Газовая сварка, резка и пайка металлов
Газовая сварка относится к термическому классу. Источником нагрева при газовой сварке служит пламя сварочной горелки, получаемое сжиганием горючего газа в смеси с кислородом.
Наиболее распространена ацетилено-кислородная разделительная резка, при которой металл подогревается пламенем, образуемым при сгорании в кислороде горючего газа. Когда температура металла достигает точки воспламенения, подается струя «режущего» кислорода, которая быстро окисляет и выдувает жидкий металл из зоны реза. В качестве горючих газов применяют и более дешевые сжиженные газы-заменители и природный газ. Ацетилено-кислородная резка сопровождается разложением ацетилена на углерод и водород, в результате окислительных процессов образуется окись углерода, которая является весьма неустойчивой. После воспламенения смеси начинается интенсивное окисление окиси углерода, в результате чего образуется углекислый газ. Ацетилен сам по себе малотоксичен, но технический ацетилен всегда содержит примеси (сернистый водород, аммиак), увеличивающие его ядовитость. Кроме того, основной примесью кислорода является азот и образующие оксиды азота.
Наибольшее количество окиси углерода выделяется в начальной стадии резки, когда происходит настройка резаков или общая наладка машины перед пуском ее в автоматический режим. Рабочий в это время находится в зоне резаков, где появляется большое количество веществ. Происходящая утечка кислорода приводит к избыточной его концентрации, вызывая раздражение слизистых оболочек дыхательных путей, а также создает повышенную пожароопасность.
Особенностью тепловой резки металлов является то, что процесс резки основан на способности металла сгорать в газовой струе и удалении этой струей образующихся продуктов сгорания. Естественно, что продукты горения содержат вредные вещества, спектр которых определяется химическим составом разрезаемых заготовок или листов; улавливание сварочного аэрозоля при газовой резке требует применения местных отсосов с большим объемом воздуха, удаляемого с 1 м2 поверхности, в противном случае высокая интенсивность газовой струи способствует распространению вредных веществ за пределы рабочей зоны.
Вредные производственные факторы имеют место и при использовании в технологическом процессе пайки, так как он связан с нагревом материалов, содержащих вредные вещества.
Наиболее широко применяемыми способами нагрева при пайке являются: местный нагрев (паяльником, газовым пламенем, индукционный, электроконтактный); общий нагрев (погружением в жидкую среду, разогретую до соответствующей температуры или в газовой среде в печах).
Способ нагрева является основной технологической характеристикой методов пайки и это определяет наличие специфических вредных и опасных факторов. В общем случае пайка осуществляется в результате плавления припоя и флюса. Состав и количество вредных веществ зависят от состава припоя, флюса и способа нагрева. Так, например, при пайке погружением могут создаваться дискомфортные условия вследствие теплоизлучения и испарения вредных для здоровья компонентов расплавов; кроме того, возникает необходимость устранения наплывов припоев с изделия после пайки погружением в жидкий припой и большая трудоемкость опиловочных работ.
При пайке сплавами, содержащими свинец (например, ПОС-40 и ПОС-60), возможно загрязнение воздушной среды свинцом как непосредственно при пайке, так и в периоды, когда паяльники в ванночке находятся в рабочем состоянии. Может также происходить загрязнение свинцом рабочих поверхностей и кожи рук работающих.
К опасным производственным факторам при сварке относятся воздействие электрического тока, искры и брызги, выбросы расплавленного металла и шлака; возможность взрыва баллонов и систем, находящихся под давлением; движущиеся механизмы и изделия; подъемно-транспортное оборудование.
При сварке могут иметь место засорения и ранения глаз, ожоги тела, ушибы, ранения. Ожоги и поражения глаз наиболее часто наблюдаются при РДС, при полуавтоматической сварке в СО2 плавящимся электродом, особенно при токах малой плотности. Причиной является выброс большого количества искр и брызг расплавленного металла. Опасность ожогов возрастает при сварке ржавой, загрязненной, замасленной или окрашенной поверхности, а также при использовании загрязненного флюса.
При контактной, точечной и роликовой сварке возможность ожогов брызгами и выплесками расплавленного металла значительно меньше, так как отлетающие частицы несколько мельче и холоднее, чем при электродуговых способах сварки. Однако и здесь при сварке загрязненных или ржавых деталей возможны ожоги. Повышенная опасность ожогов при выплеске металла имеет место во время стыковой сварки методом оплавления.
Опасные производственные факторы имеют место при ЭШС, так как она отличается от других видов сварки наличием формирующих медных ползунов, охлаждаемых изнутри проточной водой. При сильном кипении сварочной ванны шлак, скапливающийся в верхней части, может выплескиваться и вызывать ожоги. Выплескивание металла происходит по ряду причин: из-за малой глубины ванны, недостаточного содержания кремния в металле, засыпки в один прием большого количества флюса и др. Выбросы жидкого металла возможны во время наведения ванны при ее сильном кипении, а также при попадании в шлаковую ванну воды из-за повреждения ползунов.
Кроме опасностей ожогов от выбрасываемого жидкого металла возможны ожоги и ранения в результате отскакивания от поверхности шва частиц еще не остывшей шлаковой корки, например, при случайном прикосновении руками к неостывшему изделию. Такие ожоги рук возможны при любых видах сварки. Ожоги могут иметь место также при подогревании изделий перед сваркой, при пользовании паяльными лампами для сушки стыков, при случайном касании к разогретому электроду или проволоке, при удалении электродного огарка.
Имеют место порезы рук острыми кромками деталей, ушибы падающими деталями и другие травмы, являющиеся, как правило, следствием неосторожности при выполнении сварочных или подготовительных работ. Для зачистки швов, устранения дефектов поверхности, снятие заусенцев и слоя металла после огневой резки, подгонки и подготовки кромок под сварку применяют механизированный инструмент – пневмозубила, переносные шлифовальные машинки с электро- или пневмоприводом. При нарушении правил безопасности при работе с этим инструментом возможны травмы самого различного характера.
При выполнении сварочных работ на высоте и отсутствии соответствующих средств и ограждений возможно падение работающих, что ведет к ушибам, а также к тяжелому травматизму, в том числе к несчастным случаем с летальным исходом.
В технологическом процессе газовой сварки и резки могут использоваться баллоны, находящиеся под давлением, ацетиленовые генераторы. Нарушение правил эксплуатации этого оборудования может привести к взрывам и тяжелому травматизму.
Кузнечно-прессовые цеха
Условия труда в кузнечно-прессовых цехах характеризуются наличием большого количества производственных факторов [2; 22; 34; 38; 40; 55]. Перечень производственных факторов кузнечно-прессовых цехов и характеристика их источников возникновения приведены в таблицах 3.21–3.22.
Санитарно-гигиенические условия в цехах характеризуются наличием в воздухе производственного помещения вредных токсичных веществ: масляного аэрозоля, образующегося при смазывании штампа, и продуктов сгорания смазочных материалов (минеральных масел, масел животного происхождения, сухих мыл консистентных смазочных материалов, воска, эмульсий, водяных растворов мыла, синтетических масел, графитных смазочных материалов); сернистого газа, окиси углерода, сероводорода и др. Концентрации пылевидных частиц, окалины и графита, сдуваемых сжатым воздухом с поверхности матриц, штампов и поковок, в воздухе рабочей зоны составляют 3,9–4,1 мг/м3 , за прессами могут достигать 22–138 мг/м3 (при отсутствии местных отсосов).
Выделения токсичных газов от нагревательных печей в молотовых и прессовых пролетах достигают 3–7 г СО при сжигании 1 кг природного газа и 2,2–5,2 г SО2 при сжигании 1 кг мазута. При сжигании 1 м3 природного газа образуется 0,21 г NO, 0.21 г NO2; при сжигании 1 кг мазута – 58 г СО, 0,33 г N0 , 0,33 г NО2 , 0,714 г SО2 . В цех попадает до 10 % общего количества вредных веществ, выделяемых при сгорании топлива.
Кузнечно-прессовые цеха характеризуются значительными выделениями теплоты, передаваемой излучением и конвекцией. Интенсивность теплового потока у нагревательных печей, прессов и молотов составляет 1,4–2,1 кВт/м2, у мест складирования заготовок, пультов управления и кабин крановщиков – 1–1,95 кВт/м2, у мест складирования изделий после ковки - 0,5–1 кВт/м2; на рабочих местах при нагреве металла на высокочастотных установках – 0,24–0,3 кВт/м2, выделения теплоты от электропечей - до 2,2 МДж×ч на 1 кВт мощности печи.
Кузнечно-прессовые цеха характеризуются повышенным шумом (табл. 3.23) и вибрациями. Амплитуда колебаний шабота молота достигает 7–8 мм, фундамента молота – 0,56–0,08 мм, жесткого фундамента молота – до 1,2 мм.
Время воздействия вибраций на кузнеца равно 7,5–10 периодам колебаний фундамента. Общее время воздействия вибраций зависит от числа ударов, наносимых в смену. Число ударов пневматических молотов в минуту составляет 95–210, бесшаботных молотов – 6–10. Штамповочные молоты наносят 3000–5500 ударов в смену. Коэффициент использования числа ударов в минуту находится в пределах 0,25–0,75.
Между двумя последовательными ударами данного молота могут быть по крайней мере пять ударов соседних молотов. Молот обычной конструкции с отношением соударяющихся масс, равным 25, установленный на дубовую подушку, имеет собственную частоту колебаний 14–17 Гц. Продолжительность непосредственно удара находится в интервале 0,0008–0,01 с.
Таблица 3.21 – Характеристика производственных факторов при работе в кузнечно-прессовых цехах
| Оборудование | Опасные и вредные производственные факторы | |||||||||
| Повышенный уровень шума | Повышенный уровень вибрации | Теплоизлучения | Масляный аэрозоль | Оксид углерода | Сернистый газ | Окалина | Подвижные части | Цианистый водород, аммиак | Пары воды | |
| Молотовые пролеты | + | + | + | + | + | + | ||||
| Пролеты с прессами и ковочными машинами | + | + | + | + | + | |||||
| Термические цеха | + | + | + | + | + | + | ||||
| Нагревательные печи: | ||||||||||
| - топливо газ | + | + | + | |||||||
| - топливо мазут | + | + | + | |||||||
| - индукционный нагрев | + |
Таблица 3.22– Перечень процессов, операций и оборудование,
которые являются источниками ОиВПФ
| Наименование процессов, операций, оборудования и профессий | Опасные и вредные производственные факторы |
| Транспортирование металла, заготовок, поковок (штамповок) – крановщики | Подвижные части оборудования, материалы, заготовки. Острые кромки, заусеницы и шершавости на поверхности металла, заготовок, инструмента. Оксид углерода. Повышенная температура воздуха |
| Нагревание металла для резания заготовок – нагревальщики, резальщики металла | Повышенный уровень инфракрасного излучения. Оксид углерода. Высокая температура поверхности оборудования |
| Нагревание заготовок для ковки и штамповки – нагревальщики, кузнецы – штамповщики и их подручные | Повышенная температура и подвижность воздуха рабочей зоны. Повышенный уровень инфракрасной радиации и температура нагретой поверхности оборудования. Повышенный уровень шума. Оксид углерода и азота. Динамическая и статическая перегрузки |
| Электронагрев для резки заготовок, ковки и штамповки – нагревальщики, штамповщики | Те же факторы и повышенный уровень электромагнитных полей |
| Отладка кузнечно- прессового оборудования – слесари по ремонта оборудования | Динамическая и статическая перегрузки. Повышенная температура и подвижность воздуха. Повышенный уровень шума. Повышенный уровень электромагнитных полей |
| Ковка и штамповка – кузнецы, штамповщики и их подручные, машинисты молотов, прессов, манипуляторов, кузнецы горизонтально-ковочных машин | Повышенная температура и подвижность воздуха рабочей зоны. Повышенный уровень инфракрасной радиации и температура нагретой поверхности оборудования. Повышенный уровень электромагнитных полей, Повышенный уровень шума и вибрации общей и локальной. Динамическая и статическая перегрузки. Отлетающая окалина |
| Очистка поковок в дробометальних камерах - дробометники | Повышенная за пыльность. Повышенный уровень шума. Динамическая и статическая перегрузки. Вылет дроби |
| Очистка поковок на заточных станках | Повышенная за пыльность. Повышенный уровень шума и локальной вибрации. Динамическая и статическая перегрузки |
| Травление в кислотах - травильщики | Загрязнение воздушной среды парами кислот. Динамические перегрузки |
Опасность поражения электрическим током возникает при использовании печей сопротивления для нагрева заготовок, потребляющих мощность 15–330 кВт при напряжении на клеммах 50–80 В. При индукционном нагреве средняя мощность, передаваемая от генератора к индуктору, в кузнечно-прессовых цехах составляет 15–350 кВт, напряжение – до 1000 В, частота 50–300 000 Гц. Наиболее часто используют генераторы частотой 1 000, 2 500 и 8 000 Гц. Напряженность магнитного поля при частоте 50 Гц достигает 8×105 А/м, что превышает допустимые величины.
Питание силовых и осветительных электроприемников осуществляется при напряжении 380/220 В от общих трансформаторов с глухо-заземленной нейтралью отдельными силовыми и осветительными линиями.
При проведении работ в кузнечно-прессовых цехах существует опасность возникновения пожаров из-за скопления масла в приямках под прессами. Температура самовоспламенения нефтяных масел 250–400°С, мазута – 380–420°С. Пожары могут возникнуть в подвальных помещениях, на складах сгораемых материалов или материалов в сгораемой упаковке, стеллажных складах, закрытых электромашинных помещениях и т. д. Пожар может возникнуть также при обработке легковоспламеняющихся металлов, например поковок из магния и его сплавов. Магниевая пыль, осевшая на металлоконструкциях, склонна к самовоспламенению.
При пуске газовых нагревательных печей вследствие неправильного зажигания, при внезапной остановке дутья, просачивании газа в производственное помещение, а также при подсосе воздуха внутрь газовых устройств может произойти взрыв.
В мастерской по приготовлению технологических смазочных материалов используют горючие материалы (керосин, масла, спирты и пр.).
Опасность травмирования работающих в кузнечно-прессовых цехах связана с видом операций, уровнем механизации, организации производства, конструктивным несовершенством кузнечно-прессового оборудования и др.
Неисправность молота или пресса, недостаточный или чрезмерный нагрев заготовок, нарушение технологического процесса, неправильное крепление штампа, применение несоответствующего или неисправного инструмента и приспособлений, плохая организация рабочего места, недостаточные знания и опыт, отсутствие дисциплины по выполнению требований техники безопасности создают опасные условия и приводят к травмам.
Таблица 3.23 – Уровни звуковой мощности оборудования кузнечно-прессовых цехов (дБ) при суммарной длительности воздействия за смену более 4 часов
| Оборудование | Среднегеометрическая частота октавной полосы, Гц | Уровень звука, дБА | |||||||
| Ковочный молот | |||||||||
| Горячештамповочный кривошипный пресс | |||||||||
| Пресс ДС-135/800 при вырубке штампом | |||||||||
| – прямым | |||||||||
| – скошенным | |||||||||
| Холодновысадочный автомат А-1219 | |||||||||
| Гаечный автомат А-4Д | |||||||||
| Обрезной автомат А- 233 | |||||||||
| Кривошипный пресс АМР-30 | |||||||||
| Холодновысадочный автомат А-1914 | |||||||||
| Холодновысадочный четырехпозиционный автомат А- 1822 | |||||||||
| Резьбонакатный автомат А-2528 |
Продолжение таблицы 3.23
| Холодновысадочный автомат А-121 | |||||||||
| Проволочно-гвоздильный автомат А-714 | |||||||||
| Кривошипный пресс ГП-1 | |||||||||
| Однокривошипный двухстоечный пресс К2130Б | |||||||||
| Холодновысадочные автоматы: | |||||||||
| А-1916, А-1914 | |||||||||
| А-1617 | |||||||||
| АБ-120 | |||||||||
| А-411 | |||||||||
| А-231 обрезной | |||||||||
| М-250 |
Обычно причинами травмирования работающих на молотах и прессах являются:
· поломка штока, поршня, бабы и штампа вследствие их недостаточного прогрева или возникновения трещин;
· подъем бабы молота на высоту больше установленной вследствие нарушения механизма распределения пара (воздуха) или неправильного управления молотом, разъединение штока с падающими частями молота и последующий удар поршня о верхнюю крышку цилиндра, срыв поршня со штока;
· поломка крышки цилиндра молота вследствие ударов поршня, разрыв трубопровода от образования конденсата в цилиндре;
· применение неправильных приемов работы при извлечении заготовки, залипшей в штампе;
· вылет крепящих штамп клиньев, сухарей, подкладок, отлетание металла и окалины и др.;
· неправильные приемы работы на подъемно-транспортных механизмах, отсутствие безопасных проходов, проездов и т. д.
В заготовительных отделениях характерными травмами являются телесные повреждения рабочих при удалении обвязочной проволоки, ранения отлетающими осколками при ломке заготовки, ушибы заготовками при их перемещении по роликовому конвейеру и концами прутков при резке, порезы рук об острые кромки и заусеницы заготовок.
При эксплуатации нагревательных печей травмирование работающих возможно при доставке металла к печам вследствие падения заготовок, движущимися толкателями и выталкивателями печей, при подправке вручную заготовок на загрузочных столах нагревательных печей, при ручной кантовке или подправке нагреваемого в печах металла, при взрывах сварочного шлака из-за попадания шлака в воду или на сырые места. Могут происходить ушибы и ожоги нагретыми заготовками, ожоги при очистке подины печей от шлака, отравление газом и др.