НАМАЛЯВАНЕ НА АЕРОЗОЛИ ПРИ ЗАВАРЯВАНЕ ПРИ ЗАВАРЯВАНЕ НА МЕТАЛНА ДЪГА - International Journal of Applied and
Дъговото заваряване в среда на защитен газ е от голямо значение при производството на метални конструкции. Както е известно [1], процесите на електродъгово заваряване се характеризират с интензивно отделяне на топлина (лъчиста и конвективна), отделяне на прах, което води до висока запрашеност на производствените помещения, токсичен фин прах и отделяне на газ, което се отразява негативно на тялото на работниците.
Високата температура на заваръчната дъга насърчава интензивното окисляване и изпаряване на метала, флюса, защитния газ и легиращите елементи. Окислявайки се от атмосферния кислород, тези пари образуват фин прах, а конвективните потоци, които възникват по време на заваряване и термично рязане, пренасят газове и прах нагоре, което води до силно замърсяване на промишлените помещения с прах и газ. Заваръчният прах е фино диспергиран, скоростта на частиците му е не повече от 0,08 m/s, утаява се незначително, поради което разпределението му по височината на помещението в повечето случаи е равномерно, което прави борбата с него изключително трудна.
Основните компоненти на праха по време на заваряване и рязане на стомани са оксиди на желязо, манган и силиций (съответно около 41, 18 и 6%). Прахът може да съдържа други съединения на легиращи елементи. Токсичните включвания, които са част от заваръчния аерозол, и вредните газове, когато навлязат в човешкото тяло през дихателните пътища, могат да окажат неблагоприятно въздействие върху него и да причинят редица професионални заболявания. Фините прахови частици (от 2 до 5 микрона), проникващи дълбоко в дихателните пътища, представляват най-голяма опасност за здравето, прахови частици с размер до 10 микрона и повече се задържат в бронхите, причинявайки и техните заболявания.
Най-вредните прахови емисии са мангановите оксиди, които причиняват органични заболявания на нервната система, белите дробове, черния дроб икръв; силициеви съединения, причиняващи тяхната силикоза в резултат на вдишване; хромни съединения, които могат да се натрупват в тялото, причинявайки главоболие, заболявания на храносмилателните органи, анемия; титанов оксид, който причинява белодробни заболявания. В допълнение, съединения на алуминий, волфрам, желязо, ванадий, цинк, мед, никел и други елементи влияят неблагоприятно на тялото.
Биологичните свойства на електрозаваръчния прах са подробно и добре описани в [2], където се анализират три основни хигиенни показателя за вредност на праха: разтворимост, респираторно задържане от белодробната тъкан и фагоцитоза. Много от изследванията (например разтворимостта на електрозаваръчния прах в тялото) имат голяма практическа стойност при оценката на агресивността на заваръчния аерозол.
Вредните газообразни вещества, попадайки в тялото през дихателните пътища и храносмилателния тракт, понякога причиняват тежки увреждания на целия организъм. Най-вредните газове, отделяни по време на заваряване и рязане, са азотните оксиди (особено азотен диоксид), които причиняват заболявания на белите дробове и кръвоносните органи; въглероден окис (задушлив газ) - безцветен газ, има кисел вкус и мирис; тъй като е 1,5 пъти по-тежък от въздуха, той се спуска от зоната на дишане, но натрупвайки се в помещението, той измества кислорода и в концентрация над 1% води до дразнене на дихателните пътища, причинява загуба на съзнание, задух, конвулсии и увреждане на нервната система; озон, чиято миризма във високи концентрации наподобява миризмата на хлор, се образува по време на заваряване в инертни газове, бързо предизвиква дразнене на очите, сухота в устата и болка в гърдите; Флуороводородът е безцветен газ с остра миризма, който засяга дихателните пътища и дори в малки концентрации предизвиква дразнене на лигавиците.
Практикувайтепоказва, че вентилацията (изпускателни устройства, аспирационни горелки, защитни дихателни маски), заедно с набор от технологични и организационни мерки, може да намали концентрацията на вредни вещества до максимално допустимото и да допринесе за значително подобряване на условията на труд на работниците в заваръчните цехове. Междувременно, въпреки значителното развитие на съвременните технологии, процесът на заваряване не е подобрен по отношение на намаляването на емисиите на вредни димни емисии.
Материали и методи на изследване
Едно от съвременните направления за намаляване на емисиите е изучаването на широко развиващите се и въведени в производството процеси на заваряване с нестационарна, импулсна дъга, които се отличават с това, че произвеждат малко емисии [3].
Тази статия представя проучвания за отделянето на вредни емисии, използвайки разработената автоматизирана заваръчна система за заваряване в CO2 с импулсно подаване на заваръчна тел (IPSW) и модулация на заваръчния ток, което ви позволява да контролирате преноса на електроден метал и да регулирате подаването на топлина в заварената връзка. Контролът на процеса IPSP благодарение на обратната връзка с тока на дъгата позволява да се стабилизира процеса на заваряване и да се контролира дълбочината на проникване на основния метал [4]. Широкият диапазон от честотни характеристики на процеса и силата на импулсния ток позволяват да се изследва намаляването на вредните емисии на заваръчния аерозол. Заваряването се извършва с тел Sv-08GSMT върху проби от стомана 10KhSND, тип връзка C2 и T2, както и върху проби с дебелина 1 mm във вертикално положение. Като източник на захранване е използван токоизправител VS - 600. Процесът на заваряване е късо дъгов с късо съединение на дъговата междина [5]. Проведено е изследване на ефектадва параметъра на заваръчния процес за отделяне на дим - ток на дъгата, А и честота на импулса, резултатите от които са представени на фиг. 1 и 2.
Резултати от изследването и дискусия
Анализът на кинематографиите на процеса на заваряване (фиг. 3) в комбинация с данните за емисиите в различни режими ни позволява да формулираме хипотеза, че най-големият процент от емисиите възниква в момента на повторно запалване на дъгата след късо съединение на дъговата междина. Тези открития потвърждават резултатите от измерванията на емисиите.
По-специално, при ниски честоти (40–70 Hz) на импулсите, когато размерът на капката е сравнително голям, в сравнение с по-фин трансфер на капка, при високи (70–110 Hz) ударите са най-големи. Времето на преход на капката от метал на електрода е по-високо; съответно токът на късо съединение се увеличава, което води до силно прегряване на метала на електрода [6]. Намаляването на емисиите с увеличаване на импулсния ток също увеличава скоростта на преминаване на падането на електродния метал в заваръчната вана, което намалява времето за нагряване и съответно интензивното изпаряване, което води до намаляване на емисиите на заваръчен аерозол. Увеличаването на дълбочината на проникване с увеличаване на тока не води до увеличаване на броя на емисиите, което ни позволява да кажем, че основните емисии се отделят от пълнежния материал.
Ориз. 1. Зависимост на димните емисии от импулсния ток
Ориз. 2. Зависимост на димните емисии от честотата на импулса