焊接作為重要的組裝工藝之一,對產(chǎn)品質(zhì)量具有決定性作用。在工業(yè)發(fā)達國家,焊接用鋼量基本達到其鋼材總量的60%?70%。近年來,我國焊接材料行業(yè)保持較快發(fā)展,成為目前世界上焊接材料產(chǎn)量最大的國家。焊接面罩作為重要的焊接防護用具,幫助焊接作業(yè)者防護來自弧光對眼面部的傷害。
電弧焊弧光輻射及危害
在電弧焊接過程中,會產(chǎn)生強光、紫外線(按波長分為UVA,UVB,UVC)和紅外線等輻射,輻射的強度與焊接材料、工藝等相關(guān)。電弧焊接中的熔滴、熔池和高溫固態(tài)金屬可看成是黑體,發(fā)出近似黑體的輻射,釋放出連續(xù)譜線。在一定焊接工藝條件下,焊接電流越大,弧光輻射強度會越大。
GBZ2.2-2007《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值》規(guī)定,UVB紫外線8h職業(yè)接觸限值不高于0.26μw/cm2。在電弧焊接過程中,紫外線的輻射強度遠高于職業(yè)限值要求,特別是引弧瞬間。在距離電弧柱40cm(TIG、86A、中碳鋼)位置采集的數(shù)據(jù)顯示,UV-B的平均輻照值為1 092μw/cm2,未佩戴焊接面罩的情況下,按ACGIH(美國政府工業(yè)衛(wèi)生師協(xié)會)的要求,在這樣的環(huán)境中每天允許接觸的時間將小于4s。
電弧焊接過程會產(chǎn)生強可見光,其波長涵蓋400?700 nm范圍。焊接電弧光光亮度變化范圍大,焊接電流大小變化引起的可見光光亮度變化約有數(shù)百上千倍。焊接電弧的可見光亮度遠遠高于肉眼能承受的光亮度,甚至達1萬倍以上,其波長涵蓋400?780nm的可見光范圍,尤其是波長為400?500nm的藍光更需要引起重視,特別是波長440nm的藍光極具穿透性,對視網(wǎng)膜極具傷害。
電弧焊輻射對焊接作業(yè)者的眼睛和皮膚會造成急性和慢性、長期的傷害;強可見光可能引發(fā)短暫失明,引起視力下降、畏光等反應(yīng);紅外輻射更多的是熱效應(yīng),可能引發(fā)焊工白內(nèi)障,可能灼傷皮膚、加速皮膚的老化;紫外線會對眼睛的角膜和晶狀體造成危害,引發(fā)電光性眼炎,并可能導(dǎo)致失明和白內(nèi)障;此外,UVA還可能引發(fā)皮炎,UVB和UVC可能引發(fā)皮膚癌癥。
電弧焊接弧光輻射頻譜中包括紫外線、可見光和紅外線等部分。焊接弧光是一種能夠?qū)θ梭w造成傷害的高能閃爍光。從可以查閱到的關(guān)于電焊弧光對人體傷害的文章看,多偏重于討論電光性眼炎、皮膚紅斑和過敏等急性癥狀,而對強可見光、紫外線輻射,以及紅外線的長期影響及慢性的損傷關(guān)注遠遠不夠。
只要采用適當(dāng)?shù)拇胧湍鼙Wo作業(yè)者免受電焊弧光的傷害。防護來自弧光的危害,可以從選擇合適的焊接面罩和健全管理制度、提高焊工自我防護意識等多方面入手。

圖1 傳統(tǒng)手持焊接面罩

圖2 頭戴式自動變光焊接面罩

圖3 電動送風(fēng)式焊接面罩
選擇合適的焊接面罩類型
焊接面罩有多種分類方法。
依結(jié)構(gòu)型式可分為手持式(圖1)和頭戴式(圖2)2類;手持式焊接面罩最大的特點就是便宜,但缺點也非常明顯,即無法雙手進行精確的焊接操作,焊工勞動強度高。對于有較高焊接質(zhì)量或特殊工位焊接作業(yè)的,頭戴式焊接面罩具有明顯優(yōu)勢。
依其工作原理又可分為傳統(tǒng)焊接面罩(又稱為黑玻璃焊接面罩)和自動變光焊接面罩2類。傳統(tǒng)黑玻璃焊接面罩的濾光片只有單一遮光號,隨焊接工藝的改變,需要變更不同遮光號的濾光片。焊工在每次焊接前必須要移開焊接面罩以便看清楚焊接對象,頻繁的移動焊接面罩,會加速焊工的疲勞,并影響焊接作業(yè)的效率。在多人同時進行焊接作業(yè)的場合,容易受到周邊弧光輻射的傷害。不同的遮光號對應(yīng)相應(yīng)的紫外線透射比、可見光透射比、紅外線透射比等參數(shù),要達到較高紫外線和紅外線的阻隔率,就必須選擇較高遮光號的濾光片,而較高遮光號的濾光片又會影響觀察,焊接質(zhì)量可能受到影響。
自動變光濾光屏具有亮態(tài)和暗態(tài)兩種狀態(tài),部分焊接面罩的濾光片有單個或多個遮光號供選擇,其遮光號僅與可見光的透過率相關(guān)。自動變光濾光片對紫外線和紅外線的防護采用獨立的阻隔片,其防護水平相當(dāng)于遮光號12或13,紫外線的透射比小于2 x 10-6,近紅外線的透射比小于2.7 x 10-5。自動變光焊接面罩利用光電控制原理,在開機狀態(tài)下時呈遮光號為3的亮態(tài),便于焊工看清楚焊接對象;一旦起弧,焊接濾光片瞬間由亮態(tài)變化到預(yù)先設(shè)定的暗態(tài)遮光號,保證焊工在焊接準(zhǔn)備及焊接過程中均能清晰觀察焊接部位,避免了盲焊。當(dāng)弧光停止,自動變光濾光片會立即返回亮態(tài)遮光號,使焊工可以清楚觀察焊接質(zhì)量,或移動到下一個焊點。在此期間,焊工無需掀起或放下焊接面罩,即使周邊存在其他焊接點的弧光輻射也不會受到傷害。自動變光焊接面罩還可降低焊工的培訓(xùn)周期和培訓(xùn)費用。
焊接面罩響應(yīng)的靈敏度決定了其是否適合更小電流焊接的防護要求,有的焊接面罩具備多檔靈敏度調(diào)節(jié),甚至在焊接電流低至0.1A時還能準(zhǔn)確變光。自動變光焊接濾光片由暗態(tài)返回亮態(tài)的延遲調(diào)節(jié)也是非常實用的功能,在停止焊接后,能夠降低熔池余光對焊工眼睛的影響。
依據(jù)面罩是否能夠連接送氣裝置,焊接面罩可以分為送氣式和非送氣式。送氣式焊接面罩又可以分為電動送風(fēng)式和長管供氣式2類,在防護電焊弧光的同時,還能提供優(yōu)異的呼吸防護(圖3)。
對于電弧焊接作業(yè)人員眼面部防護產(chǎn)品,國內(nèi)外都制定了相應(yīng)的焊接眼面部防護裝備的標(biāo)準(zhǔn)。焊接面罩的型式多種多樣,在選擇焊接面罩時,務(wù)必選擇符合標(biāo)準(zhǔn)且滿足當(dāng)前焊接工藝和質(zhì)量控制要求,使用與維護簡便,適合焊接作業(yè)者,且佩戴舒適的焊接面罩。
在選擇焊接面罩時,首先根據(jù)焊接作業(yè)量大小、焊接質(zhì)量控制要求及作業(yè)環(huán)境情況,是選擇手持式焊接面罩,還是頭戴式焊接面罩。對于沒有特殊焊接質(zhì)量要求,或者焊接作業(yè)量很小的情形,普通手持焊接面罩能滿足基本要求。而對于作業(yè)量大,或者對焊接質(zhì)量要求較高,或者需要在空間狹小進行焊接作業(yè),或者需要雙手操作時,頭戴式焊接面罩具有更好的便利性。
其次,根據(jù)焊接工藝質(zhì)量要求、焊接效率要求,以及從降低焊工勞動強度出發(fā),考慮使用自動變光焊接面罩,還是使用黑玻璃焊接面罩。黑玻璃焊接面罩因存在盲焊,且需頻繁移動焊接面罩,更適合用于無特殊工藝要求的普通焊件,或焊接量不大、對焊接效率無嚴格要求的場合。
第三,根據(jù)焊接工藝、發(fā)塵量大小、焊接煙塵的屬性、作業(yè)環(huán)境條件及焊工對舒適度的要求,考慮選擇送氣式焊接面罩,還是非送氣式焊接面罩。送氣式焊接面罩更適合發(fā)塵量大、煙塵的危害性高、環(huán)境溫度高的焊接操作環(huán)境,在某些材料容易受到焊工排出物(如汗液等)的影響的場合,長管送氣式焊接面罩將會是合適的選擇。
第四,在選好了焊接面罩的形式和濾光片類型后,根據(jù)焊接工藝要求和作業(yè)者個體的需求,參照GB/T3609.1-2008《職業(yè)眼面部防護-焊接防護第1部分:焊接防護具》或者EN169《個人眼護具-焊接濾光片技術(shù)要求》標(biāo)準(zhǔn)的推薦,選擇適合當(dāng)前焊接工藝的黑玻璃濾光片的遮光號,或設(shè)置相應(yīng)的自動變光焊接面罩的遮光號。
第五,保護片和帽殼的抗沖擊性能也是選購者需要考慮的重要因素。要在經(jīng)受一直徑為22mm,重約45g的鋼球從1.3m高處自由落下的沖擊后,外觀無變形、無裂紋、無碎片及無影響防護性能的其他缺陷。
第六,焊接面罩的面罩材料必須用不導(dǎo)電的材料制作。耐燃性能經(jīng)試驗,燃燒速度應(yīng)小于760mm/min,金屬部件經(jīng)10%食鹽溶液浸泡15min后取出,不擦去表面液體在室溫下干燥24h,然后用溫水洗滌。觀察表面應(yīng)無變化為合格。另外,焊接面罩還應(yīng)滿足觀察窗、濾光片、保護片和尺寸要吻合,要有很好的固定裝置,不能從縫隙中漏入輻射光;鉚釘及其他部件要牢固,沒有松動和脫落現(xiàn)象。金屬部件不與人體面部接觸;表面光潔,無毛刺,無銳角或可能引起眼、面部不適的其他缺陷。
在上述基礎(chǔ)上,務(wù)必要試用選定的焊接面罩,并根據(jù)個人特點調(diào)整到合適的狀態(tài)。面罩必須佩戴舒適,只有舒適的面罩,焊工才愿意長時間佩戴,只有在整個作業(yè)時間佩戴才能提供充分的保護。另外,焊接面罩的操作及維護必須簡便,這樣才能最大限度減少焊工的誤操作。
焊接面罩屬于特種勞動防護用品,在國內(nèi)生產(chǎn)的焊接面罩,必須獲得工業(yè)品生產(chǎn)許可證;同時無論是國產(chǎn)的,還是進口的焊接面罩,都需要獲得LA認證(特種勞動防護用品安全標(biāo)志)。使用者應(yīng)當(dāng)使用獲得LA認證的焊接面罩,以保護自身的健康和安全。
完善焊接安全管理和培訓(xùn)制度
調(diào)查發(fā)現(xiàn),部分技術(shù)熟練的中青年焊工已經(jīng)出現(xiàn)視力下降,因視力減退造成不能充分發(fā)揮其技能,無論對個人還是社會,這都是無法彌補的損失。焊接安全管理制度是為加強焊接工作的勞動保護,保護焊工在生產(chǎn)過程中的安全和健康,應(yīng)包括焊接安全生產(chǎn)管理機構(gòu)及職責(zé)、個體防護裝備、職業(yè)危害的預(yù)防與治療、設(shè)備和輔具的使用規(guī)范、易燃和易爆物品管理、日常事務(wù)和安全生產(chǎn)檢查監(jiān)督工作、檢查和整改、教育與培訓(xùn)等內(nèi)容。
防護電焊弧光對眼面部的危害,可以使用合適的焊接面罩。但是防護裝備需要被正確地使用和維護才能發(fā)揮其應(yīng)有的防護效能。對焊接作業(yè)者和輔助人員(非施焊人員)的焊接職業(yè)危害與防護的培訓(xùn)也是必不可少的內(nèi)容。
對于焊接及相關(guān)作業(yè)人員的職業(yè)健康與安全培訓(xùn)應(yīng)包括以下內(nèi)容:
1.焊接過程存在哪些眼面部職業(yè)危害因素。
2.焊接職業(yè)危害因素對作業(yè)者的眼睛及面部會造成怎樣的急性危害和慢性、長期的傷害。
上述兩部分內(nèi)容有助于焊接作業(yè)者增強個人防護意識,減少職業(yè)傷害事件的發(fā)生。
3.在了解焊接方法和工藝要求的基礎(chǔ)上,依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)及規(guī)范,結(jié)合對焊接質(zhì)量、效率的要求,并考慮焊工的個體需求,選擇合適的焊接眼面部防護裝備。
4.焊接眼面部防護裝備的正確使用及維護。保持焊接面罩的完整,在未裝有抗沖擊視窗保護片的情況下,不要使用焊接面罩。了解焊接面罩的使用限制、產(chǎn)品的正確使用、日常檢查及維護要求、存放、零部件更換及終止使用條件等。產(chǎn)品只有在被正確使用的條件下,才能提供相應(yīng)的防護性能。需要強調(diào)的是,裝有不同遮光號濾光片的焊接面罩,適用條件是不一樣的,使用了不適合當(dāng)前焊接工藝要求的遮光號的濾光片可能引起嚴重的視力傷害,甚至失明。在使用焊接面罩前,作業(yè)者必須認真閱讀使用說明書。
焊接弧光輻射不僅會引發(fā)電光性眼炎、皮膚過敏或灼傷等急性癥狀,還會引發(fā)白內(nèi)障、皮膚癌癥等風(fēng)險。焊接弧光引起的急性癥狀需要關(guān)注,更要關(guān)注其慢性的、長期的、潛在的對焊接作業(yè)者及相關(guān)人員職業(yè)健康的影響。幫助焊接作業(yè)者選擇合適的焊接防護用具并正確地使用和維護,與此同時,提高焊接作業(yè)者自我防護意識,以降低焊接的職業(yè)危害因素對焊工健康的影響是每一個安全主管的責(zé)任和義務(wù)。