CC BY
13
Т. С. КАРАЧАРОВ и проф. Л. К. ХОЦЯНОВ
Эффективность местной вытяжки при электросварке внутри танков
Из Всесоюзного института гигиены труда и профзаболеваний им. В. А. Обуха .
Характер пыли и газов, которые выделяются в окружающую среду и загрязняют зону дыхания электросварщика, обусловливается в основном составом обмазки и стержня электродов. На ряде производств при применении для электросварки «качественных электродов воздух загрязняется окисью марганца, хрома, никеля и фтористыми соединениями.
На интенсивность загрязнения зоны дыхания электросварщиков пылью и газами влияет т'акже способ ведения процесса сварки, в частности, конфигурация свариваемых объектов или отдельных деталей, и места расположения сварных швов. Наибольшая запыленность и загазованность наблюдаются при сварке в замкнутых пространствах вследствие затруднения их естественного проветривания и быстрого накопления в силу этого значительных количеств пыли и газов.
По данным обследований Института им. Обуха, при сварке (в процессе их производства) внутри танков в воздухе наблюдались следующие, во много раз превосходящие предельно допустимые концентрации: пыли окиси железа до 155 мг/м3, окиси марганца 12 мг/м3 и значительное количество фтористых соединений.
Необходимо также отметить, как правило, повышение температуры воздуха внутри танка на 5—7° по сравнению с температурой в , самом цехе. Это обстоятельство при одновременном нагреве стенок корпуса танка примерно до 30° затрудняет теплообмен организма с окружающей средой и вызывает жалобы электросварщиков на ощущение духоты и жары уже при температуре воздуха внутри танка в 20—22?. Летом в замкнутом пространстве танка могут создаться условия для перегревания организма электросварщиков.
Непрерывная работа в такой обстановке в течение 2—3 часов, связанная к тому же с неудобным положением тела рабочего, сопровождается сильным раздражением органов дыхания, слизистой глаз, общей разбитостью и утомлением.
Поэтому оздоровление условий труда при сварке внутри танка имеет большое актуальное значение как с точки зрения здоровья сварщиков, так и с точки зрения повышения производительности их труда и уменьшения числа невыходов на работу. Это может быть достигнуто применением местной приточной или вытяжной вентиляции. Тот и другой принцип вентилирования замкнутых пространств имеет свои положительные и отрицательные стороны. В каждом отдельном случае вопрос о применении притока или вытяжки должен решаться в соответствии с особенностями свариваемых объектов и конкретными производственными условиями.
Применение местного притока в данном случае было нам« признано нерациональным вследствие тонкой дисперсности электросварочной пыли и опасности раздувания ее в замкнутом пространстве. Кроме того, надо учесть трудность организации местного притока. Напротив, местная вытяжка, максимально приближенная к источнику выделения пыли, оказалась более целесообразной, так как скорость засоса воздуха значительно выше подъемной скорости электросварочного факела (около 0,35—0,40 м/сек). Единственной положительной стороной местного притока в замкнутом пространстве может быть улучшение метеорологических условий в летнее время, но лишь при охлаждении воздуха, что в современной производственной обстановке явно нереально.
В частности, возможность применения местной механической вытяжки и ее эффективность обусловливаются наличием в свариваемом объекте достаточного, количества отверстий для обеспечения воздухообмена внутри него. При этом через одно или несколько отверстий должна производиться механическая вытяжка, а через другое отверстие или ряд их — естественный приток воздуха из помещения, восполняющий создаваемый вытяжкой вакуум.
Основное требование, которое должно предъявляться в данном случае к организации воздухообмена, заключается в том, чтобы воздушные потоки воздуха внутри объекта, создаваемые механической вытяжкой, препятствовали поступлению пыли и газов в зону дыхания сварщиков. При одновременной работе внутри объекта нескольких сварщиков выполнение этого требования не всегда возможно, и в отдельных случаях приходится допускать некоторое загрязнение воздуха на участках с относительно непродолжительной сваркой.
Институтом им. Обуха было проведено изучение эффективности применения механической местной вытяжки из внутреннего пространства танка при одновременной работе внутри него нескольких сварщиков.
Танк имеет форму прямоугольного ящика, разделенного металлической перегородкой на две части — переднюю и заднюю. В его стенках имеются отверстия разного диаметра. Сварка производится в основном в передней части танка, где работает одновременно 3—4 сварщика. По требованиям технологии сварка производится в трех положениях танка: нормальном, когда танк повернут днищем кверху и когда он лежит на боку. При нормальном положении сваривается наименьшее количество швов, поэтому оановные эксперименты проводились в положениях тайка на боку и днищем вверх, при которых сварка является наиболее продолжительной. Для экспериментов применялось оборудование трех типов: центробежный вентилятор № 4, 4 конца резиновых рукавов типа ассенизационных длиной около 4 м каждый с внутренним диаметром 100 мм ( и насадки из 2-миллиметрового железа, специально изготовленные для присоединения рукавов к отверстиям в стенках тайка, чтобы таким путем осуществлять отсос воздуха непосредственно из полой его части.
Наиболее неблагоприятные условия работы наблюдаются при сварке изделия в положении низом вверх. При этом 2 или 3 сварщика работают в передней части изделия,- а один примерно 75% времени1 в задней (только в конце сварки он тоже переходит в переднюю часть корпуса). Работа всех сварщиков почти одинакова: они проводят! сварку в согнутом положении, лицом к передней части. В положении низом вверх танк обычно устанавливается на опорах высотой около 1 м (иногда 0,3 ~"м).
Благодаря наличию значительного количества отверстий в стенках корпуса, а также некоторому температурному перепаду (5—7°) между воздухом помещения и внутри корпуса (за счет тепловыделений от электросварки) в последнем происходит неорганизованный естественный воздухообмен. Количественно учесть его не представилось возможным ввиду незначительных скоростей движения воздуха в отверстиях корпуса. Однако простым наблюдением установлено, что при высоких опорах воздухообмен протекает более интенсивно, чем при низких. Это вполне подтверждается как улучшением самочувствия рабочих, так и данными анализов воздуха и метеорологических условий. В частности, запыленность воздуха йнутри корпуса при низком положении значительно больше, че.м при высоком. Так, например, запыленность воздуха внутри корпуса при высоком положении последнего превышала запыленность в окружающем корпус воздухе помещения на 19—20 мг/м3, тогда как при положении свариваемого корпуса на низких опорах (0,3 м от пола) запыленность внутри корпуса была на 28,3—142,4 мг/м3 больше, чем в воздухе помещения цеха снаружи танка; последняя обычно колебалась в пределах от 3 до 10 мг/м3.
Для создания организованного воздухообмена внутри корпуса при положении его низом' вверх была предложена вытяжка через 4 перед-
них отверстия с таким расчетом!, чтобы воздух, поступающий вследствие вакуума из окружающего помещения через отверстие в средней части корпуса, омывал зону дыхания сварщиков со стороны, противоположной электросварочной дуге (рис. 1).
Во избежание перетекания дыма и газов с одного рабочего места сварщика к другому необходимо было отсасывать воздух, рдновремен-
Рис. 1. Схема местного отсоса воздуха при сварке внутри танка в положении танка днищем вверх
но из 3 отсеков передней части, в каждом из которых находился сварщик.
Для присоединения рукавов к корпусу нами были предложены небольшие железные патрубки типа «камфорок» (рис. 2), вставляемые широкой своей частью в отверстия в стенках изделия, а узкой (диаметром! ЮО мм) присоединяемые к рукавам. К одному из патрубков была приделана железная труба длиной около 0,75 м и диаметром приблизительно 0,1 м для удаления воздуха из среднего отсека. При присоединении патрубков к 4 отверстиям в передней части корпуса в полой его
части должен был установиться воздушный поток с более или менее равномерными скоростями в поперечном сечении.
При количестве удаляемого из передней части корпуса воздуха около 1500 м8/час запыленность внутри корпуса оказалась выше, чем вне его, на 4,3 мг/м3 под щитком электросварщика и на 13,2 мг/м3 на расстоянии 1 — 1,5 м от дуги. При этом внутри корпуса происходил примерно 272"кратный воздухообмен в минуту. Без вентиляции при том же положении корпуса низом! вверх запыленность внутри корпуса превышала запыленность вне его на 28—140 мг/м3. Сравнительно высокая запыленность при действии вентиляции на расстоянии 1—1,5 м от электросварочной дуги объясняется подсосом загрязненного воздуха из задней части корпуса, где в это время работал один из сварщиков.
Чтобы исключить этот фактор, был проведен эксперимент при* одновременном! отсосе воздуха из передней части и через отверстия в перегородке, разделяющей полое пространство. При этом в 2 отверстия перегородки были вставлены дополнительные патрубки, и вытяжка осуществлялась одновременно из передней и задней частей полого пространства. Такой комбинированный отсос свел разницу в содержании пыли между пространством внутри корпуса и воздухом помещения до 1,7—2 мг/м3.
Такие же результаты в отношении снижения запыленности были получены при вытяжке только из передней части в объеме 2 500 м3/чао (четырехкратный обмен в минуту) во время неинтенсивной сварки в задней части. При действии вентиляции самочувствие рабочих резко улучшалось. Это объясняется не только уменьшением запыленности и загазованности воздуха, но и тем, что температура и относительная влажность воздуха внутри корпуса в результате энергичного воздухообмена приближались к метеорологическим условиям в помещении цеха. Несомн
Рис. 2. Схема патрубка для присоединения рукавов к боковым и верхним отверстиям корпуса танка
ненно благоприятное действие оказывала и создаваемая вытяжкой подвижность воздуха, составлявшая 0,2—0,5 М|/сек.
В неблагоприятных условиях работают сварщики и при положении корпуса на боку. При этом положении работа проводится одновременно 4—5 сварщикам« (2—3 в передней части и 2 в задней). В передней части сварка ведется соответственно по 3 отсекам' корпуса: в нижнем, среднем и верхнем, а в задней — только в нижней части, возле большого отверстия в стенке корпуса.
Сварщик находится над дугой, т. е. опять-таки в положении, наиболее неблагоприятном! в отношении возможности загрязнения воздуха рабочей зоны.
Запыленность воздуха внутри корпуса при этом превышала запыленность над щитком вне его в передней части корпуса на 14,8 мг'/м3,
Рис. 3. Схема местного отсоса воздуха при сварке внутри танка в по ложении танка «на боку»
а в задней на 21—76 мг/м3. У рабочего места сварщика в верхнем» отсеке передней части содержание пыли почти вдвое превышало запыленность в зоне дыхания работающего в нижнем отсеке, что вполне закономерно, так как дым и газы из нижнего отсека перетекают в верхнюю часть корпуса. Большая запыленность в задней части объясняется весьма интенсивным ведением процесса сварки на очень ограниченном участке одновременно 2 рабочими.
Так как сварка в передней части производится в тех же отсеках, что и в положении корпуса «низом вверх», целесообразно присоединение вытяжных патрубков к корпусу оставить без изменения. В этом случае воздух должен удаляться из нижнего, среднего и верхнего отсеков, причем к нижнему отсеку присоединяется 2 вытяжных рукава, а к среднему и верхнему — по одному (рйс. 3). Более мощный отсос должен находиться в нижней части, так как сварных швов внизу больше и они находятся |дальше от вытяжных отверстий. Для удаления воздуха из средней секции использовалась та же труба, что и в положении низом вверх.
При сварке в передней части на боку было проведено 3 испытания эффективности предлагаемого устройства. Количество отсасываемого воздуха при всех испытаниях равнялось 1 700 м3/час. Эффективность предлагаемого отсоса и при этом положении оказалась весьма значительной; прирост в запыленности в зоне дыхания сварщиков по сравнению с запыленностью вне корпуса (среднее из двух испытаний) составлял 4,2 мг/м3 под щитком и 3,3 мг/м3 на расстоянии 1 —1,5 м от дуги, а при третьем испытании запыленность в зоне дыхания внутри корпуса практически была такой же, как и в помещении. Достаточно надежное удаление воздуха из нижней секции (около 1 ООО м3/час) вполне предохраняет от перетекания дыма и газов снизу вверх и под щитком сварщика, работающего в верхней секции. Запыленность воздуха в верхнем отсеке была даже несколько меньше, чем возле сварщика внизу, тогда как без вентиляции она оказалась вдвое выше.
Для удаления дыма и газов из зоны дыхания при сварке в задней части корпуса (в положении на боку) предложена вытяжка через отверстие в стенке изделия в нижней его части. Это отверстие расположено
вблизи сварных швов и имеет больший размер, нежели отверстия в передней части.
Экспериментальные работы, проведенные ранее Институтом им. Обуха в лабораторных условиях по определению восходящих скоростей
потока электросварочного факела, давали основание полагать, что при сравнительно небольших скоростях входящего от дуги потока предлагаемый принцип нижнего отсоса окажется достаточно эффективным. По нашему указанию завод изготовил сне-с=т=] 1 циальный патрубок, вставлявшийся сразу в дно отверстие корпуса. К патрубку можно было Рис. 4. Схема патрубка для одновременно присоединять 3 резиновых ру-присоединениярукавов к ниж-кава (рис. 4). Эффективность этого отсоса нему отверстию корпуса танка была испытана при двух объемах удаляемого воздуха—1300 и 2С0Э м3/час. В первом случае прирост в запыленности под щитками сварщика был 8,4 мг/м® и на расстоянии 1 м—7,6 мг/м3. При вытяжке в 2 000 м3/час запыленность воздуха под щитком практически равнялась запыленности вне Kdpnyca.
Выводы
1. Обследование условий труда электросварщиков внутри корпуса танка (при их производстве) показало, что они весьма неблагоприятны как в отношении запыленности зоны дыхания, так и в отношении метеорологического фактора.
2. Значительная запыленность воздуха наблюдается не только под щитками электросварщиков, но и на расстоянии 1 —1,5 mi от дуги внутри корпуса, где сварщики обычно проводят подготовительные работы перед началом сварки.
3. Установлена полная возможность устройства при наличии отверстий в стенках корпуса тацка эффективной вытяжки из замкнутого пространства танка.
4. Воздухообмен внутри танка должен быть так организован, чтобы дым и газы, выделяющиеся яри электросварке, не загрязняли зону дыхания сварщиков. Для этого вытяжка должна производиться через одно или несколько отверстий с одной стороны полого корпуса, а приток воздуха из помещения (за счет образовавшегося вакуума) — через отверстия (одно или несколько), расположенные с другой его стороны. Создаваемое вытяжкой движение воздуха должно быть направлено от зоны дыхания сварщиков к электросварочной дуге.
5. По данным обследования, правильно организованный трех-четырехкратный воздухообмен в минуту в полой части корпуса танка, дает хорошие результаты в отношении снижения запыленности и улучшения метеорологических условий.
6. Вытяжка из замкнутых пространств (в частности, танков) может производиться с помощью стационарных или переносных центробежных вентиляторов.
7. Отсос воздуха иэ полой части корпуса должен осуществляться резиновыми гибкими рукавами, одним концом присоединенными к вытяжной магистрали, а другим — к отверстиям в стенка« изделия. При проектировании следует учесть, что сопротивление резиновых шлангов с внутренним диаметром около 0,1 м составляет в среднем 20 мм водяного столба на 1 пог. м при скорости воздуха около 2—3 м/сек.
8. Присоединение рукавов к отверстиям может производиться посредством специально изготовленных патрубков по типу примененных Институтом им. Обуха. Патрубки плотно вставляются в отверстия стенок корпуса и должны изготовляться по крайней мере из ¿-миллиметрового железа во избежание быстрой их порчи.
9. Наиболее целесообразно применять для вытяжки стационарную установку, так как при этом отсасываемый воздух выбрасывается в атмосферу, а не в цех и эксплоатация установки (вентилятор, мотор) проще и доступнее. Однако стационарные установки рентабельны только тогда, когда фиксированы места сварки изделий.
10.- При развитом крановом хозяйстве в цехах и крупных габаритах самого изделия вытяжные магистрали сп стационарно установленного агрегата иногда можно проложить только под полом. В этом случае целесообразно делать воздуховоды из дымогарных труб, проложенных под полом вблизи мест сварки. Для присоединения рукавов к магистралям надо выводить специальные стояки.
11. Воздух, поступающий в замкнутое пространство корпуса танка непосредственно из помещения, может быть уже значительно загрязнен пылью и газами, поэтому, наряду с осуществлением предлагаемой местной вытяжки, (Необходимо принять меры к устройству общей вентиляции в электросварочных цехах танковых заводов.
12. Устройство местной вытяжки при электросварке внутри замкнутых пространств применимо не только для танков, но и для других видсхз замкнутых пространств при наличии в их стенках достаточного количества отверстий. 1 .
г
