CC BY
16
Е. И. ВОРОНЦОВА
К вопросу о действии на организм аэрозоля, образующегося при электросварке марганцовыми электродами
Из гигиенического отделения Института гигиены труда и профзаболеваний Академии
медицинских наук СССР »
Электрическая сварка имеет широкое применение почти во всех отраслях промышленности, особенно в машиностроительной. Внедрение электрической сварки знаменует собой не только значительный прогресс с точки зрения техники, но и с точки зрения улучшения санитарных условий труда (устранение профессиональной болезни клепальщиков — глухоты).
В связи с переводом многих ответственных конструкций на сварку вместо клепки значительно повысились требования к качеству сварного шва, что привело к широкому применению электродов с тяжелым покрытием, т. е. электродов, в обмазку которых входит марганец. Токсичность марганца хорошо известна, и это вызвало необходимость значительного повышения требований к оздоровительным мероприятиям при сварке так называемыми качественными электродами (т. е. марганцовыми) .
Задачей настоящей работы и явилось изучение санитарных условий труда при сварке качественными электродами с целью обоснования профилактических мероприятий.
Работы производились в электросварочном цехе одного из крупных вагоностроительных заводов. Нами определялось количество пыли в производственной атмосфере, содержание в пыли Ре205, МпО, содержание окислов азота, окиси углерода в воздухе цеха на различных его участках.
В цехе площадью 15 352 м2 и с кубатурой 172 500 м9 работало 28 электросварщиков, из которых 12 человек работали толстообмазан-ными электродами марки МВЗ. Состав обмазки применявшихся электродов следующий: марганцовая руда, титановая руда, каолин, декстрин, мука пшеничная, перекись марганца, ферро-марганец.
Результаты изучения запыленности воздуха при электросварке приведены в табл. 1.
Таблица 1
Место взятия пробы
Средняя Минимум и
концентра- максимум кон-
ция пыли центрэции
В МГ/М3 пыли в мг/м3
Около щитка
65,0 6,9
51-72 3,8—13,8
3,5-6,6
1,8-3,1
Под щитком
На расстоянии 1 м от дуги по горизонтали......
5,4
2.2
На расстоянии 3 м от дуги по горизонтали......
На высоте 3 м от пола и на расстоянии 1,5 м от дуги но горизонтали ......
На высоте 7 м от пола и 1,5 м от дуги по горизонтали . .
3,2 3,5-6,3
2,53 2,2-3,8
Из табл. 1 видно, что максимальные концентрации пыли наблюдаются около щитка, а значительно меньшие — на участках, отдаленных от дуги по вертикали и горизонтали. Такие же примерно концентрации пыли и распределение ее по вертикали и горизонтали были установлены Лейтесом, Миллером, Раевой и Карачаровым и др.
Содержание электросварочного аэрозоля под щитком (между щитком и лицом электросварщика) находилось в прямой зависимости от положения электросварщика в отношении дуги: при сварке, например, шкворневой балки, когда электросварщик ведет работу в согнутом над дугой положении, концентрации электросварочного аэрозоля были в 2 раза выше, чем при сварке косынки, когда поток отходящих дымов и газов слегка омывал щиток.
Электросварочный аэрозоль отличается очень высокой дисперсностью: 97,5% пылинок составляют частицы диаметром до 1 м-. По химическому составу пыль состояла на 70—Эй0/» из окислов железа м на 8—10%> из окислов марганца. Концентрация окислов марганца в зоне дыхания сварщика (под щитком) при работе без вентиляции колебалась от 0,53 до 1,53 мг/м3 воздуха.
Содержание окислов азота и окиси углерода не превышало предельно допустимых концентраций и составляло для окислов азота в среднем 0,002 мг/л и для СО в среднем 0,018 мг/л (ряд проб вовсе не содержал СО).
Итак, наиболее неблагоприятным санитарным фактором при электросварке электродами, содержащими в обмазке марганец, является пыль с 8—10% содержанием окислов марганца.
Литературные данные о вредном воздействии на организм электросварочной пыли, содержащей марганец, немногочисленны, а данных о заболеваемости еще меньше.
Статистический анализ заболеваемости электросварщиков трех крупных заводов транспортного машиностроения, работающих с марганцовыми электродами, также не выявил никаких особенностей, которые могли бы быть связаны с воздействием марганца.
Общая заболеваемость их мало отличается от заболеваемости производственной группы рабочих, причем заболеваемость их по материалам 1939 г. ниже заболеваемости электросварщиков машиностроительной промышленности за 1932—1933 гг.
В структуре заболеваемости (табл. 2) также нет данных, которые свидетельствовали бы о более высоком удельном весе заболеваний легких и центральной нервной системы у электросварщиков, что могло бы быть поставлено в связь с действием марганца.
Поликлиническое обследование 17 электросварщиков с одно- и двухгодичным стажем работы (марганцовыми электродами) не выявило признаков токсического воздействия марганца электросварочной пыли.
Наряду с этим, мы провели исследование токсичности электросварочного аэрозоля, образующегося при сжигании наиболее распространенной марки толстообмазанных марганцовых электродов — ОММ5.
Опыты проводились в специальной камере объемом 1 м\ где путем периодического сжигания электродов удалось достичь концентрации порядка 50—110 мг/м» при содержании окислов марганца от 5 до 11 мг/м3. Камера была оборудована приточной 'вентиляцией. Электросварочная пыль, полученная из воздуха затравочной камеры, в которой производились наши исследования, состояла из 83,03°/о РегОз, 12,5% МпСЬ .и 2,5°/о ТЮз. Всего под опытом находилось 56 животных; половина из «их, т. е. 20 крыс, б свинок и 3 «ролика, ежедневно в течение 3 часов подвергалась воздействию электросварочного аэрозоля, а вторая половина животных тля лась контрольной.
Особых внешних признаков, характерных для отравления марганцем, у животных не отмечалось. Обращала на себя внимание легкая возбудимость животных. Незадолого до гибели у них изменялся аппетит, они не съедали дневного пайка, слабели, теряли в весе, становились вялыми.
4 Ги.-исна и санитария, № 4
Таблица 2. Структура заболеваемости электросварщиков заводов транспортного машиностроения в 1938 и 1^39 гг.
Завод № 1 Завод № 2 Завод № 3
Наименование болезни
1933 1939 1938 1939 1938 1939
Грипп .............. Гнийно-кожные заболевания . . . Производственный травматизм . . 21,9 17,3 21,3 25,5 14,1 2л,5 28,4 17,2 7,2 46,0 9,6 3.6 30,0 3 0 13,8 37,2 2,2 8,8
В том числе:
механические травмы..... механические тра1 мы глаз . . . ожоги .....'. •...... электрофталмии........ 10,4 1.3 6,6 3,0 10,2 2,4 6,7 1,2 3,4 1.0 1,0 2,0 0,3 0,3 0,7 3,1 0,8 5,3 4,6 3,3 5.5
Болезни органа зрения..... Ревматизм ........... Болезни нервной системы .... Болезни органов дыхания .... 6,0 0,9 1,5 1,3 3,9 2,0 1,6 4,5 4.1 1,0 1.2 2,0 2,0 1,0 1,3 2,0 3,9 0,8 1,6 1,5 5,5 1,1 1,1 3,3
В том числе:
бронхит ............ пневмония ........... 0,3 0,4 1,5 0,6 0,6 0,8 0,4 0,8 _
Крупозная пневмония...... , Болезни желудочно-кишечного тракта (хронические) ..... 1 Болезни желудка и кишок острые 0,5 1,1 4,9 1,4 0,6 4,7 0,7 1,0 8,0 0.7 0,3 4,6 7,8 7,8
Смерть животных часто наступала при явлениях тонических судорог. Из 28 животных, подвергавшихся воздействию электросварочного аэрозоля, содержавшего марганец, за трехмесячный период опытов погибло 11 животных, что составляет 39,2%. В контрольной группе гибели животных не наблюдалось. Вес всех кроликов и крыс, вдыхавших исследуемый аэрозоль, уменьшился на 7—26%; свинки изменения веса не показали.
У всех животных наблюдалось повышение количества эритроцитов и гемоглобина и затем медленное спадение до нормы, причем у свинок в течение первого месяца затравок гемоглобин увеличивался на 7—14,%, а количество эритроцитов возросло на 665 ООО—1 370 ООО, или на 17—25%; у кроликов гемоглобин увеличился на 16—19%, а количество эритроцитов — на 19—32%.
Таким образом, у большинства животных этой группы наблюдалось повышение гемоглобина в среднем на 13%, а количества эритроцитов— на 21% с последующим снижением у большинства животных.
Исследование распределения марганца во внутренних органах у животных, подвергавшихся в течение длительного времени (от 2 до 5 месяцев) вдыханию электросварочного аэрозоля, показало значительное отложение марганца в легких, причем количество его нарастает с увеличением числа дней затравок. В мозгу марганец был обнаружен у 4 из восьми крыс в незначительном количестве. В почках марганец был обнаружен в 5 случаях в количествах от следов до 0,3 мг на 100 г свежего органа. Наибольшее количество марганца обнаруживается в толстом кишечнике (до 1 мг на 100 г свежего органа) (табл. 3).
Гистологическое исследование животных, подвергавшихся воздействию электросварочного аэрозоля, показывает, что изменения наблюдаются главным образом в легких. В легких установлено отложение
Таблица 3. Содержание марганца в мг на 100 г свежего органа1
Пери од яатрав о К
г 2 месяца 3 месяца
3,3 5,5 6,2 8,5 1,0 9,2 4,5 1,1
Нет Следы 0,12 Нет Следы Нет Нет Следы
Мозг........... я Нет Нет Нет 0,5 я Нет
Селезенка......... ш к > Следы Нет .
Сердце .......... Не исследовано п ■ • * » ■ V
Почки........... Следы Следы Следы Нет 0,3 » Следы
Мышцы.......... Не исследованы Следы Не исследованы » » 0,16 • ' Не исследованы
Кости........... То же Нет То же Нет 0,13 0,15 » То же
Тонкие кишки ....;.. в Не исследованы » 1,0 Следы 0,14 Я •
Содержимое кишечника . . К То же » 1.0 • Не исследовано » »
Толстые кишки...... • • » 1,0 1,0 То ж« 0,20
1 В органах контрольно} группы живот 1ых марганец 1е был обнаруж ен.
пыли, утолщение альвеолярных перегородок за счет размножения клеток и кое-где скопление круглых клеток. Описанная реакция со стороны соединительнотканных клеток впоследствии может привести к образованию волокнистой соединительной ткани; однако в наших случаях развития волокнистой соединительной ткани в легких не было обнаружено даже при специальных способах окраски.
У 2 кроликов, 2 крыс и 3 свинок наблюдалась бронхопневмония, которая заслуживает особого внимания в связи с имеющимися данными о предрасполагающем к пневмониям действии марганца.
В аналогичных опытах, проведенных проф. Миллером, из 48 кроликов, бывших под опытом, 29 погибли от бронхопневмонии. Проф. Миллер не связывает этого заболевания с воздействием электросварочной пыли, несмотря на то, что ветеринарный надзор исключил эпидемический характер заболевания.
В печени крыс изменения выражались в увеличении количества купферовских клеток, в появлении круглоклеточных пролифератов. Значительно большие изменения были обнаружены в печени кроликов. У кролика № 5 наблюдались явления цирроза, у кролика № 6 — значительное количество мелких некрозов.
Изменения в других органах не представляют интереса и сводятся к набуханию эпителия извитых канальцев почек и гиперплазии ретикулярной ткани селезенки.
Учитывая, что основным вредным фактором воздушной среды при электросварке является пыль, содержащая марганец, токсичность которой материалами наших исследований может считаться доказанной, мы обратили внимание на борьбу с этим фактором.
Известно, что вентиляция для удаления пыли м газов в электросварочных помещениях осуществляется в виде местных отсосов или путем общеобменной вентиляции.
Местные отсасывающие приемники устраиваются при фиксированных рабочих местах, главным образом при стационарной сварке в кабинах.
В нашей работе, проведенной на вагоностроительном заводе, мы определяли эффективность отсасывающей вентиляции от кабин закрытого типа при сварке деталей средних и малых размеров и при различных объемах отсасываемого воздуха. Оказалось, что при сварке малых деталей при отсосе в 1 650 м3 воздуха в час концентрация пыли в сравнении с работой без вентиляции снижалась в 2—4 раза и составляла в среднем 3,5—3 мг/м3 (табл. 4 и 5).
При сварке же средних деталей местный отсос даже в 3 500 м3 в час не дал удовлетворительных результатов. Концентрации оставались высокими и составляли при отсосе 1 650 м3 в час 12,7 мг/м3 и при отсосе 3 500 м3 в час или двухсоткратном воздухообмене кабины — 8,5 мг/м3.
Таблица 4. Содержание пыли в воздухе электросварочной кабины при свапке средних и малых детален в мг/м3 (средние данные)
Место взятия пробы Без вентиляции Отас 1 650 мз в час или 100-кратный Еоздухсобмен кабины в час Отсос 3 500 м3 в час или 20Э-кратный воздухообмен кабины в час
малые детали средние детали малые детали средние детали малые детали средние детали
Под щитком...... 12,2 19 3,5 12,7 2,1 8,5
В кабине на расстоянии 1 м от дуги ..... 15,4 35,4 6,9 11,7 5,4 11,46
Вне кабины на расстоянии 1м....... 3,25 3,8 2,25 1,9 1,5 —
Таблица 5. Содержание окислов железа и марганца в щитке электросварщика при сварка средних и малых деталей в мг/м3
Без вентиляции Отссс в 1 650 м3 час Отсос 3 500 м3 в час
малые детали средние детали малые детали средние детали малые детали средние детали
Реа03......... 10,6 17,1 3,00 10,2 2,09 8,06
МпОа......... 0,987 1,52 0,26 0,828 0,08 9,7
Таким образом, кабины с отсосом, расположенным на высоте 2 м от дуги, оправдали себя только при сварке малых деталей. При сварке же средних деталей отсос должен быть приближен к дуге и представлен в виде специально сконструированного приемника.
Для уменьшения пыли и газов непосредственно в зоне дыхания электросварщика целесообразно подавать чистый воздух в щиток электросварщика. Подача воздуха в этом случае производится через гибкий металлический или резиновый шланг от специального вентиляционного передвижного агрегата или от централизованной приточной установки. Об эффективности подачи воздуха в щиток при сварке марганцовыми электродами указаний нет. Нами было проведено испытание централизованной установки, рассчитанной на обслуживание 12 электросварщиков.
Схема этой установки такова: воздух берут на крыше сборочного цеха, пропускают через матерчатый фильтр и калорифер я водокольцеаым иасооом (ротационный вакуум-насос) подают в разводящую систему труб, откуда он направляется по трубам для литания отдельных электросварочных постов, где через полую ручку подается внутрь щитка. Через ряд отверстий диаметром 5 мм во внутренней стевке щитка воздух выходит, равномерно обдувая лицо электросварщика.
Испытание проводилось при самом неблагоприятном положении электросварщика в отношении дуги при подаче 20, 30 и 40 м3/ в час воздуха на один электросварочный пост. Об эффективности подачи различных объемов воздуха в щитки можно судить по данным табл. 6.
Таблица 6. Концентрация пыли и марганца в воздухе при различных объемах подаваемого воздуха
Без подачи воздуха Подача 20 м3 в ->ас Подача 30 м3 в час Подача 40 м3 в час
общее коли- 1 чество пыли 1 в мг/м3 м Я ьГ £ й О с Й общее коли- I честЕо пыли в мг/м3 со ^ и X ш <5 с общее коли- 1 чество пыли 1 в мг/м8 ео со <м о в Я общее К( ли- 1 чество пыли 1 в мг/м3 ■о £ а я « О с
Под щитком .... 14,11 1,17 2,3 Не обна- 2,3 Не обна- 0,19 Не обна-
ружено ружено ружено
Около щитка .... 65,0 5,9 68,1 4,9 59,0 3,73 48,2 4,66
На расстоянии 1 м от
дуги по горизон-
тали ....... 5,07 0,42 3,2 0,28 4,8 0,3 6,78 0,4
Из табл. 6 видно, что концентрации пыли под щитком при подаче в него воздуха в 7 раз меньше, чем при сварке без подачи воздуха;
при этом концентрации марганца не были обнаружены, тогда как при сварке без подачи воздуха они составляли в среднем 1,17 мг/м3.
Три находящихся под наблюдением сварщика отмечали освежающее действие воздуха при подаче 30 м3 в час. При подаче 40 м3 в час 2 сварщика попросили уменьшить количество подаваемого воздуха, мотивируя сильным неприятным дутьем воздуха в лицо,' третий же совсем отказался работать с подачей 40 м3. Все трое были вполне удовлетворены подачей 30 м3 в час.
Подводя итог работе по испытанию установки, подающей воздух в щиток, можно констатировать, что эта установка при проверке дала хорошие результаты и вполне может быть применена при сварке. Рекомендуемые проектом объемы подачи воздуха 40—45 м3 в час следует считать завышенными, ибо обследование показало, что уже при подаче 30 м3 воздуха запыленность снижается с 14,11 до 2,3 мг/м3 и содержание марганца соответственно с 1,17 мг/м3 до следов. Учитывая, кроме концентрации пыли и марганца, субъективное ощущение рабочих при подаче различных объемов воздуха, мы предлагаем подавать на один электросварочный пост от 30 до 35 м3 в час.
Такая подача воздуха с еще большим успехом может быть применена при фиксированных рабочих местах при конвейерной системе работы; она также эффективна при электросварке в замкнутых пространствах. В последнем случае целесообразнее подавать воздух в шлем.
Однако наибольшее значение с точки зрения оздоровления условий труда при дуговой сварке представляет внедрение в сварочную технику автоматической и полуавтоматической сварки и замена дуговой сварки контактной или сваркой по методу сопротивления.
Переход на автоматическую и полуавтоматическую сварку освобождает электросварщика от необходимости длительного пребывания непосредственно в зоне действия вольтовой дуги, характеризующейся большим загрязнением воздуха пылью и газами.
Выводы
1. Основной вредностью при электросварке марганцовыми электродами является электросварочный аэрозоль, содержащий марганец. Концентрация электросварочного аэрозоля под щитком зависит от положения электросварщика в отношении дуги.
2. Статистический анализ материала заболеваемости не показал большей заболеваемости электросварщиков по сравнению с другими производственными группами рабочих.
3. Хроническое вдыхание электросварочного аэрозоля в концентрации от 50 до 110 мг/3 с 8—10% содержанием марганца является токсичным для организма животных.
4. Испытанные нами местные отсосы оказались эффективными при сварке мелких деталей.
5. Применение подачи воздуха в щиток весьма целесообразно при фиксированном рабочем месте электросварщика. Оптимальной является подача воздуха 30 м3 в час.
