Виробничо-екологічна безпека при складанні і зварюванні корпусу теплообмінного апарату
Введення
У розділі «Охорони праці та екології» розглядаються питання з безпеки життєдіяльності людини і охорона навколишнього середовища, прийняті в результаті розробки технологічного процесу складання і зварювання корпусу теплообмінного апарату. Всі операції здійснюються на території одного цеху. Для виготовлення даного виробу застосовується 2 види зварювання: аргонодуговая зварювання і еЛС. Найбільш важливе значення при виготовленні має еЛС, так аргонодугового зварюванням проводиться тільки прихватка. Однак повністю виключати небезпечний вплив цього виду зварювання не можна. ЕЛС дозволяє отримувати зварні з'єднання з високою якістю зварного шва, практично без непереборних дефектів, забезпечуючи повну механізацію зварювального процесу та підвищення продуктивності праці в 15-20 разів у порівнянні з ручними дуговими способами зварювання. ЕЛС забезпечує високу якість зварних з'єднань. Цей ефективний спосіб з'єднання металів заснований на використанні кінетичної енергії електронів, що рухаються з великою швидкістю у вакуумі. Як правило, при еЛС не потрібні присадні матеріали, оброблення крайок, а отже зменшується переклад металу в стружку і витрати на механічну обробку. Підвищуються якість і механічні властивості металу шва за рахунок дегазації в вакуумі і дрібнозернистої структури в металі шва і зоні термічного впливу, яка приблизно в кілька разів вже, ніж при дугових способах зварювання.
1. Характеристика небезпечних і шкідливих факторів при виготовленні корпусу теплообмінного апарату
При проектуванні і виготовленні корпусу теплообмінного апарату проводять комплексний облік небезпечних і шкідливих виробничих факторів, що діють на робітника в процесі трудової діяльності. Для цього проведемо аналіз небезпечних і шкідливих виробничих факторів в цеху при виготовленні корпусу теплообмінного апарату.
Фізичні шкідливі і небезпечні фактори:
- Рушійні машини і механізми;
- Гострі кромки, задирки, ріжучі органи і так далі;
- Незахищені рухливі елементи виробничого обладнання;
- Підвищена запиленість і загазованість повітряного робочої зони;
- Підвищена температура зовнішнього середовища;
- Підвищена яскравість випромінюваного світла;
- Підвищений рівень шуму;
- Підвищений рівень електромагнітних полів;
- Підвищена напруга в електричній мережі, замикання якого може
пройти через людину;
- Підвищена пожежонебезпека і вибухонебезпечність
Психофізіологічні фактори:
- Фізичні перевантаження;
- Нервово-психічні перевантаження.
Вплив зазначених несприятливих факторів призводить до зниження працездатності, що викликане розвиваються втомою. Поява і розвиток втоми пов'язане з змінами, що виникають в процесі роботи в центральній нервовій системі, з гальмівними процесами в корі головного мозку.
2. Підвищена запиленість і загазованість повітряного робочої зони
Небезпека: При зварюванні здійснюється нагрів до високих температур і тому більш легкі, чим навколишнє повітря, пари металу, компонентів зварних матеріалів піднімаються над постом зварювання і потрапляють у зону температур одного порядку з навколишнім повітрям, тому швидко конденсується і тверднуть. Утворюється тверда фаза частинок зварювальної пилу - аерозоль конденсації. В силу своїх дрібних розмірів (іноді менше 1 мікрометра) зварювальний аерозоль безперешкодно проникає в глибинні відділи легенів (легеневі альвеоли) і частково залишається в їх стінках, викликаючи професійне захворювання, зване пневмоконіоз, частково всмоктується в кров. Якщо зварювальний аерозоль містить значну кількість марганцю, а так буває при зварюванні легованих і нержавіючих сталей якісними електродами, то, поширюючись з кров'ю по організму, цей надзвичайно токсичний елемент викликає важке захворювання: марганцеву інтоксикацію. При цьому страждає, головним чином, центральна нервова система. Зміни в організмі при марганцевої інтоксикації незворотні.
Інші елементи зварювального аерозолю, а також так звані зварювальні гази, маючи сильний дратівливою дією, здатні викликати хронічний бронхіт.
В останні роки встановлено, що багато компонентів зварювального аерозолю, не викликаючи специфічних професійних хвороб, при тривалому впливі збільшують ризик виникнення серцево-судинних і онкологічних захворювань, а також зменшують тривалість життя.
У теж час, з усіх способів зварювання в середовищі захисних газів найбільш сприятливим з гігієнічної точки зору є саме зварювання неплавким електродом в середовищі аргону. Вміст пилу в зоні зварювання не виходять за межі 2-2,5 мг / м 3. Концентрація оксидів марганцю в 10 разів нижче гранично допустимого рівня. Оксиди азоту і вуглецю не виявляються навіть у пробах, відібраних в близи зварювальної дуги. З утворюють газів найбільшу небезпеку становить озон (ГДК = 0,1 мг / м 3).
Способи усунення: Для зменшення концентрації шкідливих речовин на робочих місцях до гранично допустимих, застосовані місцеві відсмоктування (витяжні панелі і фільтровитяжние агрегати, витяжні шафи та ін.) Завданням вентиляції є забезпечення чистоти повітря і заданих метеорологічних умов у виробничих приміщеннях. Вентиляція досягається видаленням забрудненого або нагрітого повітря з приміщення і подачею до нього свіжого повітря. пдк для рабочей зоны этих помещений.
Повітря видаляється системами вентиляції і містить пил, шкідливі або з неприємним запахом речовин, перед викидом в атмосферу повинно очищатися з тим щоб в атмосферному повітрі населених пунктів не було шкідливих речовин, що перевищують санітарні норми, а в повітрі, що надходить всередину виробничих приміщень, концентрації не перевищували величин 0.3 q гдк для робочої зони цих приміщень.3. Підвищена яскравість світла, інфрачервоне і ультрафіолетове випромінювання
Небезпека: Зварювання відкритою і напівзакритої дугою супроводжується потужною променистої і теплової енергії. Теплова енергія здатна викликати ураження очей та опіки незахищених частин тіла. Яскравість електричної дуги перевищує 1600 стильб. Нормальний зір людини здатне сприймати безболісно яскравість не більше одного стильбіт.
Шкідливий вплив робить не тільки видимі світлові промені, але і невидимі промені. Вони викликають запалення слизової оболонки ока, якщо діють протягом 10-30 с. на відстані до 1 м. від джерела випромінювання, а більше 30 с. - До 5 м. Результат дії - різкий біль в очах, світлобоязнь, електроофтальмія. На незахищених частинах тіла промениста і теплова енергія викликає почервоніння і опіки різного ступеня, у залежності від відстані до джерела випромінювання.
Способи усунення: Інтенсивність теплового випромінювання в оптичному діапазоні (ультрафіолетове, видиме, інфрачервоне) на постійних робочих місцях не повинна перевищувати допустимих величин, наведених у Таблиці 1:
Таблиця 1:
Області спектра | Довжина хвилі, мкм | ГДК Вт / м 2 |
Ультрафіолетове | 0,22 - 0,28 | 0,001 |
0,28-0,32 | 0,05 | |
0,32 - 0,4 | 10 | |
Області спектра | Довжина хвилі, мкм | ГДК Вт / м 2 |
Інфрачервоне | 0,76 - 1,4 | 100 |
1,4-3 | 120 | |
3-5 | 150 | |
> 5 | 120 |
Для захисту обличчя зварника під час виконання зварювальних операцій закривається щитком, в оглядове отвір якого вставлений світлофільтр за ГОСТ 12.4.080-79
При роботі поза кабіною для захисту зору оточуючих повинні застосовуватися переносні щити і ширми.
Захисні стекла, вставлені в щитки й маски, зовні покривають простим склом для оберігання їх від бризок розплавленого металу.
Щитки виготовляють з ізоляційного матеріалу - фібри, фанери і за формою і розмірами вони повинні повністю захищати обличчя і голову зварника (ГОСТ 1361-69).
Для ослаблення різкого контрасту між яскравістю дуги і малої яскравістю темних стін (кабіни) останні повинні бути пофарбовані у світлі тони (сірий, блакитний, жовтий) з додаванням у фарбу окису цинку з метою зменшення відображення ультрафіолетових променів дуги, що падають на стіни.
Захист робітників від інфрачервоного випромінювання може бути забезпечена скороченням часу перебування в зоні впливу теплового випромінювання.
4. Електробезпека
Підвищена напруга і сила струму в мережі.
Небезпека: цього чинника полягає в підвищеному ризику ураження електричним струмом, що може призвести до ураження окремих органів і всього тіла. При ураженні електричним струмом, використовувані при виробництві корпусу теплообмінного апарату, відбувається параліч дихання і параліч серця, що в підсумку може призвести до смерті.
Способи усунення: Безпека електрозварювального устаткування забезпечується: надійним захистом обладнання; застосуванням захисних огороджень; заземлення електрообладнання або його елементів, здатних виявлятися під напругою. Захисне заземлення здійснюється шляхом приєднання корпусу джерела живлення, забезпеченого спеціальним болтом до дроту заземлювального пристрою.
Всі струмоведучі частини зварювальної надійно ізольовані. Опір ізоляції не нижче 0,5 МОм; перевірка проводиться не рідше разу на три місяці. Ізоляція повинна витримувати напруги 2 кВ протягом 5 хвилин.
Безпека досягається необхідністю застосування у джерел живлення автоматичних пристроїв, які відключають їх протягом не більше 0,5 с при обриві дуги.
Установка для напівавтоматичного зварювання і установки автоматичного зварювання забезпечений апаратурою для вимірювання основних електричних величин. Всі кнопки, рукоятки і маховики виконані з діелектричного матеріалу. Робочий пост забезпечений килимком з діелектричного матеріалу.
5. Підвищений рівень електромагнітних полів
Небезпека: даного чинника полягає в його «уповільненому» прояві та вплив на організм людини. При постійному знаходженні під дією електромагнітних полів у людини можуть розвиватися захворювання переважно серцево-судинної та нервової систем, також в числі наслідків впливу ЕМП часто називаються онкологічні захворювання.
Способи усунення: Зменшення випромінювання безпосередньо у джерела (досягається збільшенням відстані між джерелом спрямованої дії і робочим місцем, зменшенням потужності випромінювання генератора);
Раціональне розміщення НВЧ і УВЧ установок (діючі установки потужністю більше 10 Вт слід розміщувати в приміщеннях з капітальними стінами та перекриттями, покритими радіопоглинаючі матеріалами - цеглою, шлакобетоном, а також матеріалами, що володіють здатністю, що відображає - масляними фарбами тощо);
Дистанційний контроль і управління передавачами в екранованому приміщенні (для візуального спостереження за передавачами обладнуються оглядові вікна, захищені металевою сіткою);
Екранування джерел випромінювання та робочих місць (застосування відображають заземлених екранів у вигляді листа або сітки з металу, що володіє високою електропровідністю - алюмінію, міді, латуні, сталі);
Організаційні заходи (проведення дозиметричного контролю інтенсивності електромагнітних випромінювань - не рідше одного разу на 6 місяців; медогляд - не рідше одного разу на рік; додаткову відпустку, скорочений робочий день, допуск осіб не молодше 18 років і не мають захворювань центральної нервової системи, серця, очей);
Застосування засобів індивідуального захисту (спецодяг, захисні окуляри та ін.)
Кожна промислова установка забезпечується технічним паспортом, в якому зазначені електрична схема, захисні пристосування, місце використання, діапазон хвиль, допустима потужність і т. д. По кожній установці ведуть експлуатаційний журнал, в якому фіксують стан установки, режим роботи, виправлення, заміну деталей, зміни напруженості поля. Перебування персоналу в зоні впливу електромагнітних полів обмежується мінімально необхідним для проведення операцій часом.
Нові установки вводять в експлуатацію після приймання їх, при якій встановлюють виконання вимог, норм щодо обмеження електромагнітних полів, радіоперешкод, а також реєстрації їх у державних контролюючих органах.
Рушійні машини і механізми
Небезпека: даного чинника полягає в його безпосередній травмоопасності. При переміщенні всередині цеху великогабаритних частин виробу, використовується мостовий кран. При недотриманні правил безпеки, несправності обладнання, неправильному закріплення вантажу і т.д., при транспортуванні, ця масивна частина може зачепити, придавити і завдати іншої шкоди робітникам.
Способи усунення: Всі крани повинні бути оснащені звуковим сигналом, що вказує на чиниться дію даними механізмом.
Усі механізми повинні вчасно проходити технічний контроль на відповідність нормам безпеки.
Машиністи та інші працівники цеху повинні бути ознайомлені з правилами техніки безпеки, пов'язаними з роботою підйомних механізмів всередині цеху, а також, повинні бути сповіщені про можливі травмах, при недотриманні цих правил.
6. Пожежонебезпека
Небезпека: даного чинника полягає у виникненні пожежі і у вибуху всередині цеху, що може призвести до людських жертв.
Небезпечні фактори, що виникають при пожежі:
Відкритий вогонь і іскри; Підвищення температури повітря, предметів тощо; Токсичні продукти горіння; Дим; Знижена концентрація кисню; Обвалення і пошкодження будівель, споруд, установок; Вибух.
Способи усунення: Зварювальні роботи повинні проводитися у відповідності з типовими правилами пожежної безпеки для промислових підприємств. Небезпека вибухів виникає при неправильному транспортуванні, зберіганні і використанні балонів із стисненими газами, при проведенні зварювальних робіт у різних ємкостях без попереднього контролю ступеня їх очищення та наявності в них залишків горючих речовин і т. д.
Місця, відведені для проведення зварювальних робіт, встановлення обладнання, повинні бути очищені від легкозаймистих матеріалів у радіусі не менше 5м. Зварювальні роботи поза виробничого приміщення можуть проводитися тільки за погодженням із заводською пожежною охороною.
Забороняється виконувати зварювання свіжопофарбованих конструкцій до повного висихання фарби, посудин, апаратів, трубопроводів комунікацій, що знаходяться під напругою, надлишковим тиском, заповнених горючими матеріалами.
Для захисту від бризок використовують спецодяг (брюки, куртку і рукавиці) з "брезентової або спеціальної тканини.
Небезпека вибуху виникає при неправильних умовах зберігання та експлуатації балонів з Аг. Балони повинні бути ретельно і надійно закріплені під час зберігання та експлуатації. Необхідно вживати заходів, що попереджають перегрів балона і перевищення в ньому тиску (системи захисту від перегріву та перевищення тиску - це термореле та газовий запобіжний клапан).
7. Розрахунок захисного заземлення
Мета розрахунку захисного заземлення - визначення кількості інвентарних заземлювачів і їх розміщення на ділянці заземлення.
Розрахуємо захисне заземлення електричної шафи.
Вихідні дані:
- Потужність 40 кВт;
- Напруга 380 В;
- Мережа - трифазна, з ізольованою від мережі нейтраллю.
Шафа забезпечений комплектом інвентарних заземлювачів - стрижневих електродів довжиною 2 - 3 м і при глибині закладення їх вершини 0,5 - 0,8 м і діаметром 0,015 м. Питомий опір грунту розраховуємо за формулою:
× ψ , р = р m × ψ,
= 30 – табличное значение (грунт – уголь); де р m = 30 - табличне значення (грунт - вугілля);
ψ = 1,5 - кліматичний коефіцієнт
р = 30 × 1,5 = 45 мм
Визначаємо опір розтікання струму одиночного інвентарного заземлювача (стержня) за формулою:
(0,366 × p)
стр .125) R om = ----- × lg (4 × l / d) (8, стор .125)
l
– глубина погружения стержня в грунт, м де l - глибина занурення стрижня в грунт, м
– диаметр стержня, м d - діаметр стержня, м
(0,366 × 45)
= ————— × lg (4×0,8/0,015) = 47 Ом R om = ----- × lg (4 × 0,8 / 0,015) = 47 Ом
0,8
= 0,8 м Маємо стрижні в ряд на відстані a = 0,8 м
Розрахуємо твір коефіцієнта використання стрижнів η om по формуле: на їх кількість n за формулою:
× n = R ст / R н (8,стр.127) η om × n = R ст / R н (8, стор.127)
н = 10 Ом – нормальное значение сопротивления де R н = 10 Ом - нормальне значення опору
× n = R ст / R н = 47/10 = 4,7 η om × n = R ст / R н = 47/10 = 4,7
=7. Використовуючи метод інтерполяції, знаходимо кількість стрижнів n = 7. Результуючий опір заземлювального пристрою знаходимо за формулою:
3 = R c т /( n × η ст ) (8,стр.127) R 3 = R c т / (n × η ст) (8, стор.127)
ст = 0,65 – табличное значение де η ст = 0,65 - табличне значення
3 = 47/( 7×0,65 ) = 9,8 Ом, что не превышает нормативных норм R н = 10 Ом. Тоді R 3 = 47 / (7 × 0,65) = 9,8 Ом, що не перевищує нормативних норм R н = 10 Ом.
= 5 мм. Заземлювальний пристрій електричної шафи при зварюванні ротора являє собою ряд заглиблених у грунт стрижнів, з'єднаних між собою провідником d = 5 мм.
Характер забруднення навколишнього середовища при збірці і зварюванні корпусу теплообмінного апарату.
Види забруднень
Підприємства, що виготовляють такі вироби зазвичай сильно забруднюють навколишнє середовище. Вони включають в себе заготівельні і ковальсько-пресового цеху, цеху термічної і механічної обробки металів, цеху покриттів і ливарні цехи, зварювальні цехи.
Забруднення гідросфери
На території промислових підприємств утворюються стічні води трьох видів: побутові, поверхневі та виробничі. При виборі способів і технологічного устаткування для очищення стічних вод від домішок необхідно враховувати, що задані ефективність і надійність роботи будь-якого очисного пристрою забезпечується в певному діапазоні значень концентрації домішок і витрат стічної води. Більшість цехів машинобудівних підприємств характеризується сталістю витрати і складу стічних вод, проте в деяких технологічних процесах мають місце короткочасні зміни, що може істотно зменшити ефективність роботи очисних пристроїв або вивести їх з ладу.
Забруднювачі стічних вод
Термічний цех
Частинки пилу, окалини і олії є основними домішками стічних вод, використовуваних для охолодження технологічного обладнання, поковок, гідрозбиву металевої окалини і обробки приміщення.
Механічний цех
Для приготування мастильно-охолоджуючих рідин, промивання офарблюються виробів використовується вода. Основними домішками стічних вод є пил, металеві та образівние частинки, сода, масла, розчинники, мило, фарби.
Способи очищення стічних вод
Очищення стічних вод від твердих частинок в залежності від їх властивостей, концентрації і фракційного складу на машинобудівних підприємствах здійснюється методами проціджування, відстоювання, відділення твердих частинок у полі дії відцентрових сил і фільтрування.
Проціджування - первинна стадія очищення стічних вод - призначено для виділення зі стічних вод великих нерозчинних частинок розміром до 25мм, а також більш дрібних волокнистих забруднень, які в процесі подальшої обробки стоків перешкоджають нормальній роботі очисного обладнання. Проціджування здійснюється пропущенням води через грати і волокноуловітелі.
Відстоювання грунтується на особливостях процесу осадження твердих частинок в рідині. При цьому може мати місце вільне осадження несліпающіхся частинок, що зберегли свої форми і розміри, і осадження частинок схильних до коагулювання і змінюють при цьому свою форму і розміри. Закономірності вільного осадження частинок практично зберігаються при об'ємній концентрації осаждающихся часток до 1%, що відповідає їх масової концентрації не більше 2,6 кг / м 3.
Відділення твердих домішок в поле дії відцентрових сил здійснюється у відкритих або напірних гідроциклонах і центрифугах.
Фільтрування стічних вод призначено для очищення від тонкодисперсних твердих домішок з невеликою концентрацією. Процес фільтрування застосовується також після фізико-хімічних та біологічних методів очищення, так як деякі з цих методів супроводжуються виділенням в очищається рідина механічних забруднень.
Забруднення атмосфери
Основною фізичною характеристикою домішок атмосфери є концентрація - маса (мг) речовини в одиниці об'єму (м 3) повітря при нормальних умовах. Концентрація домішок визначає фізичне, хімічне та інші види взаємодії речовин на людину і навколишнє середовище і служить основним параметром при нормуванні вмісту домішок в атмосфері.
ГДК - це максимальна концентрація домішки в атмосфері, віднесена до певного часу осереднення, яка при періодичному впливі або протягом усього життя людини не робить ні на нього, ні на навколишнє середовище в цілому шкідливого впливу. У Таблиці наведені ГДК деяких найбільш характерних речовин забруднюючих атмосферне повітря.
Таблиця
Речовини | Клас небезпеки | Гранично допустимі концентрації (мг / м 3) | |
Максимальна разова | Середньодобова | ||
NO 2 | 2 | 0.085 | 0.04 |
CO | 4 | 5.0 | 3.0 |
Пил неорганічна | 3 | 0 .15-0.5 | 0.05-0.15 |
Сажа | 3 | 0.15 | 0.05 |
H 2 S | 2 | 0.008 | - |
Бензин | 4 | 5 | 1.5 |
HNO 3 | 2 | 0.4 | 0.15 |
Механічний цех.
На ділянках зварювання та різання металу склад і маса виділяються шкідливих речовин залежить від виду і режимів технологічного процесу, властивостей, застосовуваних зварювальних і зварюваних матеріалів. Найбільші виділення шкідливих речовин характерні для процесу ручного зварювання покритими електродами. При витраті 1кг електродів у процесі ручного дугового зварювання стали утворюється до 40 г пилу, 2 г фтористого водню, 1,5 г оксидів вуглецю та азоту. Аргонодуговая зварювання і еЛС забезпечують найменше виділення забруднюючих речовин, завдяки фільтрам, встановленим всередині вакуумної камери (еЛС) і фільтрам всередині місцевих відсмоктувачів, що застосовуються при зварюванні в середовищі захисних газів.
Забруднення грунту.
Тверді відходи машинобудівного виробництва містять амортизаційний брухт (модернізація обладнання, оснащення інструменту), стружки і тирса металів, деревини, пластмас і т. п., шлаки, зола, шлами, опади і пил (відходи систем очищення повітря та РД). Кількість амортизаційного брухту залежить від наміченого списання в лом зношеного обладнання та майна, а також від заміни окремих деталей у планово-попереджувальному ремонті. На машинобудівному підприємстві 55% амортизаційного брухту утворюється від заміни технологічної оснастки та інструменту. Безповоротні втрати металу внаслідок стирання і корозії становлять 25% від загальної кількості амортизаційного брухту. В основному машинобудівні підприємства утворюють відходи від виробництва прокату (обрізки, обдирні стружка, тирса, окалини, і т. п.), виробництва литва (висічки, обрізки, стружки та ін.) У невеликих кількостях промислові відходи можуть містити ртуть.
8. Розрахунок виділень (викидів) забруднюючих речовин в атмосферу при зварюванні корпусу теплообмінного апарату
Вихідні дані:
Тих. процес: Напівавтоматичне зварювання сталей електродним дротом в середовищі аргону
Матеріал: Св-04Х18Н10Т
Витрата застосовуваних матеріалів, кг / рік (B): 141
Максимальна витрата застосовуваних матеріалів, кг / год (B1): 1
Максимальне безперервний час процесу, секунд (t): 90
Алгоритм розрахунку:
( i ) = K ( i ) * B * 0,000001, тонн/год M (i) = K (i) * B * 0,000001, тонн / рік
G (i) = K (i) * B1 * Ko / 3600, м / с
де:
М (i) - валовий викид i-го шкідливої речовини
G (i) - максимально разовий викид i-го шкідливої речовини
K (i) - питомий виділення i-го шкідливої речовини на одиницю маси витрачених сировини і матеріалів, г / кг
B - витрата застосовуваних матеріалів, кг / рік
B1 - максимальна витрата застосовуваних матеріалів, кг / год
Ko - коефіцієнт перерахунку максимально разового викиду
Примітка. Якщо тривалість безперервного процесу зварювання (різання, наплавлення) становить менше 20 хвилин (1200 секунд) значення викиду г / с перераховується відповідно з приміткою до п.2.3 ОНД-86, з коефіцієнтом Ko = t / 1200, де t - максимальна тривалість безперервного процесу, секунд
Речовина: Заліза оксиди
К = 7,52
M = 7,52 * 141 * 0,000001 = 0,00106032 тонн
G = 7,52 * 1 * (90 / 1200) / 3600 = 0,000156667 г / с
Речовина: Марганець та його неорганічні сполуки
К = 0,45
M = 0,45 * 141 * 0,000001 = 0,00006345 тонн
G = 0,45 * 1 * (90 / 1200) / 3600 = 9,375 e-006 г / с
Речовина: Хром (Cr6 +)
До = 0,03
M = 0,03 * 141 * 0,000001 = 4,230 e-006 тонн
G = 0,03 * 1 * (90 / 1200) / 3600 = 6,250 e-007 г / с