焊接工艺职业病危害因素识别

关于焊接工艺职业病危害因素识别第一页，共四十九页，2022年，8月28日何谓焊接？

使两个分离的构件，通过原子间或分子间的联系与质点的扩散作用，形成一个整体的过程叫焊接。要使两个分离的构件形成永久性的结合，首先应对两个构件相互接近到原子间的力能够产生相互作用的程度。焊接技术就是采用加热、加压或同时加热和加压等方法，来克服阻碍原子结合的因素，以达到永久牢固的联接。

焊接与铆接比较，不仅提高了加工质量，而且尚具有工艺简便、生产效率高、节约钢材等优点。因此焊接工艺作为金属构件的一种基本加工方法，在冶金、石油、化工、机械制造、航空、造船、建筑，以及国防和尖端技术等许多重要工业部门中获得了广泛的应用。第二页，共四十九页，2022年，8月28日

随着工业和科学技术的发展，为了满足大工件、有色金属以及高强度耐热合金等的焊接要求，在电弧焊的基础上，逐步发明了电渣焊、氩弧焊、等离子焊，以及接触焊、摩擦焊等焊接方法。近年来由于尖端科学部门的需要，在焊接技术方面又发展了真空电子束焊，激光焊、超声波焊等工艺。通常将焊接方法分为三大类：

1熔化焊；

2压力焊；

3钎焊。第三页，共四十九页，2022年，8月28日熔化焊

气焊、电弧焊、铝热焊、电渣焊、等离子焊、电子束焊、激光焊、气体保护焊（二氧化碳气体保护焊、惰性气体保护焊、氢原子焊）。压力焊

锻焊、摩擦焊、气压焊、冷压焊、超声波焊、爆炸焊、接触焊（点焊、缝焊、对焊）。钎焊

铬铁钎焊、火焰钎焊、盐浴钎焊、电接触钎焊、炉中钎焊、调频钎焊、反应钎焊、真空钎焊、扩散钎焊。第四页，共四十九页，2022年，8月28日以下就常见的几种焊接阐述如下第五页，共四十九页，2022年，8月28日手工电弧焊

第六页，共四十九页，2022年，8月28日手工电弧焊

手工电弧焊是以焊条与焊件（被焊的金属制件）作为两个电极，利用两电极之间产生的电弧放电时产生的热量，使金属熔化，从而使两块金属熔合成一体的焊接过程。在两电极之间的气体介质中，强烈而持久的放电现象称为电弧。电弧放电时产生高热，电弧中心部分的温度可高达3,000～4,000℃，同时产生强光。第七页，共四十九页，2022年，8月28日焊条分类

根据不同的焊接要求，需要选择使用不同性能的焊条。目前我国根据焊条不同的特性和用途，分为十一大类:1结构钢焊条（包括普通低合金钢）；2珠光体耐热钢焊条；3奥氏体不锈钢焊条；4铬不锈钢焊条；5低温钢焊条；6堆焊焊条；7铸铁焊条；8铜及铜合金焊条；9镍及镍合金焊条；10铝及铝合金焊条；11其它特殊用途焊条。

第八页，共四十九页，2022年，8月28日焊条的结构与组分

焊条由焊芯和药皮组成。没有药皮的焊条称作裸焊条，现已很少应用。焊芯的主要成分为钢，另外尚含有微量的碳、锰、硅、铬、镍，以及硫和磷等化学元素。焊芯在焊接时的功用，一是传导焊接电流，产生电弧，二是焊芯本身熔化形成焊缝中的填充金属。药皮有厚薄之分，薄药皮焊条的药皮重量仅为1％～2％，仅能起稳弧作用。目前最常用的是厚药皮焊条，药皮的重量约占整个焊条重量的30％～50％。焊条药皮的组成成分较复杂，每种焊条的药皮配方中，一般由7～9种以上原料配成。

第九页，共四十九页，2022年，8月28日

药皮涂料主要含氧化铁、氧化锰和氧化钛等化合物的焊条，药皮熔化后的熔渣呈酸性，故这类焊条统称为酸性焊条。酸性焊条只适宜用于焊接低碳钢和不重要的结构钢。氢型药皮成分中，由于不含铁或锰等氧化物，而大理石(CaCO3)和莹石(CaF2)含量较多，碱度很大，药皮熔化后的熔渣属碱性，因此含有这种药皮的焊条称为碱性焊条。碱性焊条适用于焊接大多数的合金钢。目前我国生产的焊条品种很多，其牌号是按照焊缝金属的抗拉强度等级和焊条药皮类型来区分的。牌号前加“结”字，表示结构钢焊条，紧接着的第一、第二位数字，表示焊缝金属抗拉强度等级，第三位数字表示焊条药皮类型和适用的焊接电源种类。第十页，共四十九页，2022年，8月28日职业病危害因素识别

手工电弧焊时不仅有强烈的电弧光，而且在电弧的高热影响下可以产生大量的电焊烟尘和多种有害气体。电弧光

电焊弧光包括强烈的可见光和不可见的紫外线和红外线。紫外线长期照射眼睛导致电光性眼炎；照射皮肤引起电光性皮炎。物体温度愈高，红外线辐射强度愈大，其辐射波长愈短。手工电弧焊时可产生全部上述波长的红外线。电焊红外线可使人产生热的感觉，使血液和深部组织加热，产生灼伤，眼睛长期接受短波红外线的照射可产生红外线白内障和视网膜灼伤。第十一页，共四十九页，2022年，8月28日电焊烟尘

手工电弧焊时由于焊条和母体焊件，含有不同合金元素和各种化合物，在焊接电弧的高温作用下，发生一系列的复杂冶金反应。熔化金属产生沸腾和蒸发，以气溶胶状态析出多种有害气体外，同时还产生大量的电焊烟尘。

不同工作地点或不同工件焊接时的发尘量和空气中的烟尘浓度，可有较大的差别。这往往与焊条的种类、焊接操作时间长短、同一时间焊接的焊枪数目、焊接电流强度、工作场所的容积和通风等情况有密切关系。

第十二页，共四十九页，2022年，8月28日

碱性焊条的发尘量一般高于酸性焊条的发尘量。实验证明焊接0.5公斤“结422”型酸性焊条产生的烟尘量为3.52克，而焊接0.5公斤“结507”型碱性焊条的烟尘量则为7.82克。测定空气中电焊烟尘的浓度也同样证明了这一结果。如曾在特制的容积为2立方米的实验装置中分别测定l00克“结422”型和“结507”型焊条燃烧时所产生的烟尘浓度，“结422”型焊条产生的烟尘浓度平均为477.5（294.4～643.7）mg／m3。“结507”型焊条产生的烟尘浓度平均为558.8（380.2～737.5）mg／m3

。

第十三页，共四十九页，2022年，8月28日

碱性焊条发尘量高的主要原因是焊条药皮中含有氟化物。氟化物具有促进发尘量的作用。如在药皮中加入2％的氟化锂或氟化钠，每燃烧0.5公斤，发尘量为12克左右，加入2％的氟化钙，发尘量为8克。而无氟焊条仅为4克左右。有关现场调查的测定结果证明，在没有局部抽风装置的情况下，室内使用碱性焊条的单支焊枪焊接时，空气中电焊烟尘浓度分别可达96.6~246mg／m3。采用“结422”型酸性焊条在通风不良的罐内进行焊接时，空气中烟尘浓度为168.5~286mg／m3，采用“结507”型碱性焊条时为226.4～412.8mg／m3。以上数字说明，在通风不良的罐、舱内或一般厂房内使用碱性焊条较酸性焊条空气中的电焊烟尘浓度有明显的增高。另据国外报道，在通风不良容器内焊接，焊工呼吸带处的焊尘浓度有时可高达l,000mg／m3。第十四页，共四十九页，2022年，8月28日

物理化学分析证明，电焊烟尘是一种无机性烟尘，属于金属氧化物凝聚所成的气溶胶。用滤膜采集电焊烟尘，在2万倍电子显微镜下观察，发现烟尘的微细颗粒，外观呈球状，直径大小不一，粒子中央系以金属氧化物（大多数为三氧化二铁）为核心，周围包有一层无定形矽酸的薄膜。各种类型焊条所构成的烟尘粒子，外观均无明显差异。由于烟尘粒子都带有不同电荷，因此有聚合成群的能力，在电子显微镜下可观察到由几个到几百个粒子聚合在一起的凝聚团。电焊烟尘的分散度，根据对不同类型焊条的烟尘粒子直径大小的测定结果，多数在2微米以下，属分散度较大的尘粒类。分散度越大，其比表面积也越大，生物学活性也增加。

第十五页，共四十九页，2022年，8月28日

在焊接高温下，焊条和母体金属发生化学冶金反应，产生的电焊烟尘化学组成十分复杂，具有数十种金属和非金属化合物。酸性焊条的电焊烟尘中不含或含少量氟化物，而碱性焊条的电焊烟尘中氟化物可高达15％以上。电焊烟尘中的铁是以三氧化二铁和氧化铁的形式、锰以氧化锰和二氧化锰的形式、氟主要以氟化钙和氟化钠的形式存在。硅（矽）的存在形式则为无定形二氧化硅，而未发现有结晶型二氧化硅的存在。这与焊条药皮中的二氧化硅主要为结晶型二氧化硅或硅酸盐的形式存在有所不同。这种二氧化硅存在形式的不同，可能是由于高温熔化改变了二氧化硅的化学结构，使石英晶格图象发生变异的结果。第十六页，共四十九页，2022年，8月28日电焊烟气

在手工电弧焊焊接过程中除了产生多量烟尘外，还同时逸散出大量烟气。包括一些氧化的金属气体，高温下产生的氟化氢气体，以及由于伴随的碳素燃烧和在强烈的紫外线照射下，产生的一氧化碳、氮氧化物和臭氧等气体。一般说来，电焊烟尘的组成成分相对比较恒定，而电焊烟气浓度则受焊接时间，焊条熔敷量，焊接温度等的影响而变化较大。主要的有害烟气成分如下。第十七页，共四十九页，2022年，8月28日锰

在焊条的药皮中含有锰，含量2％～40％不等。高锰的铁铝锰合金焊条焊芯中含锰量可高达23％以上。锰的作用在于脱氧和改善机械性能。焊接时焊条中的锰，约5％～7％熔融于焊缝中，85％以上成为焊渣，其余不到10％经高温电弧热解，蒸发、凝聚成以氧化亚锰为主的锰烟尘。一般酸性焊条的含锰量高于碱性焊条，因此采用酸性焊条焊接时形成的电焊气溶胶中锰的含量就比碱性焊条焊接时高。由于锰的气溶胶能迅速扩散，在露天焊接时不致形成高浓度焊烟，但在通风不良场所，如船舱，锅炉、罐内进行焊接操作，即是停止焊接后，空气中锰的烟气还可长时间保持较高浓度。第十八页，共四十九页，2022年，8月28日

关于焊接厂房空气中的二氧化锰浓度，根据国内报道，一般在0.65~12mg／m3之间；在通风不良的罐内或船舱内操作时，则可高达30mg／m3以上。目前尽管高锰焊条趋于淘汰，焊接时空气中锰浓度有所降低，但仍应予以关注。另外，手工电弧焊时，工人使用手持防护面盾，二氧化锰浓度在盾内面可比盾外面低三分之二，因此在评价手工电弧焊工受二氧化锰危害时，应进行具体分析。第十九页，共四十九页，2022年，8月28日铬和镍

一般碳素钢焊条中不含铬。而奥氏体不锈钢焊条中则含有不等量的铬和少量镍。焊接时在电弧高温下可氧化产生氧化铬(主要为二氧化铬和三氧化铬)，以及氧化镍(为氧化镍和五氧化二镍)。使用含铬不锈钢焊条或镍和镍合金焊条焊接时，焊工呼吸带的空气中三氧化二铬和氧化镍的含量，在无通风措施或通风不良的情况下，可显著增高，甚至超过国家卫生标准的数十倍。第二十页，共四十九页，2022年，8月28日氟化氢

各种焊条的涂料中均含有不等量的氟化物，特别是低氢型碱性焊条中含有较多的莹石(CaF2)。如“结507”型焊条药皮中含莹石14％~20％，“奥107”型焊条药皮中含莹石45％。莹石在电弧高温下可分解产生氟化氢气体和氟块(CaF2·NaF)。氟化氢气体与水分接触可产生具有强烈腐蚀刺激性的氢氟酸。电焊烟气中的氟化物浓度波动很大，影响因素较多，但主要取决于使用焊条的类型。低氢型碱性焊条的电焊烟气中所含的氟化物浓度较高。第二十一页，共四十九页，2022年，8月28日氮氧化物

在焊接高温下，空气中电离产生的氮与氧结合可生成氮氧化物。电焊烟气中的氮氧化物主要是二氧化氮和一氧化氮。由于一氧化氮不稳定，很容易氧化成二氧化氮，尤其是焊接过程中还同时存在有紫外线、臭氧、铁尘等，均能促使一氧化氮氧化生成二氧化氮。二氧化氮遇水可变成亚硝酸，与臭氧结合可生成五氧化二氮(N2O5)。电焊烟气中氮氧化物产生量主要取决于电弧的长度和电压，以及电流量的大小等。第二十二页，共四十九页，2022年，8月28日臭氧

臭氧是在电弧高温和强烈紫外线的激发下，使空气中氧发生电离而产生的。焊接金属的种类对臭氧的产生也有影响。一氧化碳

铁和碳是组成钢的主要元素，在焊接高温下碳不全燃烧，就可以生成一氧化碳，但产生量极小。第二十三页，共四十九页，2022年，8月28日高温

手工电弧焊的电弧温度高达3,000℃以上，在通风不良的情况下易形成高温作业的工作环境。此外，焊接过程往往伴随机械搬运、敲击和碰撞等噪声。如果工房布局不合理，可能同时存在噪声超标。第二十四页，共四十九页，2022年，8月28日氩弧焊

第二十五页，共四十九页，2022年，8月28日氩弧焊

氩弧焊是利用氩气作为焊接时保护性气体的一种焊接方式。氩气由焊炬中的专门气路输送，以一定的流速由喷咀喷出，在焊弧周围形成一个氩气保护层，将焊弧与空气隔绝，从而能有效地保护电孤热量集中。目前工业上应用的氩弧焊大致有两种：第二十六页，共四十九页，2022年，8月28日非熔化极氩弧焊

非熔化极氩弧焊，使用的棒状电极是由含钍钨材料或碳精制成，电极在焊接过程中烧损极少，故称非熔化极氩弧焊，包括纯钨棒电极和钍化钨电极，也叫钨极氩弧焊。熔化极氩弧焊

熔化极氩弧焊，它用直流电作为电源，以金属焊丝作为电极，焊丝材料取决于母材，焊接时，焊丝以一定速度不断地向电弧区给进，焊丝在电弧热的作用下不断熔化，熔化的焊丝以射流或熔滴、射流交替的形式向焊缝过渡。第二十七页，共四十九页，2022年，8月28日职业病危害因素识别

氩弧焊接的有害因素与一般手工电弧焊基本相同，主要是有害气体，粉尘以及紫外线。但由于非熔化极焊接时使用高频震荡器和钨钍电极，因此还存在高频电磁辐射和放射线等有害因索。由于氩弧焊的电流密度大，弧温高，弧光强，弧柱中心部成为等离子体，故可产生较高浓度的有害气体和金属粒尘。此外还有高频电磁辐射和放射线。焊接时的主要有害气体是臭氧和氮氧化物，由于焊材不同还能够产生与焊材有关的其它有害气体和烟尘。例如，焊接铝及铝镁合金时可产生大量的铝烟尘；焊接不锈钢采用含氟化物药皮的焊条时，能产生少量的氟化氢气体；有些铝合金焊接时还能产生磷化氢和锑化氢等气体。惰性气体保护焊使用的电流密度大，弧温高，焊接时产生的有害气体比一般手工电弧焊要严重，因此在某种程度上对焊工的影响比手工电弧焊要大。

第二十八页，共四十九页，2022年，8月28日臭氧

臭氧的产生是在高温电弧和强烈紫外线激发下使空气中的氧电离而产生的。其浓度大小同焊接方式、焊材种类、厚度、使用的电流强度、焊接环境通风情况以及焊接持续时间有关。故焊接时产生的臭氧浓度不是一定的。在通风条件不好的容器内焊接，工作地点的臭氧浓度较高。使用熔化极自动焊时的臭氧浓度大于熔化极半自动焊，熔化极半自动焊大于非熔化极手工焊。臭氧是氩弧焊接工艺过程中主要职业病危害因素。第二十九页，共四十九页，2022年，8月28日氮氧化物

氩弧焊接时，同手工电弧焊一样能产生氮氧化物。焊接不同焊材产生的氮氧化物浓度不一样。焊尘

氩弧焊接粉尘的产生，主要来源于焊接时的金属氧化物。空气中粉尘浓度及成分取决于焊材种类和焊接工艺要求。如焊接铝时可产生铝粉尘；焊接铜时可产生铜和氧化铜粉尘。焊接电流强度越大产生粉尘浓度越高。第三十页，共四十九页，2022年，8月28日电离辐射与非电离辐射

非熔化极手工钨极氩弧焊使用250kHz的高频振荡器，在引孤时有电磁辐射产生。钍钨电极是由钍和钨制成的，而钍具有一定的放射性。手工钨极氩弧焊的钍钨电极中的钍，是天然放射性物质。在衰变过程中能放出α、β、γ三种射线，其中α射线占90％，β射线占9％，γ射线占l％。衰变的子代产物中有钍和氡子体，它也是放射性气体。钍、氡衰变后形成的子体是十分细小的固态微粒，以气溶胶状态存在于空气中，其生物学作用比钍、氡本身要大得多。第三十一页，共四十九页，2022年，8月28日紫外线

紫外线是焊接中普遍存在的一个有害因素。氩弧焊时紫外线辐射光谱在390毫微米以下，其作用强度，非熔化极氩弧焊大于普通电焊5倍，熔化极氩弧焊大于普通电焊20~30倍。可见氩弧焊接紫外线的强度远远大于一般手工电弧焊。高温

氩弧焊焊接时可形成局部高温，在通风不良时易形成高温作业的工作环境。第三十二页，共四十九页，2022年，8月28日二氧化碳气体保护焊

第三十三页，共四十九页，2022年，8月28日二氧化碳气体保护焊

二氧化碳气体保护焊具有效率高、质量好、变形小、明弧易掌握和易于实现机械化等优点。目前巳在汽车制造、工程机械、船舶、机车车辆、石油化工、管道、矿山机械和压力容器等部门广泛应用。二氧化碳气体保护焊是熔化极电弧焊接方法的一种。由焊接电源、送丝系统以及二氧化碳供气系统等部分组成。二氧化碳气体保护焊与熔化极氩弧焊类似，在焊接过程中焊丝也作为电弧的一极（通常为阳极）。

第三十四页，共四十九页，2022年，8月28日职业病危害因素识别

二氧化碳气体保护焊的职业危害因素基本上类同于熔化极氩弧焊。主要存在的有害因素有紫外辐射、有害气体、电焊烟尘、及其金属和氧化物等。其弧光强度是手工电弧焊的2～3倍，臭氧的产生量较氩弧焊低。

第三十五页，共四十九页，2022年，8月28日等离子焊

第三十六页，共四十九页，2022年，8月28日何谓等离子体

一种气体经过电离作用以后，便产生带正电的阳离子和带负电的阴离子（电子）。这两种相互矛盾着的离子处在一个统一体中，而且彼此所带的正负电荷相等，这种处于电离状态的气体就称为等离子体。等离子体是气体的特殊状态。等离子体的总电荷等于零而呈电中性。它和金属、电解液一样有较高的导电性，和气体一样有很大的流动性。更重要的是带电离子重新结合时能释放出巨大的能量，激起很高的温度，发出很强的光。第三十七页，共四十九页，2022年，8月28日等离子焊

等离子焊是等离子弧在工业上应用的一种形式，是由一种特制的等离子弧喷枪产生的压缩电弧。等离子焊与一般的焊接方法相比有温度高、能量集中、焊接速度快、生产效率高、质量好、应用范围广等许多优点，已日益被广泛地应用于生产中。等离子弧按其阳极不同，通常可分三种形式：

1转移弧

2非转移弧；

3混合弧。第三十八页，共四十九页，2022年，8月28日

目前，等离子弧焊接朝着二个方面发展，第一，应用等离子弧解决精密仪器、电子设备等高精尖产品零件的焊接，如微束等离子弧可焊接0.026毫米的不锈锕金属箔。第二，焊接很厚的材料，一次焊透的最大厚度可这12.7毫米。等离子堆焊是在工件表面堆上一层具有特殊用途的合金，如堆上一层耐磨损，耐磨蚀，耐高温的金属层，这样既保证了工件基体的良好性能，又满足了特殊部位所应具有的特殊用途。为了克服堆焊过程中电弧电压不稳，堆焊金属比较厚等缺点，发明了利用粉末作为填充材料的等离子喷焊新工艺。第三十九页，共四十九页，2022年，8月28日职业病危害因素识别

随着等离子焊工艺的广泛应用，作业过程中的有害因素巳逐渐为人们识别和认识。由于等离子弧弧区温度高达10,000℃以上，焰流速度很高（10,000米／分），采用高压高频（2,500V，250kHz）振荡器引弧，以及使用钍钨捧作阴极材料等，一般认为等离子焊工艺过程中的有害因素与氩弧焊类似，主要有：臭氧、氮氧化物、一氧化碳、电焊烟尘和金属氧化物、热辐射、高频电磁场、噪声、紫外辐射和电离辐射以及电击伤等。第四十页，共四十九页，2022年，8月28日光辐射

等离子弧光辐射包括软X射线、紫外线，可见光线和红外线等。等离子弧中的紫外线、可见光线和红外线的强度均较手工电孤焊、氩弧焊为高。等离子弧中紫外线强度较其他二种电弧为高，其产生的生物学作用强度较强。因此等离子弧光辐射的防护应较手工电弧焊和氩弧焊更严格。关于等离子弧中是否存在软X射线的问题尚有争议。有人认为等离子弧只能辐射出短波紫外线，不存在软X射线，故可以不考虑电离辐射的危害。有人则认为，目前因测量仪器的限制未能测出软X射线，但还不能排除等离子弧能放射出软X射线。不过即使等离子弧中有X射线存在的话，估计其能量也是很低，对人体危害不大。第四十一页，共四十九页，2022年，8月28日氯烃化合物和光气

当用氯烃化合物去除金属表面油污后再施行等离子焊工艺时，氯烃化合物（如三氯乙烯和四氯化碳）在紫外线照射后分解产生光气等有害气体。因此，凡对表面存在氯烃化合物的金属材料焊接时，应注意光气对人体的危害。

其它危害因素同氩弧焊

第四十二页，共四十九页，2022年，8月28日电子束焊

第四十三页，共四十九页，2022年，8月28日电子束焊

利用电子束作为热源的焊接方法。热阴极(或灯丝)发射的电子﹐在真空中被高压静电场加速﹐经磁透镜产生的电磁场聚集成功率密度高达1.5×105瓦/厘米2的电子束(束径为0.25～1