Заваряването представлява съединяването на два материала, обикновено метали, които се превръщат в нова конфигурация с помощта на източник на енергия (електрическа дъга, газове, лазер или други). Самият процес, по своята същност, включва доста рискове за безопасността и здравето на хората. И тези рискове никак не са маловажни.
При металните конструкции, най-масово използваната система за монтаж е ръчното електродъгово заваряване: процес, който използва електрическа енергия за генериране на необходимата топлина за промяна на състоянието на металите и установяване на стабилна връзка между тях.
Формиране на газове при заваряване
Основната причина за образуване на газове в процеса на заваряване са високите температури и ултравиолетовото лъчение от дъгата на заваряване. Частици пушек се формират основно от изпаряване на метали и флюс. Когато се охлаждат, изпаренията кондензират и реагират с атмосферен кислород, за да се образуват фини прахови частици. По правило при заварявяне над 95% от дима произхожда от консуматива (заваръчна тел или електроди), докато основният метал допринася много малко. Димът съдържа всички елементи, намиращи се в консуматива, но често в много различни пропорции. Естествено при заваряване на непочистени метални повърхности (от бои, покрития, масла и греси и др.) е възможно образуване на големи голичества димни газове.
Азотен оксид NO
Азотния оксид NO и азотния диоксид NO2 се образуват от кислорода и азота намиращи се във въздуха. Когато те присъстват в областта на дъгата и са в контакт с разтопения метал протича следната реакция:
N2 + O2 →2NO
2NO + O2 →2NO2
При заваряване в защитна среда от газ (MIG) се отделят значително по-малко количества азотни оксиди и като резултат нивата на отделения озон са по-високи.
Озон O3
Озонът O3 се образува от кислорода във въздуха както следва:
3O2 → 2O3
Ултравиолетовото лъчение от дъгата разкъсва кислородната молекула на кислородни атоми. Тези свободни кислородни атоми реагират с кислородни молекули от въздуха и се образува озон. Озонът се образува главно в близост до дъгата на заваряване. Озонът намалява като количество при условие, че се отделят и азотни оксиди:
NO + O3 → NO2 + O2
Въглероден окис CO
Въглеродния окис CO , се образува главно при разпадането на въглероден двуокис CO2 от защитния газ (в случаите когато се ползва като защитен газ CO2 )
2CO2 → 2CO + O2
Други
Газове могат да се образуват в случаите на заваряване на непочистени от боя повърхности, повърхности които са омаслени или зацапани с друг вид масла греси и др. Например образуването на фосген COCl2 при заваряване —при използване на обезмасляващи и почистващи препарати съдържащи хлор съдържащи органични разтворители. (Например течност за почистване на спирачни дискове съдържа тетрахлоретилен) При заваряване с коргон—в присъствието на значителна топлина, ултравиолетово лъчение и аргон се образува газ фосген. Хлорсъдържащи органични съединения се срещат и в спрейове против пръски. При разпадането на хлорсъдържащи органични съединения е възможно и образуването на други газове например хидрогенхлорид (пари на солна киселина), дихлороацетилхлорид и др.
Съдържание на метали в парите
Под формата на бариев оксид.
Въздействие: Значително раздразнение на носоглътката, замайване, повръщане, сърдечно съдови проблеми, умора на мускулите.
Силно токсичен и като чисто вещество и като оксид.
Въздействие: Съдържа се главно в медни сплави. Причинява сериозни увреждания на белите дробове.
Силно токсичен – като кадмиеви окиси.
Въздействие: Главно при кадмирани метали. Причинява затруднения в дишането, сухота в гърлото, болки в гърдите.
Под формата на оксиди.
Въздействие:При дъгово заваряване с базични електроди. Опасен при много високи концентрации
Тривалентен и шествалентен хром. ВНИМАНИЕ! канцерогенен
Въздействие: В състава на хром съдържащи стомани. Засяга дихателната система и белите дробове. Шествалентния хром се формира при заваряване на високолегирани стомани
Въздействие: В състава на заварявания метал и в състава на заваръчната тел. Дразни и уврежда дихателните пътища.
Като железни оксиди.
Въздействие: При заваряване на всички черни метали. При дълго експониране и при индивидуални случай предизвиква сидероза (на белите дробове) Прилича на силикоза и не прогресира за разлика от силикозата.
Като оксид.
Въздействие: В състава на стомани и заваръчни телове. Високи концентрации са токсични. Въздейства на нервната система и дихателната система.
Молибден се съдържа в някои сплави на стоманата.
Въздействие: Парите съдържащи молибден могат да предизвикат дразнене на бронхите и умерени мастни промени в черния дроб и бъбреците. Продължителната експозиция води до болки в ставите.
Главно в неръждаеми легирани стомани и електроди с ниско легирана стомана и висока якост.
Въздействие: Педположения, че е канцерогенен – потвърдено с опити върху лабораторни животни. Възниква дразнене на дихателните пътища.
Като оксид. Галванично покритие на стомана.
Въздействие: Експозиция на прясно образуван дим води до остро заболяване с грипоподобни симптоми. Наблщдава се възстановяване в рамките на 48 часа.
При рязане и заваряване на метали с оловно покритие или боядисани с олово съдържащи бои – корабни конструкции.
Въздействие: Професионалнот оловно отравяне, което при заварчиците е резултат от излагане на пари на оловен оксид, може да засегне кръвта, стомашно-чревния тракт и нервната система.
Фактори влияещи на образуването на димни пари при заваряване
Количеството и видът на димните пари (пушек), както и съдържанието на разгледаните вредни вещества зависи освен от метода на заваряване и заварявания метал така и от покритието на метала, неговата чистота както и от следните фактори:
Ток и напрежение
По-високите стойности на заваръчния ток и напрежение при еднакви методи на заваряване и заваряван метал водят до по-високи емисии на димни пари.
Вид на тока
При използване на променлив ток се наблюдават по-високи емисии отколкото при използване на прав ток.
Диаметър на електрода
С увеличаване на диаметъра на използваните електроди се увилачават и емисиите на димни газове и пари.
Вид на обмазката
При рутилуви електроди се наблюдават най-ниски емисии, докато при електроди с целулозна обмазка най-висока степен на емисиите от димни газове и пари.
Ъгъл на електрода
Колкото е по остър ъгълът между електрода и заваряваното изделие, толкова по-ниски емисии на димни газове има.
Вид заваряване
При наваряване се отделя по-голямо количество димни газове и пари отколкото при свързващо заваряване.
Методи на заваряване и емисии
В зависимост от количеството на отелените димни газове и пари при различните методи на заваряване можем да разделим интензитета и количеството на образуване на димни газове (mg/s) на четири класа.
- Нисък интензитет < 1 mg/s – например WIG, UP(подфлюсово);
- Средене интензитет – 1 до 2 mg/s – например лазерно заваряване;
- Висок интензитет > 2 до 25 mg/s – например ръчно електродъгово, MAG с дебела тел;
- Много висок интензитет > 25 mg/s – например тръбнофлюсово (FCAW).
Защитни мерки
При многопостово заваряване в затворени помещения (помещения с нисък таван или малък обем) замърсяването на въздуха с азотни оксиди, въглероден окис и други е доста голямо. В зависимост от методите на заварявне в тези случай трябва да се предприемат мерки за естествена или принудителна вентилация. Както казахме методите на вентилация зависят от заваръчните методи и те са част от технологията.
При всички случаи когато не е осигурена вентилация и се работи в затворени цехове с голямо натоварване остава последната възможност за закупуване на лични предпазни средства предназначени за заварчици – автономни филтриращи системи с подаване на чист въздух.
Преценката за наличните опасни вещества при заваряване се прави от технолога или инженера по заваряване – в зависимост от съдържанието на примеси и сплави в заваръчната тел и технологията на заваряване!
