Міністерство освіти і науки Російської Федерації
МІНІСТЕРСТВО АГЕНСТВО ДО ОСВІТИ
ГОУ «МАТИ» - Російський державний технологічний університет
ім. К. Е. Ціолковського
Кафедра «Природна та техногенна безпека і керування ризиком»
Курсова робота з дисципліни
«Безпека праці»
Тема:
«Електродугова зварювання: технологія процесу та безпеку праці»
Москва 2008
Зміст
Введення
Опис процесу електродугового зварювання
Цех із зварювання алюмінієвих колін
Оцінка факторів робочого середовища
Заходи щодо зниження впливу шкідливих чинників при ручного дугового зварювання.
Заходи щодо зниження впливу трьох основних небезпечних факторів
Оцінка факторів робочого середовища з урахуванням прийнятих заходів
Висновок
Список літератури
Введення
Безпека праці - це такий стан його умов, при якому виключено негативний вплив на працюючих людей небезпечних і шкідливих виробничих факторів. У наше століття, століття науково-технічного прогресу, коли особливістю виробництва є застосування найрізноманітніших технологічних процесів, складних за своєю фізико-хімічної основі, використання високотоксичних, легкозаймистих речовин, різного роду випромінювань, а також впровадження нових матеріалів, які часто недостатньо вивчені з точки зору негативних наслідків їх застосування, особливо гостро стоїть питання про безпеку. І, незважаючи на впровадження нових, більш сучасних і безпечних для людини технологій, залишається багато галузей, де травматизм являє собою значну проблему. Таким чином, можна сказати, що рівень виробничого травматизму в Росії сьогодні в першу чергу визначається технологічним рівнем виробництва.
Одна з галузей, де питання про безпеку технологічного процесу є найбільш актуальним, є галузь металообробки, де не останнє місце займає процес зварювання.
Зварюванням називають технологічний процес отримання механічно нероз'ємних з'єднань, що характеризуються безперервністю структур - структурної безперервної зв'язком.
Це технологічний процес, за допомогою якого виготовляються всі основні конструкції гідротехнічних споруд, парових і атомних електростанцій, автодорожні, міські та залізничні мости, вагони, навідні і підводні кораблі, будівельні металоконструкції, всілякі підйомні крани та багато інших виробів.
Різноманіття зварюються конструкцій і властивостей матеріалів, використовуваних для виготовлення, змушують застосовувати різні способи зварювання, різноманітні зварювальні джерела теплоти. Для зварювального нагрівання та формування зварного з'єднання використовуються: енергія, перетворена в теплову за допомогою дугового розряду, електронного променя, квантових генераторів; джоулево тепло, що виділяється струмом, що протікає по твердому або рідкому провіднику; хімічна енергія горіння, механічна енергія, енергія ультразвуку та інших джерел.
Всі ці способи вимагають розробки, виробництва та правильної експлуатації різноманітного обладнання, у ряді випадків із застосуванням апаратури, точно дозуючої енергію, зі складними схемами, іноді з використанням технічної електроніки і кібернетики.
Опис процесу електродугового зварювання
Електродугове зварювання - найбільш широко застосовувана група процесів зварювальної технології.
При електродугового зварювання кромки деталей, що з'єднуються розплавляються електричним дуговим розрядом. Для зварювання необхідний потужнострумовий джерело живлення низької напруги, до одного затискача якого приєднується зварювана деталь, а до іншого - зварювальний електрод. Електрична дуга являє собою стійкий тривалий електричний розряд між двома електродами в іонізованої газовому середовищі. Дуга складається з анодної області, катодній області та стовпа. Головна роль дугового розряду - перетворення електричної енергії в теплоту. Температура дуги на осі газового стовпа досягає 6000 ... 7500 ° С, що дозволяє розплавити практично всі метали і сплави. На поверхнях анода і катода температура дуги знижується до 3500 - 4000 0 С. Стовп дуги оточений полум'ям (ореолом). Через велику концентрації тепла і високих температур при зварюванні тонкого чи легкоплавкого металу, а також чутливих до перегріву високовуглецевих, нержавіючих і легованих сталей електричну дугу живлять струмом зворотної полярності. Тобто мінус джерела струму підключають до виробу.
У результаті дуже високих температур дуги виникають небезпечні фактори: інтенсивне випромінювання зварювальної дуги в оптичному діапазоні (ультрафіолетове, видиме, інфрачервоне) та інтенсивне теплове (інфрачервоне) випромінювання зварюються, і зварювальної ванни.
Інтенсивність випромінювання і його спектральний склад залежать від потужності дуги, застосовуваних зварювальних матеріалів, захисних та плазмообразующих газів і т.п. За відсутності захисту можливе ураження органів зору (електроофтальмія, катаракта і т.п.) і шкірних покривів (еритеми, опіки тощо). А інтенсивність інфрачервоного (теплового) випромінювання залежить від температури попереднього підігріву виробів, їх габаритів і конструкцій, а також від температури і розмірів зварювальної ванни. При відсутності засобів індивідуального захисту вплив теплового випромінювання може призводити до порушень терморегуляції аж до теплового удару. Контакт з нагрітим металом може викликати опіки.
Електрична дуга виникає в результаті сильного нагрівання торця електрода (катода), який під дією електричного поля починає випускати вільні електрони (електронна емісія). У дуговом проміжку утворюються позитивно і негативно заряджені частинки - іони. Позитивні іони - це атоми, які втратили електрони; негативні іони - це частинки, що приєднали електрони. В освіті дуги головну роль відіграють позитивні іони. Процес утворення іонів називають іонізацією; газ в дуговому проміжку, що містить іони, стає іонізованим, а дугового проміжок - електропровідним.
Довжина дуги. При горінні дуги на поверхні виробу, що зварюється утворюється ванна розплавленого металу (зварювальна ванна) з поглибленням - кратером. Відстань від кінця електрода до поверхні зварювальної ванни називається довжиною дуги. Довжина дуги при ручного дугового зварювання металевим електродом становить від 2 до 6 мм. Практично можна вважати нормальною дугу, довжина якої приблизно дорівнює діаметру електродного стрижня. Довгою називається дуга, довжина якої більше 1-1,5 діаметра електрода.
Зварювання зазвичай виконують короткою дугою. При зварюванні довгою дугою відбувається сильне розбризкування, окислення крапель розплавленого металу, що веде до пористості шва і поганому сплавлению наплавленого і основного металів. Так само іскри, бризки і викиди розплавленого металу і шлаку можуть з'явитися причиною опіків.
При зварюванні вугільним електродом довжина дуги може досягати 15-20 мм. Напруга дугового розряду пов'язано прямою залежністю з довжиною дуги: чим довше дуга, тим вище напруга розряду. Точна форма цієї залежності визначається умовами розряду - наявністю чи відсутністю захисної газової атмосфери, властивостями покритого електрода, наявністю і властивостями флюсу і т.д.
Температура дуги залежить від сили струму, що припадає на одиницю площі поперечного перерізу електрода, - щільності струму. Чим вона більша, тим вища температура дуги. При ручного дугового зварювання плавким електродом щільність струму від 10 до 20 А / мм 2 і напруга 18 ... 20 В. Цим способом можна зварювати і наплавляти вуглецеві і леговані сталі всіх марок товщиною від 1 м і вище, чавун і кольорові метали, а також наплавляти тверді сплави.
У ремонтній практиці для зварювальних робіт використовують змінний і постійний струм. Зварювальна дуга на змінному струмі малої щільності горить нестійка. Щоб підвищити стабільність дуги, збільшують щільність струму. З цієї причини при зварюванні дрібних деталей зростає небезпека їх пропалювання, однак через простоту джерел живлення зварювання на змінному струмі застосовують досить широко. При зварюванні на постійному струмі дуга горить стабільно. Це дозволяє використовувати малі струми і зварювати тонкі деталі, крім того, можна змінювати полярність струму. Тому, незважаючи на більш складне і дороге устаткування джерел живлення, постійний струм застосовують у практиці все ширше.
Продуктивність зварювання характеризують кількістю розплавленого електродного металу в одиницю часу.
Азот образует нитриды, которые увеличивают твердость, снижают пластичность и способствуют образованию коробления и трещин.
Під дією високої температури в зоні зварювання молекули кисню та азоту, що потрапляють з повітря, частково розпадаються на атоми. Кисень утворює оксиди заліза і сприяє вигоряння цінних легуючих елементів (марганцю, кремнію та ін), тим самим різко погіршуючи властивості наплавленого шару. Азот утворює нітриди, які збільшують твердість, знижують пластичність і сприяють утворенню викривлення і тріщин. Водень, що потрапляє в зону зварювання з вологи та іржі, сприяє утворенню пор і тріщин. Щоб зменшити шкідливий вплив цих елементів, місце зварювання зачищають, а зону зварювання захищають нейтральними газами та шлаками. Після зварювання використовуються для зачистки швів ручні пневматичні інструменти. Вони є джерелом локальної вібрації, що може призвести до розвитку вібраційної хвороби у зварювальника. Виділення зварювального аерозолю, газів, пилу також є небезпечним фактором, тому що завдає шкоди дихальній системі робочих.Певмопріводи, вентилятори, плазмотрони, джерела живлення, ультразвукові генератори, електроди можуть бути джерелами шуму й ультразвуку, що також негативно позначається на робітників.
Зварювальник відчуває психологічні навантаження, які полягають у необхідності безперервного спостереження за зоною зварки, в напрузі зору, високих вимог до точності руху і переміщення електрода.
Високі вимоги до органів зору пов'язані з необхідністю ретельного спостереження за обробленням, зварювальної ванни і кристалізується металом.
Виконання ручного зварювання часто супроводжується підвищеним статичною напругою. Зварювання виконують часто у вимушеній позі, сидячи навпочіпки, лежачи на боці та спині і т.д., що викликає сильне напруження м'язів рук і тіла.
Коротка характеристика деяких способів дугового зварювання
Спосіб зварювання
Найбільш часто зварювані метали
Тип зварних з'єднань
Ручна металевим електродом
Сталь
Чавун
Стик, тавр і пр.
Стик, наплавлення | ||
Під флюсом автоматична, напівавтоматична | Сталь Алюміній і його сплави Мідь Титан | Стик, нахлестка і пр. Стик - / / - - / / - |
Ручна вольфрамовим електродом в захисному середовищі аргону | Корозійно-стійкі та жароміцні сталі і сплави Алюміній і його сплави Титан та його сплави | Стик, нахлестка і пр. Стик, по відбортовка Стик і пр. |
Механізована неплавким електродом в захисному середовищі аргону | Корозійно-стійкі та жароміцні сталі і сплави Титан та його сплави | Стик - / / - |
Автоматична плавиться в захисному середовищі аргону | Корозійно-стійкі та жароміцні сталі і сплави Титан та його сплави | Стик, тавр і пр. Стик, тавр |
Автоматична плавиться, у середовищі вуглекислого газу | Сталь | - / / - |
Джерела живлення струмом
Випускаються джерела живлення електричної зварювальної дуги поділяють за такими ознаками:
1) за родом струму - на джерела постійного струму (перетворювачі, агрегати й випрямлячі) і змінного струму (зварювальні трансформатори);
2) по кількості одночасно підключаються зварювальних постів - на однопостові і багатопостові;
3) за призначенням - на джерела для ручного зварювання покритими електродами; для автоматичного і напівавтоматичного зварювання під флюсом; для зварювання в захисних газах; для електрошлакового зварювання; для плазмового різання і джерела струму спеціального призначення (зварювання трифазної дугою, багатодугові зварювання та ін) ;
4) за принципом дії і конструктивного виконання - на зварювальні трансформатори: з нормальним магнітним розсіюванням і окремим дроселем (реактивної котушкою) на окремому чи загальному сердечнику; з штучно збільшений магнітним розсіюванням - з рухомим магнітним шунтом і рухливими обмотками; перетворювачі: з незалежною намагничивающей і послідовної розмагнічує обмотками; з намагничивающей паралельної і розмагнічує послідовної обмотками; з розщепленими полюсами; з жорсткою характеристикою; універсальні; агрегати - генератори з двигунами внутрішнього згоряння; зварювальні випрямлячі: з селеновим і кремнієвими вентилями; багатопостові; однопостові; з падаючими характеристиками; з жорсткими характеристиками ; універсальні;
5) за характером приводу - на джерела з електричним і незалежним приводом (від двигуна внутрішнього згоряння);
6) за способом установки та монтажу - на стаціонарний і пересувні.
При використанні електроприладів і різних джерел харчування завжди є ймовірність ураження електричним струмом. Небезпека ураження виникає при зіткненні з струмоведучими частинами електричних установок і при зіткненні з металевими частинами, випадково опинилися під напругою. У цьому випадку через тіло людини проходить струм, сила якого залежить від величини напруги і електричного опору організму, що змінюється залежно від того, в якому стані людина перебуває (стомленість, розслаблення і ін.) Величина напруги, під яким може опинитися людина, залежить від величини напруги холостого ходу джерела живлення зварювальної дуги.
Напруга джерел живлення нормальної зварювальної дуги зазвичай досягає 90 В, а стислій дуги -200 В.
Таким чином, в нормальних умовах електрична безпека зварника забезпечується, але при зміні умов (підвищена вологість, ослаблений організм і т.д.) ці умови можуть різко змінитися і сила струму стане небезпечною. Тому слід передбачити додаткові заходи, що сприяють зниженню сили струму, що проходить через тіло зварника.
Основні види уражень: опіки електричної дугою, розрив тканин, електричний удар, що супроводжується появою у людини судом, сильною слабкістю, припиненням діяльності органів дихання і кровообігу.
Матеріали
Зварювання чавунних деталей. Відновлення чавунних деталей зварюванням - важкий процес, що обумовлюється хімічним складом чавуну, його структурою та особливими механічними властивостями. За хімічним складом чавун - сплав заліза з вуглецем (2 ... 3,6%), що містить деяку кількість кремнію, марганцю, фосфору, сірки та інших домішок.
Розроблено та застосовуються багато способів зварювання чавуну, але рекомендувати який-небудь з них для відновлення конкретної деталі дуже важко, тому що навіть у однієї корпусних деталі зі стінками різної товщини може бути різна структура чавуну і будуть потрібні різні способи їх зварювання. Приблизно всі способи зварювання чавунних деталей ділять на два види: гарячу (деталь перед зварюванням підігрівають, а після - повільно охолоджують) та холодну (виконують без попереднього підігріву деталі різними способами і з застосуванням спеціальних електродів).
Зварювання кольорових металів і сплавів, особливо алюмінієвих, досить широко застосовується при ремонті, тому що в сучасних тракторах і автомобілях багато деталей виготовлені з кольорових металів.
Мідь, бронза і латунь звичайної дугою і плавиться зварюються погано. Це пояснюється тим, що в розплавленому стані мідь та сплави на її основі мають великий жидкотекучестью, добре розчиняють гази, особливо кисень, легко окислюються. У них великий коефіцієнт лінійного розширення і вони схильні до значних структурних змін в зоні зварювання.
Мідь і її сплави задовільно зварюються електродами марок «Комсомолець-100», МН-5 і ОЗБ-1, а також вугільним електродом на постійному струмі прямої полярності і досить добре зварюються аргонно-дуговим зварюванням вольфрамовим електродом. Присадним матеріалом служать круглі або прямокутні прутки приблизно такого ж хімічного складу, що і зварювальний метал. При зварюванні вугільним електродом як флюс використовують прокаленную до 500 ... 550 ° С буру. Наплавлений шов проковують при температурі не вище 500 ° С, щоб поліпшити його механічні властивості.
При зварюванні латуні та інших мідно-цинкових сплавів застосовують прутки з підвищеним вмістом цинку. При зварюванні виділяються отруйні пари цинку, тому необхідні хороша вентиляція робочого місця зварника і застосування респіраторів.
2 O 3 , температура плавления которого 2050°С (в то время как температура плавления чистого алюминия 660°С).
Алюміній і його сплави легко окислюються на повітрі, і поверхні деталей завжди покриті щільною плівкою оксиду алюмінію Al 2 O 3, температура плавлення якого 2050 ° С (у той час як температура плавлення чистого алюмінію 660 ° С). Тугоплавка і механічно міцна плівка оксиду алюмінію створює основні труднощі при його зварюванні. Крім того, при нагріванні алюміній і сплави не змінюють кольору, а в розплавленому стані характеризуються великою жидкотекучестью, що також ускладнює зварювання.В якості електродів або присадочного матеріалу при зварюванні чистого алюмінію і його сплавів використовують прутки або дріт, за хімічним складом близькі до зварюваного металу. У покриття електродів або у флюс вводять хлористі і фтористі солі літію, калію, енергійно розчиняються і ошлаковивающіе оксид алюмінію. Зварку ведуть постійним струмом зворотної полярності, при якій в результаті катодного розпилення поліпшуються умови руйнування оксидної плівки. При діаметрі електрода 4 ... 6 мм використовують струм 120 ... 150 А. Після зварювання щоб уникнути роз'їдання металу шлак зі шва видаляють, промиваючи гарячою або підкисленою водою і ретельно протираючи сталевими щітками. Перед зварюванням поверхню деталі знежирюють бензином або ацетоном і піддають очищенню механічним або ручним способом (сталевий щіткою).
Для зварювання чистого алюмінію використовують електроди ОЗА-1. Алюмінієво-кременисті сплави (типу силумін) зварюють електродами ОЗА-2.
Щоб уникнути жолоблення, утворення тріщин і поліпшити якість зварювання, деталі з алюмінію і його сплавів перед зварюванням підігрівають до температури 200 ... 350 ° С (великі деталі до більш високої температури). Температуру підігріву визначають термопарами або спеціальними олівцями. Кінці тріщин у деталях засверливают, а крайки обробляють під кутом 60 ... 90 °. Розплавлений метал утримують від розтікання сталевими або глиняними підкладками. Для отримання дрібнозернистої структури металу шва деталь після зварювання повільно охолоджують, а шив слеша проковують. Внутрішні напруги знімають нагріванням до температури 300 ... 350 ° С з наступним повільним охолодженням.
Аргонно-дугове зварювання вольфрамовим електродом дає можливість отримувати хороші результати зварювання алюмінію і його сплавів без застосування флюсу. Однак оксидну плівку і забруднення з поверхні деталі перед зварюванням потрібно видаляти більш ретельно, ніж при використанні флюсу.
Цех із зварювання алюмінієвих радіусних колін
Зварювальний цех 6х9х2, 81 м загальною площею 54 кв. м.
Електропостачання будинку - від мережі 380/220В, розводка в металлорукавах, розрахункова потужність - відповідно до встановлюються обладнанням.
Освітлення - люмінесцентне, накладні світильники
Вентиляція - природна, примусова: парасоль витяжної
Опалення - автономне, електричні настінні панелі
Внутрішні приміщення: стіни, стеля - оцинкований металевий лист, підлога - рифлений металевий лист
Вікна - в дерев'яній рамі
зовнішня двері - металеві із замком і ключами
ступінь вогнестійкості - III
Теплостійкість будівлі: +18 град С при зовнішній температурі -45 град С.
Зварювальний цех представляє собою прямокутне приміщення площею 54 м 2 з трьома зварювальними кабінами, в кожній з яких знаходиться спеціальний стіл, табурет, зварювальний перетворювач, електродотримач, пальник. Перетворювач складається з генератора постійного струму та електродвигуна. Він з'єднаний з електродотримачів допомогою зварювальних проводів (перетворювач є джерелом підвищеної напруги, електромагнітного поля, ультразвуку.) Вентиляція здійснюється за допомогою витяжних зонтів, трьох місцевих і одного спільного. У вхідній частині цеху розташовуються вішалки і обідній стіл.
Заготовки для зварювання поставляються з інших цехів на спеціальних візках. Для зварювання алюмінієвих радіусних колін використовуємо ручне дугове зварювання металевим електродом з підігрівом виробу. При використанні ручного зварювання на робочому місці рівень шуму не перевищує допустимих норм.
Перш, ніж приступити до зварювання алюмінію, зварник повинен знати особливості матеріалу і технологію зварювання.
Чистий алюміній проводить електричний струм в чотири рази краще, ніж сталь, тому процес його зварювання має свої технологічні особливості. Здатність проводити тепло в алюмінію також значно вище, ніж у сталі. Тому при роботі з алюмінієм небезпека ураження електричним струмом і ризик опіків від нагрітої поверхні матеріалу зростає. Те, що алюміній краще проводить тепло, робить небажаним збільшення швидкості зварювання - зменшується глибина провару. Для кристалізації зварювальної ванни потрібно менше часу, тому відбувається неповне газовиділення, що може призвести до утворення пір в зварному шві. Щоб уникнути цього, необхідно встановлювати більше значення сили зварювального струму, ніж при зварюванні сталі; попередньо нагріти зварюються деталі, і використовувати інертний захисний газ, бажано гелій. На початку зварювання можливе зменшення міцності зварного шва через відсутність повного провару унаслідок недостатнього прогрівання кромок зварюваних деталей.
Для ручного дугового зварювання технічного алюмінію застосовуються вітчизняні електроди ОЗА-1 і ОЗАНА-1 В цих електродах в обмазці знаходяться хлоридні і фторидним солі, руйнують оксидну плівку і сприяють сталому горінню дуги. З іншого боку, при високих температурах йде окислювання і виділення іонів хлору і фтору, що є негативною стороною цих добавок, т до вони можуть викликати професійні захворювання.
Робота зварювальника починається із зачистки кромки виробу, що зварюється і прилегла до них зон (20-30 мм) від іржі, шлаку та знешкодження поверхні бензином або ацетоном. Зачистка проводиться за допомогою сталевих щіток або спеціального пневматичного обладнання. Воно є джерелом локальної вібрації. Комплект слюсарного інструменту, який необхідний зварнику, складається із сталевих щіток, зубила та молотка (для очищення швів від шлаку і бризок металу), шаблонів (для перевірки розмірів шва), сталевого клейма, метра, сталевої лінійки та ін Слюсарний інструмент повинен бути укладений у переносному інструментальному ящику. Зварювані деталі до початку зварювання повинні бути надійно закріплені.
Рекомендується наступна витрата захисного газу:
Діаметр дроту 1,0 мм - 12-14 л / хв
Діаметр дроту 1,2 мм - 14-16 л / хв
Діаметр дроту 1,6 мм - 18-22 л / хв
При зварюванні деталей з алюмінію пальник встановлюють під кутом 10-20 ° до вертикалі. Відстань між соплом пальника і зварюються деталями повинно бути 10-15 мм. Зварку ведуть постійним струмом зворотної полярності (плюс на електроді), при якій в результаті катодного розпилення поліпшуються умови руйнування оксидної плівки. Зворотна полярність застосовується при необхідності виділення меншої кількості тепла в зварюється. На дугу постійного струму надає дію магнітного поля, яке відхиляє її від осі. Зменшити дію відхиляє дугу магнітного поля можна зміною місця токоподвода, нахилом електрода у бік відхилення дуги, зменшенням довжини дуги.
Використовуваний зварювальний струм - 25-32 А на 1 мм діаметра електрода, діаметр електроду - 4-6 мм. При зварюванні алюмінію температура дуги повинна досягати 660 ° С і вище, що є джерелом підвищеного світлового та теплового випромінювання. Інтенсивність теплового опромінення працюючих від відкритих джерел (нагрітий метал, скло, "відкрите" полум'я тощо) не повинна перевищувати 140 Вт / м 2, при цьому опроміненню не повинно піддаватися більше 25%) поверхні тіла і обов'язковим є використання засобів індивідуального захисту, у тому числі засобів захисту особи і очей (ГОСТ 12.1.005-88).
Після зварювання щоб уникнути роз'їдання металу шлак зі шва видаляють, промиваючи гарячою або підкисленою водою і ретельно протираючи сталевими щітками.
Щоб уникнути жолоблення, утворення тріщин і поліпшити якість зварювання, деталі з алюмінію і його сплавів перед зварюванням підігрівають до температури 200 ... 350 ° С (великі деталі до більш високої температури). Температуру підігріву визначають термопарами або спеціальними олівцями. Попередній нагрів приводить до підвищеної температури повітря робочої зони. Кінці тріщин у деталях засверливают, а крайки обробляють під кутом 60 ... 90 °. Розплавлений метал утримують від розтікання сталевими або глиняними підкладками. Для отримання дрібнозернистої структури металу шва деталь після зварювання повільно охолоджують, а шов злегка проковують. Внутрішні напруги знімають нагріванням до температури 300 ... 350 ° С з наступним повільним охолодженням.
Контроль якості
1. Зовнішній огляд.
При зовнішньому огляді виявляються такі дефекти як тріщини у шві і біляшовній зоні, незаварені кратери, невідповідність конструктивних елементів зварного шва, пропали, напливи, непровар в корені шва, підрізи, грубочешуйчатая поверхню зварного шва.
2. Гідравлічні випробування.
Випробувану ємність заповнюють водою або гасом (при заповненні посудини рідиною повинен бути забезпечений вихід з нього повітря), а потім за допомогою насоса повільно підвищують тиск у посудині до заданого за технічними умовами на контроль зварного вироби. Під випробовуваним тиском (контролюють по манометру) посудину витримують протягом певного часу і при цьому піддають ретельному огляду.
3. Рентгено-і гамма-дефектоскопія.
Рентгенівські промені мають властивість проникати через непрозразние тіла. Проникаючи через зварний шов, вони послаблюють свою інтенсивність, зустрічаючи на своєму шляху порожнечі, шлакові включення, тріщини. У залежності від того чи іншого дефекту рентгенівські промені послаблюються по-різному, неоднаково.
Промені, які проникають через метал, впливають на фотоплівку, встановлену ззаду деталі, розглядаючи яку після прояву судять про виявлені дефекти за різною затемненості дефектних місць на фотоплівці.
Так виявляють наявність у зварних швах тріщин, пористості, непроварів, шлакових включень.
Сутність просвічування гамма-променями полягає в тому, що, так само як і рентгенівські промені, промені деяких радіоактивних речовин володіють властивістю проникати через непрозорі тіла і на фотоплівці відображати ступінь їх ослаблення. В якості штучних радіоактивних речовин отримали застосування ізотопи кобальт-60, цезій-137 та ін
Гамма-установка дефектоскопії матеріалів являє собою простий пристрій. Воно складається з свинцевого контейнера, в якому розташована ампула з радіоактивними речовинами. Установкою можна користуватися в таких місцях, де рентгеноустановку не вдається використовувати; одночасно можна просвічувати кілька деталей або контролювати весь кільцевої шов: гамма-установка легка, портативна, недорога.
Однак, при використанні такої дефектоскопії потрібно дотримуватися всіх правил безпеки, т до довготривале і часте радіаційне опромінення небезпечно для здоров'я людини.
Оцінка факторів робочого середовища
Професія
Фактор робочої середовища та умови праці
Значення показника
Тривалість дії фактора, хв
Зварювальник
(Ручна електродугова)
Температура повітря РМ в теплий період року, оС
25 ... 28
350
Токсична речовина, кратність перевищення ГДК, разів
1,0 ... 2,5
350
Промисловий пил, кратність перевищення ГДК, разів
1 ... 5
350
Інтенсивність теплового випромінювання, Вт/м2
141. .. 1000
350
Освітленість РМ на рівні
санітарних норм:
розмір об'єкта розрізнення, мм
розряд зорової роботи
-
1,0 > 1,0
5 ... 9
350
Фізична статистична навантаження, Н-з
На дві руки х 104
На м'язи корпусу х 104
43 ... 86
61 <61
350
РМ стаціонарне, поза невільна-до 50% часу в похилому положенні до 300
-
-
Тривалість безперервної роботи протягом доби, год
8 <8
-
Тривалість зосередженого спостереження% від тривалості робочої зміни
75 ... 90
-
Нервово-емоційне навантаження:
Прості дії по заданому плану
-
-
Розрахунок інтегральної бальної оцінки важкості праці.
Фактор робочої середовища та умови праці
(За результатами аналізу техпроцесу і робочого місця)
Показник
Значення показника
Бальна оцінка чинника | Тривалістю дії фактора ti | уд i Питома вага часу дії чинника t уд i | Оцінка питомої ваги фактору робочого середовища Хф | |||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
Температура повітря РМ в теплий період року, оС | Х1 | 25 ... 28 | 3 | 350 | 0,73 | 2,19 |
Токсична речовина, кратність перевищення ГДК, разів | Х2 | ≤ 1 | 3 | 350 | 0,73 | 2,19 |
Промисловий пил, кратність перевищення ГДК, разів | Х3 | 1 ... 5 | 3 | 350 | 0,73 | 2,19 |
Інтенсивність теплового випромінювання, Вт/м2 | Х4 | 141. .. 1000 | 2 | 350 | 0,73 | 1,46 |
Освітленість РМ на рівні санітарних норм: розмір об'єкта розрізнення, мм розряд зорової роботи | Х5 Х6 | - 1,0 > 1,0 5 ... 9 | 1 1 | 350 | 0,73 | 1 1 |
Фізична статистична навантаження, Н-з На дві руки х 104 На м'язи корпусу х 104 | Х7 Х8 | 43 ... 86 61 <61 | 2 1 | 350 | 0,73 | 1,46 1 |
РМ стаціонарне, поза невільна-до 50% часу в похилому положенні до 300 | Х9 | - | 5 | - | - | 5 |
Тривалість безперервної роботи протягом доби, год | Х10 | 8 <8 | 2 | - | - | 2 |
Тривалість зосередженого спостереження% від тривалості робочої зміни | Х11 | 75 ... 90 | 4 | - | - | 4 |
Нервово-емоційне навантаження: Прості дії по заданому плану | Х12 | - | 2 | - | - | 2 |
Інтегральна бальна оцінка важкості праці
де х тах ; N — общее число факторов; х — балльная оценка по i -му из учитываемых факторов (частная балльная оценка); п — число учитываемых факторов без учета одного фактора х max
- Найвища з отриманих приватних бальних оцінок x i; N - загальне число чинників; х - бальна оцінка за i-му з чинників, що враховуються (приватна бальна оцінка); п - число факторів без врахування одного фактора х maxІнтегральна оцінка, бали
Категорія тяжкості
до 1,8
1
1,8 ... 3,3
2
3,4 ... 4.5
3
4, б. .. 5,3
4
5,4 ... 5,9
5
більше 5,9
6
Таким чином отримуємо, що категорія важкості праці на робочому місці зварника при ручній зварці з підігрівом виробу дорівнює 5.
Заходи щодо зниження впливу шкідливих чинників при ручного дугового зварювання
1. Місцева витяжна вентиляція;
Для вловлювання зварювального аерозолю у місця його утворення при розглянутих способах обробки металу слід передбачати місцеві відсмоктувачі. Конструкції місцевих відсмоктувачів можуть виконуватися у вигляді витяжної шафи, вертикальної або похилої панелі рівномірного всмоктування, панельного похило-щілинного відсмоктування, стола з нижнім подрешеточное відсмоктуванням і насувним укриттям і т.п.
Швидкість руху повітря, створювана місцевими відсмоктувачами у джерел виділення шкідливих речовин при ручному зварюванні повинна бути не менше 0,5 м / с.
Кількість шкідливостей, локалізованим місцевими відсмоктувачами (з урахуванням швидкості руху повітря в приміщенні та інших факторів), для витяжних шаф становить не більше 90%, для інших видів місцевих відсмоктувачів - не більше 75%.
Залишок шкідливостей (10 - 25%) повинна розбавлятися до гранично допустимої концентрації (ГДК) за допомогою загальнообмінної вентиляції.
2. Загальнообмінна вентиляція;
Роздачу припливного повітря необхідно здійснювати:
а) неуважно в робочу зону приміщень, в основному на несварочние ділянки - там, де витяжна вентиляція вирішена за допомогою пристрою місцевих відсмоктувачів.
б) зосереджено у верхню зону приміщень - в інших випадках.
Швидкість руху повітря в робочій зоні повинна перебувати в межах від 0,3 до 0,9 м / с при електродугової зварюванні.
3. Спецодяг, спецвзуття та індивідуальні засоби захисту;
Для захисту обличчя та очей від дії променистої енергії електричної дуги, а також від іскор і бризок розплавленого металу зварники повинні забезпечуватися щитками або масками. У залежності від величини зварювального струму або яскравості газового полум'я необхідно застосовувати світлофільтри.
Захисні стекла, вставлені в щитки й маски, зовні закривають простим склом для оберігання їх від бризок розплавленого металу. Щитки виготовляють з ізоляційного металу - 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.
Утворені при дуговому зварюванні бризки розплавленого металу мають температуру до 1800 град. С, при якій одяг з будь-якої тканини руйнується. Для захисту від таких бризок зазвичай використовують спецодяг (брюки, куртку і рукавиці) з брезентової або спеціальної тканини. Куртки при роботі не слід вправляти в штани, а взуття повинна мати гладкий верх, щоб бризки розплавленого металу не потрапляли всередину одягу, так як в цьому випадку можливі важкі опіки.
4. Запобігання поразки електричним струмом;
Всі корпуси зварювальних установок, генераторів, електродвигунів, зварювальних трансформаторів та інших установок слід обов'язково заземлювати. Вторинну обмотку трансформатора на випадок небезпеки при пробої на неї первинної напруги заземлюють разом з металевим кожухом. Пристрій для включення і переключення електричного струму повинно мати заземлені захисні кожухи.
Напруга холостого ходу джерел живлення небезпечно, коли зварювальник стикається з великими металевими поверхнями. Для забезпечення безпеки зварника електрозварювальні установки постачають автоматичним включенням зварювального ланцюга при зіткненні електрода зі зварюваних виробом і автоматичним відключенням при холостому ході (холостий хід обмежують до напруги 12В з витримкою часу не більше 0,5 с).
Зварювальникам не дозволяється підключати до мережі і відключати від мережі електрозварювальні агрегати, а також ремонтувати їх. Монтаж і ремонт електрообладнання дозволяється проводити кваліфікованим, спеціально навченим електромонтерам. Зварювальникам категорично забороняється виправляти силові електричні кола.
При перерві подачі електроенергії, при отлучке з робочого місця, при виявленні несправності зварювального агрегату під час роботи, а також при чищенні, прибирання агрегату і робочого місця зварювальник повинен вимикати зварювальний агрегат.
5. Вимоги до виробничих приміщень, обладнання, технологічних процесів і пристроїв;
Межі проходів, проїздів, робочих місць і складських приміщень слід позначати добре видимими знаками (білої незмивною фарбою).
Зварювання, наплавлення й різання дрібних і середніх виробів на стаціонарних місцях слід провадити у кабінах із відкритим верхом.
При роботі, пов'язаної з застосуванням захисних газів, обшивка по всьому периметру не повинна доходити до підлоги на відстань 300 мм.
Площа кабіни повинна бути достатньою для розміщення зварювальної установки, столу або кондуктора і виробів, що підлягають обробці. Вільна площа в кабіні на один зварювальний пост повинна становити не менше 3 кв. м.
При зварюванні і наплавленні виробів з попереднім підігрівом розміщення декількох зварювальних постів в одній кабіні не дозволяється.
Допускається робота двох зварників в одній кабіні тільки при зварюванні одного виробу.
Підлогу у виробничих приміщеннях повинні відповідати вимогам СНіП "Норми проектування підлог".
Колірна оздоблення інтер'єрів приміщень та обладнання в складально-зварювальних цехах повинна відповідати вказівкам по проектуванню колірної обробки інтер'єрів виробничих будинків промислових підприємств.
Для ослаблення контрасту між яскравістю дуги, поверхнею стін і обладнанням останні повинні фарбуватися в світлі тони з дифузійним (розсіяний) відображенням світла.
В обладнанні, призначеному для всіх видів механізованого зварювання (електроконтактной, електродугової під флюсом, в захисних газах, порошковим дротом та ін), слід передбачати вбудовані місцеві відсмоктувачі, які забезпечують уловлювання зварювального аерозолю безпосередньо біля місця його утворення.
Щоб уникнути підвищеного виділення зварювального аерозолю, особливо при зварюванні виробів з протикорозійного покриття, слід суворо дотримуватися режиму зварювання - не перевищувати силу струму, передбачену для застосовуваних зварювальних матеріалів.
Для попереднього знежирення виробів не дозволяється застосовувати трихлоретилен, дихлоретан та інші хлоровані вуглеводні, при взаємодії яких з озоном можливе утворення фосгену - токсичної речовини задушливої дії.
При контролі якості зварних швів слід керуватися діючими санітарними правилами при промисловій гама-дефектоскопії.
На фіксованих робочих місцях, де робота виконується сидячи, слід передбачати зручні стільці зі спинками і утепленими сидіннями, з можливістю регулювання їх висоти.
Для захисту від променистої енергії робітників, не пов'язаних зі зварюванням, наплавленням або різанням металів, зварювальні пости повинні захищатися екранами з вогнетривких матеріалів заввишки не менше 1,8 м.
6. Вимоги до захисту від рентгенівського випромінювання при електронній обробці металу.
Заміри потужності дози рентгенівського випромінювання при проведенні дозиметричного контролю слід проводити на робочому місці оператора у оглядових вікон, а також у місцях стиків окремих частин установки та інших ділянках можливого ослаблення захисту. Оглядові вікна повинні бути забезпечені свинцевими стеклами з товщиною, еквівалентній захисті камери, а для плавильних установок - обладнані перископічними пристроями. Розрахунок товщини захисту електронної гармати електронно-променевих установок з фокусує і відхиляє системами плавильної або зварювальної камер повинен проводитися згідно з робочою напругою установки та максимальною силою струму.
7. Вимоги безпеки під час роботи
Електрозварник зобов'язаний виконувати роботи при дотриманні наступних вимог безпеки:
а) місце виконання робіт, а також нижчерозташованими місця повинні бути звільнені від горючих матеріалів у радіусі не менше 5 м, а від вибухонебезпечних матеріалів і установок - 10 м;
б) зварювання повинна здійснюватися із застосуванням двох проводів, один з яких приєднується до електродотримача, а інший (зворотний) - до деталі, що зварюється. Забороняється використовувати як зворотний провід мережі заземлення металеві конструкції будівель, технологічне обладнання, труби санітарно-технічних мереж (водопровід, газопровід і т.п.);
в) зварювальні проводи повинні з'єднуватися способом гарячої пайки, зварювання або за допомогою з'єднувальних муфт з ізолюючої оболонкою. Місця з'єднань повинні бути заізольовані; з'єднання зварювальних проводів методом скрутки не допускається;
г) зварювальні проводи повинні прокладати так, щоб їх не могли пошкодити машини і механізми. Забороняється прокладання проводів поруч з газозварювальним шлангами і трубопроводами, відстань між зварювальним дротом і трубопроводом кисню має бути не менше 0,5 м, а трубопроводом ацетилену та інших горючих газів - 1 м.
До дугового зварювання дозволяється допускати зварників після відповідного навчання, які мають посвідчення на право даного виду зварювальних робіт, що пройшли інструктаж та перевірку знань техніки безпеки з оформленням у спеціальному журналі, а також пройшли медичний огляд. Забороняється виконувати електрозварювальні роботи особам, які не досягли 18-річного віку.
З розглянутих вище чинників видно, що найбільш небезпечними і шкідливими з них при електродугової зварюванні є:
Підвищений вміст шкідливих газів і аерозолів, що виділяються при зварюванні;
Інтенсивне інфрачервоне (теплове) випромінювання зварюються, і зварювальної ванни;
Іскри, бризки і викиди розплавленого металу і шлаку.
Заходи щодо зниження впливу трьох основних небезпечних факторів
Зміст різних шкідливих газів і аерозолів є головним небезпечним чинником у процесі дугового зварювання. Зварювальний аерозоль представляє собою сукупність найдрібніших частинок, що утворилися в результаті конденсації парів розплавленого металу, шлаку і покриття електродів. Склад зварювального аерозолю залежить від складу зварювальних і зварюваних матеріалів. 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 - «пневмоконіоз зварника», а 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, хоч і не викликають професійних специфічних хвороб, але при тривалій дії збільшують ризик виникнення серцево-судинних і онкологічних захворювань, а також зменшують тривалість життя.
Для зниження вмісту шкідливих газів і аерозолів, що виділяються при зварюванні необхідні:
1. механізація і автоматизація виробничих процесів, дистанційне керування ними;
2. виняток або різке зменшення виділення шкідливих речовин у повітря виробничих приміщень (заміною токсичних речовин нетоксичними);
3. удосконалення системи вентиляції та іонізації повітря.
Необхідну кількість повітря, що поступає L розраховується за формулою:
= kV
L = kVде к - кратність повітрообміну, що показує, скільки разів протягом години повітря змінюється в приміщенні, ч * 1, V - обсяг вентильованого приміщення, м 3.
Для ділянки зварювання необхідну кількість повітря, що поступає одно (V цеху = 151,74, к = 26):
L = 26 * 151,74 = 3945,24 м 3 / год
Інтенсивне тепле випромінювання. Спектр випромінювання зварювальної дуги включає в себе діапазон інфрачервоних хвиль (3430-750 нм), видимий діапазон (750-400 нм) і ультрафіолетовий діапазон (400-180 нм). При цьому частка інфрачервоних променів становить від 30 до 70% всієї енергії випромінювання дуги. Саме інфрачервоні промені здатні викликати професійну катаракту. Видиме світло електричної дуги нестерпно яскравий. Дивитися на нього скільки-небудь довго неможливо, тому ні в кого з зварників не викликає сумніву необхідність використання світлофільтрів.
Найнебезпечніше вплив на організм, з точки зору охорони праці, має ультрафіолетова частина спектру. Навіть короткочасний вплив ультрафіолетових променів на незахищений очей здатне викликати опік рогової оболонки - електроофтальмія. Недосвідчені зварювальники частіше за інших страждають цим захворюванням через те, що не вміють ще своєчасно, в момент порушення зварювальної дуги, встановлювати в потрібне положення щиток із світлофільтром. Ультрафіолетове випромінювання, впливаючи на відкриті ділянки шкіри, викликає опіки, подібні тим, якими страждають люди, які зловжили сонячними променями при загорянні. Опіки від зварювальної дуги можуть бути, однак, набагато сильніше і небезпечніше, ніж від сонця. Чим вище сила струму при зварюванні, тим сильніше випромінювання зварювальної дуги.
Для зниження шкідливого впливу теплового випромінювання необхідно:
1. Використання теплозахисних екранів (для локалізації джерел теплового випромінювання, зниження опромінення на робочих місцях, а також для зниження температури поверхонь, що оточують робоче місце). Частина теплового випромінювання екрани відображають, а частина поглинають.
2. Правильна організація праці і відпочинку працівників. Для них потрібно влаштовувати спеціальні місця відпочинку в приміщеннях з нормальною температурою, оснащених системою вентиляції і постачання питною водою.
Іскри, бризки і викиди розплавленого металу і шлаку. Іскри і бризки можуть служити причиною опіків різного ступеня. Грамотний підбір і застосування комплексних засобів індивідуального захисту дозволить звести до мінімуму ризик ураження даними фактором. Необхідно постачання робочих куртками, брюками, взуттям спеціальної конструкції, при якій іскри від зварювання і гаряча окалина не зможуть затриматися на їх поверхні довгий час, потрапити між деталями одягу або черевик. Для виробництва такого одягу потрібно використовувати бавовняні тканини нового покоління високої щільності з вогнестійкими оздобленням.
Взуття має володіти жаростійкими і антистатичні властивості; мати прості застібки, що дозволяють швидко зняти взуття у разі аварійної ситуації, пов'язаної із загрозою здоров'ю працівника.
Оцінка факторів робочого середовища з урахуванням прийнятих заходів
Професія
Фактор робочої середовища та умови праці
Значення показника
Тривалість дії фактора, хв
Зварювальник
(Ручна електродугова)
Температура повітря РМ в теплий період року, оС
21 ... 22
350
Токсична речовина, кратність перевищення ГДК, разів
<1.0
350
Промисловий пил, кратність перевищення ГДК, разів
<1.0
350
Інтенсивність теплового випромінювання, Вт/м2
<140
350
Фактор робочої середовища та умови праці
(За результатами аналізу техпроцесу і робочого місця)
Показник
Значення показника
Бальна оцінка чинника
Тривалістю дії фактора ti
уд i Питома вага часу дії чинника t уд i
Оцінка питомої ваги фактору робочого середовища
Хф
1
2
3
4
5
6
7
Температура повітря РМ в теплий період року, оС
Х1
…2 2 1 лютому ... 2 лютого
2
350
0,73
1.46
Токсична речовина, кратність перевищення ГДК, разів
Х2
≤ 1.0
2
350
0,73
1.46
Промисловий пил, кратність перевищення ГДК, разів
Х3
<1.0
2
350
0,73
1.46
Інтенсивність теплового випромінювання, Вт/м2
Х4
<140
1
350
0,73
0.73
Таким чином, при дотриманні заходів з безпеки за трьома факторами вдалося знизити показник категорії важкості праці до 4. Цей показник все одно високий, так як зварювальник знаходиться у вимушеній позі до 50% робочого часу, цей чинник може вирішити автоматизація виробництва.
Висновок
У процесі своєї трудової діяльності електрозварник піддається впливу цілого комплексу небезпечних і шкідливих виробничих факторів фізичної та хімічної природи: теплове випромінювання, зварювальний аерозоль, іскри і бризки розплавленого металу і шлаку.
Саме ці фактори викликають професійні захворювання і травматичні ушкодження. Інші шкідливості: гази, шум, електромагнітні поля, мають менше значення і зазвичай не служать причиною професійних захворювань. Тому необхідно приділити належну увагу основним вражаючим чинникам. При порівнянні в даній роботі інтегральної оцінки важкості праці зварника до і після вживання заходів щодо зниження впливу небезпечних факторів ми бачимо, що категорію важкості праці вдалося знизити з п'ятої на четверту. Проте ця категорія все одно залишається високою через можливе незручного положення робітника в процесі зварювання (лежачи на животі, сидячи на корточках і т.д.). Даний фактор можна знизити шляхом автоматизації процесу, проте в даний час ці рішення перебувають у стадії розробки. І поки основною дійовою особою процесу буде людина, процес зварювання буде характеризуватися як важка праця.
Список літератури
Малишев.Б.Д, Мельнік.В.І, Гетія.І.Г. Ручна дугова зварка. - М.: Стройиздат, 1990.
Рибаков.В.М. Дугова і газова зварка. М.: Вища школа, 1986
Журнал "Промислове Обладнання" 2004 р.
Казаков.Ю.В, Козулін.М.Г. Зварювання та різання матеріалів. - М.: Видавничий центр "Академія", 2000
Фоміних.В.П, Яковлев.А.П. Ручна дугова зварка. - М.: Вища школа, 1986.
ГОСТ 12.3.003-86
ГОСТ 12.1.004-91
www.kisar.ru
www.svarkainfo.ru