CC BY
11
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА НЕКОТОРЫХ МАРОК ЭЛЕКТРОДОВ ДЛЯ РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ
Кандидат медицинских наук Е. И. Воронцова, инженер Т. С. Карачаров
Из Института гигиены труда и профессиональных заболеваний АМН СССР
Широкое применение электросварки в различных отраслях нашей промышленности и особенно в тяжелом машиностроении, судостроении и котлостроении, разнообразие свариваемых изделий (в частности, по сортаменту применяемой для их изготовления стали) вызвали необходимость применения различных марок электродов. В настоящее время почти вся ручная дуговая сварка осуществляется посредством толстообма-занных электродов, стержень которых покрывают специальным составом — обмазкой: вес покрытия по отношению к весу стержня составляет 30—40%. Обмазка предназначена для улучшения качества сварною шва, она стабилизирует дугу, образует защитные газы и тем предохраняет расплавленный металл от окисления.
По составу основных компонентов, входящих в обмазку, электроды могут быть разделены на несколько главных типов или групп: а) электроды фтористокальциевые, в состав покрытия которых в значительном проценте входит плавиковый шпат; б) марганцевые с покрытием, имеющим высокое содержание марганца; в) аустенитовые, предназначенные для сварки высоколегированных сталей, в обмазке которых основное значение имеют мрамор и плавиковый шпат.
Для большинства указанных групп электродов применяется малоуглеродистая сварочная проволока: аустенитовые электроды изготавливаются из хромоникелевой проволоки, содержащей в своем составе, помлмо железа, до 18% хрома, 8% никеля и 2—3% молибдена.
В процессе ручной дуговой сварки, как известно, имеет место довольно интенсивное выделение в воздушную среду рабочих помещений электросварочного аэрозоля и газов. Состав электросварочного аэрозоля и газов почти всецело определяется составом сварочной проволоки и покрытия и состоит большей частью из окислов железа, окислов марганца, окислов хрома и фтористых соединений. Содержание окислов марганца, хромового ашидрида, фтористых соединений по сравнению с окислами железа невелико, однако вследствие своей токсичности они имеют решающее значение при определении степени вредности электросварочного аэрозоля. В связи с указанным при гигиенической характеристике условий труда при электросварке глазное внимание следует обращать на загрязнение воздушной среды именно этими компонентами. Из газов наибольшее значение имеют фтористый водород, окислы азота и окись углерода. Содержание аэрозоля и газов при электросварке марганцевыми и фтористокальцкевыми электродами представлено в табл. 1. Концентрация аэрозоля и газов, приведенные в табл. 1, характеризуют загрязнение зоны дыхания сварщика при сварке средних и крупных изделий на нефиксированных рабочих местах. Обычно эту работу сварщику приходится выполнять, наклонившись над дугой, при этом голова его, а иногда и верхняя часть туловища омываются потоком дыма и газов, образующихся при электросварке. Сварка производилась электродами с! = 5 и 6 мм.
Из табл. 1 видно, что основное значение в составе сварочного дыма принадлежит аэрозолю (общая запыленность) и окислам марганца. При сварке фтористокальциевыми электродами большое значение имеют фтористые соединения, концентрация которых в замкнутых пространствах превышает предельно допустимый уровень (0,001 мг/л) в 5—8 раз. Наличие фтористых соединений в составе сварочного аэрозоля обусловливает значительное количество жалоб у электросварщиков на раздражение верхних дыхательных путей.
3'
35
X 8.
s £
х
к £ 5
s га
2
4
3 Ж
5 га 5 и
я
— га
3 £
- ¡2 то 5
ш
I ш
X
£ о.
Ol
14
о
и
_ ш X о
gl с. н то а m и о ^
_ СП
ю см о о о о
О о о о
оо о о
m о о"
■Ч1
§ 8 о о
ю
О 8
о* о
h-о
iO о о"
о о"
ю ю о
ю со о
ю ei
СП
о
ем 00
со о
CS
о*
о"
х S то
ч о
CL
X
3
S л •
х я •
то х
m о •
К ь
о о X
X X S
ТО с^.
- е I
о. _ ь
с сз _ 5*3
I «
ТО ~
n I
CQ
При медицинском осмотре 450 электросварщиков у ряда лиц была выявлена сухость слизистой оболочки, в отдельных случаях ожог и изъязвление ее. Сухость слизистых оболочек может обусловливаться воздействием как окислов железа, так и фтористых соединений.
Случаи марганцевых интоксикаций при осмотре электросварщиков, работающих электродами У0НИ-13/45 и аустенитовыми, не были выявлены. Ю. В. Василенко, А. Ф. Макарченко, Л. Н. Хижня-кова, А. Б. Нерубенко, В. П. Протопопова (Украинский институт гигиены пруда и профессиональных заболеваний) у нескольких электросварщиков, производящих сварку электродами ЦМ-7, содержащими около 30% ферромарганца, обнаружили интоксикацию марганцем.
Л. Н. Грацианская (Ленинградский институт гигиены тоуда и профессиональных заболеваний) отмечает, что интоксикации марганцем у электросварщиков наблюдаются сравнительно редко, повидимому, у индивидуально чувствительных лиц и преимущественно в первой стадии.
Характерным заболеванием для электросварщиков является пневмокониоз. Клинической бригадой института (Е. П. Крапухина„ Л. Г. Ботнева, М. Н. Рыжкова, М. Г. Хмара) осмотрено 450 электросварщиков, у 40 из которых было выявлено заболевание пнев-мокониозом, главным образом начальные формы — I и I—II степени. Случаи заболевания пневмо-кокиозом III степени не обнаружены.
При анализе рентгенопрамм легких рабочих, больных пневмо-кониозом, обращают на себя внимание изменения сосудисто-бронхиального рисунка, которые сводятся к усилению и деформации его за счет утолщения стромы и стенок мелких бронхов. Иногда отмечаются мелкопятнистые тени узелкового характера и уплотнение корней легких с изменением их структуры.
Наиболее часто пневмокониоз диапносцируется у электросварщиков со стажем 5—10 лет. Пневмокониоз электросварщиков протекает благоприятно и сравнительно редко осложняется туберкулезом.
Значительные концентрации пыли и газов при электросварке, а также наличие случаев профессиональных заболеваний являются серьезным основанием к проведению мероприятий по оздоровлению воздушной среды. Для разрешения вопроса оздоровления воздушной среды при сварочных работах важно уточнить качественный и количественный состав дыма и газов, образующихся при сварке новыми марками электродов.
В настоящее время для ручной дуговой сварки применяется около 100 марок толстообмазанных электродов. Исследовать валовые количества пыли и газов всех применяемых марок электродов было бы нецелесообразно ввиду почти полной идентичности многих из них. Для детального исследования нами были выбраны 7 основных марок электродов: из группы марганцевых — ОММ-5, ЦМ-8, ЦМ-7, МЭЗ-04, из группы фто-ристокальциевых — У ОНИ-13/45 и К-5; из группы, предназначенной для сварки высоколегированных сталей,—так называемые аустенитовые электроды. В табл. 2. приводятся данные по составу покрытий этих электродов.
Таблица 2
Состав покрытий электродов (в процентах)
Марка электрода Отношение веса покрытия к весу стержня (в %) Марганцевая руда Ферромарганец Титановая руда ТЮ2 Плавиковый шпат CaF3 Маршал ит Гематит Гранит Мрамор Полевой шпат Крахмал Каолин Кварц « н ч 1 а. а» © Ферротитан I Феррониобий
ЦМ-7 . . . 40 — 30 — — — 33 32 — — 5 — — — — —
ЦМ-8 . . . 40 13 22 — — — 25 35 — — 5 — — — — —
МЭЗ-04 . . 35 24,5 21,5 30 — 15 — — — — 4 5 — — — —
УОНИ-13/45 30 — 5 — 15 — — — 54 — — — 9 5 12 —
К-5 ... - 30 — 7 — 26 — — — 51 — — — 6 10 — —
Аустенитовые 30 — 4 4,5 44 — — — 38 — — — — 2 3 4,5
ОММ-5 . . 30—40 21 20 37 — — — — — 13 9 — — — — —
Примечание. В состав покрытий всех электродов входит натровое жидкое стекло в количестве 30% к весу сухой смеси.
Исследования по определению валового количества электросварочного аэрозоля и газов производились в лаборатории Института гигиены труда и профессиональных заболеваний АМН СССР. Экспериментальную сварку осуществляли в отдельном изолированном помещении, оборудованном вытяжной вентиляцией. Сварку производили в укрытии типа вытяжного шкафа с размерами рабочего проема 0,6X0,63 м. Во время сварки рабочий проем на 60% закрывали листом асбеста. Расход электродов (по весу) за каждый проведенный эксперимент тщательно фиксировали. Сварку осуществляли на постоянном токе силой 160—180 А.
о
CQ f-U
<v
s §
a
O)
i! s 2
go
i a
a
C3 QJ
s o E =
a
o \o
5 a
ООО тр O «/ 00 — CS CS CS СО
О О Ю
СО Cl СЧ
O f- Ю
СО t^
s
OI
O
o со
o со O)
O O
Г- Ю
Ю —
со —
o
s
o g
es
со
— OI
o es <J> со
o oo Ю
0> Ю
o o es со
—. O — СО —< 1Л Ю OI
ООО
o o to со м
СО О) со
Ses o
■Ч- o
TJ- СО
-4- -Ч- 00
es — —
o o
со
00 со со es со ем
es
я
lili
| I I 2 2
S zf
m O) 2
S s o
s
X
o
<
Отбор проб производили в вертикальном патрубке, соединяющем шкаф с вытяжным воздуховодом. Количество удаляемого из укрытия воздуха составляло 330 м3/час при скорости движения в патрубке 3 м/сек и скорости засоса в открытой части рабочего проема шкафа в 0,5—0,6 м/сек. При отборе пылевых проб соблюдалось равенство скоростей движения воздуха в патрубке и в засасывающем отверстии пылевой трубки, для чего применяли трубу конструкции Т. С. Карачарова. Длительность отбора одной пылевой пробы составляла 30 минут. За этот период расходовалось от 400 до 700 г электродов. В удаляемом воздухе определяли содержание газов — фтористого водорода, окиси углерода и окислов азота, а также электросварочного аэрозоля р суммарном выражении (общая запыленность) и отдельно аэрозоль марганца и хрома. Полученные данные приведены в табл. 3 и 4.
Из табл. 3 видно, что валовое выделение окислов азота «а 1 кг расходуемых электродов, по средним данным, составляет 1950—3280 мг. Значительные колебания минимальных и максимальных концентраций объясняются различной длиной электросварочной дуги (расстояние между концом электрода и сварираемым металлом): чем длиннее дуга, тем больше образуется окислов азота. Валовое выделение фтористо, го водорода составляет, по средним данным, 226— 368 мг. Весьма большие колебания наблюдаются в валовом выделении окиси
углерода, по средним данным, от 3280 до 13 300 мг. Максимальные концентрации по выделению окиси углерода получены п.ри сварке электродами УОНИ-13/45.
Из табл. 4 видно, что максимальное валовое выделение электросварочного аэрозоля наблюдается при сварке электродами с большим содержанием в обмазке марганцевых руд, т. е. при сварке электродами ЦМ-8 и МЭЗ-04. Несколько меньшее выделение электросварочного аэрозоля «аблюдается при сварке электродами УОНИ-13/45, в среднем 19,3 г. Значительно меньшие выделения имеют место при сварке электродами К-5 « аустенитовыми: по средним данным, от 6,45 до 13,2 г на 1 кг.
Таблица 4
Валовое выделение электросварочного аэрозоля на 1 кг расходуемых электродов (в мг)
Марка электрода Общая запыленность Аэрозоль млрганиа Ми O-f-M.i 02
число проб количество число проб количество
минимальное максимальное среднее минимальное максимальное среднее
ЦМ-7 14 13 700 27 600 21 000 14 1 ПО 2 700 1 590
ЦМ-8 22 16 750 36 700 25 050 18 980 2 140 1 500
МЭЗ-04 11 21 100 35 400 27 200 12 534 1 260 1 010
ОММ-5 11 14 700 23 200 18 600 12 911 1 650 1 180
УОНИ-13/45 13 10 250 24 900 19 300 12 19,6 422 154
К-5 24 7 500 18 150 13 250 24 326 850 446
Аустенитовые 12 4 750 10 500 6 450 Исследования не производились
Примечание. Валовое выделение аэрозоля хрома (Сг20з) составляет в среднем 176 мг/кг с колебаниями от 100 до 279 мг/кг.
Совершенно закономерная картина наблюдается в отношении валового выделения аэрозоля марганца: максимальное выделение имеет место при сварке марганцевыми электродами — от 0,01 до 1,59 г на 1 кг и значительно меньшее выделение при электродах с фтористокальциевой обмазкой (УОНИ-13/45 и К-5) —от 0,15 до 0,45 г на 1 кг расходуемых электродов.
При сварке аустенитовыми электродами выделяется аэрозоль хрома (Сг20з), количество которого, по средним данным, составляет 0,176 г на 1 кг.
Содержание марганца в процентах к общему количеству пыли в исследованных электродах колебалось от 0,8 до 7,6. Максимальное процентное содержание окислов марганца имеет место в электродах ЦМ-7 и ОММ-5. Наименьший процент окислов марганца наблюдается при сварке электродами УОНИ-13/45.
Полученные данные по валовому выделению пыли и газов при электросварке могут лечь в ооноЕу расчета общеобменной вентиляции для электросварочных цехов и замкнутых пространств, в которых невозможно осуществить местную вытяжную вентиляцию непосредственно от электросварочной дуги.
До сего времени в электросварочных цехах различных отраслей промышленности объемы вентиляции рассчитывали на разбавление электросварочного аэрозоля до концентрации 5 мг/м3, рекомендованной в 1939 г. Всесоюзной государственной санитарной инспекцией в качестве предельно допустимой для сварочных цехов с нефиксированными электросварочными постами. За период с 1939 г. по настоящее время неизмеримо выросли масштабы применения электросварки в нашей промыш-
.ценности. Начали применять новые марки электродов с разным содержанием токсических веществ в обмазке. Все это заставляет уточнить, на какие ингредиенты следует рассчитывать воздухообмен и определять его величину.
Для решения поставленной задачи мы рассчитали воздухообмен по отдельным газам, по сумме газов, по электросварочному аэрозолю, по окислам марганца к фиброзообразующим веществам. В основу расчета общеобмеяной вентиляции по газам мы положили санитарные нормы проектирования промышленных предприятий (Н 101-54), в которых указывается, что при одновременном выделении в воздух раздражающих газов (серный и сернистый ангидриды, хлористый водород, фтористый водород и др.) или окислов азота совместно с окисью углерода расчет общеобмениой вентиляции должен вестись путем суммирования объемов воздуха, потребных для разбавления каждого раздражающего таза и окиси углерода в отдельности до нормы.
В табл. 5 приводится воздухообмен на 1 кг расходуемых электродов, необходимый для разбавления выделяющихся вредностей до предельно допустимой концентрации.
Таблица 5
Необходимый воздухообмен (в м3 на 1 кг расходуемых элек.тродов) для разбавления до допустимой концентрации газов и электросварочного аэрозоля
Марка электрода Фтористый водород (1№) Окись углерода (СО) Окислы азота Суммарный воздухообмен по газам По электросварочному аэрозолю По окислам марганца По фиб-розоо бра -зующим веществам (аэрозоль -(-НР -
ЦМ-7 ' — 109 570 679 4200 5300 5000
ЦМ-8 — 320 420 740 5020 5000 5500
МЭЗ-04 — 219 655 874 5450 3370 6000
ОММ-5 — 372 476 848 3720 3940 4000
УОНИ-13/45 368 445 532 1 345 1930 513 2800
К-5 226 303 545 1 074 1987 1490 2750
Аустенитовые 332 225 390 947 1290 1760' 2000
1 По хрому.
При подсчете необходимого воздухообмена предельно допустимые концентрации газов и воздуха рабочих помещений принимали согласно Н 101-54: для фтористого водорода — 0,001 мг/л, окиси углерода — 0,03 мг/л и окислов азота — 0,005 мг/л. Для расчета воздухообмена по электросварочному аэрозолю принята предельно допустимая концентрация для электродов марганцевых 5 <мг/м3 для фтаристокальциевых — 7,5—10 мг/м3 в зависимости от процентного содержания марганца в пыли.
Из табл. 5 видно, что для разбавления выделяющихся газов при ручной дуговой сварке необходим объем воздуха в количестве от 679 до 1345 м3 на 1 кг сжигаемых электродов. Такой объем воздуха совершенно недостаточен для разбавления аэрозоля, в том числе и окислов марганца, до предельно допустимого уровня. Нельзя принять за основу расчета также и воздухообмен по окислам марганца, так как он будет совершенно недостаточен для разбавления общей запыленности и газов до необходимого уровня при сварке фтористокальциевыми электродами. Воздухообмен по общей запыленности недостаточен для разбавления до
предельно допустимой концентрации окислов марганца при сварке электродами ЦМ-7 и окислов хрома при сварке аустенитовыми электродами.
Учитывая, что длительная работа в условиях повышенной запыленности воздуха помимо хронической интоксикации, может стать причиной пневмокониоза, чему способствует 'загрязнение воздушной атмосферы фтористым водородом и окислами азота, мы рекомендуем за основу расчета необходимого воздухообмена взять группу фиброзообразующих веществ (общая запыленность, фтористый водород, окислы азота)1, учитывая, что воздухообмен, рассчитанный по фиброзообразующим веществам, достаточен для разбавления до предельно допустимого уровня как аэрозоля, так и газов по обследованным маркам электродов.
Выводы
1. При оценке условий труда при электросварочных работах необходимо учитывать разнообразие марок применяемых электродов.
2. При организации общеобменной вентиляции в сварочно-сбороч-ных цехах и общего вентилирования замкнутых пространств в основу расчета мы рекомендуем класть воздухообмен, необходимый для разбавления фиброзообразующих веществ.
Поступила 27/УП 1935 г.
ОПЫТ БОРЬБЫ С ПЫЛЬЮ В ШАХТАХ КИЗЕЛОВСКОГО УГОЛЬНОГО БАССЕЙНА
Инженер Э. В. Рыхтер Из Молотовской областной санитарно-эпидемиологической станции
В КизелоЕСком угольном бассейне в 1949 г. впервые были выявлены случаи заболеваний рабочих силикозом. С этого времени одной из глазных задач Молотовской областной санитарно-эпидемиологической станции стала борьба с запыленностью воздуха в подготовительных и очистных выработках. В этой борьбе большую роль сыграли организованные во всех городах Кизеловского бассейна промышленно-санитарные отделы лабораторий санитарно-эпидемиологических станций.
Проведенными мероприятиями удалось добиться значительного снижения запыленности воздуха в подготовительных выработках, в результате чего заболеваемость шахтеров значительно уменьшилась. Про-мышленно-санитарные отделы лабораторий санитарно-эпидемиологиче-ских станций были своевременно оснащены специальной аппаратурой по исследованию запыленности воздуха в горных выработках. Это дало возможность подробно изучить концентрации и химический состав породной и угольной пыли в воздухе шахт.
Для изучения запыленности воздуха в 38 шахтах было обследовано 344 породных забоя, в которых отобрано 432 пробы пыли. Среднее количество двуокиси кремния в пробах пыли оказалось равным 66,8% при колебаниях от 8,2.до 97,1%. Такие колебания объясняются характером залегающих пород. Меньшее содержание свободной двуокиси кремния относится к глинистым сланцам, 'значительное содержание — к кварцевым песчаникам, изобилие которых характерно для свиты Кизеловского угольного бассейна. Только в трех пробах содержание двуокиси кремния
1 Это положение авторов не подтверждено достаточными данными. Ред.
