Удаление и фильтрации сварочного аэрозоля при сварке, наплавке, напылении
Сварочный аэрозоль (дым) при сварке, наплавке, напылении и других схожих процессах наносит существенный вред здоровью людей на производстве. Только один сварщик производит 35-70 кг сварочного дыма в год (см. фото справа).
Частицы дыма имеют размеры меньше 5 мкм, что позволяет им проникать в легкие и кровеносную систему человека.
Особенно опасна сварка сплавов алюминия, цветных металлов и нержавеющей стали. Дым при такой сварке содержит оксиды алюминия, марганец и VI-валентный хром.
Марганец в сварочных аэрозолях оказывает разрушающее действие на центральную нервную систему и органы дыхания, а VI-валентный хром является канцерогеном.
Воздействие этих элементов может привести к раку легких, астме, язвам, аллергическим реакциям, дерматитам, заболеваниям мочеполовой системы, синдрому Паркинсона.
Сварщик больше всех подвергается воздействию этих опасных для здоровья веществ.
Требования по охране труда и окружающей среды в нашей стране ужесточаются, увеличивается ответственность за их несоблюдение. Обеспечить соответствие производства этим требованиям — обязанность руководителей предприятия.
Задачу по очистке воздуха вредностей на производстве можно разбить на несколько этапов:
- Захват с максимальной эффективностью;
- Транспортировка от места захвата до фильтра;
- Очистка воздуха от механических частиц, далее рециркуляция или выброс очищенного воздуха наружу.
Главный принцип захвата загрязненного воздуха — чем меньше расстояние от источника выделения вредностей до места его захвата, тем выше эффективность улавливания с точки зрения энергозатрат и стоимости реализации. В горячих технологических процессах, например, при сварке, дополнительно учитывается направление и интенсивность движения воздушных масс вследствие температурного расширения.
Вытяжные рукава
Использование вытяжных рукавов в качестве местных отсосов является «классическим» решением для удаления сварочного аэрозоля от источника его выделения.
Вытяжные рукава подходят для широкого спектра применений, достаточно просты в монтаже, позволяют легко регулировать положение всасывающей насадки.
Существуют различные способы их крепления на стене, полу, потолке и удлинительных консолях.
Радиус действия вытяжного рукава может достигать 10 метров.
Эффективный захват обеспечивается на расстоянии 1-2 диаметра всасывающей насадки.
На эффективность захвата, также, влияют положение всасывающей насадки в пространстве, дополнительные поверхности и поперечный снос (сквозняки) в рабочей зоне.
Всасывающие насадки
Всасывающие насадки эффективны для удаления аэрозоля при сварке в труднодоступных местах, где нельзя использовать «классические» вытяжные рукава. Кроме того, они используются в автоматизированных и роботизированных процессах, чтобы обеспечить удаление дыма непосредственно от горелки.
Всасывающие насадки требуют повышенного разрежения для эффективной работы, поэтому они используются совместно со специализированными пылесосами (высоковакуумными установками). Подключение происходит через гибкие вытяжные шланги, либо через гибкие вытяжные шланги и трубопроводы в централизованных высоковакуумных системах.
Сварочные горелки со встроенной вытяжкой
Горелки со встроенной вытяжкой через всасывающее сопло на горелке — самый современный способ удаления сварочного аэрозоля при MIG-MAG сварке.
Его главное преимущество в том, что вытяжка всегда находится у источника вредности – сварщик не отвлекается на перемещение вытяжного рукава или всасывающей насадки.
Это самый экономичный способ удаления дыма при сварке, т.к. всасывающее сопло расположено максимально близко к источнику дыма, поэтому удаляется минимальный объем загрязненного воздуха.
Большинство сварщиков привыкают к особенностям горелки со встроенной вытяжкой в течение 1-2 недель.
Недостатки горелки — увеличение диаметра и веса, но они компенсируются снижением опасного воздействия дыма на сварщика и увеличением производительности труда.
Защита от срыва защитного газа обеспечивается регулировкой воздушного потока, изменением расстояния от всасывающего сопла до сварочной ванны или изменением давления защитного газа. Величина воздействия на защитный газ зависит от его типа. Аргон – легкий газ, на него воздействие больше, СО2 – тяжелый газ, воздействие меньше.
Горелки со встроенной вытяжкой имеют шланг-пакет с тройником, к которому подключается специализированный пылесос (высоковакуумная установка) для фильтрации сварочного дыма.
Вытяжные столы
Вытяжной сварочно-шлифовальный стол – это рабочий стол и местный отсос для удаления сварочного аэрозоля. Захват и удаление сварочного аэрозоля происходит через колосниковую рабочую поверхность стола и фронтальную панель. Стол подключается к внешнему фильтру с вентилятором, которые обеспечивают вытяжку и фильтрацию аэрозоля.
Они применяются при работе с небольшими изделиями, которые легко разместить на рабочей поверхности. Изделия должны быть относительно плоскими, т.к. захват вредностей происходит в противоположным и перпендикулярном направлениях относительно восходящего потока. Эффективность захвата резко падает с увеличением расстояния от источника аэрозоля до всасывающих поверхностей.
Вытяжные зонты и кабины (камеры)
Вытяжной зонт размещается над зоной сварки. Его эффективность обеспечивается эффектом восходящего потока сварочного аэрозоля, поднимающегося в направлении зонта.
Для защиты от горизонтального сноса (сквозняка) применяют защитные шторы или ограждения по периметру рабочей зоны.
Наиболее экономичны зонты щелевого типа с вытяжкой через щель по периметру, а не по всей поверхности. Это значительно сокращает необходимый воздушный поток.
Вытяжка может быть организована внутри кабины или камеры за счет внутреннего воздухообмена. Кратность воздухообмена и направление движения воздушных потоков определяется геометрическими размерами кабины / камеры, расположением технологического оборудования.
Системы передува загрязненного воздуха
Системы горизонтального передува (также называются Push-Pull или Тяни-Толкай) применяют в качестве альтернативы местной вытяжной вентиляции. Системы передува основаны на особенности сварочного аэрозоля зависать после подъема на высоте 4-8 метров в виде «облака». Высота подъема зависит от химического состава «облака» и температуры окружающей среды. Системы состоят из нагнетающей и всасывающей стороны. Решетки (сопла) нагнетающей стороны сдувают «облако» потоком чистого воздуха в направлении решеток всасывающей стороны. Загрязненный воздух попадает по воздуховоду в фильтр, очищается и направляется вентилятором в нагнетающую часть системы.
Системы горизонтального передува снижают фоновую концентрацию механических частиц в цеху, но не снижают концентрацию газов. Кроме того, они не гарантируют концентрацию вредностей в зоне дыхания сварщиков ниже ПДК. Поэтому они должны работать совместно с системами общеобменной вентиляции и средствами защиты органов дыхания рабочих.
Транспортировка загрязненного воздуха
Эффективная транспортировка вредностей исключает оседание частиц на внутренних стенках воздуховодов, минимизирует потери давления, снижет риск пожара в воздуховодах.
Фильтрация загрязненного воздуха
Эффективность фильтрации воздуха должна быть такая, чтобы запыленность воздуха после очистки не оказывала вредного воздействия на органы дыхания человека и на окружающую среду. Во время сварки и схожих технологических процессов, помимо сварочного аэрозоля, образуются различные газы, например, озон, оксид азота, угарный газ. В большинстве случаев фильтрация этих газов является нецелесообразной. Это нужно учитывать при выборе решения о рециркуляции или выбросе очищенного воздуха за пределы помещения.
Для фильтрации сварочного аэрозоля наиболее эффективны картриджные фильтры с импульсной продувкой. Их главные преимущества:
- Компактность благодаря большой площади фильтрации гофрированных фильтроэлементов;
- Экономичность благодаря длительному сроку службы фильтроэлементов до замены.
- Универсальность благодаря широкому спектру применения включая роботизированную и автоматизированную сварку (пример использования картриджного фильтра при роботизированной сварке на предприятии ВПК).
