Способи та засоби локалізації і нейтралізації зварювальних аерозолів

Завдяки детальному опису умов зварювання і рівнів виділення ЗА, за результатами роботи комп'ютерної системи можна здійснити гігієнічну оцінку процесу зварювання для кожної марки зварювального матеріалу, дати конкретні рекомендації по застосуванню відповідних засобів захисту зварників та провести повний аналіз впливу усіх факторів на кількісний і якісний склад ЗА, а також на його токсичність. Останнє дає можливість проводити гігієнічну оптимізацію процесу і технології зварювання, оптимізувати склад зварювальних матеріалів на стадії їх розробки, а також вибирати серед наявних марок зварювальних матеріалів менш токсичні.

Пошук інформації в базах даних здійснюється по заданій марці зварювального матеріалу, результат пошуку оформляється у вигляді вихідного документа, в якому надаються дані про умови зварювання і гігієнічні показники, що характеризують хімічний склад, рівень виділень і токсичність ЗА, у тому числі: інтенсивність утворення ЗА Va (г/хв); питоме виділення ЗА Ga (г/кг); коефіцієнт інтенсивності утворення ЗА a (г/кВт·год); коефіцієнт питомого виділення ЗА a (г/кВт·кг); вміст компонентів у складі ЗА С (% мас.); інтенсивність утворення компонента ЗА Vi (г/хв); питоме виділення компонента ЗA Gi (г/кг); коефіцієнт інтенсивності утворення компонента ЗA i (г/кВт·год); коефіцієнт питомого виділення компонента ЗA i (г/кВт·кг). Комп'ютерна система дозволяє оцінювати продуктивність загальнообмінної вентиляції за вітчизняними показниками Qm (м3/кг зварювального матеріалу) і прийнятим Міжнародним інститутом зварювання Qt (м3/хв). Це дає можливість здійснювати порівняльну гігієнічну оцінку вітчизняних зварювальних матеріалів із закордонними на основі міжнародної класифікації, а такі показники, як коефіцієнти інтенсивності і питомого виділення дозволяють при порівняльній гігієнічній оцінці зварювальних технологій враховувати потужність джерела зварювального струму.

До складу баз даних системи “ECO-WELD” входить також текстово-графічна база даних щодо устаткування, яке використовується для організації систем місцевої вентиляції, і засобів індивідуального захисту органів дихання зварників. Наявність такої бази дозволяє дати рекомендації щодо застосування засобів захисту зварників і навколишнього середовища від ЗА, заснованих на запропонованій автором хімічній класифікації ЗА.

Розділ 5. Розробки засобів захисту зварників та виробничого середовища від аерозолів. Наведено опис запропонованих основ розрахунку місцевої витяжної вентиляції, розроблених нових засобів місцевої вентиляції та індивідуального захисту, а також рекомендацій до їхнього застосування в залежності від способу й умов зварювання.

Для здійснення санітарно-технічних заходів та індивідуального захисту органів дихання розроблено комплекс засобів захисту нового покоління для різних способів і умов зварювання. Для вибору необхідної продуктивності й інших технічних характеристик засобів місцевої вентиляції розроблено основи їх розрахунку і на основі цього - нові високоефективні місцеві витяжні пристрої. Для тих умов зварювання, де застосування цих засобів вентиляції викликають труднощі або зовсім неможливе, розроблено нові високоефективні ЗІЗОД.

Основною задачею розрахунку місцевих витяжних пристроїв для робочих місць зварників є визначення витрати повітря, що видаляється від джерела утворення, і яка забезпечує високу (не менш 75 %) ефективність згідно з вимогами санітарних правил. При цьому основною необхідною умовою до повітря робочої зони (у відповідності з ГОСТ 12.1.005-88) є зниження вмісту шкідливих речовин у повітрі робочої зони до гранично допустимих концентрацій (ГДК). Для цього в зону зварювання необхідно подавати (і відповідно видаляти) визначену кількість чистого повітря, що розраховується (як прийнято у вітчизняній практиці) за співвідношенням

Gi

Qm = , м3/кг, (8)

СiГДК

де Gi - питоме виділення найбільш токсичного компонента ЗА, мг/кг; СiГДК - його ГДК, мг/м3. Витрата повітря Qm виражається в м3 на кілограм зварювального матеріалу (електродів, дроту).

З урахуванням коефіцієнта уловлювання ЗА місцевим витяжним пристроєм і концентрації шкідливих речовин у приточному повітрі, а також, застосувавши в даній формулі замість питомого виділення більш коректний показник рівня виділень ЗА інтенсивність виділення (як прийнято Міжнародним інститутом зварювання), необхідну витрату повітря, що подається і видаляється Qt, виражену в м3 за годину, можна визначити за співвідношенням

Vi (1 - е)

Qt = --------- , м3/год, (9)

СiГДК - Сiп

де Vi - інтенсивність виділення найбільш токсичного компонента ЗА, мг/год (як правило, речовини 1 і 2-го класів небезпеки відповідно з ГОСТ 12.1.005-88); Сiп - концентрація шкідливої речовини у приточному повітрі, мг/м3; е - коефіцієнт уловлювання ЗА місцевим витяжним пристроєм. Таким чином, якщо відомо е, то (1 е) відповідно характеризує іншу частину повітря, що повинна видалятися з робочої зони за допомогою загальнообмінних витяжних пристроїв у системах комбінованої вентиляції для повного розведення шкідливих речовин до ГДК.

Для ефективного уловлювання ЗА досить забезпечити у визначеній розрахунковій точці необхідні швидкості руху повітря, що видаляється витяжним отвором. Таким чином, розрахунок місцевого витяжного пристрою зводиться до визначення швидкостей у спектрі всмоктування, вибору розрахункової точки (відстані ефективного уловлювання ЗА) і встановлення в ній необхідної швидкості. Природно, що ефективність уловлювання ЗА підвищується зі збільшенням швидкості руху повітря, яке видаляється. Вибір величини швидкості в розрахунковій точці залежить від потужності зварювальної дуги, наявності газового захисту, ряду інших факторів і може змінюватись, в залежності від способу зварювання, в межах 0,2...0,5 м/с. Разом з тим ще накладається і вимога санітарних правил при зварюванні, наплавленні і різанні металів № 1009-73, згідно з якими швидкість руху повітря, що створюється місцевими витяжними пристроями з джерел виділення шкідливих речовин, повинна бути: при ручному зварюванні - не менша 0,5 м/с; механізованому у вуглекислому газі - не більша 0,5 м/с. При цьому вважається допустимим, якщо ефективність локалізації шкідливих речовин буде становити не більше 75 %. Інша кількість ЗА (25 %) повинна розбавлятися до ГДК за допомогою загальнообмінної вентиляції.

Розрахункова формула для обчислення витрати повітря, що видаляється, через кільцевий отвір має вигля

vx

Qtм = 4,1 x2 ---- · 104, м3/год, (10)

Kx Ш

де х - відстань від витяжного отвору до вибраної точки, м; vx - задана швидкість руху повітря в точці зварювання, м/с; Kx коефіцієнт, що враховує відстань від точки зварювання до витяжного отвору; Ш - коефіцієнт, що враховує вплив обмежуючої площини на швидкість у спектрі всмоктування.

Для визначення взаємозалежних параметрів з формули (10) порівняємо її з формулою (9) як необхідною умовою для забезпечення необхідного повітрообміну

Vi (1 - е) vx

--------- = 4,1 x2 ---- · 104. (11)

СiГДК - Сiп Kx Ш

При цьому, якщо замість СiГДК підставити реальну концентрацію шкідливої речовини в повітрі Сi і прийняти, що Сiо = 0 (як це практично і повинно бути, оскільки приточне повітря очищається від ЗА), то можна записати

vx

Сi = Vi (1 - е)[4,1·104 x2 -----]-1. (12)

Kx Ш

Враховуючи, що згідно з санітарними вимогами е повинна дорівнювати 0,75, одержуємо

vx

Сi = 0,25 Vi [4,1·104 x2 -----]-1, (13)

Kx Ш

звідки при відомих Vi, vx, Kx і Ш можна обчислити Сi. Значення vx задається згідно з вимогами санітарних правил, Kx і Ш визначаються з методичних вказівок по проектуванню місцевих витяжних пристроїв до устаткування для зварювання і різання металів (Ленінград, 1980), а Vi визначається експериментально або береться з нашого банку даних гігієнічних характеристик зварювальних матеріалів “ECO-WELD”. Таким чином, вираз (13) дозволяє обчислити концентрацію шкідливої речовини в будь-якій точці зони дихання зварника з урахуванням інтенсивності утворення цієї речовини.

Разом з тим з формули (9) можна обчислити концентрацію шкідливої речовини при заданій витраті повітря, що видаляється:

Vi (1 - е)

Сi = --------- , мг/м3. (14)

Qtм

Для установлення концентрацій шкідливих речовин у зоні дихання зварника в залежності від витрати повітря, що видаляється, (при необхідному е) і відстані від витяжного отвору до заданої точки було проведено відповідні обчислення цих концентрацій за формулами (14) і (13) для ручного дугового зварювання вуглецевих і низьколегованих сталей (найбільш розповсюджений клас сталей) електродами з рутиловим покриттям, що забезпечує мінімальне виділення шкідливих речовин, і фтористо-кальцієвим покриттям, яке характеризується найбільш високим рівнем виділення ЗА. У даному випадку визначальними повітрообмін компонентами були марганець і розчинні фториди. Результати розрахунків показали, що концентрації шкідливих речовин на вході у витяжний отвір і відповідно в зоні дихання зварника, до якої цей отвір повинен бути максимально наближеним, знижуються зі збільшенням витрати повітря, яке видаляється (рис. 7). При цьому існують певні значення витрати повітря, при яких концентрація шкідливої речовини дорівнює ГДК і, починаючи з якої, збільшення витрати повітря знижує вміст цих речовин у повітрі робочої зони нижче ГДК. Розрахунки показали, що для необхідного уловлювання ЗА, що утворюються як при зварюванні електродами з рутиловим покриттям, так і фтористо-кальцієвим необхідно забезпечити видалення повітря місцевим витяжним пристроєм продуктивністю не менш 1500 м3/год (для вивчення обрано діапазон 10002500 м3/год).

Зі збільшенням відстані від витяжного отвору вміст шкідливих речовин також знижуються (рис. 8), тобто ЗА, що виділяється, стає максимально сконцентрованим в області його руху з зони зварювальної дуги до витяжного отвору місцевого вентиляційного пристрою. Таким чином, чим далі від цієї зони знаходиться зварник, тим менше він зазнає шкідливої дії ЗА.

Математична обробка функцій Сi = f (Qtм), представлених на рисунку 7, дозволила установити, що вони добре описуються обернено пропорційною залежністю

Сi = k / Qt , (15)

де k - коефіцієнт пропорційності, що враховує вплив витрати повітря на Сi.

Установлено, що ця залежність має вигляд для електродів:

з рутиловим покриттям

Сi = 304 / Qt , (16)

з фтористо-кальцієвим покриттям

Сi = 307,8 / Qt . (17)

Функції Сi = f (x), приведені на рисунку 8, можна представити у вигляді прямо пропорційної залежності

Сi = Сi0 - n x , (18)

де Сi0 - постійна рівняння (нульове значення концентрації шкідливої речовини), n - коефіцієнт, що враховує вплив відстані від витяжного отвору на Сі.

Ця залежність має вигляд для електродів:

з рутиловим покриттям

Сi = 0,047 0,072 х ; (19)

з фтористо-кальцієвим покриттям

Сi = 0,066 0,035 х . (20)

Оскільки зі збільшенням відстані від витяжного отвору концентрація шкідливої речовини Сі знижується її можна представити як dСi /dx = f (x), тобто ДСi. Тоді Сi визначається за формулою

Сi = Сiн - ДСi , (21)

де Сiн - концентрація шкідливої речовини на вході у витяжний отвір (у початковій точці). Підставивши в неї вираз (15), одержимо

Сi = k / Qtм - ДСi . (22)

Враховуючи, що залежність ДСi від х є практично лінійною (рис. 9), можна записати

Сi = k / Qtм - (С і0 + m x), (23)

де Сi0 - постійна рівняння, m - коефіцієнт пропорційності, що враховує вплив відстані на Сi.

Тоді можна записати для електродів:

з рутиловим покриттям

Сi = 304 / Qtм - (0,18 + 0,006 x); (24)

з фтористо-кальцієвим покриттям

Сi = 307,8/ Qtм - (0,145 + 0,006 x). (25)

Таким чином, дані рівняння дозволяють обчислити концентрації шкідливих речовин у різних точках робочої зони при застосуванні місцевих витяжних пристроїв продуктивністю від 1000 до 2500 м3/год, що необхідно для вибору оптимальних параметрів продуктивності цих пристроїв та їх розташування, а також розміщення робочого місця зварника на відстані з мінімальним вмістом ЗА в повітрі робочої зони.

Ці розрахунки використано при розробці фільтровентиляційного агрегату “Темп-2000” продуктивністю 1500…2000 м3/год, вентиляційного агрегату “Джміль-2500” продуктивністю 2500 м3/год та інших засобів місцевої вентиляції.

ФВА “Темп-2000” і стаціонарна фільтровентиляційна система на його основі, розроблені в ІЕЗ ім. Є. О. Патона разом із МНТЦ “Темп”, за рахунок вентиляційного блоку спеціальної конструкції забезпечують високу ефективність уловлювання ЗА, підвищений термін використання фільтруючого елемента і зручне для зварників очищення фільтра. Підвищений термін використання фільтра забезпечується за рахунок застосування ротаційного осадження великих часток аэрозолю спеціальним пристроєм і більш дрібних тканевим рукавним фільтром. Очищення фільтра від ТСЗА здійснюється автоматично в момент вмикання і вимикання агрегату за рахунок різкого перепаду тиску в порожнині фільтра.

З використанням фільтра з кліноптилоліту удосконалено відомий ФВА “Мрія-1”, розроблений в ФХІЗНСіЛ разом з ІЕЗ ім. Є. О. Патона. У ньому застосовано другий ступінь фільтра для уловлювання газів (монооксиду вуглецю й оксидів азоту) з нашого фільтруючого елемента із модифікованого кліноптилоліту.

Для видалення ЗА з важкодоступних робочих місць і замкнутих об'ємів (трюмів судів і т.п.) разом зі СКТБ ФХІ ім. О. В. Богатського НАН України розроблено малогабаритний переносний вентиляційний агрегат “Джміль-2500”. Особливістю цього агрегату є наявність у ньому спеціального електричного блоку-випрямляча, що знижує напругу з 220 до 12 В і дозволяє використовувати даний агрегат в особливо небезпечних умовах.

Для механізованого зварювання в захисних газах у виробничих приміщеннях разом із ФХІЗНСіЛ розроблено нові пальники з витяжними пристроями марок ГСЛ-315-У3, ГСЛ-315-УЗМ та ГСД-315-У3.

Для умов, де використання засобів вентиляції завдає труднощів, розроблено ЗІЗОД: шлангова маска зварника з системою подачі очищеного повітря, автономна маска зварника з портативною системою подачі очищеного повітря “Джміль-50” та автономний пристрій очищення і подачі повітря в зону дихання “Джміль-40”.

Шлангова маска зварника з системою очищення і подачі повітря призначена для захисту органів дихання при роботі на стаціонарних зварювальних постах. Вона забезпечує ефективний захист органів дихання за рахунок високої продуктивності подачі повітря в зону дихання (150…200 дм3/хв) і застосування в ній двохступінчастого фільтра з використанням кліноптилоліту, що очищає повітря від ТСЗА і ГСЗА.

Для захисту органів дихання при виконанні зварювальних робіт на нестаціонарних місцях розроблена захисна маска з портативною системою очищення і подачі повітря “Джміль-50” (спільна розробка ІЕЗ ім. Е. О. Патона і СКТБ ФХІ ім. О. В. Богатського), що одержала назву “пояс-фільтр”. Даний пристрій закріплюється на поясі зварника і складається з фільтра, вентиляційного агрегату, акумуляторної системи електричного живлення та зарядки.

Вперше розроблено новий по конструкції пристрій очищення і подачі повітря в зону дихання “Джміль-40”, що поєднує переваги системи примусової подачі очищеного повітря з фільтруючим респіратором. У ній очищене в поясі-фільтрі повітря подається повітроводом, з'єднаним не зі щитком зварника, а з дихальною напівмаскою, що забезпечує повну ізоляцію органів дихання від забрудненого аерозолем повітря при мінімальній його подачі (30...40 дм3/хв), яка забезпечує необхідний дихальний цикл людини. Ця система застосовується в комплекті з захисним щитком будь-якої марки, спеціально не пристосованим для підключення до пояса-фільтра.

ВИСНОВКИ

Дослідженнями процесів утворення аерозолів при електродуговому зварюванні отримано наукові результати, на основі яких розроблено технологічні способи зниження виділення ЗА та комплекс нових засобів захисту органів дихання зварників, що дозволило вирішити актуальну науково-технічну проблему забезпечення нормованого вмісту шкідливих речовин в повітрі робочої зони. Ця проблема має важливе соціальне та народногосподарське значення.

Основні наукові результати і висновки, отримані при виконанні досліджень, полягають в наступному.

1. Аналіз сучасного стану питань по вивченню процесів утворення ЗА і методів захисту органів дихання при дуговому зварюванні показав, що ця проблема вивчена недостатньо, а існуючі засоби захисту від шкідливої дії ЗА на організм людини не досконалі.

2. Дістали подальший розвиток уявлення про формування складу ТСЗА при електродуговому зварювальному процесі як результат рівноважного та нерівноважного випаровування компонентів розплаву. Установлено, що шляхом вибору режиму зварювання можна регулювати співвідношення коефіцієнтів рівноважного та нерівноважного випаровування компонентів розплаву і змінювати склад ТСЗА - знижувати в ній вміст летучого токсичного марганцю.

3. Дослідженнями залежності рівня виділень ЗА (ТСЗА і ГСЗА) при зварюванні у вуглекислому газі дротом суцільного перерізу від режиму зварювання, глибини і ширини зварювальної ванни установлено, що складні залежності показників рівня виділень ЗА від зварювального струму в основному обумовлені глибиною проплавлення основного металу. Ділянка зменшення інтенсивності утворення ТСЗА відповідає різкому збільшенню глибини зварювальної ванни. Мінімальний рівень виділення ЗА досягається при максимальному проплавленні основного металу.

4. Установлено, що спосіб зварювання модульованим струмом на відміну від зварювання неперервним (постійним) струмом дозволяє знизити інтенсивність виділення ТСЗА і вміст у ній марганцю. Зменшення загальної потужності дуги за рахунок пауз знижує непотрібний надлишок енергії, яка має місце при зварюванні неперервним струмом і йде на перегрівання і випаровування матеріалів, що розплавляються. Рівні виділення ТСЗА і марганцю знижуються зі зменшенням струму і напруги імпульсів, а також зі збільшенням їх тривалості. Зниження вмісту марганцю в аерозолі при зварюванні модульованим струмом досягається за рахунок нерівноважного випаровування металу внаслідок наявності примусових коротких замикань дугового проміжку, обумовлених імпульсною модуляцією струму.

5. Розроблені основи математичного моделювання хімічного складу та рівнів виділень ТСЗА показали, що хімічний склад ТСЗА визначається складом зварювального матеріалу, парціальними тисками насиченої пари, що утворюється, і співвідношенням коефіцієнтів рівноважного та нерівноважного випаровування при електродуговому процесі, а рівень виділення ТСЗА визначається потужністю зварювальної дуги. На основі запропонованих математичних моделей розроблена програмна комп'ютерна система прогнозування хімічного складу, рівнів виділення ТСЗА та її компонентів.

6. Установлено, що при зварюванні в СО2, сумішах Аr + О2 і Аr + СО2 + О2 дротом суцільного перерізу основними компонентами газоподібної складової ЗА є монооксид вуглецю й оксиди азоту. Зниження окиснювальної здатності захисного газу (уведення до складу суміші аргону) приводить до зменшення рівня виділення монооксиду вуглецю і збільшенню оксидів азоту. Уведення до складу захисної суміші кисню знижує виділення монооксиду вуглецю, підвищує інтенсивність утворення оксидів азоту і ТСЗА. Залежності інтенсивності утворення монооксиду вуглецю й оксидів азоту від зварювального струму при застосуванні СО2, сумішей Аr + СО2 і Аr + СО2 + О2 мають вид парабол з мінімумом, що відповідає режиму, при якому дуга максимально занурюється в основний метал.

7. Для вибору адекватних методів та засобів захисту органів дихання зварників при різних способах зварювання вперше запропонована класифікація ЗА і способів зварювання, при яких вони утворюються за хімічним складом. Показано, що усі види складів ЗА поділяються на шість типових класів: безфтористі, фтористі, оксидовуглецеві, озонові, фтористо-оксидовуглецеві та фтористо-озонові. Кожному класу відповідають певні способи зварювання. Це дає можливість для кожного способу зварювання визначити методи нейтралізації ЗА за допомогою спеціальних фільтруючих матеріалів, що застосовуються у засобах захисту виробничого середовища й індивідуального захисту органів дихання зварників.

8. В результаті дослідження адсорбційних властивостей деяких марок цеолітів (кліноптилоліту, морденіту, NaХ) установлено, що вони є ефективними адсорбентами шкідливих речовин ГСЗА, зокрема монооксиду вуглецю й оксидів азоту, і можуть використовуватися як фільтруючі матеріали у ФВА. На основі природного кліноптилоліту розроблено нові фільтруючі матеріали - кобальт- та кадмій-заміщені форми кліноптилоліту з підвищеною ємністю і терміном служби стосовно монооксиду вуглецю. Розроблено спосіб одержання зернистого фільтруючого матеріалу з природного кліноптилоліту.

На основі досліджень фільтраційних характеристик кліноптилоліту його рекомендовано застостосовувати як одноступінчатий фільтруючий матеріал для очищення повітря як від ТСЗА, так і від ГСЗА. Показано, що високу ефективність уловлювання ЗА і низький опір фільтра можна забезпечити шляхом вибору його оптимальних розмірів - відношення площі до товщини шару, розміру зерен і швидкості потоку повітря, що очищається.

9. На основі систематизації й узагальнення даних і знань про ЗА та їх класифікацію вперше на якісно новому рівні інформаційного забезпечення розроблено комп'ютерну інформаційно-пошукову систему “ECO-WELD”, яка дозволяє оптимізувати параметри процесу зварювання і вибирати засоби захисту органів дихання зварників, що забезпечують необхідні умови праці. Запропонована структура і функціональна схема даної системи дозволяє одержувати інформацію про хімічний склад та рівні виділень ЗА, розраховувати необхідний повітрообмін вентиляції, проводити порівняльну гігієнічну оцінку зварювальних матеріалів, оцінювати вплив на характеристики ЗА технологічних параметрів процесу зварювання, а також вибирати засоби вентиляції й індивідуального захисту органів дихання зварників в залежності від способу зварювання та марки зварювального матеріалу.

10. Дістали подальший розвиток основи розрахунку пристроїв місцевої витяжної вентиляції, що застосовуються для уловлювання аерозолів при зварюванні. З урахуванням необхідної умови забезпечення нормованого вмісту шкідливих речовин у повітрі робочої зони зварника отримано математичні залежності, які дозволяють визначати вміст цих речовин у різних точках робочої зони в залежності від витрати повітря, що видаляється. Установлено, що вміст шкідливих речовин у повітрі робочої зони зменшується пропорційно відстані до витяжного отвору місцевого вентиляційного пристрою і обернено пропорційно витраті повітря, яке видаляється. Одержані на основі цього математичні залежності дозволяють оптимізувати дані параметри.

11. Розроблено комплекс засобів місцевої витяжної вентиляції й індивідуального захисту органів дихання зварників нового покоління, а також рекомендації по їх застосуванню при різних способах і умовах зварювання: ФВА “Темп-2000” і модифікації на його основі - для ручного дугового зварювання покритими електродами у виробничих приміщеннях; ПВА “Джміль-2500” - для зварювання різними способами в замкнутих об'ємах; пальник з відсмоктуванням ЗА марок ГСЛ-315-У3, ГСЛ-315-УЗМ і ГСД-315-У3 - для механізованого зварювання в захисних газах у виробничих приміщеннях; захисна маска зварника з портативною системою очищення і подачі повітря в зону дихання “Джміль-50”, пристрій очищення і подачі повітря в зону дихання зварника “Джміль-40” та шлангова захисна маска з системою очищення і подачі повітря - для зварювання у важкодоступних і недостатньо вентильованих приміщеннях або в умовах, де неможливо застосовувати ніякі засоби вентиляції.

Основний зміст дисертації відображено в публікаціях

Головатюк А. П., Левченко О. Г. Гигиена труда при сварке в защитных газах. - Киев: ИЭС им. Е. О. Патона, 1990. - 24 с.

Левченко О. Г., Метлицкий В. А. Современные средства защиты органов дыхания сварщиков (Обзор). - Киев: ИЭС им. Е. О. Патона, 1993. - 20 с.

Левченко О. Г., Метлицкий В. А. Современные средства вентиляции рабочих мест и индивидуальной защиты сварщиков. - Киев: ИЭС им. Е. О. Патона, 1997. - 32 с.

Левченко О. Г., Метлицкий В. А. Новые средства защиты от сварочных аэрозолей. - Киев: Экотехнология, 1999. - 48 с.

Левченко О. Г., Метлицкий В. А. Современные средства защиты сварщиков. - Киев: Экотехнология, 2001. - 84 с.

ДСТУ 3671-97 (ГОСТ 10543-98) Дріт сталевий наплавний. Технічні умови (Проволока стальная наплавочная. Технические условия). - На заміну ГОСТ 10543-82; Введ. 12.10.98 / Розробники Л. М. Лобанов, В. Г. Ігнатьев, П. В. Гладкий, І. О. Кондратьев, О. Г. Левченко. - Київ: Держстандарт України, 1999. - 4 с.

Подгаецкий В. В., Головатюк А. П., Левченко О. Г. О механизме образования сварочного аэрозоля и прогнозировании его состава // Автомат. сварка. - 1989. - № 8. - С. 9-12.

Левченко О. Г. Влияние технологических режимов сварки в СО2 конструкционных сталей на выделение аэрозоля // Автомат. сварка. - 1992. - № 9-10. - С. 31-33.

Метлицкий В. А., Левченко О. Г., Гурешидзе В. А. Работы ИЭС им. Е. О. Патона по оздоровлению условий труда сварщиков // Автомат. сварка. - 1994. - № 5-6. - С. 41-44.

Левченко О. Г., Метлицкий В. А. Современные средства вентиляции при сварке (Обзор) // Автомат сварка. - 1995. - №3. - С. 40-48.

Левченко О. Г., Метлицкий В. А. Современные средства индивидуальной защиты органов дыхания сварщиков (Обзор) // Автомат. сварка. - 1995. - № 7. - С. 45-50.

Переносной вентиляционный агрегат для удаления сварочного аэрозоля из замкнутых объемов / Ильинский Н. И., Андрианов Ю. И., Левченко О. Г., Метлицкий В. А., Кравченко В. Н. // Свароч. пр-во. - 1995. - № 9. - С. 35-36.

Левченко О. Г. Процессы образования сварочного аэрозоля (Обзор) // Автомат. сварка. - 1996. - № 4. - С.17-22.

Защитная маска сварщика с портативной системой очистки и подачи воздуха в зону дыхания / Левченко О. Г., Метлицкий В. А., Ильинский Н. И., Андрианов Ю. И., Кравченко В. Н. // Свароч. пр-во. - 1996. - № 7. - С. 32-33.

Левченко О. Г., Метлицкий В. А. Ускоренная оценка уровня выделения сварочных аэрозолей // Автомат. сварка. - 1997. - № 4. - С. 40-45.

Левченко О. Г. Технологические способы снижения уровня образования сварочного аэрозоля (Обзор) // Свароч. пр-во. - 1998. - № 3. - С. 32-38.

Левченко О. Г., Метлицкий В. А. Требования безопасности при сварке покрытыми электродами // Сварщик. - 1998. - №3. - С. 32-33.

Левченко О. Г., Метлицкий В. А. Улучшение условий труда при механизированной сварке в защитных газах // Сварщик. - 1998. - №4. - С. 32-33.

Шланговые держатели с отсосом аэрозоля для сварочных полуавтоматов / Эннан А. А., Бутвин А. Н., Прокопьев И. А., Левченко О. Г., Метлицкий В. А. // Автомат. сварка. - 1998. - № 8. - С. 39-43.

Система кондиционирования воздуха для маски сварщика / Левченко О. Г., Метлицкий В. А., Сафонов В. А., Круть А. А. // Автомат. сварка. - 1998. - № 12. - С. 54.

Фильтровентиляционный агрегат “Темп-2000” / Левченко О. Г., Метлицкий В. А., Рудой В. Д., Агасьян Н. Ю. // Автомат. сварка. - 1999. - № 5. - С. 64-66.

Левченко О. Г. Классификация сварочных аэрозолей и выбор методов их нейтрализации // Автомат. сварка. - 1999. - № 6. - С. 38-41.

Левченко О. Г. Комплекс новых средств защиты органов дыхания сварщиков // Свароч. пр-во. - 1999. - №10. - С. 42-45.

Банк данных сварочных аэрозолей / Демченко В. Ф., Левченко О. Г., Метлицкий В. А., Козлитина С. С. // Сварщик. - 2000. - № 4. - С. 29.

Левченко О. Г. Образование аэрозолей при сварке в СО2 модулированным током // Автомат. сварка. - 2000. - № 8. - С. 48-50.

Сербін В. П., Левченко О. Г., Шевченко Л. А. Застосування кліноптилоліту для очищення повітря від зварювального аерозолю // Наукові вісті НТТУ “КПІ”. 2000. № 6. С. 111117.

Левченко О. Г. Химический состав газообразной составляющей аэрозоля при сварке в защитных газах // Автомат. сварка. - 2001.- № 3. - С. 2528.

Левченко О. Г. Совершенствование методов и средств защиты от сварочных аэрозолей // Автомат. сварка. - 2001.- № 6. - С. 2733.

Левченко О. Г. Математическое моделирование химического состава и уровня выделения сварочного аэрозоля // Свароч. прво. 2001. № 7. С. 2528.

Информационно-поисковая система гигиенических характеристик сварочных аэрозолей / Демченко В. Ф., Левченко О. Г., Метлицкий В. А., Козлитина С. С. // Свароч. прво. 2001. № 8. С. 4145.

Левченко О. Г. Теоретические основы расчета местной вытяжной вентиляции в сварочном производстве // Экотехнологии и ресурсосбережение. 2001. № 4. С. 7175.

Golovatyuk A. P., Levchenko O. G. Welding aerosols: formation processes in gaz-shielded welding, estimation criteria, recommendation on improving working condition // Institute International Welding Doc. VIII-1579-91. - 8 р.

Levchenko O. G., Metlitski V. A. Accelerated evaluation of the level of generation of welding fume // Institute International Welding Doc. VIII-1868-99. - 12 p.

Метлицкий В. А., Левченко О. Г. Гигиеническая оценка сварочных технологий, материалов и оборудования // Экологические проблемы сварочного производства: 1 Международный семинар (13-15.10.1992 г., г. Гливице, Польша). - МАС, 1992. - С. 1-2.

О. Левченко, В. Метлицький. Проблеми оздоровлення умов праці зварників в Україні // 2 Міжнар. симп. укр. інж.-мех. у Львові. - Львів: ЛПІ , 1995. - С. 133-134.

Левченко О. Г., Метлицкий В. А. Новые разработки средств защиты органов дыхания сварщиков // Повышение эффективности сварочного производства: Международная конф. (г. Липецк, 17-18 октября 1996 г.). - Липецк: ЛГТУ, 1996. - С. 146-149.

Средства защиты органов дыхания сварщиков при работе в помещениях небольшого объема с недостаточной или отсутствующей вентиляцией / Ю. Андрианов, Н. Ильинский, О. Левченко, В. Метлицкий. // Welding. Technologies, equipment: International conference. Reports and theses. MET-97. (Riga, October 16-17, 1997). - Riga, 1997. - C. 74-85.

Расчетно-информационная система “ECO-WELD” / Демченко В. Ф., Левченко О. Г., Метлицкий В. А., Козлитина С. С. // Сварка и родственные технологии: мировой опыт и достижения: II Международный симпозиум (28 марта 2001 г., Минск, Беларусь). М., 2001. С.212.

Левченко О. Г., Метлицький В. О. Засоби захисту зварників для роботи у стиснених умовах // Міжнародна науково-технічна конф. “Зварювання в енергетиці” (Київ, 2-3 жовтня 1996 р.): Тези доповідей. - Київ: ІЕЗ ім. Є. О. Патона, Німецьке зварювальне товариство, 1996. - С. 32-33.

Левченко О.Г., Метлицкий В.А. Пути оздоровления условий труда при сварке под флюсом // Сварка под флюсом сегодня и завтра: Тез. докл. Международ. науч.-техн. семинара. (Запорожье, 3-6 сент. 1998 г.). - Киев: ИЭС им. Е. О. Патона, 1998. - С.41-42.

Метлицкий В. А., Левченко О. Г. Исследование сварочных аэрозолей и разработка средств защиты сварщиков // Сварка и родственные технологии - в ХХI век (Киев, ноябрь 1998 г.): Тез. докл. - Киев: ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины, 1998. - С. 73-74.

Расчетно-информационная система гигиенических характеристик сварочных аэрозолей / Демченко В. Ф., Левченко О. Г., Метлицкий В. А., Козлитина С. С. // Международная конференция “Сварные конструкции”: Тез. стенд. докл. (Октябрь, 2000 г., Киев). - Киев: ИЭС им. Е. О. Патона, 2000. - С. 88-89.

Способ получения сорбента для очистки газов от моноокиси углерода: А.с. № 1549583 СССР, МКИ В01 Д53/02 / Л. А. Шевченко, А. А. Пащенко, Ю. И. Андрианов, А. П. Головатюк, О. Г. Левченко, К. А. Погребняк, Т. В. Верхошапова (СССР). № 4386776; Заявлено 03.03.88; Опубл. 15.03.90, Бюл. № 10. 2 с.

Особистий внесок автора в роботи, опубліковані в співавторстві. В роботах [1,9,15,18,32] автором установлено залежності рівнів виділень ЗА від технологічних параметрів процесу зварювання та розроблено рекомендації для зниження виділень шкідливих речовин. В [2-5,10,11] виконано огляд сучасних засобів захисту органів дихання зварників та виробничого середовища, обгрунтовано необхідність створення високоефективних засобів захисту і наведено власні розробки. В державному стандарті [6] розробив розділ “Вимоги безпеки та охорона навколишнього середовища”. В статті [7] виконав експерименти та запропонував теоретичні пояснення процесу формування хімічного складу ТСЗА, в [12,37] розробив нову конструкційну схему вентиляційного агрегату, а в [14] нову модель системи очищення та подачі повітря під маску зварника. В [15] розробив схему програмного забезпечення нової методики та виконав дослідження залежностей рівнів виділень ЗА від режимів зварювання. В роботі [19] розробив методику випробувань ефективності роботи зварювальних пальників з відсмоктуванням ЗА та виконав випробування нових моделей, розроблених з його участю, в [20] запропонував нову схему системи подачі повітря під маску зварника, в [21] розробив нову конструкцію ФВА. В роботах [24,30,38] автор розробив нову схему функціонування інформаційної системи, склав банк даних та систему рекомендацій для захисту зварників, основану на власній класифікації ЗА. В [26,43] запропонував використовувати цеоліти для очищення повітря від ЗА, виконав дослідження їх фільтраційних властивостей та розробив спосіб одержання нового фільтруючого матеріалу.

зварювальний аерозоль захист шкідливий

АНОТАЦІЯ

Левченко О. Г. Способи та засоби локалізації і нейтралізації зварювальних аерозолів. Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.26.01 охорона праці. Національний НДІ охорони праці, Київ, 2002.

Дисертація присвячена створенню способів та засобів ефективного захисту зварників і виробничого середовища від шкідливої дії аерозолів, що утворюються при електродуговому зварюванні. На основі дослідження залежностей рівнів і хімічного складу ЗА від складу зварювальних матеріалів, захисних газів і режимів зварювання розвинуто уявлення про процеси утворення зварювальних аерозолів (ЗА) та розроблено технологічні способи зниження їх виділень. Запропоновано класифікацію ЗА і способів зварювання, при використанні яких ці ЗА утворюються, що дозволило для кожного способу зварювання визначити методи нейтралізації шкідливих речовин. Створено нові фільтруючі матеріали для очищення повітря від ЗА. Розроблено комп'ютерну інформаційно-пошукову систему, що дає можливість отримувати інформацію про хімічний склад і рівні виділень ЗА, продуктивність вентиляції, виконувати порівняльну гігієнічну оцінку зварювальних матеріалів, аналізувати вплив параметрів процесу зварювання на виділення ЗА, а також вибирати засоби захисту органів дихання зварників та виробничого середовища в залежності від марки зварювального матеріалу. Створено комплекс засобів місцевої вентиляції та індивідуального захисту органів дихання нового покоління для різних способів та умов зварювання.

Ключові слова: зварювальні аерозолі, рівні виділень, хімічний склад, технологічні рекомендації, фільтруючі матеріали, фільтровентиляційні агрегати, засоби індивідуального захисту органів дихання.

АННОТАЦИЯ

Левченко О. Г. Способы и средства локализации и нейтрализации сварочных аэрозолей. Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.26.01 охрана труда. Национальный НИИ охраны труда, Киев, 2002.

Диссертация посвящена созданию способов и средств эффективной защиты сварщиков и производственной среды от вредного воздействия аэрозолей, образующихся при электродуговой сварке.

Развиты представления о процессах образования СА и формирования их химического состава. Установлены зависимости уровней и химического состава СА от составов сварочных материалов, защитных газов и режимов сварки. Установлено, что сварка модулированным током в отличие от сварки непрерывным током позволяет снизить интенсивность выделения ТССА и содержание в ней марганца, что достигается преимущественно неравновесным испарением металла вследствие наличия принудительных коротких замыканий дугового промежутка, обусловленных импульсной модуляцией тока. Разработаны технологические способы снижения уровней поступления вредных веществ в воздух рабочей зоны путем регулирования химического состава СА за счет выбора режима сварки, состава сварочного материала, защитного газа и применения модулированного тока. Для регулирования химического состава ТССА созданы математические модели, основанные на том, что состав ТССА определяется составом сварочного материала, парциальными давлениями насыщенного пара и соотношением коэффициентов равновесного и неравновесного испарения, а уровень выделения ТССА мощностью сварочной дуги.

Предложена классификация СА и способов сварки, при которых эти СА образуются, путем их разделения на следующих 6 классов: бесфтористые, фтористые, оксидоуглеродные, озоновые, фтористо-оксидоуглеродные и фтористо-озоновые. Это дает возможность для каждого способа сварки определить методы нейтрализации СА с помощью специальных фильтрующих материалов, применяемых в средствах защиты производственной среды и органов дыхания сварщиков. Установлено, что эффективными фильтрующими материалами для очистки воздуха от вредных газов СА (монооксида углерода и оксидов азота) являются природные алюмосиликаты цеолиты (клиноптилолит, морденит и NaX), на основе которых разработаны новые фильтры модифицированные кобальтом и кадмием формы клиноптилолита. Разработан способ получения зернистого фильтрующего материала из природного клиноптилолита.

Разработана компьютерная информационно-поисковая система гигиенических характеристик СА, основанная на специально предложенной новой структуре и схеме функционирования, которые позволяют получать информацию о гигиенических показателях (химическом составе, уровнях выделений СА и величине рассчитанного воздухообмена вентиляции) при применении всех известных в Украине и СНГ сварочных материалов, проводить сравнительную гигиеническую оценку сварочных материалов и способов сварки, оценить влияние на характеристики СА технологических параметров процесса сварки, а также выбирать средства вентиляции и индивидуальной защиты органов дыхания сварщиков в зависимости от способа сварки и марки сварочного материала.

На основе современных представлений о способах улавливания вредных веществ, загрязняющих воздух производственной среды при электросварке, разработаны основы расчетов устройств местной вытяжной вентиляции в системах очистки воздуха. Предложена система математических уравнений для расчета требуемой производительности местных вытяжных устройств, учитывающих интенсивность выделения вредных веществ СА. С учетом необходимого условия обеспечения нормируемого содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны сварщика выведены уравнения, позволяющие определять их содержание в различных точках этой зоны в зависимости от расхода удаляемого воздуха. Полученные результаты использованы при разработке комплекса средств местной вентиляции и индивидуальной защиты органов дыхания сварщиков нового поколения. ФВА “Темп-2000” и модификации на его основе (для ручной дуговой сварки покрытыми электродами в производственных помещениях) обеспечивают эффективное улавливания СА, очистку воздуха и повышенный срок использования фильтра за счет применения специального рукавного фильтра. Достоинством ПВА “Шмель-2500” (для сварки различными способами в замкнутых объемах), кроме высокой эффективности удаления СА, является обеспечение электробезопасности при работе в замкнутых помещениях с повышенной опасностью. Новая модификация ФВА “Мрія-1М”, снабженная второй ступенью фильтра из модифицированного кадмий- или кобальт-замещенного клиноптилолита, очищает воздух как от твердой, так и от газообразной составляющих СА. Для механизированной сварки в защитных газах в производственных помещениях предложены горелки с отсосом СА марок ГСЛ-315-У3, ГСЛ-315-УЗМ и ГСД-315-У3. Для сварки в труднодоступных и недостаточно вентилируемых помещениях или в условиях, где невозможно применять никакие средства вентиляции, разработаны защитная маска сварщика с портативной системой очистки и подачи воздуха в зону дыхания “Шмель-50”, устройство очистки и подачи воздуха в зону дыхания сварщика “Шмель-40” и шланговая защитная маска с системой очистки и подачи воздуха. Портативная система “Шмель-50” обеспечивает удобство при выполнении сварки на нестационарных рабочих местах, шланговая маска обеспечивает наиболее эффективную защиту органов дыхания при работе на стационарных сварочных постах, а устройство “Шмель-40” позволяет эффективно защищать органы дыхания при относительно небольшом расходе подаваемого воздуха по сравнению с защитной маской с аналогичной системой. Разработаны рекомендации по применению указанных средств защиты для различных способов и условий дуговой сварки.

Ключевые слова: сварочные аэрозоли, уровни выделений, химический состав, технологические рекомендации, фильтрующие материалы, фильтровентиляционные агрегаты, средства индивидуальной защиты органов дыхания.

ABSTRACT

Levchenko O. G. Methods and means of localizing and neutralizing welding aerosols. Manuscript.

Thesis for Doctor's degree on specialty 05.26.01 Labour Protection. National Research Institute of Labour Protection, Kyiv, 2002.

The thesis is devoted to the creation of methods and means of effective protection of welders, environment from harmful effect of aerosols which are formed during electric arc welding. Conception about processes of formation of welding aerosols (WA) on the basis of study of dependences of levels and chemical composition of WA on the composition of welding materials, shielding gases and welding conditions was developed and the technological recommendations for reduction of their evolution were issued. The classification of WA and methods of welding in which they are formed was suggested, that made it possible to define methods of neutralizing harmful elements for each method of welding. New filtering materials for air purification from WA were created. Computer information retrieval system was developed which gives information about the chemical composition and level of WA evolutions, efficiency of ventilation, makes comparative hygienic evaluation of welding materials, analyses effect of parameters of the welding process on WA evolution, and issues also recommendations for the selection of means of protection of welders and environment depending on the grade of material being welded. A system of means of local ventilation and individual protection of respiratory organs of the new generation for different methods and conditions of welding has been developed.

Key words: welding aerosols, evolution levels, chemical composition, technological recommendations, filtering materials, filtering-ventilation units, means of individual protection of respiratory organs.

Размещено на Allbest.ru

...