入 物 : 烟 尘 总 体 通 过 呼 吸 进 入 : 粉 尘 焊 接 烟 尘 钎 焊 烟 尘 374

0.01µm 0.1µm 1µm 10µm 100µm (0.1mm) 通 过 呼 吸 进 入 不 可 通 过 呼 吸 进 入 在 焊 接 及 相 关 工 艺 过 程 中 的 有 害 物 质 是 在 焊 接 切 割 及 相 关 工 艺 过 程 中 产 生 的, 取 决 于 采 取 的 焊 接 形 式 以 及 所 用 的 焊 接 材 料, 是 一 种 可 吸 入 的 空 气 污 染 物 质, 悬 浮 在 空 气 中 的 颗 粒 非 常 小, 一 般 尺 寸 小 于 1µm, 根 据 对 某 厂 地 铁 车 体 厂 房 铝 合 金 焊 接 烟 尘 的 测 定 : 粒 径 0.1 0.28µm 占 到 总 量 的 79%(<0.1µm 11%,0.1 ~ 0.2µm 43%,0.24 ~ 0.28µm 25%), 因 此 是 可 呼 吸 的, 并 称 之 为 焊 接 烟 雾, 铝 合 金 焊 接 中 产 生 的 有 害 气 体 及 粉 尘 的 危 害 叙 述 如 下 一 气 态 有 害 物 质 1. 一 氧 化 碳 CO CO 是 一 种 非 常 有 害 的 无 味 气 体, 它 能 阻 碍 血 的 载 氧 能 力, 使 细 胞 组 织 缺 氧, 当 呼 吸 区 的 CO 质 量 浓 度 达 到 150 ml/m 3 时, 就 会 产 生 眩 晕 疲 劳 和 头 痛 ; 达 到 700 ml/m 3 时, 会 导 致 昏 厥 脉 搏 和 呼 吸 率 增 加, 最 后 失 去 知 觉, 呼 吸 停 顿, 心 跳 停 止 和 死 亡 2. 氮 氧 化 物 氮 的 氧 化 物 有 NO 和 NO 2 两 种, NO 是 一 种 无 色 有 毒 气 体,NO 2 是 棕 红 色 的 有 毒 气 体 NO 2 的 毒 性 比 NO 大 得 多, 甚 至 在 质 量 浓 度 相 当 低 时 就 具 有 刺 激 作 用 初 期 感 到 刺 激 气 体 存 在, 呼 吸 困 难,4~12h 后 逐 渐 出 现 恶 心 症 状, 最 后 出 现 致 命 的 肺 水 肿 3. 臭 氧 O 3 O 3 在 高 质 量 浓 度 下 是 一 种 带 有 刺 激 性 的 强 毒 性 深 蓝 色 气 体, 它 对 呼 吸 器 官 和 眼 睛 有 刺 激 作 用, 能 引 起 喉 咙 刺 激 呼 吸 困 难, 并 可 能 导 致 肺 水 肿 另 外 还 可 能 有 潜 在 的 致 癌 作 用, 已 被 列 为 第 三 类 致 癌 物 质 在 铝 合 金 焊 接 中 采 用 MIG 焊 和 TIG 焊, 会 产 生 大 量 的 臭 氧, 通 常 臭 氧 含 量 会 超 过 国 家 标 准 20 倍, 甚 至 高 达 100 倍, 严 重 危 害 员 工 健 康 4. COCl 2 COCl 2 是 一 种 带 有 霉 烂 味 的 有 毒 气 体, 接 触 者 接 触 (3~8h) 会 出 现 轻 微 的 症 状, 随 后 严 重 刺 激 呼 吸 道, 最 后 导 致 肺 水 肿 375

5. HCN 涂 层 材 料 产 生 的 气 体, HCN 是 一 种 带 有 苦 杏 仁 味 非 常 弱 且 非 常 不 稳 定 的 氢 氰 酸, 但 它 是 作 用 最 强 最 快 的 毒 气 之 一, 它 的 危 害 类 似 于 CO, 可 以 极 大 地 阻 碍 氧 在 血 中 的 运 输 6. CH 2O CH 2O 是 一 种 带 有 辛 辣 味 的 无 色 气 体, 对 粘 膜 具 有 强 烈 的 刺 激 作 用, 能 引 起 呼 吸 道 的 发 炎 并 可 能 引 起 癌 的 诱 变 7. TDI TDI 是 甲 苯 基 二 异 氰 酸 盐, 对 呼 吸 道 有 强 烈 的 刺 激 作 用, 能 产 生 像 气 喘 病 的 症 状, 并 有 可 能 导 致 支 气 管 气 喘 病 发 生 的 敏 感 性 二 颗 粒 状 有 害 物 质 1. 对 肺 产 生 压 迫 的 物 质 对 肺 产 生 压 迫 的 物 质 主 要 有 5 种 :1 铁 的 氧 化 物 (FeO Fe 2O 3 Fe 3O 4), 长 期 高 浓 度 地 吸 入, 会 导 致 烟 尘 在 肺 中 的 沉 积, 引 发 铁 质 沉 积 性 铁 尘 肺 病 但 如 果 停 止 接 触, 肺 内 的 铁 质 沉 积 会 逐 渐 消 散 2 Al 2O 3 会 导 致 烟 尘 在 肺 中 的 沉 积, 在 某 些 情 况 下 会 发 生 铝 尘 肺 病 但 停 止 接 触 后 沉 积 不 会 逐 渐 消 散, 并 对 呼 吸 道 产 生 刺 激 3K 2O Na 2O TiO 2 三 种 氧 化 物 都 会 导 致 烟 尘 在 肺 中 的 沉 积, 故 被 列 入 对 肺 产 生 压 迫 的 物 质 铝 及 铝 合 金 焊 接 时, 焊 工 长 期 吸 入 含 铝 化 物 为 主 的 有 害 物 质, 如 烟 尘 和 有 害 气 体 ( 臭 氧 氮 氧 化 物 等 ), 可 能 引 起 铝 尘 肺 病 2. 有 毒 物 质 有 毒 物 质 主 要 有 7 种 :1 锰 的 氧 化 物 (MnO 2 Mn 2O 3 Mn 3O 4 MnO), 质 量 浓 度 高 时, 对 呼 吸 道 有 刺 激 作 用 并 导 致 肺 炎, 长 期 接 触 能 损 害 神 经 系 统 从 而 导 致 麻 痹 症 2 氟 化 物 (CaF 2 KF NaF 其 他 ) 质 量 浓 度 高 时, 对 胃 粘 膜 和 呼 吸 道 粘 膜 产 生 刺 激, 长 期 吸 入 且 多 量 时, 可 导 致 对 骨 的 慢 性 损 害 3 钡 化 物 (BaCO 3 BaF 2) 在 烟 尘 中 主 要 以 水 溶 性 形 式 存 在, 吸 入 后 对 人 体 有 危 害 ; 当 可 溶 性 钡 超 过 最 大 允 许 值 时, 会 有 少 量 钡 的 积 累, 在 某 些 情 况 下 导 致 人 体 组 织 缺 钾 4 氧 化 铅 可 能 导 致 血 和 神 经 的 中 毒 5 氧 化 铜 氧 化 锌 吸 入 它 们 的 烟 尘 可 引 起 中 毒 性 发 热 6 五 氧 化 钒, 有 毒 并 对 眼 睛 和 呼 吸 道 有 刺 激 作 用 当 质 量 浓 度 高 于 MAK 值 时, 会 导 致 肺 功 能 的 损 害 3. 致 癌 物 质 被 列 入 致 癌 物 质 的 主 要 有 5 种 :1 六 价 铬 化 物, 铬 酸 盐 形 式 的 六 价 铬 化 物 和 CrO 3 对 人 体 有 致 癌 作 用, 尤 其 对 呼 吸 器 官 致 癌 较 敏 感 六 价 铬 化 物 对 粘 膜 也 有 刺 激 和 腐 蚀 作 用 2 氧 376

化 镍 (NiO NiO 2 Ni 2O 3) 对 呼 吸 道 有 致 癌 作 用 3 氧 化 镉 (CdO) 它 有 强 烈 的 刺 激 作 用, 类 似 于 亚 硝 酸 气 体, 可 导 致 严 重 的 肺 水 肿 4 氧 化 铍 (BeO) 通 常 有 强 毒 性, 含 有 Be 的 烟 尘 对 上 呼 吸 道 有 严 重 的 刺 激 作 用, 出 现 急 性 金 属 烟 尘 中 毒 性 发 热, 可 导 致 慢 性 呼 吸 道 发 炎 5 氧 化 钴 (CoO) 当 质 量 浓 度 较 高 时, 对 呼 吸 系 统 有 危 害 三 电 弧 焊 有 害 物 质 引 起 的 典 型 健 康 损 害 1. 电 焊 工 尘 肺 X 射 线 形 态 学 和 病 理 组 织 学 研 究 成 果 证 实, 电 焊 工 尘 肺 既 不 是 铁 粉 末 沉 着 症, 也 与 矽 肺 不 同, 而 是 焊 工 吸 入 以 氧 化 铁 为 主, 同 时 混 有 氧 化 锰 二 氧 化 硅 和 氟 化 物 等 混 合 烟 尘 和 气 体, 长 期 慢 性 综 合 作 用 所 致 的 一 种 混 合 性 尘 肺 电 焊 工 尘 肺 对 肺 器 官 产 生 轻 度 损 害, 肺 部 形 成 的 纤 维 化 组 织 是 一 种 不 可 逆 病 变 电 焊 工 尘 肺 的 发 病 比 较 缓 慢, 发 病 工 龄 大 都 在 15~20 年 以 上, 但 也 有 5 年 以 下 的 发 病 者 电 焊 工 尘 肺 临 床 症 状 一 般 较 轻, 主 要 表 现 为 胸 闷 胸 痛 气 短 咳 嗽 和 咳 痰 等 ; 严 重 者 可 因 肺 气 肿 或 支 气 管 扩 张 而 咯 血 在 患 者 胸 部 X 光 照 片 上, 呈 网 状 阴 影, 个 别 病 例 晚 期 出 现 块 状 阴 影, 胸 膜 改 变 较 小, 并 发 肺 结 核 较 少, 约 为 2%~3% 2. 氟 中 毒 和 电 焊 烟 热 氟 中 毒 是 长 期 吸 入 含 氟 量 很 高 的 烟 尘 所 引 起 的 一 种 骨 质 硬 化 的 病 变, 也 就 是 通 常 所 说 的 氟 骨 症 长 期 使 用 碱 性 焊 条, 吸 入 可 溶 性 氟 化 物 烟 尘, 还 会 出 现 上 呼 吸 道 刺 激 症 状, 最 初 的 症 状 是 口 渴 咽 喉 痛 ; 严 重 时 午 夜 前 后 身 体 发 热, 下 半 夜 体 温 恢 复 正 常, 第 二 天 四 肢 无 力, 出 现 所 谓 电 焊 烟 尘 热 3. 锰 中 毒 在 一 些 使 用 高 锰 堆 焊 焊 条 的 作 业 中, 长 期 吸 入 高 浓 度 锰 的 烟 尘, 可 发 生 锰 中 毒 锰 中 毒 一 般 呈 慢 性 过 程, 初 期 症 状 为 头 晕 头 痛 失 眠 记 忆 力 减 退 疲 乏 无 力 及 关 节 酸 痛 等, 严 重 时 四 肢 不 灵 走 路 艰 难 书 写 困 难 等 四 氩 弧 焊 引 起 的 健 康 损 害 健 康 影 响 调 查 表 明, 氩 弧 焊 有 害 物 质 对 健 康 的 影 响, 比 焊 条 电 弧 焊 更 强 烈, 其 典 型 健 康 损 害 主 要 有 以 下 两 种 1. 神 经 衰 弱 症 与 呼 吸 道 刺 激 症 氩 弧 焊 工 吸 入 臭 氧 和 氮 氧 化 物, 常 常 出 现 头 晕 头 痛 失 眠 多 梦 疲 劳 无 力 等 神 经 衰 弱 症 候 群, 同 时 还 有 胸 闷 胸 痛 咳 嗽 不 思 进 食 等 呼 吸 道 刺 激 症 严 重 时 可 发 生 肺 水 肿 和 支 气 管 炎 2. 氩 弧 焊 工 尘 肺 377

长 期 从 事 铝 及 铝 合 金 的 氩 弧 焊 工, 可 能 遭 受 所 谓 氩 弧 焊 工 尘 肺 损 害 这 种 病 变 主 要 是 由 铝 烟 尘 引 起 的 在 X 光 照 片 上 的 特 征 与 前 述 焊 工 尘 肺 一 样, 即 呈 现 网 状 纹 和 结 节 阴 影 五 CO 2 气 体 保 护 焊 引 起 的 健 康 损 害 CO 2 气 体 保 护 焊 有 害 物 质 引 起 的 典 型 健 康 损 害 主 要 有 以 下 两 种 1. 神 经 衰 弱 症 候 群 长 期 吸 入 低 浓 度 的 CO, 可 能 出 现 头 疼 头 晕 四 肢 无 力 等 神 经 衰 弱 症 候 群 2. 金 属 烟 热 和 呼 吸 道 刺 激 症 长 期 吸 入 含 锰 多 的 烟 尘, 可 能 引 起 金 属 烟 热 和 呼 吸 道 刺 激 症, 甚 至 引 起 锰 中 毒 378