گازها و غبارات جوشکاری

دسته: مقالات

 welding

 

گازها و غبارات جوشکاری
دود  جوشکاری مخلوطی از گازها و ذرات بسیار ریز ( فیوم ها ) می باشد . بسیاری از مواد موجود در دود جوشکاری مثل کروم ، نیکل ، آرسنیک ، آزبست ، منگنز ، سیلیس ، بریلیوم ، کادمیوم ، اکسیدهای نیتروژن ، فسژن ، اکرولئین، ترکیبات فلوراید، مونوکسیدکربن ، کبالت، مس ، سرب ، ازن ، سلنیم  و روی بسیار سمی می باشند .

معمولاً گازها و فیوم های جوشکاری از منابع زیر تولید می شوند :
 -ماده اصلی یا فلز اصلی تحت جوشکاری یا ماده پرکننده مورد استفاده
 -پوشش ها و رنگ های روی فلز تحت جوشکاری یا پوشش الکترودها
 -گازهای مورد مصرف حاصله از سیلندرها
 -واکنش های شیمیایی که در اثر نور ماوراء بنفش حاصله از قوس الکتریکی و گرما ایجاد می شوند .
 -فرایند و مواد مصرفی مورد استفاده
 -آلودگیهای موجود در هوا مثل بخارات متصاعد شده از مواد پاک کننده وگریس زدا
نام بردن از تمامی اثرات سوء بهداشتی در اثر جوشکاری بسیار مشکل می باشد ، زیرا ممکن است فیوم ها حاوی چندین نوع ماده مضر باشند ( بسته به عواملی که در بالا بدانها اشاره شد ) . هریک از ترکیبات موجود در گاز یا دود جوشکاری می توانند یک بخش خاص از بدن فرد را تحت تاثیر قرار دهند مثل ریه ها – قلب – کلیه ها و سیستم عصب مرکزی. با وجود این که کلیه جوشکاران در معرض خطر قرار دارند ، ولی افراد سیگاری دچار آسیب های شدیدتری می گردند . تماس با گازهای جوشکاری اثرات کوتاه مدت یا بلند مدت بر سلامتی افراد دارد که می توان آنها را به صورت زیر شرح داد :

اثرات سوء بهداشتی کوتاه مدت ( حاد)
تماس با فیوم فلزات ( مثل روی ، منیزیم ؛ مس و اکسید آن ) باعث بروز بیماریی بنام تب فیوم فلز می گردد . علائم این بیماری بین ۴ تا ۱۲ ساعت پس از تماس نمایان می شود و شامل احساس سرماخوردگی ، عطش ، تب، دردهای عضلاتی، درد قفسه سینه، سرفه، خس خس کردن، کوفتگی، حالت تهوع و احساس مزه بد در دهان است.
برخی ترکیبات موجود در فیوم مثل کادمیوم در مدت زمان کوتاه نیز ممکن است کشنده باشند و گازهای متصاعد شده در فرآیند جوشکاری نیز بسیار خطرناک می باشند. برای مثال اشعه ماوراء بنفش منتشر شده در اثر واکنش با اکسیژن و نیتروژن موجود در هوا، ازن و اکسیدهای نیتروژن تولید می کند.این گازها در مقادیر زیاد کشنده اند و می توانند منجر به التهاب و تحریک بینی و گلو و بیماریهای شدید ریوی گردند.

اثرات طولانی مدت (مزمن)
مطالعه بر روی جوشکاران، افرادی که با شعله فلزات را برش می دهند و کارگرانی که در کنار کوره ها کار می کنند نشان می دهد که خطر ابتلا به سرطان ریه و گاهی اوقات سرطان حنجره و دستگاه ادراری در جوشکاران بیشتر از بقیه است. این موضوع نیز چندان غیر منتظره نمی باشد چرا که مواد سمی موجود در دود جوشکاری مثل کادمیوم، نیکل، بریلیوم، کروم و آرسنیک موادی هستند که باعث بروز سرطان ریه می گردند.
ممکن است جوشکاران انواع مشکلات مزمن دستگاه تنفسی را نیز تجربه کنند، همانند: برونشیت، آسم، ذات الریه، امراض ریوی که در اثر تنفس ذرات فلزی ایجاد می شوند، کاهش ظرفیت تنفسی ریه، سیلیکوزیز (تنگی نفس در اثر تنفس مداوم ذرات حاوی سیلیس) و ….

از آنجا که ذرات موجود در فیوم جوشکاری بی نهایت کوچک هستند (معمولاً قطری کوچکتر از 5/0 میکرومتر) در نتیجه آنها می توانند وارد ششها شده و به صورت تاولچه های ریوی ایجاد عارضه کنند. بعضی از مواد که در ششها انباشته می شوند می توانند باعث ایجاد یک سری تغییرات در بدن شوند. در این قسمت بیشتر مواد اصلی که در فیوم جوشکاری یافت می شوند به همراه اثرات و خطراتی که ایجاد می کنند توضیح داده شده اند.

welding4

1- باریم Ba

برای باریم حد آستانه ای مشخص نشده است. استنشاق فیوم هایی که حاوی اکسید باریم هستند سبب تحریک قابل ملاحظه بینی و گلو می شود. بعلاوه فیوم اکسید باریم می تواند باعث ایجاد تهوع، استفراغ، اسهال و زخم های معده ای شده و همچنین خطر بیماری قلبی، خستگی عضلانی و انقباض را افزایش بدهد.

2- بریلیوم Be

بریلیوم ماده ای است که هم به شکل فلزی و هم به حالت ترکیب دارای سمیت بالا می باشد (اکسید بریلیوم در فیوم جوشکاری) بریلیوم اصولاً به صورت آلیاژ با مس تولید می شود و سبب عارضه خطرناکی در ششها به نام بریلیوزیس می شود.

3- کادمیوم Cd

کادمیوم ماده ای با سمیت بالا می باشد. اکسید کادمیوم موجود در فیوم جوشکاری در حین جوشکاری صفحات فلزی (فلزی که توسط کادمیوم جهت حفاظت از خوردگی پوشانیده می شود) کادمیوم، تولید می شود. از علائم مسمومیت با کادمیوم می توان اشکال در تنفس، خشکی گلو، سرفه، درد درقفسه صدری و تب دود فلزی را نام برد.

این عوارض معمولاً هنگامی ظاهر می شوند که حداقل یک روز یا بیشتر از مدت تماس بگذرد. فردی که بطور مکرر در معرض تماس با کادمیوم قرار دارد ممکن است از ادم ریوی رنج ببرد و احتمالاً مبتلا به آمفیزم نیز باشد. جگر وکلیه ها نیز می توانند تحت تأثیر فیوم کادمیوم قرار گیرند.

4- کلسیم Ca

کلسیم در فیوم جوشکاری به اشکال اکسیدهای به هم پیوسته (کنژوگه) در جوشکاری قوس فلزی با الکترودهای پایه و در قوس جوشکاری فلوکس – کورد با فلوکس اصلی به عنوان یک فلز پرکننده یافت می شود. در غلظت های بالا، اکسید کلسیم می تواند غشاء موکوس را تحریک کند اما مستقیماً خطری برای سلامتی در طی جوشکاری محسوب نمی شود.

5- کروم Cr

در طول جوشکاری کروم به صورت آلیاژ با فولاد (مانند فولاد ضد زنگ) کرم 3 ظرفیتی و 6 ظرفیتی کاملاً به صورت اکسید تشکیل می شود. در هر دو فرم، کروم باعث تحریک غشاء های موکوس و ایجاد تب دود فلزی شده و همچنین بر جریان تنفس و ششها نیز اثر می گذارد. همچنین کروم شش ظرفیتی به عنوان افزایش دهنده خطر سرطان در نظر گرفته می شود. کروم شش ظرفیتی در طول جوشکاری با الکترودهای پوشش دار تولید می گردد.

6- مس Cu

مس هم به شکل فلزی و هم به صورت فلز پرکننده یافت می شود. استنشاق فیوم های مس می توانند سبب تب دود فلزی شده و عوارضی در ریه ایجاد کند که کوپروزیس نامیده می شود.

7- فلوئورF

ترکیبات فلوئور با فلوریدها اکثراً در طول جوشکاری با الکترودهای پوشش دار تولید می شوند. این ترکیبات همچنین می توانند به حالت به هم پیوسته با جوشکاری قوس فلوکس – کورد تولید شوند. البته اگر فلوکس، فلز پایه باشد، استنشاق فلوریدها می تواند باعث تحریک خفیف کانالهای تنفسی شده و مسمومیت عمومی حاد یا مزمن ایجاد کند. تنها در محلهایی که محصور بوده یا تهویه ناقصی دارند این خطر وجود دارد که مقدار حد آستانه فلوئور از حد استاندارد تجاوز کند.

8- آهن Fe

اکسیدهای آهن در فیوم جوشکاری به حالت کنژوگه تولید می شوند که درتمام جوشکاری های آهن فلزی یافت می شوند. تماس با اکسید آهن بیش از یک مدت زمان خاص می تواند در موارد تماس فردی شخص را دچار عارضه ای به نام سیدروزیس بنماید که در رادیوگرافی اشعه X، شبیه به سیلیکوزیس می باشد، ولی سیدروزیس خطرناک نبوده و خطری برای سلامتی نداشته و در تماسهای کوتاه مدت با اکسید آهن متوقف می شود و عارضه ریوی مانند سیلیکوزیس به حالت پیش رونده ادامه نمی یابد.

9- سرب Pb

سرب به مقدار زیاد در فیوم جوشکاری قوس تولید نمی شود مگر در مواردیکه جوشکاری ویژه ای برای سطوح فلزی پوشش دار انجام می شود. سرب ممکن است در هنگام تجزیه الکترودهای پوشش دار به صورت ترکیب تولید شود. تنفس فیوم های سرب می تواند باعث عوارضی از قبیل سردرد، ضعف و غش، درد در عضلات، انقباض عضلانی، کاهش اشتها و کاهش وزن گردد. در غلظتهای بالا خطر کم خونی و افت حافظه وجود دارد.

10- منیزیوم Mg

منیزیم به عنوان یک عنصر آلیاژی در جوشکاری فولاد و الکترودها تولید می شود. فیوم جوشکاری در این مورد حاوی غلظتهای بالای اکسید منیزیم می باشد که سمی است. علائم مسمومیت با منیزیم عبارتند از تحریک غشاء موکوس، لرز، سفتی عضلات، ضعف و غش و اختلال در ظرفیتهای هوشی، سیستم عصبی و راههای تنفسی نیز می توانند تحت تأثیر واقع شوند. منیزیم می تواند همچنین سبب تب دود فلزی گردد.

11- مولیبدن Mo

تنفس فیوم حاوی مولیبدن می تواند اعضاء تنفسی را تحریک نماید. تماس مداوم و طولانی با مولیبدن می تواند سبب درد در مفاصل و تأثیر بر کبد شود.

12- نیکل Ni

نیکل به طور کلی در هنگام تولید فولاد ضد زنگ ایجاد می شود. اکسید نیکل در فیوم جوشکاری می تواند سبب تب دود فلزی شود. نیکل همچنین از نظر سرطانزایی نیز مورد تردید و شک می باشد.

13- سیلیس Si

برخی از اشکال دی اکسید سیلیس (کوارتز) می توانند سبب سیلیکوزیس شوند. به هر حال مدرکی وجود ندارد دال بر اینکه اشکال دی اکسید سیلیس در فیوم جوشکاری با غلظت خطرناکی تولید می شوند.

14- روی Zn

فیوم اکسید روی در طول جوشکاری صفحات گالوانیزه تولید می شود. آبکاری با روی می تواند سبب ایجاد تب دود فلزی گردد.

MUSK7

گازها

رفتاری که گازها در اینجا دارند عوارض سمی و یا خفه کنندگی می باشد. آنها یا در طول جوشکاری تشکیل می شوند و یا عناصر گاز محافظ هستند.

1- منوکسید کربن CO

منوکسید کربن گازی است خطرناک که بی بو و بی رنگ می باشد. منوکسید کربن در اصل در رابطه به جوشکاری در فضای بسته یا فضاهایی که تهویه ناقص دارند، درغلظتهای بالایی که در گازها می تواند وجود داشته باشد تولید می شوند. منوکسید کربن از انتقال اکسیژن در خون جلوگیری می نماید. مسمومیت با منوکسید کربن سبب ایجاد تهوع، سردرد، دردهای قلبی، اشکال در غلظت خون و بالاخره عدم هوشیاری می گردد.

2و3- دی اکسید نیتروژن No2 و اکسید نیتریک No

در غلظتهای بالای ppm15، دی اکسید نیتروژن می تواند باعث تحریک چشم ها شده و سبب آبریزش از آنها گردد. غلظتهای بالاتر می توانند همچنین سبب برونشیت حاد، فیبروز یا ادم ریوی گردند. دو عارضه بعدی می توانند تهدیدی برای سلامتی و ادامه زندگی باشند. اما در اکثر موارد عملکرد در بیماران ریوی با بهبود همراه بوده است. علائم مسمومیت شامل سرفه های سخت، خس خس کردن سینه، بدحالی، تهوع و تنگی نفس می باشد. البته این علائم حتی از 3 تا 30 ساعت پس از تماس نیز ممکن است ظاهر نشوند.

 4- ازن O3

ازن گازی سمی و بیرنگ می باشد. ازن بر غشاء موکوس و همچنین بر راههای تنفسی اثر می گذارد. علائم مسمومیت با ازن شامل خارش یا احساس سوختگی در گلو، سرفه، درد قفسه صدری و خس خس سینه می باشد.

5- فسژن Cocl2

درغلظتهای بالای ppm20 فسژن باعث احساس سوختگی دردهان و گلو می شود فسژن همچنین در قفسه صدری تولید درد نموده و ایجاد استفراغ می نماید. استنشاق فسژن می تواند باعث ایجاد ادم ریوی شود.

6- فسفین PH3

فسفین گازی با سمیت بالا می باشد که باعث تحریک چشمها، بینی و پوست می شود. استنشاق این گاز می تواند سبب اسهال، خستگی و سردرد گردد. فسفین می تواند درغلظتهای بالای ppm100 کشنده باشد. فسفین همچنین می تواند بر سیستم عصبی و کلیه ها اثر بگذارد.

 

اندازه گیری و دستگاههای اندازه گیری

درهنگام اندازه گیری انتشار، مقدار معینی از ماده تولید شده در واحد زمان اندازه گیری می شود. جوشکاری آزمایشی  معمولاً در بعضی از اتاقکهای ویژه انجام می شود. یک جریان هوای مشخص از درون اتاقک کشیده می شود. فیوم در یک فیلتر جمع آوری شده و توزین می شود. واحد انتشار فیوم اختصاصی می باشد برای مثال g/min بعد از توزین، فیوم جمع آوری شده می تواند از نظر شیمیایی به منظور تعیین ترکیبات آن به خوبی تجزیه شود. غلظتهای گوناگون گازها، به کمک وسایل ویژه اندازه گیری می شوند. میزان انتشار را می توان با جمع غلظتهای گاز و جریان هوا بدست آورد که واحد آن ml/min می باشد.

تأثیر عوامل مختلف بر انتشار

انتشار آلوده کننده های هوا در طول جوشکاری همانند ترکیب آلوده کننده های هوا به تعدادی از عوامل مختلف بستگی دارد که عبارتند از:

1-      فلز پایه و فلز پرکننده.

2-      پوشش دهنده ها یا آلاینده های روی سطوح ورقه ها.

3-      پارامترهای جوشکاری (جریان، ولتاژ، گازمحافظ و فلوی گازمحافظ)

دراینجا اثرات این عوامل با جزئیات بیشتری مورد بحث قرار خواهند گرفت.

پیشگیریها

MUSK6

هرگونه اقدام به منظور پیشگیری، در صورتیکه به وضعیت کار بهبود ببخشد بجا محسوب می شود. یک جوشکار می تواند از تماس با آلودگی و آلاینده هایی که در طول جوشکاری به طرق مختلف تولید می شوند پرهیز کند. چند مثال در مورد پیشگیریها عبارتند از: تهویه عمومی مناسب، مکش موضعی، اشکال مختلف حفاظهای تنفسی و شرایط مناسب کاری و نیز استفاده از یک گاز محافظ خوب، نوع پیشگیری به کار رفته به اینکه جوشکاری باید در داخل محیطهای سربسته و یا خارج آن انجام بشود و نیز به اندازه قطعه کار و غیره بستگی دارد.

1- تهویه عمومی

برای جوشکاری در محیطهای سربسته، بایستی تهویه عمومی به منظور رقیق کردن آلاینده های هوا به طور مناسبی وجود داشته باشد. میزان قابل قبول تهویه برای فیوم جوشکاری mg/m32می باشد. در کارگاههای بزرگ با سقوف مرتفع و بلند، حرکات طبیعی هوا تهویه عمومی را تأمین می کند که معمولاً کافی می باشد. در موارد دیگر بایستی یک سیستم تهویه اضافی افزوده گردد.

2- مکش موضعی

هرجا که تهویه عمومی ناکافی و نامناسب بنظر می رسد، بایستی به منظور بهبود موقعیت جوشکار مکش موضعی به کار رود، مکش موضعی هر قدر نزدیک به محل جوش باشد تا حد ممکن از انتشار آلاینده ها در میان کارگاه جلوگیری می کند. یکی از مزیتهای مکش موضعی نسبت به تهویه عمومی آن است که به مقدار هوای کمتری نیازمند است. تنها نقص وسائل مکش موضعی این است که مشکل می توانند به طور صحیحی مورد استفاده قرار گیرند بنابراین به منظور کار، بایستی یک دستگاه مکش موضعی نزدیک به قوس تعبیه گردد. در مورد جوشکاریهای عظیم، تهویه بایستی همیشه با کار جوشکاری مطابقت داشته باشد. مکش موضعی برای کارکردن در موارد خرده جوشکاری، که در یک پست کاری ثابت، انجام می شود بیشتر مناسب می باشد در بعضی از تجهیزات جوشکاری دستگاه مکش موضعی که بر تفنگ جوشکاری نصب شده است بر وزن تفنگ می افزاید.

همچنین مکش موضعی در هر وضعیت جوشکاری همیشه کارآیی ندارد، بالاخره مکش موضعی خیلی قوی، نامناسب می باشد چون ممکن است باعث از هم گسیختگی فلوی گاز محافظ گردد. این موضوع در مورد تهویه عمومی نیز صادق می باشد.

MUSK2

حفاظت از سیستم تنفسی

در موارد خاصی بعضی از اشکال حفاظت از سیستم تنفسی می توانند به کار برده شوند. اگر نوع آلاینده مشخص باشد از یک ماسک فیلتردار می توان استفاده کرد. البته فیلتر فقط فیوم را دفع می کند، درحالیکه گازها از میان آن عبور می کنند.

یک کلاهخود جوشکاری با هوارسان خارجی آلاینده ها را در منطقه تنفسی جوشکاران ترقیق می نماید.

برای کار در محیط سربسته که خطر خفه شدن وجود دارد بایستی یک رسپیراتور با هوارسان خارجی به کار رود. البته مهم است به یاد داشته باشیم که برای جوشکاری در مورد کار با تمام انواع حفاظهای تنفسی بایستی تعالیم مناسب را تدارک ببینیم.

پیشگیری دیگری در مورد جوشکاری

در جوشکاری معمولاً موقعیت جوشکار نزدیک به قوس و توده آلاینده ها تنظیم شده است که از نقطه جوشکاری شده به سمت بالا صعود می کنند. درنتیجه جوشکار مقادیر زیادی از فیوم و گازها را تنفس می نماید. با تغییر این وضعیت و تأمین حفاظهای تنفسی در برابر توده صعود کرده فیوم و گازها، می توان به کاهش خطرات سلامتی جوشکار کمک کرد.

درحین جوشکاری در هوای آزاد، جوشکار بایستی از جهت وزش باد مطلع باشد و موقعیت خودش را بر طبق آن تنظیم کند. به هرحال این صحیح نمی باشد که در هنگام وزش شدید باد جوشکاری قوس گاز فلزی انجام شود، زیرا باد، محافظ را دچار از هم گسیختگی می نماید. طراحی صحیح کلاهخود جوشکاری یا نقاب، بطور قابل ملاحظه ای آلوده کننده های هوا را در منطقه تنفسی جوشکاران کاهش می دهد. کلاهخود یا نقاب بایستی گلو و قسمتهایی از قفسه سینه را بپوشاند.