焊接危害的防护设计

陈熠道

（上海交通大学机械与动力学院，上海 200240）

焊接危害的防护设计

陈熠道

（上海交通大学机械与动力学院，上海 200240）

分析焊接操作对焊接工产生的三种主要危害，针对不同原因因素，基于中小企业的实际情况，提出不同的解决方法，逐个给出合理的防护设计，实现了操作成本低、实施方案简单的设计思路，对焊接职业病的防护提出具体建议。

焊接危害；电弧辐射；烟尘和有毒气体；高频电磁场

在目前的社会转型阶段，劳动者对自身的保护意识已经越来越强，以往那种粗放的、不注重职业危害的时代已经一去不复返了。如果说80年代的工人，特别是农民工吃苦耐劳，给报酬就干，那么现代新时期操作工普遍受过一定的教育，在维权意识上有了长足的进步，往往对工作环境有一定要求，这也是目前蓝领技术工人紧缺的重要原因。面对不断挑剔的操作人，如果企业经营者们还抱着以往那种高高在上，无视员工身体状况的心态，势必面临着无人可用的境地。企业经营者们面对的另一个重要的问题也逐渐显现，随着现在医疗卫生的发展，职业病的医治费用也是不断攀升，其后期医疗费用也是一笔巨大的开支。随着劳动法的深入人心，以及政府不断重视，相信未来企业在职业病防护上的费用将大幅提高。

焊接是一道重要的工序，在日常生活中随处可见各个工人在街头焊接的情景，随着火花四溅和一股股呛人的浓烟散发出来，一般人都是敬而远之。据目前就业市场上的统计，市场上的焊接工长期处于紧缺状态，工作环境恶劣和职业病高发是越来越少的人愿意从事这个行业的主要原因。本文就目前自动焊接的危害和防护设计进行讨论，其目的是改善目前的焊接操作工的工作环境，使大量焊接工远离职业病的困扰。

一、焊接的危害

焊接操作对焊接工的危害主要有三种：电弧辐射、烟尘及有毒气体、高频电磁场。电弧辐射是指焊接过程中产生的红外线、紫外线和可见强光线。紫外线会引起皮炎，皮肤上出现红斑、水泡，伴随有烧灼感，还会引起电光性眼炎；红外线会引起组织的热作用，容易有热感，还会造成红外线白内障；可见光线则会引起电焊晃眼、视觉模糊。

烟尘和有毒气体常常使焊工患上尘肺甚至中毒。焊接时由于高温使金属熔化，形成金属蒸汽，焊工长时间吸入之后极容易金属中毒。有毒气体主要是臭氧、氮氧化物、一氧化碳、氟化氢等，都对人体有强烈的刺激作用。人吸入较多硅、硅酸盐、锰、铬、氟化物及金属氧化物、氮氧化合物和臭氧等混合烟尘或有毒气体后，会引起肺组织弥漫型、纤维性病变所致的疾病，就是人们常说的矽肺病。

高频电磁场容易使人劳累，还有一种说法高频电磁场会对人体产生一种特殊的伤害，这也是目前市面上孕妇防辐射服大卖的主要原因。人们担心在高频电磁场中会产生类似于辐射伤害的结果，虽然世界医学上还在不断讨论，但是人们对其危害却讳莫如深。

二、电弧辐射防护设计

要对电弧辐射进行防护，就要了解辐射中的红外线和紫外线。红外线和紫外线虽然对人体有一定的危害，但是其穿透力并不强，也就是说如果在焊接的时候有一样东西能够挡在人体之前，就能有效防护住强光对人体的伤害。基于上述理念，我们设计了焊盒，如图1所示。

图1 焊盒机械图

焊盒的材质可以是碳钢、不锈钢、铝材以及铜材，焊盒的主要作用是阻挡红外线、紫外线、可见光对人体的伤害。由于焊接时产生的大多是能量大穿透力弱的光线，所以一般金属材料都可以起到防护作用，但是考虑到焊接时产生的火花和高温对焊盒的伤害，我们一般还是建议使用优质的钢材来制作焊盒。如图2所示焊接时效果图，当使用焊盒之后，几乎所有可见光线都被焊盒所阻挡，在焊接时，工人可以不再使用防护罩，操作非常方便安全。

图2 焊接时效果图

三、烟尘和有毒气体防护设计

对焊接时产生的大量有毒气体，通常采用通风的手段进行防护。这种方法的优点是简单无成本，但是在生产场地比较狭小，多台焊接设备同时工作的情况下，通风的手段不能满足生产的要求。这时需要类似油烟机一类的设备，能够将焊接时产生的有毒气体抽出，然后再过滤排出，于是设计了滤筒式焊烟过滤器，如图3所示。使用时，将吸罩对准焊接处，利用负气压将焊接处的空气不断抽出，抽出的空气经过过滤网和活性炭层，过滤网将其中的金属大分子截留，积存起来，活性炭层吸收一氧化碳、臭氧等气体，然后将过滤后的气体排出，这样处理过的焊烟的危害性已经大大降低，这时辅助于通风设施，就能够大大缓解焊接时产生的大量有毒气体，对工人起到防护作用。

图3 滤筒式焊烟过滤器

四、高频电磁场的防护设计

高频电磁场的防护一直以来都是一个比较棘手的问题，辐射无处不在，人眼无法观察，目前也没有合适的检测设备，所以具体防护到什么程度很难用实验数据来检测，所以我们设计采用源头治理的方法。所谓源头治理，即哪里产生电磁场我们在哪里对其进行防护隔离。

在焊接时，产生的电磁场主要在焊接头和电源线上，而现在经济实惠的防护设施首推屏蔽网，即铜网。由于铜网能够有效屏蔽电磁干扰，所以现在很多通讯线上也采用了这种技术。在焊接的主干电源线外端增加一层铜网屏蔽层，就能够在源头上控制住电磁场的扩散，其原理类似于屏蔽服，只是由原先的人穿改为机器穿，这样能够使工人焊接时比较便捷地操作。

五、小结

设计无小事，在选择一项技术的时候，必须进行相关各方面技术的比较，从而扬长避短，选择最合适的实施方案。安全是关键，在一些对人体有损伤的工艺工序部分，应该首要设计防护措施，人是实施工作的关键，一定要将人的因素控制起来，保护起来。在未来的日子里，职业病的防护工作将越来越重要，只有先保护好了人，安全生产才能进行下去。

[1]尹显华，杜武.我国电焊机行业运行态势分析[J].电焊机, 2012（1）：37.

[2]司跃琴，李亚伟.电焊作业的安全防护措施探析[J].工业设计；2011（11）：155.

[3]宁绍强,唐克兵.产品的人性化设计[J].桂林电子工业学院学报，2003（3）:63-67.

[4]严建英.手工电焊的危害与防护[J].安全与健康,2003（1）:45.

（编辑：林钢）

Protection from Welding Injuries:Solutions

CHEN Yi-dao
（School of Mechanical Engineering,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai,200240,China）

According to the three main injuries to welders and the reality of small-and-medium-sized enterprises,this paper puts forward solutions to different safety problems.The solutions are reasonably designed according to different situations so that the implementation of the protective measures is easy and of low cost.The paper also gives suggestions for preventing the welding-related diseases.

welding injury;arc radiation;smoke and toxic gases;high frequency electromagnetic field

TG 408

A

1671-4806（2014）06-0107-02

2014-07-20

陈熠道（1986—），男，江苏无锡人，助理工程师，硕士研究生，研究方向为机械工程。