Аерозолі металів при дугового зварювання та тепловій обробці металів

Конденсація і окислення в повітрі парів металів, киплячих при зварці і тепловому різанні (плавка, газополум'яна і плазмова різка), призводять до утворення в повітрі аерозольного хмари - диму оксидів і конденсатів металів входять до складу зварювальних матеріалів і металів, які обробляє.

Дим від зварювання і теплової різання металів вільно поширюється в навколишньому природному середовищу. Метали відносяться до пріоритетних забруднюючих речовин, спостереження за якими обов'язкові у всіх сферах навколишнього середовища.

Більшість дослідників вважають, що всі метали небезпечні для біологічних об'єктів. Ступінь їх небезпеки виражається наступною ланцюжком:

Ag, Hg, Cd> Cu, Pl, Co, Sn, Be> Mn, Zn, Ni, Fe, Cr> Se, Cs, Li, Al.

Всі метали при перевищенні ГДК в воді (мг / л) і повітрі (мг / м3) викликають багатофункціональний токсичний ефект від підвищеної загальної захворюваності до професійних отруєнь. Ознаки загального токсичного впливу металів представлені в таблиці 1.

Надходження аерозолів металів в природне навколишнє середовище крім зниження громадського здоров'я викликає зниження продуктивності сільського господарства через масового розмноження бур'янів, тварин шкідників і патогенних мікроорганізмів.

Кількість надійшов в повітря диму і його властивості залежать від технології і властивостей металу.

При електричне зварювання пари металів або відразу окислюються киснем повітря до оксидів, або, охолонувши в зоні інертного газу, конденсуються у вигляді частинок неокисленного металу.

Варіації величин виносу залежать від типу електрода і виду зварювання:

• При ручного дугового зварювання електродами фтористо-кальцієвого типу на 1 кг на-плавленого металу утворюється від 7,5 до 18 грамів пилу.
• При зварюванні електродами хромо-нікелевого типу - від 5,7 до 36 г / кг, ру-тілові типу - від 7 до 14, 4 г / кг і газо-захисного типу - від 9,7 до 15,7 г / кг пилу .
• Найвища освіту пилу відбувається при ручного дугового зварювання високо-хромистого чавуну - 45г на 1 кг наплавленого металу.
• При напівавтоматичному зварюванні стали в захисті вуглекислого газу - від 8 до 15 г / кг наплавленої дроту.
• При зварюванні в аргоні мідних сплавів - до 18 г / кг, титанових - 4,7 г / кг.
• При автоматичному зварюванні під флюсом відбувається найнижче освіту пилу - від 0,04 до 0,12 г / кг наплавленого металу.

Крім сполук заліза в аерозолі присутні частки кварцу, кварцового скла і оксиди хрому різної валентності і ін.

При тепловому різанні, в залежності від технології, частина виплавленого із зони різу металу перетворюється в окалину, що зменшує утворення диму. Склад диму повторює склад оброблюваного металу.

При газополум'яної, плазмової різки низьколегованих сталей кількість ви-делівшейся пилу G зручно визначати за формулою:

G = Gуд · Vрез · W грам / годину (1)

Vрез - швидкість різу м / ч,

W - обсяг виплавленого металу при різанні одного метра см3 / м різу,

Gуд - питома кількість пилу, що виділяється при різанні одного погонного метра метал-ла, г / см3.

При лазерного різання окалина практично не утворюється, і весь метал різу пре-обертається в дим. Формула (1) набуває вигляду:

G = Vрез · W грам / годину (2).

Значення питомої кількості пилу, що виділяється при різанні одного погонного метра металу, Gуд г / см3 представлено в таблиці 3.

Більш докладно величини викидів дивись в літературних джерелах.

Питомі втрати металу з димом в «малої металургії» електрозварювання і плазмового різання цілком порівнянні з втратами металу в великий металургії. Див. Табл. 4.

Однак викиди від металургійних підприємств і від підприємств машинобудування принципово різні. У машинобудуванні вони здійснюються від нижчих до поверхні землі джерел, ніж в металургії, часто не організовані в потоки і більш різноманітні за складом шкідливих речовин. Метали повертаються в навколишнє середовище безпосередньо поблизу с проживають людьми. Роками на території підприємств і в безпосередній близькості від них (санітарна зона і далі) осідають токсичні метали, сорбируются промислові гази.

Промислова експлуатація фільтрів очищення повітря нашої фірми (MDB, FMPF, ПСМФ, CC-1200) показала, що пил при електрозварювання і плазмовому різанні затримується касетними фільтрами неоднаково ефективно. Очевидно, що відмінність в фільтрації залежить від властивостей пилу.

У вітчизняній літературі систематизовані властивості пилу від різних джерел підприємств машинобудування і металургії. Даних за властивостями пилу від зварювання і теплової обробки металів, відфільтрованих сухим способом, в літературі немає.

Експерти в галузі зварювання та плазмового різання підтвердили, що пил від різних процесів має різні властивості:

• Аерозоль від плазмового різання нержавіючої сталі має високу злипання-стю, погано видаляється з будь-яких поверхонь і при різанні на воді утворює конгломерати (експерт Алексєєва І. С. к. М. Н. Начальник лабораторії ВНДІ охорони праці).
• Пил від механічної обробки зварного шва неіржавіючої сталі не здувається повітрям і видаляється тільки вологою (розчинник) протиранням (експерт - головний зварювальник ВАТ «Суднобудівний завод« Північна верф »Іванов В. П.).

Також встановлено, що пил після плазмового різання АМГ легко змивається з рук потоком холодної води; після різання стали Ст3 змивається потоком холодної води з механічним тертям; після різання хромонікелевої сталі змивається тільки потоком теплої води з механічним тертям і додаванням миючих засобів.

У наших експериментальних дослідженнях визначені властивості різних видів пилу, зібрані в виробничих умовах з фільтруючих пристроїв: • пил з пилепріемніком механічного фільтра FMPF.4 при плазмовому різанні Ст3 - плазмова пил;

• пил з електростатичного фільтра EF 3000 при зварюванні в захисних газах - зварювальний пил;

• пил доломітове з пиловловлюючого пристрої НМСФ.1.

Доломітове пил обрана для контролю методу визначення параметрів пилу, так як її параметри представлені в Довіднику Л. Я. Скря-Біной. [9]

Зразки пилу досліджувалися на модифікованій установці ПСХ-2 за методикою, описаної П. А. Коузовим [12].

Результати вимірювань і розрахунків за методикою визначення повітропроникності шару пилу представлені в таблиці 5.

• Щільність насипний неущільненому і ущільненої пилу плазмового різання в 3,5 рази менше, ніж щільність зварювальної пилу, і в 6,5 разу менше, ніж щільність доломітового пилу.

• Питома поверхня ущільненої пилу плазмового різання в 4,5 рази більше питомої поверхні ущільненої зварювальної пилу і більш ніж в 10 разів більше питомої поверхні ущільненої доломітового пилу.

• Розмір коагульованих фільтрацією і ущільненням частинок плазмової пилу більш ніж в три разі дрібніше зварювальної.

Результати досліджень підтверджені сходимостью довідкових параметрів доломітового пилу з експериментальними величинами.

1. Пари і оксиди металів, що надходять в повітря виробничих приміщень і в атмосферу населених місць від зварювання і теплової обробки, відносяться до пріоритетних забруднюючих речовин, небезпечних для людини і навколишнього середовища.

2. Повітря, що видаляється від джерел парів і окислів металів, підлягає обов'язковій очистці від пилу.

3. Кількість надійшов в повітря диму і його властивості залежать від технології і властивостей металу.

4. Пил від плазмового різання металів відрізняється за своїми властивостями від зварювальної пилу. Розмір коагульованих фільтрацією і ущільненням частинок плазмової пилу більш ніж в три рази дрібніше зварювальної пилу.

5. Менша і більш злипаються плазмова пил утворює на касетах фільтруючий шар з підвищеним опором.

6. Зварювальна пил від зварювання сталей може фільтруватися стандартними поліефірними (PE) фільтрами і електростатичними фільтрами.

7. Плазмова пил повинна фільтруватися касетними фільтрами з тетрафтореті-ленів (PTFE) покриттям.

8. Швидкість фільтрації повинна підбиратися в залежності від оброблюваних металів. При обробці міді, нержавіючих сталей вона повинна бути вдвічі нижче, ніж при обробці сталей.