焊接作业弧光危害及其防护对策

孙彦水

焊接是集多门类、多学科技术为一体的成形技术。它作为一种精确、可靠、低成本、高技术的材料连接方法，未来仍将是制造业的重要加工手段。其中，电弧焊仍是主要的焊接工艺方法。在发展中国家，采用手工电弧焊的方式进行焊接，仍将占焊接作业的60%左右。

据经济普查数据及有关文献，我国工业及建筑业总人数为1.57亿人，电焊作业人员数量约占全国工业总人数的2%～3%。若按2%的比例计算，则全国从事电焊作业的人员总数应该在315万左右。另据统计，我国仅是持有“熔化焊接与热切割作业”焊工证的人数达265万以上。

电弧焊的弧光危害

在焊接弧光造成的危害中，可以分为直接和间接危害。直接危害是指高能弧光直接作用于作业人员，造成人体的损伤；而间接危害则可以包括伴随弧光而产生的有毒有害气体等其他物质对作业人员的危害。

电焊弧光的直接危害

电焊弧光中包含高强度的紫外线（占能量的62%）、可见光（占3%）和红外线（占35%）等，它们都可对人体造成严重危害。其中，最直接伤害首先体现在对眼部和皮肤的伤害上。

紫外线会导致电弧眼（图1）、翼状赘肉（图2）、黄斑病变（图3）、白内障（图4）、皮炎甚至皮肤癌。电弧产生的强可见光，其光亮度变化可达数千甚至上万倍，远远高于肉眼能承受的极限。强可见光可引起短暂失明、视力下降、眼睛疲劳、眼睑痉挛和结膜炎等。其中，波长为440nm 的蓝光极具穿透性，对视网膜极具伤害。红外辐射可产生热效应，引起眼睑慢性炎症和白内障等。

目前，电弧造成的眼伤害依然是焊工所遭受的最大的危害因素。弧光引发的焊工电光性眼炎被列为是尘肺病之外的第二大职业病。相关文献披露的电焊弧光所致的眼伤害罹患率以及按我国电焊作业人员为300万人所计算出来的罹患总人数见表1。

表中数字仅仅大致描述了电焊弧光对焊工造成的眼部伤害，其严重程度就足以触目惊心了。

而焊接弧光对于皮肤的伤害，则主要是由于弧光射线的高能量瞬时聚集于裸露部位表皮，引发组织热效应，导致细胞坏死；特别是强紫外线条件下的，诱发皮肤细胞癌变。此外，如果人体吸收的弧光能量得不到及时释放，便会在被吸收部位残留富集，从而对该部位组织细胞造成进一步的损伤，这种损伤往往是慢性的，而且一旦引发病变，一般难以治愈。因此，连续焊接时间越长，人体受到的弧光伤害也相对越严重。

电焊弧光的间接危害

电焊弧光的间接危害主要为对呼吸系统的损害。在电弧焊过程中，产生弧光的同时，还会生成多种气态化合物、金属蒸气、颗粒物等。这些有毒有害的气体、烟尘会对施工人员的呼吸系统造成严重损害，导致焊工中毒、焊工尘肺病甚至诱发癌变等。

电弧焊弧光危害产生的原因

在我国，电弧焊弧光的危害之烈可以说是触目惊心。其首要原因应归结为，我国焊接业目前依然主要使用传统黑玻璃焊接面罩进行眼面部的简单防护。

在使用传统黑玻璃焊接面罩的条件下，引弧时，一些焊工往往采用裸眼起弧以避免焊点偏差，起弧点与焊工眼面部近在咫尺，而起弧瞬间，弧光的辐射强度会达到极大值；在狭小空间多人同时焊接作业，当因除锈、清渣、换焊条或裸眼观察焊缝质量等必须移开面罩时，电焊弧光的交叉辐射及电弧辐射的反射、散射就会乘虚而入。

常见到焊工为了腾出一只手，在焊帽手柄螺栓部位的内侧缠上一个带橡胶皮的铁丝圈，焊接的时候用牙咬住这个铁丝圈以固定面罩，或者干脆将焊帽简单地放在脸上，直接用面部撑住焊帽进行作业。这无疑会因疲劳、身体移动以及外界干扰等诸多原因而大大增加焊工眼面部受弧光直接伤害的风险，同时还会显著增加劳动难度和强度，降低工作效率。当不得不用牙咬住铁丝固定面罩时，还无法佩戴口罩，呼吸系统就会直接暴露在有毒有害的环境中，从而大大增加电弧焊对人体间接损害的程度。

若使用头戴式黑玻璃面罩，不焊接时为了看清工件需要把镜片往上翻，焊接时则需要靠一个“点头”动作把镜片甩下来。在这“翻”和“甩”的动作过程中，或者机械运动的反应速度迟缓或者干脆因动作失误导致黑玻璃不能及时就位，从而导致眼面部暴露于弧光下的时长大幅增加。

对使用传统面罩的焊接工人来说，在必须采用“反复断弧法”时，无疑会增加其眼面部频繁暴露于弧光之下的概率。

电弧焊弧光危害的防护对策

电弧焊弧光危害的防护措施应该是全方位的。其中防护对策中首要的、基础性的“硬”手段之一，无疑应为推广应用自身具有优秀效能、可以为人工焊接提供优异眼面部防护的自动变光焊接面罩。

图5（1-3）所示为几款自动变光焊接面罩。就眼部防护而言，它与传统黑玻璃焊接面罩的最大区别是滤光镜的不同——前者采用的是自动变光焊接滤光镜（简称ADF）。

ADF是自动变光焊接面罩的核心部件，它以液晶技术、传感器及自动控制技术为基础。在起弧前或收弧后，ADF为透明状态，视野清晰明亮，焊接工人不必移开面罩就可看清楚焊接工件。起弧的瞬间，系统自动启动，降低滤光镜的透过率，将强光减弱成人眼能适应的弱光。其效果如图6（1-3）所示。

那么，采用自动变光焊接面罩后的防护效果如何呢？鉴于紫外线能对人体造成巨大伤害，许多国家和地区都对紫外线的职业接触限值进行了规定。比如，GBZ2.2-2007《工作场所有害因素职业接触限值》就规定，中波紫外线（UVB）辐照度的8小时职业接触限值为0.26μw/cm2。而在电弧焊接过程中，紫外线的辐射强度远高于职业接触限值要求，特别是引弧瞬间。在距离电弧柱40cm位置采集的数据显示，UVB的平均辐照值为1092μw/cm2。在未佩戴焊接面罩的情况下，按ACGIH（美国政府工业卫生师协会）的要求，在这样的环境中每天允许接触的时间将小于4 s。

人的视觉反应时间一般为0.2s左右，人手的动作速度为350mm/s左右。而从GB 10000-1988《中国成年人人体尺寸》可知：中国成年男性头部宽度尺寸的中位数为154mm。照此计算，若焊工进行裸眼起弧，从他看到弧光到将手持面罩护住面部，每次所需时间大约在0.64s左右。在这个时间内，焊工所经受的是弧光所含全部光谱的照射。

如果采用光控自动变光焊接面罩，则依据GB/T 3609.2—2009《职业眼面部防护 焊接防护 第二部分：自动变光焊接滤光镜》对最长转换时间的规定，明暗态转换时间不得超过2ms。如果单纯比较两种面罩对可见光的防护效果，对比效果见表2。

至于对占弧光97%的紫外线和红外线的防护，由于焊工佩戴自动变光焊接面罩，无需时不时将其移开，因而就可以实现对焊工眼面部不间断的防护。这就使得大幅降低乃至杜绝焊工眼部职业病成为可能。

世界上第一款自动变光焊接面罩自1976 年由瑞典人Hornell 发明以来，随着现代科学技术的不断进步而得到了长足发展。近年来，自动变光面罩作为新一代焊接防护用具在一些欧美国家已经广泛应用TIG（熔化极惰性气体保护焊）、MIG（熔化极非惰性气体保护焊）、MAG（钨极惰性气体保护焊）等领域，且已成为焊工必备工具。目前国际市场需求量每年可达数百万套，而其中大部分产自中国大陆。可以预计，自动变光焊接面罩的大面积推广使用，将前所未有地、极大地改善焊工所面临的严峻的职业危害现况。

防治电弧焊弧光危害的“软力”应为文化的、法律的多措并举。为什么自动变光焊接面罩在欧美国家早已大行其道，而在我国却问津者寡？为什么中国是自动变光焊接面罩的生产大国，但是其推广使用程度却不足挂齿，甚至在焊工中也鲜为人知？其中重要原因，恐怕还是在安全意识、健康理念、思维模式、企业文化、管理制度、媒体传播、舆论引导、法律规范等诸多方面的“软力”不足甚至缺位所致。扭转这种局面，需要多措并举，“软”“硬”兼施。endprint