Министерствообразования и науки Российской Федерации
ФЕДЕРАЛЬНОЕАГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОУ «МАТИ» — Российский государственный технологический университет
им. К. Э.Циолковского
Кафедра«Природная и техногенная безопасность и управление риском»
Курсоваяработа по дисциплине
«Безопасностьтруда»
Тема:
«Электродуговаясварка: технология процесса и безопасность труда»
Москва 2008
Содержание
Введение
Описание процесса электродуговой сварки
Цех по сварке алюминиевых колен
Оценка факторов рабочей среды
Мероприятия по снижению влияния вредных факторов при ручнойдуговой сварке.
Мероприятия по снижению влияния трех основных опасныхфакторов
Оценка факторов рабочей среды с учетом принятых мер
Заключение
Список литературы
Введение
Безопасность труда – этотакое состояние его условий, при котором исключено негативное воздействие наработающих людей опасных и вредных производственных факторов. В наш век, векнаучно-технического прогресса, когда особенностью производства являетсяприменение самых разнообразных технологических процессов, сложных по своейфизико-химической основе, использование высокотоксичных, легковоспламеняющихсявеществ, различного рода излучений, а также внедрение новых материалов, которыечасто недостаточно изучены с точки зрения негативных последствий их применения,особенно остро стоит вопрос о безопасности. И, несмотря на внедрение новых,более современных и безопасных для человека технологий, остается многоотраслей, где травматизм являет собой значительную проблему. Таким образом,можно сказать, что уровень производственного травматизма в России сегодня впервую очередь определяется технологическим уровнем производства.
Одна из отраслей, гдевопрос о безопасности технологического процесса является наиболее актуальным,является отрасль металлообработки, где не последнее место занимает процесссварки.
Сваркой называюттехнологический процесс получения механически неразъемных соединений,характеризующихся непрерывностью структур – структурной непрерывной связью.
Это технологическийпроцесс, с помощью которого изготавливаются все основные конструкциигидротехнических сооружений, паровых и атомных электростанций, автодорожные,городские и железнодорожные мосты, вагоны, наводные и подводные корабли,строительные металлоконструкции, всевозможные подъемные краны и многие другиеизделия.
Многообразие свариваемыхконструкций и свойств материалов, используемых для изготовления, заставляютприменять различные способы сварки, разнообразные сварочные источники теплоты.Для сварочного нагрева и формирования сварного соединения используются:энергия, преобразованная в тепловую посредством дугового разряда, электронноголуча, квантовых генераторов; джоулево тепло, выделяемое протекающим током потвёрдому или жидкому проводнику; химическая энергия горения, механическая энергия,энергия ультразвука и других источников.
Все эти способы требуютразработки, производства и правильной эксплуатации разнообразного оборудования,в ряде случаев с применением аппаратуры, точно дозирующей энергию, со сложнымисхемами, иногда с использованием технической электроники и кибернетики.
Описание процессаэлектродуговой сварки
Электродуговая сварка –наиболее широко применяемая группа процессов сварочной технологии.
При электродуговой сваркекромки соединяемых деталей расплавляются электрическим дуговым разрядом. Длясварки необходим сильноточный источник питания низкого напряжения, к одномузажиму которого присоединяется свариваемая деталь, а к другому – сварочныйэлектрод. Электрическая дуга представляет собой устойчивый длительный электрическийразряд между двумя электродами в ионизированной газовой среде. Дуга состоит изанодной области, катодной области и столба. Главная роль дугового разряда –преобразование электрической энергии в теплоту. Температура дуги на осигазового столба достигает 6000…7500°С, что позволяет расплавить практическивсе металлы и сплавы. На поверхностях анода и катода температура дуги снижаетсядо 3500 – 4000 0С. Столб дуги окружен пламенем (ореолом). Из-забольшого концентрации тепла и высоких температур при сварке тонкого илилегкоплавкого металла, а также чувствительных к перегреву высокоуглеродистых,нержавеющих и легированных сталей электрическую дугу питают током обратнойполярности. То есть минус источника тока подключают к изделию.
В результате оченьвысоких температур дуги возникают опасные факторы: интенсивное излучениесварочной дуги в оптическом диапазоне (ультрафиолетовое, видимое, инфракрасное)и интенсивное тепловое (инфракрасное) излучение свариваемых изделий и сварочнойванны.
Интенсивность излучения иего спектральный состав зависят от мощности дуги, применяемых сварочныхматериалов, защитных и плазмообразующих газов и т.п. При отсутствии защитывозможно поражение органов зрения (электроофтальмия, катаракта и т.п.) и кожныхпокровов (эритемы, ожоги и т.п.). А интенсивность инфракрасного (теплового)излучения зависит от температуры предварительного подогрева изделий, ихгабаритов и конструкций, а также от температуры и размеров сварочной ванны. Приотсутствии средств индивидуальной защиты воздействие теплового излучения можетприводить к нарушениям терморегуляции вплоть до теплового удара. Контакт снагретым металлом может вызвать ожоги.
Электрическая дугавозникает в результате сильного нагрева торца электрода (катода), который поддействием электрического поля начинает испускать свободные электроны(электронная эмиссия). В дуговом промежутке образуются положительно иотрицательно заряженные частицы – ионы. Положительные ионы – это атомы,потерявшие электроны; отрицательные ионы – это частицы, присоединившиеэлектроны. В образовании дуги главную роль играют положительные ионы. Процессобразования ионов называют ионизацией; газ в дуговом промежутке, содержащийионы, становится ионизированным, а дуговой промежуток – электропроводным.
Длина дуги. При горении дуги на поверхностисвариваемого изделия образуется ванна расплавленного металла (сварочная ванна)с углублением – кратером. Расстояние от конца электрода до поверхностисварочной ванны называется длиной дуги. Длина дуги при ручной дуговой сваркеметаллическим электродом составляет от 2 до 6 мм. Практически можно считать нормальной дугу, длина которой приблизительно равна диаметруэлектродного стержня. Длинной называется дуга, длина которой более 1-1,5диаметра электрода.
Сварку обычно выполняюткороткой дугой. При сварке длинной дугой происходит сильное разбрызгивание,окисление капель расплавленного металла, что ведет к пористости шва и плохомусплавлению наплавленного и основного металлов. Так же искры, брызги и выбросырасплавленного металла и шлака могут явиться причиной ожогов.
При сварке угольнымэлектродом длина дуги может достигать 15-20 мм. Напряжение дугового разряда связано прямой зависимостью с длиной дуги: чем длиннее дуга, тем выше напряжениеразряда. Точная форма этой зависимости определяется условиями разряда –наличием или отсутствием защитной газовой атмосферы, свойствами покрытогоэлектрода, наличием и свойствами флюса и т.д.
Температура дуги зависитот силы тока, приходящейся на единицу площади поперечного сечения электрода, —плотности тока. Чем она больше, тем выше температура дуги. При ручной дуговойсварке плавящимся электродом плотность тока от 10 до 20 А/мм2 инапряжение 18…20 В. Этим способом можно сваривать и наплавлять углеродистые илегированные стали всех марок толщиной от 1 м и выше, чугун и цветные металлы, а также наплавлять твердые сплавы.
В ремонтной практике длясварочных работ используют переменный и постоянный ток. Сварочная дугана переменном токе малой плотности горит неустойчиво. Чтобы повыситьстабильность дуги, увеличивают плотность тока. По этой причине при сваркемелких деталей возрастает опасность их прожигания, однако из-за простотыисточников питания сварку на переменном токе применяют достаточно широко. Присварке на постоянном токе дуга горит стабильно. Это позволяет использоватьмалые токи и сваривать тонкие детали, кроме того, можно изменять полярностьтока. Поэтому, несмотря на более сложное и дорогое оборудование источниковпитания, постоянный ток применяют в практике все шире.
Производительность сваркихарактеризуют количеством расплавленного электродного металла в единицу времени.
Под действием высокойтемпературы в зоне сварки молекулы кислорода и азота, попадающие из воздуха,частично распадаются на атомы. Кислород образует оксиды железа и способствует выгораниюценных легирующих элементов (марганца, кремния и др.), тем самым резко ухудшаясвойства наплавленного слоя. Азот образует нитриды, которые увеличивают твердость, снижаютпластичность и способствуют образованию коробления и трещин. Водород,попадающий в зону сварки из влаги и ржавчины, способствует образованию пор итрещин. Чтобы уменьшить вредное воздействие этих элементов, место сваркизачищают, а зону сварки защищают нейтральными газами и шлаками. После сваркииспользуются для зачистки швов ручные пневматические инструменты. Они являютсяисточником локальной вибрации, что может привести к развитию вибрационнойболезни у сварщика. Выделение сварочного аэрозоля, газов, пыли также являетсяопасным фактором, т. к. наносит вред дыхательной системе рабочих.
Певмоприводы,вентиляторы, плазмотроны, источники питания, ультразвуковые генераторы,электроды могут быть источниками шума и ультразвука, что также негативно сказываетсяна рабочих.
Сварщик испытываетпсихологические нагрузки, которые заключаются в необходимости непрерывногонаблюдения за зоной сварки, в напряжении зрения, высоких требований к точностидвижения и перемещения электрода.
Высокие требования корганам зрения связаны с необходимостью тщательного наблюдения за разделкой,сварочной ванной и кристаллизующимся металлом.
Выполнение ручной сваркичасто сопровождается повышенным статическим напряжением. Сварку выполняют частов вынужденной позе, сидя на корточках, лежа на боку и спине и т.д., чтовызывает сильное напряжение мышц рук и тела.
Краткая характеристиканекоторых способов дуговой сваркиСпособ сварки Наиболее часто свариваемые металлы Тип сварных соединений Ручная металлическим электродом
Сталь
Чугун
Стык, тавр и пр.
Стык, наплавка Под флюсом автоматическая, полуавтоматическая
Сталь
Алюминий и его сплавы
Медь
Титан
Стык, нахлестка и пр.
Стык
-//-
-//- Ручная вольфрамовым электродом в защитной среде аргона
Коррозионно-стойкие и жаропрочные стали и сплавы
Алюминий и его сплавы
Титан и его сплавы
Стык, нахлестка и пр.
Стык, по отбортовке
Стык и пр. Механизированная неплавящимся электродом в защитной среде аргона
Коррозионно-стойкие и жаропрочные стали и сплавы
Титан и его сплавы
Стык
-//- Автоматическая плавящимся электродом в защитной среде аргона
Коррозионно-стойкие и жаропрочные стали и сплавы
Титан и его сплавы
Стык, тавр и пр.
Стык, тавр Автоматическая плавящимся электродом в среде углекислого газа Сталь -//-
Источники питаниятоком
Выпускаемые источникипитания электрической сварочной дуги разделяют по следующим признакам:
1) по роду тока – наисточники постоянного тока (преобразователи, агрегаты и выпрямители) ипеременного тока (сварочные трансформаторы);
2) по количествуодновременно подключаемых сварочных постов – на однопостовые и многопостовые;
3) по назначению — наисточники для ручной сварки покрытыми электродами; для автоматической иполуавтоматической сварки под флюсом; для сварки в защитных газах; дляэлектрошлаковой сварки; для плазменной резки и источники тока специальногоназначения (сварка трехфазной дугой, многодуговая сварка и пр.);
4) по принципу действия иконструктивному выполнению — на сварочные трансформаторы: с нормальныммагнитным рассеянием и отдельным дросселем (реактивной катушкой) на отдельномили общем сердечнике; с искусственно увеличенный магнитным рассеянием – сподвижным магнитным шунтом и подвижными обмотками; преобразователи: снезависимой намагничивающей и последовательной размагничивающей обмотками; с намагничивающейпараллельной и размагничивающей последовательной обмотками; с расщепленнымиполюсами; с жёсткой характеристикой; универсальные; агрегаты — генераторы сдвигателями внутреннего сгорания; сварочные выпрямители: с селеновыми икремниевыми вентилями; многопостовые; однопостовые; с падающимихарактеристиками; с жесткими характеристиками; универсальные;
5) по характеру привода –на источники с электрическим и независимым приводом (от двигателя внутреннегосгорания);
6) по способу установки имонтажа – на стационарный и передвижные.
При использовании электроприборови различных источников питания всегда есть вероятность поражения электрическимтоком. Опасность поражения возникает при соприкосновении с токоведущими частямиэлектрических установок и при соприкосновении с металлическими частями,случайно оказавшимися под напряжением. В этом случае через тело человекапроходит ток, сила которого зависит от величины напряжения и электрическогосопротивления организма, которое меняется в зависимости от того, в какомсостоянии человек находится (утомленность, расслабленность и др.). Величинанапряжения, под которым может оказаться человек, зависит от величины напряженияхолостого хода источника питания сварочной дуги.
Напряжение источниковпитания нормальной сварочной дуги обычно достигает 90 В, а сжатой дуги -200 В.
Таким образом, внормальных условиях электрическая безопасность сварщика обеспечивается, но приизменении условий (повышенная влажность, ослабленный организм и т.д.) этиусловия могут резко измениться и сила тока станет опасной. Поэтому следуетпредусмотреть дополнительные меры, способствующие снижению силы тока,проходящей через тело сварщика.
Основные виды поражений:ожоги электрической дугой, разрыв тканей, электрический удар, сопровождающийсяпоявлением у человека судорог, сильной слабостью, прекращением деятельности органовдыхания и кровообращения.
Материалы
Сварка чугунныхдеталей.Восстановление чугунных деталей сваркой — трудный процесс, обусловливаемыйхимическим составом чугуна, его структурой и особыми механическими свойствами.По химическому составу чугун — сплав железа с углеродом (2…3,6%), содержащийнекоторое количество кремния, марганца, фосфора, серы и других примесей.
Разработано и применяетсямного способов сварки чугуна, но рекомендовать какой-либо из них длявосстановления конкретной детали весьма затруднительно, так как даже у однойкорпусной детали со стенками разной толщины может быть различная структурачугуна и потребуются различные способы их сварки. Приближенно все способысварки чугунных деталей делят на два вида: горячую (деталь перед сваркойподогревают, а после — медленно охлаждают) и холодную (выполняют безпредварительного подогрева детали различными способами и с применениемспециальных электродов).
Сварка цветныхметаллов и сплавов,особенно алюминиевых, достаточно широко применяется при ремонте, так как всовременных тракторах и автомобилях многие детали изготовлены из цветныхметаллов.
Медь, бронза и латунь обычной дугой и плавящимся электродомсвариваются плохо. Это объясняется тем, что в расплавленном состоянии медь исплавы на ее основе обладают большой жидкотекучестью, хорошо растворяют газы,особенно кислород, легко окисляются. У них большой коэффициент линейногорасширения и они подвержены значительным структурным изменениям в зоне сварки.
Медь и ее сплавыудовлетворительно свариваются электродами марок «Комсомолец-100», МН-5 и ОЗБ-1,а также угольным электродом на постоянном токе прямой полярности и достаточнохорошо свариваются аргонно-дуговой сваркой вольфрамовым электродом. Присадочнымматериалом служат круглые или прямоугольные прутки примерно такого же химическогосостава, что и свариваемый металл. При сварке угольным электродом в качествефлюса используют прокаленную до 500…550°С буру. Наплавленный шов проковываютпри температуре не выше 500°С, чтобы улучшить его механические свойства.
При сварке латуни идругих медно-цинковых сплавов применяют прутки с повышенным содержанием цинка.При сварке выделяются ядовитые пары цинка, поэтому необходимы хорошаявентиляция рабочего места сварщика и применение респираторов.
Алюминий и его сплавы легко окисляются на воздухе, иповерхности деталей всегда покрыты плотной пленкой оксида алюминия Al2O3, температура плавления которого 2050°С (в то время кактемпература плавления чистого алюминия 660°С). Тугоплавкая и механическипрочная пленка оксида алюминия создает основные трудности при его сварке. Крометого, при нагревании алюминий и сплавы не изменяют цвета, а в расплавленномсостоянии характеризуются большой жидкотекучестью, что также затрудняет сварку.
В качестве электродов илиприсадочного материала при сварке чистого алюминия и его сплавов используютпрутки или проволоку, по химическому составу близкие к свариваемому металлу. Впокрытия электродов или во флюс вводят хлористые и фтористые соли лития, калия,энергично растворяющиеся и ошлаковывающие оксид алюминия. Сварку ведутпостоянным током обратной полярности, при которой в результате катодногораспыления улучшаются условия разрушения оксидной пленки. При диаметреэлектрода 4…6 мм используют ток 120… 150 А. После сварки во избежаниеразъедания металла шлак со шва удаляют, промывая горячей или подкисленной водойи тщательно протирая стальными щетками. Перед сваркой поверхность деталиобезжиривают бензином или ацетоном и подвергают очистке механическим или ручнымспособом (стальной щеткой).
Для сварки чистогоалюминия используют электроды ОЗА-1. Алюминиево-кремнистые сплавы (типасилумин) сваривают электродами ОЗА-2.
Чтобы избежатькоробления, образования трещин и улучшить качество сварки, детали из алюминия иего сплавов перед сваркой подогревают до температуры 200…350°С (крупныедетали до более высокой температуры). Температуру подогрева определяюттермопарами или специальными карандашами. Концы трещин в деталях засверливают,а кромки разделывают под углом 60…90°. Расплавленный металл удерживают отрастекания стальными или глиняными подкладками. Для получения мелкозернистойструктуры металла шва деталь после сварки медленно охлаждают, а шив слешапроковывают. Внутренние напряжения снимают нагревом до температуры 300…350°Сс последующим медленным охлаждением.
Аргонно-дуговая сварка вольфрамовымэлектродом дает возможность получать хорошие результаты сварки алюминия и егосплавов без применения флюса. Однако оксидную пленку и загрязнения споверхности детали перед сваркой требуется удалять более тщательно, чем прииспользовании флюса.
Цех по сваркеалюминиевых радиусных колен
Сварочный цех 6х9х2,81 мобщей площадью 54 кв. м.
/>
/>
Электроснабжение здания –от сети 380/220В, разводка в металлорукавах, расчетная мощность – всоответствии с устанавливаемым оборудованием.
Освещение –люминесцентное, накладные светильники
Вентиляция — естественная, принудительная: зонт вытяжной
Отопление – автономное,электрические настенные панели
Внутренние помещения:стены, потолок – оцинкованный металлический лист, пол – рифленый металлическийлист
Окна – в деревянной раме
наружная дверь –металлическая с замком и ключами
степень огнестойкости –III
Теплостойкость здания:+18 град С при внешней температуре –45 град С.
Сварочный цехпредставляет собой прямоугольное помещение площадью 54 м2 с тремясварочными кабинами, в каждой из которых находится специальный стол, табурет,сварочный преобразователь, электрододержатель, горелка. Преобразователь состоитиз генератора постоянного тока и электродвигателя. Он соединен с электрододержателемпосредством сварочных проводов (преобразователь является источником повышенногонапряжения, электромагнитного поля, ультразвука.) Вентиляция осуществляется спомощью вытяжных зонтов, трех местных и одного общего. Во входной части цехарасполагаются вешалки и обеденный стол.
Заготовки для сваркипоставляются из других цехов на специальных тележках. Для сварки алюминиевыхрадиусных колен используем ручную дуговую сварку металлическим электродом с подогревомизделия. При использовании ручной сварки на рабочем месте уровень шума непревышает допустимых норм.
Прежде, чем приступить ксварке алюминия, сварщик должен знать особенности материала и технологиюсварки.
Чистый алюминий проводитэлектрический ток в четыре раза лучше, чем сталь, поэтому процесс его сваркиимеет свои технологические особенности. Способность проводить тепло у алюминиятакже значительно выше, чем у стали. Поэтому при работе с алюминием опасностьпоражения электрическим током и опасность получения ожогов от нагретойповерхности материала возрастает. То, что алюминий лучше проводит тепло, делаетнежелательным увеличение скорости сварки — уменьшается глубина провара. Длякристаллизации сварочной ванны требуется меньше времени, поэтому происходитнеполное газовыделение, что может привести к образованию пор в сварном шве.Чтобы избежать этого, необходимо устанавливать большее значение силы сварочноготока, чем при сварке стали; предварительно нагреть свариваемые детали, ииспользовать инертный защитный газ, желательно гелий. В начале сварки возможноуменьшение прочности сварного шва из-за отсутствия полного провара по причиненедостаточного прогрева кромок свариваемых деталей.
Для ручной дуговой сваркитехнического алюминия применяются отечественные электроды ОЗА-1 и ОЗАНА-1 Вэтих электродах в обмазке находятся хлоридные и фторидные соли, разрушающиеоксидную пленку и способствующие устойчивому горению дуги. С другой стороны,при высоких температурах идет окисление и выделение ионов хлора и фтора, чтоявляется негативной стороной этих добавок, т к они могут вызватьпрофессиональные заболевания.
Работа сварщиканачинается с зачистки кромки свариваемого изделия и прилегающая к ним зон (20-30 мм) от ржавчины, шлака и обезвреживания поверхности бензином или ацетоном. Зачистка проводится припомощи стальных щеток или специального пневматического оборудования. Оноявляется источником локальной вибрации. Комплект слесарного инструмента,который необходим сварщику, состоит из стальных щеток, зубила и молотка (дляочистки швов от шлака и брызг металла), шаблонов (для проверки размеров шва),стального клейма, метра, стальной линейки и др. Слесарный инструмент долженбыть уложен в переносном инструментальном ящике. Свариваемые детали до началасварки должны быть надежно закреплены.
Рекомендуется следующийрасход защитного газа:
Диаметр проволоки 1,0 мм — 12-14 л/мин
Диаметр проволоки 1,2 мм — 14-16 л/мин
Диаметр проволоки 1,6 мм — 18-22 л/мин
При сварке деталей изалюминия горелку устанавливают под углом 10-20° к вертикали. Расстояние междусоплом горелки и свариваемыми деталями должно быть 10-15 мм. Сварку ведут постоянным током обратной полярности (плюс на электроде), при которой врезультате катодного распыления улучшаются условия разрушения оксидной пленки.Обратная полярность применяется при необходимости выделения меньшего количестватепла в свариваемом изделии. На дугу постоянного тока оказывает действиемагнитного поля, которое отклоняет ее от оси. Уменьшить действие отклоняющегодугу магнитного поля можно изменением места токоподвода, наклоном электрода всторону отклонения дуги, уменьшением длины дуги.
Используемый сварочныйток – 25-32 А на 1 мм диаметра электрода, диаметр электрода – 4-6 мм. При сварке алюминия температура дуги должна достигать 660°С и выше, что является источникомповышенного светового и теплового излучения. Интенсивность теплового облученияработающих от открытых источников (нагретый металл, стекло,«открытое» пламя и др.) не должна превышать 140 Вт/м2, приэтом облучению не должно подвергаться более 25%) поверхности тела иобязательным является использование средств индивидуальной защиты, в том числесредств защиты лица и глаз (ГОСТ 12.1.005-88).
После сварки во избежаниеразъедания металла шлак со шва удаляют, промывая горячей или подкисленной водойи тщательно протирая стальными щетками.
Чтобы избежатькоробления, образования трещин и улучшить качество сварки, детали из алюминия иего сплавов перед сваркой подогревают до температуры 200…350°С (крупныедетали до более высокой температуры). Температуру подогрева определяюттермопарами или специальными карандашами. Предварительный нагрев приводит кповышенной температуре воздуха рабочей зоны. Концы трещин в деталяхзасверливают, а кромки разделывают под углом 60…90°. Расплавленный металлудерживают от растекания стальными или глиняными подкладками. Для получениямелкозернистой структуры металла шва деталь после сварки медленно охлаждают, ашов слегка проковывают. Внутренние напряжения снимают нагревом до температуры300…350°С с последующим медленным охлаждением.
Контроль качества
1. Внешний осмотр.
При внешнем осмотре обнаруживаютсятакие дефекты как трещины в шве и околошовной зоне, незаваренные кратеры,несоответствие конструктивных элементов сварного шва, прожоги, наплывы,непровар в корне шва, подрезы, грубочешуйчатая поверхность сварного шва.
2. Гидравлические испытания.
Испытуемую емкостьзаполняют водой или керосином (при заполнении сосуда жидкостью должен бытьобеспечен выход из него воздуха), а затем с помощью насоса медленно повышаютдавление в сосуде до заданного по техническим условиям на контроль сварного изделия.Под испытываемым давлением (контролируют по манометру) сосуд выдерживают втечение определенного времени и при этом подвергают тщательному осмотру.
3. Рентгено- игамма-дефектоскопия.
Рентгеновские лучиобладают свойством проникать через непрозразные тела. Проникая через сварнойшов, они ослабляют свою интенсивность, встречая на своем пути пустоты, шлаковыевключения, трещины. В зависимости от того или иного дефекта рентгеновские лучиослабляются по-разному, неодинаково.
Лучи, проникающие черезметалл, воздействуют на фотопленку, установленную сзади детали, рассматриваякоторую после проявления судят об обнаруженном дефекте по различнойзатемненности дефектных мест на фотопленке.
Так обнаруживают наличиев сварных швах трещин, пористости, непроваров, шлаковых включений.
Сущность просвечиваниягамма-лучами заключается в том, что, так же как и рентгеновские лучи, лучинекоторых радиоактивных веществ обладают свойством проникать через непрозрачныетела и на фотопленке отражать степень их ослабления. В качестве искусственныхрадиоактивных веществ получили применение изотопы кобальт-60, цезий-137 и др.
Гамма-установкадефектоскопии материалов представляет собой простейшее устройство. Оно состоитиз свинцового контейнера, в котором расположена ампула с радиоактивнымивеществами. Установкой можно пользоваться в таких местах, где рентгеноустановкуне удается использовать; одновременно можно просвечивать несколько деталей иликонтролировать весь кольцевой шов: гамма-установка легкая, портативная,недорогая.
Однако, при использованиитакой дефектоскопии нужно соблюдать все правила безопасности, т к долговременноеи частое радиационное облучение опасно для здоровья человека.
Оценка фактороврабочей средыПрофессия Фактор рабочей среды и условия труда Значение показателя Продолжительность действия фактора, мин
Сварщик
(ручная электродуговая) Температура воздуха РМ в теплый период года, оС 25…28 350 Токсичное вещество, кратность превышения ПДК, раз 1,0…2,5 350 Промышленная пыль, кратность превышения ПДК, раз 1…5 350 Интенсивность теплового излучения, Вт/м2 141. ..1000 350
Освещенность РМ на уровне
санитарных норм:
размер объекта различения, мм
разряд зрительной работы
–
> 1,0
5…9 350
Физическая статистическая нагрузка, Н-с
На две руки х 104
На мышцы корпуса х 104
43…86
350 РМ стационарное, поза несвободная- до 50% времени в наклонном положении до 300 – – Продолжительность непрерывной работы в течение суток, ч Нервно-эмоциональная нагрузка:
Простые действия по заданному плану – –
Расчет интегральнойбальной оценки тяжести труда.
Фактор рабочей среды и условия труда
(по результатам анализа техпроцесса и рабочего места) Показатель Значение показателя Балльная оценка фактора Продол-жительность действия фактора ti Удельный вес времени действия фактора tуд i
Оценка удельной тяжести фактора рабочей среды
Хф 1 2 3 4 5 6 7 Температура воздуха РМ в теплый период года, оС Х1 25…28 3 350 0,73 2,19 Токсичное вещество, кратность превышения ПДК, раз Х2 ≤ 1 3 350 0,73 2,19 Промышленная пыль, кратность превышения ПДК, раз Х3 1…5 3 350 0,73 2,19 Интенсивность теплового излучения, Вт/м2 Х4 141. ..1000 2 350 0,73 1,46
Освещенность РМ на уровне
санитарных норм:
размер объекта различения, мм
разряд зрительной работы
Х5
Х6
–
> 1,0
5…9
1
1 350 0,73
1
1
Физическая статистическая нагрузка, Н-с
На две руки х 104
На мышцы корпуса х 104
Х7
Х8
43…86
2
1 350 0,73
1,46
1 РМ стационарное, поза несвободная- до 50% времени в наклонном положении до 300 Х9 – 5 – – 5 Продолжительность непрерывной работы в течение суток, ч Х10 Нервно-эмоциональная нагрузка:
Простые действия по заданному плану Х12 – 2 – – 2
Интегральнаябальная оценка тяжести труда
/>
где хтах— наивысшая из полученных частных балльных оценок xi; N— общее число факторов; х — балльнаяоценка по i-му изучитываемых факторов (частная балльная оценка); п— числоучитываемых факторов без учета одного фактора хmax
/>
Интегральная оценка, баллы Категория тяжести до 1,8 1 1,8…3,3 2 3,4…4.5 3 4, б. ..5,3 4 5,4…5,9 5 более 5,9 6
Таким образом получаем,что категория тяжести труда на рабочем месте сварщика при ручной электродуговойсварке с подогревом изделия равна 5.
Мероприятия поснижению влияния вредных факторов при ручной дуговой сварке
1. Местная вытяжнаявентиляция;
Для улавливаниясварочного аэрозоля у места его образования при рассматриваемых способахобработки металла следует предусматривать местные отсосы. Конструкции местныхотсосов могут выполняться в виде вытяжного шкафа, вертикальной или наклоннойпанели равномерного всасывания, панельного наклонно-щелевого отсоса, стола снижним подрешеточным отсосом и надвижным укрытием и т.п.
Скорость движениявоздуха, создаваемая местными отсосами у источников выделения вредных веществпри ручной сварке должна быть не менее 0,5 м/с.
Количество вредностей,локализуемых местными отсосами (с учетом скорости движения воздуха в помещениии других факторов), для вытяжных шкафов составляет не более 90%, для остальныхвидов местных отсосов — не более 75%.
Оставшееся количествовредностей (10 — 25%) должно разбавляться до предельно допустимой концентрации(ПДК) с помощью общеобменной вентиляции.
2. Общеобменнаявентиляция;
Раздачу приточноговоздуха необходимо осуществлять:
а) рассеянно в рабочуюзону помещений, в основном на несварочные участки — там, где вытяжнаявентиляция решена посредством устройства местных отсосов.
б) сосредоточенно вверхнюю зону помещений — в остальных случаях.
Скорость движения воздухав рабочей зоне должна находиться в пределах от 0,3 до 0,9 м/с приэлектродуговой сварке.
3. Спецодежда, спецобувьи индивидуальные средства защиты;
Для защиты лица и глаз отдействия лучистой энергии электрической дуги, а также от искр и брызграсплавленного металла сварщики должны обеспечиваться щитками или масками. Взависимости от величины сварочного тока или яркости газового пламени необходимоприменять светофильтры.
Защитные стекла,вставленные в щитки и маски, снаружи закрывают простым стеклом дляпредохранения их от брызг расплавленного металла. Щитки изготовляют изизоляционного металла — фибры, фанеры и по форме и размерам они должныполностью защищать лицо и голову сварщика (ГОСТ 1361-69).
Для ослабления резкогоконтраста между яркостью дуги и малой яркостью темных стен (кабины) последниедолжны быть окрашены в светлые тона (серый, голубой, желтый) с добавлением вкраску окиси цинка с целью уменьшения отражения ультрафиолетовых лучей дуги,падающих на стены.
Образующиеся при дуговойсварке брызги расплавленного металла имеют температуру до 1800 град. С, прикоторой одежда из любой ткани разрушается. Для защиты от таких брызг обычноиспользуют спецодежду (брюки, куртку и рукавицы) из брезентовой или специальнойткани. Куртки при работе не следует вправлять в брюки, а обувь должна иметьгладкий верх, чтобы брызги расплавленного металла не попадали внутрь одежды,так как в этом случае возможны тяжелые ожоги.
4. Предотвращениепоражения электрическим током;
Все корпуса сварочныхустановок, генераторов, электродвигателей, сварочных трансформаторов и другихустановок следует обязательно заземлять. Вторичную обмотку трансформатора наслучай опасности при пробое на нее первичного напряжения заземляют вместе сметаллическим кожухом. Устройство для включения и переключения электрическоготока должно иметь заземленные защитные кожухи.
Напряжение холостого ходаисточников питания опасно, когда сварщик соприкасается с большимиметаллическими поверхностями. Для обеспечения безопасности сварщикаэлектросварочные установки снабжают автоматическим включением сварочной цепипри соприкосновении электрода со свариваемым изделием и автоматическимотключением при холостом ходе ( холостой ход ограничивают до напряжения 12В свыдержкой времени не более 0,5 с).
Сварщикам не разрешаетсяподключать в сеть и отключать от сети электросварочные агрегаты, а такжеремонтировать их. Монтаж и ремонт электрооборудования разрешается производитьквалифицированным, специально обученным электромонтерам. Сварщикамкатегорически запрещается исправлять силовые электрические цепи.
При перерыве подачиэлектроэнергии, при отлучке с рабочего места, при обнаружении неисправностисварочного агрегата во время работы, а также при чистке, уборке агрегата ирабочего места сварщик должен выключать сварочный агрегат.
5. Требования кпроизводственным помещениям, оборудованию, технологическим процессам иприспособлениям;
Границы проходов,проездов, рабочих мест и складских помещений следует обозначать хорошо видимымизнаками (белой несмываемой краской).
Сварку, наплавку и резкумелких и средних изделий на стационарных местах следует производить в кабинах соткрытым верхом.
При работе, связанной сприменением защитных газов, обшивка по всему периметру не должна доходить допола на расстояние 300 мм.
Площадь кабины должнабыть достаточной для размещения сварочной установки, стола или кондуктора иизделий, подлежащих обработке. Свободная площадь в кабине на один сварочныйпост должна составлять не менее 3 кв. м.
При сварке и наплавкеизделий с предварительным подогревом размещение нескольких сварочных постов водной кабине не разрешается.
Допускается работа двухсварщиков в одной кабине только при сварке одного изделия.
Полы в производственныхпомещениях должны соответствовать требованиям СНиП «Нормы проектированияполов».
Цветовая отделкаинтерьеров помещений и оборудования в сборочно-сварочных цехах должнасоответствовать указаниям по проектированию цветовой отделки интерьеровпроизводственных зданий промышленных предприятий.
Для ослабления контрастамежду яркостью дуги, поверхностью стен и оборудованием последние должныокрашиваться в светлые тона с диффузным (рассеянным) отражением света.
В оборудовании,предназначенном для всех видов механизированной сварки (электроконтактной,электродуговой под флюсом, в защитных газах, порошковой проволокой и др.),следует предусматривать встроенные местные отсосы, обеспечивающие улавливаниесварочного аэрозоля непосредственно у места его образования.
Во избежание повышенноговыделения сварочного аэрозоля, особенно при сварке изделий спротивокоррозийными покрытиями, следует строго соблюдать режим сварки — непревышать силу тока, предусмотренную для применяемых сварочных материалов.
Для предварительногообезжиривания изделий не разрешается применять трихлорэтилен, дихлорэтан идругие хлорированные углеводороды, при взаимодействии которых с озоном возможнообразование фосгена — токсичного вещества удушающего действия.
При контроле качествасварных швов следует руководствоваться действующими санитарными правилами припромышленной гамма-дефектоскопии.
На фиксированных рабочихместах, где работа выполняется сидя, следует предусматривать удобные стулья соспинками и утепленными сиденьями, с возможностью регулирования их высоты.
Для защиты от лучистойэнергии рабочих, не связанных со сваркой, наплавкой или резкой металлов,сварочные посты должны ограждаться экранами из несгораемых материалов высотойне менее 1,8 м.
6. Требования к защите отрентгеновского излучения при электронной обработке металла.
Замеры мощности дозырентгеновского излучения при проведении дозиметрического контроля следуетпроводить на рабочем месте оператора у смотровых окон, а также в местах стыковотдельных частей установки и других участках возможного ослабления защиты.Смотровые окна должны быть снабжены свинцовыми стеклами с толщиной,эквивалентной защите камеры, а для плавильных установок — оборудованыперископическими устройствами. Расчет толщины защиты электронной пушкиэлектронно-лучевых установок с фокусирующей и отклоняющей системами плавильнойили сварочной камер должен производиться в соответствии с рабочим напряжениемустановки и максимальной силой тока.
7. Требованиябезопасности во время работы
Электросварщик обязанвыполнять работы при соблюдении следующих требований безопасности:
а) место производстваработ, а также нижерасположенные места должны быть освобождены от горючихматериалов в радиусе не менее 5 м, а от взрывоопасных материалов и установок — 10 м;
б) сварка должнаосуществляться с применением двух проводов, один из которых присоединяется кэлектрододержателю, а другой (обратный) — к свариваемой детали. Запрещаетсяиспользовать в качестве обратного провода сети заземления металлическиеконструкции зданий, технологическое оборудование, трубы санитарно-техническихсетей (водопровод, газопровод и т.п.);
в) сварочные проводадолжны соединяться способом горячей пайки, сварки или при помощи соединительныхмуфт с изолирующей оболочкой. Места соединений должны быть заизолированы;соединение сварочных проводов методом скрутки не допускается;
г) сварочные проводадолжны прокладывать так, чтобы их не могли повредить машины и механизмы.Запрещается прокладка проводов рядом с газосварочными шлангами итрубопроводами, расстояние между сварочным проводом и трубопроводом кислородадолжно быть не менее 0,5 м, а трубопроводом ацетилена и других горючих газов — 1 м.
К дуговой сварке разрешаетсядопускать сварщиков после соответствующего обучения, имеющих удостоверение направо данного вида сварочных работ, прошедших инструктаж и проверку знанийтехники безопасности с оформлением в специальном журнале, а также прошедшихмедицинский осмотр. Запрещается выполнять электросварочные работы лицам, недостигшим 18-летного возраста.
Из рассмотренных вышефакторов видно, что наиболее опасными и вредными из них при электродуговойсварке являются :
1.Повышенное содержание вредных газов иаэрозолей, выделяющихся при сварке;
2.Интенсивное инфракрасное (тепловое)излучение свариваемых изделий и сварочной ванны;
3.Искры, брызги и выбросырасплавленного металла и шлака.
Мероприятия поснижению влияния трех основных опасных факторов
Содержание различных вредныхгазов и аэрозолей является главным опасным фактором в процессе дуговойсварки. Сварочный аэрозоль представляет собой совокупность мельчайших частиц,образовавшихся в результате конденсации паров расплавленного металла, шлака ипокрытия электродов. Состав сварочного аэрозоля зависит от состава сварочных исвариваемых материалов. В силу своих мельчайших размеров (иногда меньше 1микрометра) сварочный аэрозоль беспрепятственно проникает в глубинные отделылегких (легочные альвеолы) и частично остается в их стенках, вызываяпрофессиональное заболевание — «пневмокониоз сварщика», а частично всасываетсяв кровь. Если сварочный аэрозоль содержит значительное количество марганца, атак бывает при сварке легированных и нержавеющих сталей качественными электродами,то, распространяясь с кровью по организму, этот чрезвычайно токсичный элементвызывает тяжелое заболевание — марганцевую интоксикацию. При этом страдает,главным образом, центральная нервная система. Изменения в организме при марганцевойинтоксикации необратимы. Другие элементы сварочного аэрозоля, а также такназываемые сварочные газы, обладая сильным раздражающим действием, способнывызвать хронический бронхит.
В последние годыустановлено, что многие компоненты сварочного аэрозоля, хоть и не вызываютпрофессиональных специфических болезней, но при длительном воздействииувеличивают риск возникновения сердечно-сосудистых и онкологическихзаболеваний, а также уменьшают продолжительность жизни.
Для снижения содержаниявредных газов и аэрозолей, выделяющихся при сварке необходимы:
1. механизация иавтоматизация производственных процессов, дистанционное управление ими;
2. исключение или резкоеуменьшения выделения вредных веществ в воздух производственных помещений(заменой токсичных веществ нетоксичными);
3. усовершенствованиесистемы вентиляции и ионизации воздуха.
Требуемое количествопоступающего воздуха L рассчитывается по формуле:
L=kV
где к — кратностьвоздухообмена, показывающая, сколько раз в течение часа воздух меняется впомещении, ч*1; V — объем вентилируемого помещения, м3.
Для участка сваркитребуемое количество поступающего воздуха равно (V цеха = 151,74, к = 26):
L= 26*151,74= 3945,24 м3/ч
Интенсивное теплое излучение. Спектр излучения сварочной дугивключает в себя диапазон инфракрасных волн (3430–750 нм), видимый диапазон(750–400 нм) и ультрафиолетовый диапазон (400–180 нм). При этом доляинфракрасных лучей составляет от 30 до 70 % всей энергии излучения дуги. Именноинфракрасные лучи способны вызвать профессиональную катаракту. Видимый светэлектрической дуги нестерпимо ярок. Смотреть на него сколько-нибудь долгоневозможно, поэтому ни у кого из сварщиков не вызывает сомнения необходимостьиспользования светофильтров.
Самое опасное воздействиена организм, с точки зрения охраны труда, имеет ультрафиолетовая часть спектра.Даже кратковременное воздействие ультрафиолетовых лучей на незащищенный глазспособно вызвать ожог роговой оболочки — электроофтальмию. Неопытные сварщикичаще других страдают этим заболеванием из-за того, что не умеют ещесвоевременно, в момент возбуждения сварочной дуги, устанавливать в нужноеположение щиток со светофильтром. Ультрафиолетовое излучение, воздействуя наоткрытые участки кожи, вызывает ожоги, подобные тем, которыми страдают люди,злоупотребившие солнечными лучами при загорании. Ожоги от сварочной дуги могутбыть, однако, гораздо сильнее и опаснее, чем от солнца. Чем выше сила тока присварке, тем сильнее излучение сварочной дуги.
Для снижения вредноговоздействия теплового излучения необходимо:
1. Использованиетеплозащитных экранов (для локализации источников теплового излучения, сниженияоблученности на рабочих местах, а также для снижения температуры поверхностей,окружающих рабочее место). Часть теплового излучения экраны отражают, а частьпоглощают.
2. Правильная организациятруда и отдыха работников. Для них нужно устраивать специальные места отдыха впомещениях с нормальной температурой, оснащенных системой вентиляции иснабжения питьевой водой.
Искры, брызги ивыбросы расплавленного металла и шлака. Искры и брызги могут служить причиной ожогов различнойстепени. Грамотный подбор и применение комплексных средств индивидуальнойзащиты позволит свести к минимуму риск поражения данным фактором. Необходимоснабжение рабочих куртками, брюками, обувью специальной конструкции, прикоторой искры от сварки и горячая окалина не смогут задержаться на ихповерхности долгое время, попасть между деталями одежды или ботинок. Дляпроизводства такой одежды нужно использовать хлопковые ткани нового поколениявысокой плотности с огнестойкими отделками.
Обувь должна обладатьжаростойкими и антистатическими свойствами; иметь простые застежки, позволяющиебыстро снять обувь в случае аварийной ситуации, связанной с угрозой здоровьюработника.
Оценка фактороврабочей среды с учетом принятых мерПрофессия Фактор рабочей среды и условия труда Значение показателя Продолжительность действия фактора, мин
Сварщик
(ручная электродуговая) Температура воздуха РМ в теплый период года, оС 21…22 350 Токсичное вещество, кратность превышения ПДК, раз Фактор рабочей среды и условия труда
(по результатам анализа техпроцесса и рабочего места) Показатель Значение показателя Балльная оценка фактора Продол-жительность действия фактора ti Удельный вес времени действия фактора tуд i
Оценка удельной тяжести фактора рабочей среды
Хф 1 2 3 4 5 6 7 Температура воздуха РМ в теплый период года, оС Х1 21…22 2 350 0,73 1.46 Токсичное вещество, кратность превышения ПДК, раз Х2 ≤ 1.0 2 350 0,73 1.46 Промышленная пыль, кратность превышения ПДК, раз Х3 />
Таким образом, присоблюдении мер по безопасности по трем факторам удалось снизить показателькатегории тяжести труда до 4. Этот показатель все равно высок, так как сварщикнаходится в вынужденной позе до 50% рабочего времени, этот фактор можетразрешить автоматизация производства.
Заключение
В процессе своей трудовойдеятельности электросварщик подвергается воздействию целого комплекса опасных ивредных производственных факторов физической и химической природы: тепловоеизлучение, сварочный аэрозоль, искры и брызги расплавленного металла и шлака.
Именно эти факторывызывают профессиональные заболевания и травматические повреждения. Другиевредности: газы, шум, электромагнитные поля, имеют меньшее значение и обычно неслужат причиной профессиональных заболеваний. Поэтому необходимо уделитьдолжное внимание основным поражающим факторам. При сравнении в данной работеинтегральной оценки тяжести труда сварщика до и после принятия мер по снижениювоздействия опасных факторов мы видим, что категорию тяжести труда удалосьснизить с пятой на четвертую. Однако эта категория все равно остается высокойиз-за возможного неудобного положения рабочего в процессе сварки (лежа наживоте, сидя на корточках и т.д.). Данный фактор можно снизить путемавтоматизации процесса, однако в настоящее время эти решения находятся в стадииразработки. И пока основным действующим лицом процесса будет человек, процесссварки будет характеризоваться как тяжелый труд.
Список литературы
1. Малышев.Б.Д,Мельник.В.И, Гетия.И.Г. Ручная дуговая сварка. — М.: Стройиздат, 1990.
2. Рыбаков.В.М.Дуговая и газовая сварка. М.: Высшая школа, 1986
3. Журнал«Промышленное Оборудование» 2004 г.
4. Казаков.Ю.В,Козулин.М.Г. Сварка и резка материалов. — М.: Издательский центр “Академия”,2000
5. Фоминых.В.П,Яковлев.А.П. Ручная дуговая сварка. — М.: Высшая школа, 1986.
6. ГОСТ 12.3.003-86
7. ГОСТ 12.1.004—91
8. www.kisar.ru
9. www.svarkainfo.ru