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焊接职业危害与防护

 唐伯钢: 教授、高级工程师,曾任冶金建筑研究总院焊接所所长和中国焊接学会常务理事,于1980~1999年任中国焊接学会焊接安全与卫生委员会(8委)的四届委员,其中担任两届8委主任。现任中国焊接学会焊材专业委员会副主任。

    〔摘要〕在安全技术中,将影响生产安全(如触电、易燃易爆等)的因素称为危险因素,将影响人体健康的因素称为有害因素。焊接过程中影响人体健康的有害因素,可分为物理有害因素和化学有害因素两大类:物理有害因素有电焊弧光、电磁波、热辐射及放射线等;化学有害因素有电焊烟尘和有害气体等。本文论述这些有害因素造成的焊接职业危害与防护对策。

    一、贯彻《安全生产法》和《职业病防治法》,推动焊接安全卫生防护工作走上法制化的道路
    我国从2002年5月1日开始施行《中华人民共和国职业病防治法》,从2002年11月1日开始施行《中华人民共和国安全生产法》。现已形成以此两法为主体的职业安全卫生法规体系。
    1.严格执行两法,推动焊接职业防护工作走上法制化道路
    《安全生产法》规定了生产经营单位必须遵守有关安全生产的法律、法规,加强安全生产管理和责任制度,完善安全生产条件,确保安全生产。规定从业人员享有对危险因素和应急措施的知情权,享有工伤保险和获得伤亡赔偿的权利。
    《职业病防治法》适用于中华人民共和国领域内的职业病防治活动。规定本法所称职业病,是指企业、事业单位和个体经济组织(统称用人单位)的劳动者在职业活动中,因接触粉尘、放射性物质和其他有毒、有害物质等因素而引起的疾病。规定职业病目录由国务院卫生行政部门会同国务院劳动保障行政部门规定、调整并公布。
    2002年由卫生部和劳动保障部公布的我国法定职业病目录中,正式列入了电焊工尘肺、电光性眼炎等焊接职业病,还列入了对焊接职业可能产生危害的锰及其化合物中毒、一氧化碳中毒、职业性放射性疾病、电光性皮炎及金属烟热等职业病。
    因此,应明确“焊接职业”是存在产生职业病的职业, 为此焊接用人单位必须贯彻执行《中华人民共和国职业病防治法》。
    2.《职业病防治法》的规定
    《职业病防治法》对有产生职业病危害的用人单位规定:“应当在醒目位置设置公告栏,公布有关职业病防治的规章制度、操作规程”,“工作场所职业病危害因素检测结果”。按此规定,应依法在电弧焊接的工作场所,设置公告栏,说明长期吸入电焊烟尘可能产生焊工尘肺职业病,公告采取的通风除尘措施和规章制度,公告在工作场所检测的电焊烟尘浓度。但据调查,目前不少焊接用人单位没有依法做到上述规定。
    《职业病防治法》还规定:“用人单位与劳动者订立劳动合同同时,应当将工作过程中可能产生的职业病危害及其后果、职业病防治措施和待遇等如实告知劳动者,并在劳动合同中写明,不得隐瞒或者欺骗”。目前不少单位在与电焊工签订的劳动合同中,也没有依法执行这个规定。
    《职业病防治法》针对工作场所卫生要求、防护措施与防护用品、职业卫生培训、职业健康检查、职业病报告与救治等各方面都作了详细规定。
    应该强调,焊接过程中存在影响人体健康的有害因素是客观事实,不能回避和隐瞒,也不必紧张和害怕,只要严格贯彻执行《安全生产法》和《职业病防治法》,切实采取各项防护措施,就可以保障焊接从业人员的身体健康和安全生产。
    有关部门和有关单位都应该“有法必依,执法必严”,推动焊接职业防护工作走上法制化的道路。
    二、电焊烟尘的危害与电焊工尘肺的防护
    1.电焊烟尘对人体健康的危害
    电焊烟尘是电弧焊时,在电弧的高温作用下,使液态金属和熔渣过热而蒸发,这种高温蒸气一脱离电弧高温区,即被迅速氧化与冷凝成细小的固态分散性粒子或细小的固态凝集性粒子,在空气中悬浮,成为电焊烟尘。几种常用焊接方法的电焊烟尘发生量列于表1中。
    有关各类焊接材料电焊烟尘的性质、成分、形态和化学结构等,在焊接学会8委编著的《焊接卫生与安全》一书中有全面和深入的说明,本文不再赘述。
    过去对电焊烟尘的危害程度,曾经存在争议。到20世纪80年代由于一些单位的电焊工发病率上升,经中国预防医学科学院劳动卫生研究所、大连造船厂、江南造船厂、甘肃省卫生防疫站、铁道部劳动卫生研究所及齐齐哈尔车辆厂等单位合作,通过对发病情况的调查、临床研究及动物试验,特别是通过对因患电焊工尘肺而死亡的电焊工尸检分析,确认长期吸入结422和结507焊条等的电焊烟尘后,影响人体的呼吸机能,能引起肺组织纤维化,损伤电焊工的身体健康和劳动能力。因此1987年11月5日卫生部、劳动人事部、财政部及中华全国总工会在联合发出的《关于修订颁发职业病范围和职业病患者处理办法的规定》中,将“电焊工尘肺”正式定为职业病。
    电焊工尘肺患者的自觉症状,以咳嗽、咳黑色痰、胸闷、气短为多,肺活量降低,I期电焊尘肺患者的X线胸片出现不规则小阴影或类圆形小阴影。
    电焊工尘肺发病工龄多在15~20年左右。由于我国20世纪50年代进厂的电焊工较多,因此在70年代后期至80年代是电焊工尘肺的一次高发病时期,1975~1977年原六机部检查了3 000多名电焊工,确认患电焊工尘肺占3.69%;1983年大连造船厂经20年动态观察,在743名电焊工中,确认患电焊工尘肺的占10.63%;1987年对齐齐哈尔车辆厂货车车间660名工人作检查,确认患电焊工尘肺的占13.18%。在20世纪80年代对电焊工尘肺发病情况的调查中,还明显呈现北方寒冷地区发病率较高,南方地区发病率较低的倾向。这是因为北方天气寒冷时,车间关闭门窗时间长,自然通风换气条件差,因此北方地区的焊接作业场所,应该更重视防护工作。
    从20世纪80年代以来,由于电焊工的新老交替和一些大企业电焊作业场所通风除尘条件的改善,电焊工尘肺的发病率有所降低。但由于80年代后期进厂的电焊工较多,如果不注意防护工作,很担心在2010年前后,可能再次出现电焊工尘肺的高发病时期。据中国疾病预防控制中心职业卫生控制所尹萸2005年10月发表的《2003年全国尘肺报告发病情况分析》,2003年各地确认报告的“电焊工尘肺”患者人数为198人。而且此为不完全统计,实际患者肯定大于此数。这再一次为我们敲响了警钟。
    2.对电焊烟尘有效的预防措施
    为消除电焊烟尘对人体健康的危害,最为有效的防护措施是加强焊接工作场所的通风除尘工作。包括车间整体通风、狭窄工作区间的通风换气和焊接工位的抽烟排尘等。
    由中国预防医学科学院劳动卫生研究所等单位经大量调查和试验研究后,按照在卫生标准规定的“电焊烟尘浓度”环境中工作30年,电焊工尘肺的发病率不大于千分之五的要求,制定的国家标准《车间空气中电焊烟尘卫生标准(GB16194—1996)》,规定车间空气中电焊烟尘最高容许浓度为6mg/m3。也就是说,焊接车间经采取通风排尘措施后,车间内每立方米空气内,焊接烟尘的含量不得>6mg。这是检查车间内通风排尘是否合格的惟一标准。据调查目前不少焊接车间都达不到这一要求,应该努力达标。
    至于研制使用“低尘、低毒焊条”和“低尘药芯焊丝”的问题,我认为只能作为次要辅助措施,国内外都没有这方面的实用效果(有关研制低尘、低毒焊材的观点,已在本刊组织的“焊接环境与建康安全”论坛中,详述了笔者的见解)。
    三、气体保护焊有害气体的危害与防护
    气体保护焊除产生焊接烟尘外,CO2气体保护焊会产生一氧化碳等有害气体,氩弧焊和等离子弧焊会产生臭氧等有害气体。
    1.气体保护焊有害气体的危害
    CO2气体保护焊过程中产生的一氧化碳,主要来源于二氧化碳在电弧高温下的分解。一氧化碳与人体血液中输送氧气的血红蛋白具有极大的亲和力,所以一氧化碳经肺泡进入血液后,便很快与血红蛋白结合成“碳氧血红蛋白”,使血红蛋白失去正常的携氧功能,造成人体组织缺氧而引起中毒。
    目前我国CO2气体保护焊占全部焊接工作量的比例,就全国而言已超过20%,集装箱行业已超过90%,部分骨干造船厂已超过60%。因此必须关注CO2气体保护焊的职业危害与防护问题。
    表2是上海沪东中华造船集团公司刘越岷去年发表的CO2气体保护焊作业场所测定数据。由表可见,在不通风的条件下,不但电焊烟尘浓度超标,而且一氧化碳浓度达到64.20mg/m3,已超过卫生标准规定的最高容许浓度30mg/m3一倍以上。而且随着工作时间的延长,一氧化碳浓度可能上升到100mg/m3以上,检查电焊工血液中的“碳氧血红蛋白”已接近一氧化碳轻度中毒的范围。而采取0.5m/s风速的通风措施后,电焊烟尘和一氧化碳浓度都达到国家卫生标准规定的容许浓度范围。所以在CO2气体保护焊时,必须采取通风防护措施。
    氩弧焊和等离子弧焊时,由于弧区温度高和紫外线辐射强烈,空气中的氧气经高温光化学反应而产生臭氧(O3)。臭氧被吸入人体后,主要是刺激呼吸系统和神经系统,引起胸闷、咳嗽、头晕、全身无力和不想吃饭等症状,严重时可发生肺水肿与支气管炎。因此国家卫生标准规定的车间空气中臭氧的最高容许浓度仅为0.3mg/m3。
    2.气体保护焊有害气体的防护对策
    实测国内五个工厂采用手工钨极氩弧焊焊铝和铝镁合金时,工作地点空气中臭氧浓度为1.48~12.42 mg/m3,实测等离子弧堆焊和等离子弧喷焊时,工作地点臭氧浓度为7.5~65 mg/m3,均大大高于卫生标准规定的最高容许浓度。其防护对策是,采取有效的通风换气措施,使焊工呼吸带附近的空气中臭氧浓度<0.3 mg/m3。
    四、电焊弧光的危害与防护
    1.电焊弧光的危害
    电焊弧光的光谱中,包含了红外线,可见光线、紫外线三个部分。据测定,电弧功率7000kW左右的焊条电弧焊弧光光谱中,约含波长> 1300μm的红外线38%,波长780 ~1300μm的近红外线31%,波长400~780μm的可见光线26%,波长200~400μm的紫外线5%。氩弧焊所产生的紫外线强度是一般焊条电弧焊的十几倍到30倍,等离子弧焊的紫外线强度可比焊条电弧焊大30~50倍。
    焊接电弧的可见光线的光度,比人眼能正常承受的光线光度可大一万倍。这样强烈的可见光,将对视网膜产生烧灼,造成眩辉性视网膜炎。此时将感觉眼睛疼痛,视觉膜糊,有中心暗点,一段时间后才能恢复。如长期反复作用,将逐渐使视力减退。
    焊接电弧中红外线对眼睛的损伤是一个慢性过程。眼睛晶状体长期吸收过量的红外线后,将使其弹性变差,调节困难,使视力减退。严重者还将使晶体状混浊,损害视力。焊工一天工作后,如自觉双眼发热,大多是吸收了过量红外线所致。
    焊接电弧中紫外线照射人眼后,导致角膜和结膜发炎,产生“电光性眼炎”。属急性病症,使两眼刺痛、眼睑红肿痉挛、流泪、怕见亮光,症状可持续1~2天,休息和治疗后,将逐渐好转。
    应强调指出,一些论述电焊弧光对眼睛损伤的文章,多偏重于谈电光性眼炎,而对可见光,特别是对红外线慢性损伤视力关注不够。近年来不少地区和企业都已发现一些技术熟练的中年电焊工,因视力减退,正当壮年而不能充分发挥相应技能。这无论对个人,还是对社会,都是损失。
    2.电焊弧光的防护
    (1)对电焊弧光危害的防护,第一是必须采用品质合格的焊接滤光片(黑玻璃);第二是要增强个人的防护意识。
    (2)国家标准《焊接眼面防护具(GB/T 3609—1994)》,对焊接滤光片的“紫外线透射比”、“可见光透视比”、“红外线透视比”,都有非常具体和明确的规定,对滤光片的屈光度偏差和平行度也有明确规定,必须全部性能都符合GB/T3609—1994规定的焊接滤光片,才可使用。另外,必须注意市售的一些劣质焊接滤光片(黑玻璃)只能防护可见光与紫外线,而防护红外线的作用差,将损伤视力,因此企业决不能图便宜去采购劣质焊接滤光片。
    (3)焊工要增强个人防护意识,在使用焊接滤光片时要检查其产品合格证及对紫外线和红外线滤光性能的检验证书,拒绝使用无证的焊接滤光片。
    五、其他危害因素的防护
    以上较为详细的论述了影响面较大的几种焊接职业危害与防护,限于篇幅,对其他危害因素及防护,只做简单叙述。
    1.碳弧气刨的烟尘与有害气体
    由于碳弧气刨所用碳棒,目前均使用沥青作粘结剂,因此碳弧气刨作业时,产生的有害气体中含有毒性较大的有致癌作用的苯并(a)芘,同时还产生大量烟尘,必须进行有效的通风除尘。
    2.关于金属烟热
    焊工“金属烟热”,最常发生在焊接镀锌钢板和焊接涂有富锌底漆钢材后,焊工白天吸入含锌的焊接烟尘,晚上睡觉时体温升高,发热可达38~39℃,然后出汗,全身乏力,次日症状好转,一般无需特殊治疗。但应防止反复发作,损伤体力和健康。因此在富锌底漆上施焊和焊接镀锌钢板时,必须加强通风除尘措施,必要时应佩戴防尘口罩。
    3.关于焊工锰中毒
    我国在第一个五年计划期间,当时苏联援建的企业曾大量使用仿苏的氧化锰渣系焊条,一度焊工锰中毒发病率较高,在社会上造成了很大影响,认为焊工容易锰中毒。实际上我国从1960年后已淘汰了高氧化锰焊条,以后的焊工健康检查表明,锰中毒的患者极少。
    作者早在1983年就通过大量试验,确认钛钙型结422焊条和低氢型结507焊条的焊接烟尘内的锰,不是以MnO或MnO2等氧化物形态存在,而是以MnFe2O4尖晶石形态存在,从理论上解释了使用结422和结507焊条不易产生锰及其氧化物中毒的原因。只有进行高锰钢焊接时,才应关注焊工锰中毒的问题。
    4.关于电磁污染
    过去是重点关注了高频电磁场的污染,如氩弧焊和等离子弧焊采用高频振荡器起弧时,应对操作人员采取屏蔽等防护措施。近年来,国内外都在关注低频和极低频的电磁场对人体健康的影响。所谓低频和极低频的范围是0~300Hz,这就包括了大量使用50Hz交流电的电器设备,如交流电焊机、电炉、感应加热装置,焊丝镀铜生产线,焊条和焊剂的烘干炉等。
    低频电磁场对人体健康的影响,目前还是医学上研究的一个热点问题,初步认为将降低人体的免疫能力,并对神经系统有不利影响。
    防护措施是,避免在工作的电焊机和电炉、烘干炉等设备旁边休息,工作时不要把焊接电缆缠在身上等。
    六、推进焊接自动化和采用新技术,消除焊接职业危害
    以上所论述的防护对策,从某种意义讲,是对现有焊接作业状况的被动防护措施,目前当然是必要的。但从长远来说,应大力推进焊接自动化和采用各种新技术,实现绿色焊接,消除焊接职业危害。
    (1)推进焊接的机械化和自动化,取代焊条电弧焊,包括扩大埋弧焊使用范围,推进气保护焊的自动化焊接装置,推进机器手和机器人的自动焊等。
    (2)大力发展各种无污染或污染较少的焊接新技术和新材料,如推广应用搅拌摩擦焊和激光焊接。当然激光焊接没有了电弧焊的污染因素,但会带来新的防护问题,应同步研究。
    还应关注的一个问题是,过去认为采用药芯焊丝气保护焊代替手工焊条电弧焊,是一个发展方向。但是药芯焊丝气保护焊的焊接烟尘和有害气体发生量,都大于焊条电弧焊。我国造船行业陈家本教授等已提出,它不符合绿色焊接的要求。近年来已关注“采用活性涂层实芯焊丝匹配数字化逆变焊机”,很有希望实现大电流、高效率、低烟尘及低飞溅的焊接,认为这是今后的一个发展方向。


 

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