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アーク溶接煤塵浄化措置及び方案
アーク溶接は私たちの日常生活の中でよく見られる煙塵の発生方法であり、今日はその技術と煙塵の浄化方法を紹介します。
アーク溶接は私たちの日常生活の中でよく見られる煙塵の発生方法であり、今日はその技術と煙塵の浄化方法を紹介します。
1.1手動アーク溶接：
これは一般的な溶接プロセスであり、「フラッシュ溶接」です。鋼材と鋼材との溶接に多く用いられる。溶接材料は溶接棒である。大量の構造用低炭素鋼、低合金鋼を溶接し、最も多くのJ 422溶接棒（チタンカルシウム型、酸性溶接棒）を使用し、その溶接棒芯の溶融鋼材成分は：C<0.12%、Mn=0.3～0.6%、薬皮成分中：TiOが24〜48%を占め、CaCO 3<20%.薬皮溶融温度は鋼芯より200度以上低い。一方、J 502溶接棒（低水素型、アルカリ溶接棒）は、CaOが8〜26%、CaF 2が10〜23%を占めている。
手動アーク溶接の場合、アーク高温作用の下で、薬皮はまず溶融する。薬皮を構成するアーク安定剤（Ca及びK、Naなどのイオン化電位の低い物質）、還元剤（Mn、Ti、Al、Siなど、溶融池に入った酸化物を還元することができ、S、Pは除去される）、スラグ形成剤及びガス形成剤、合金剤、接着剤、スラグ希薄剤、可塑剤などは、溶接煤塵に大量に変化し、その粒径は0.10〜1.25μmである。溶接煤塵の中で最も有害な物質はMnO 2（溶接煤塵の中で約7.5%を占める）及びFe 2 O 3（溶接煤塵の中で約50%を占める）、SiO 2（溶接煤塵の中で約20%を占める）などであり、溶接工マンガン中毒及び珪肺病を引き起こす。有害ガスにはCO、NOxなどがあり、FはHと反応して有害ガスHFを生成する。これに対して、GB 16194『職場空気中電着煤塵衛生基準』には、「職場空気中電着煤塵の最高許容濃度は6 mg/m 3」、「溶接過程で発生したその他の有害物質は、これらの毒物の現行規定の衛生基準に従って実行される」と規定されている。
J 422溶接棒の溶接時の発塵量は200～280 mg/min、溶接材料の発塵量は6～8 g/kg、J 502溶接棒の溶接時の発塵量は350～450 mg/min、溶接材料の発塵量は11～16 g/kgである。同じハンドアーク溶接でも、溶接棒が異なり、薬皮成分が異なり、発生する溶接煤塵成分が異なり、発塵量も大きく異なる。J 502溶接棒の発塵量はJ 422溶接棒の約倍であり、HFを含むため、より大きな注目を集めるべきである。
手動アーク溶接による煤塵の管理措置は、溶接ステーションの変動範囲が小さい場合、移動式溶接煤塵浄化器を採用することができる。溶接ステーションの変動範囲が大きい場合、移動式溶接煤塵浄化器は使用が不便で、通風拡散排出が可能である、溶接煤塵の発生量が多い場合は、「層状送風」措置をとるべきである。
1.2サブマージアーク溶接：
φ5のソリッドワイヤから発生したアークは、小粒子のフラックス下に埋蔵され、溶接を施す際にアークの閃光は見られない。フラックス成分は一般的な「フッ素アルカリ型」フラックスを例に：CaO＋MgO＋MnO＋CaF 2＞50%、SiO 2＜50%、CaF 2＞15%、粒度2〜0.28 mm。
溶接時に発生する溶接煤塵はMnO 2、Fe 2 O 3、SiO 2とHFを含む。溶接時の発塵量は10〜40 mg/min、溶接材料の発塵量は0.1〜0.3 g/kgである。サブマージアーク溶接機は無作為に固定式溶接煤塵浄化器を配備しなければならない。
1.3 CO 2ガスシールド溶接：
CO 2ガスシールド溶接はフラッシュ溶接に属する。使用されているワイヤにはソリッドコアとフラックスコアの2種類があることに注意してください。
CO 2ガスシールド溶接煤塵成分は主にMnO 2、Fe 2 O 3と有害ガスCO、NOx、O 3である。ソリッドワイヤ（φ1.6）は、溶接時の発塵量が450〜650 mg／min、溶接材料の発塵量が5〜8 g／kgである。フラックス入りワイヤ（φ1.6）は、溶接時の発塵量が700～900 mg/min、溶接材料の発塵量が7～10 g/kg（溶接煤塵には上記以外にもSiO 2、HFなど）である。
CO 2ガス保護自動溶接機は無作為に固定式溶接煤塵浄化器を配備しなければならない。溶接ステーションが固定されている場合は、固定式溶接煤塵浄化器を備えなければならない。溶接ステーションの変動範囲が少ない場合は、移動式溶接煤塵浄化器を採用することができる。溶接ステーションの変動範囲が大きい場合、移動式溶接煤塵浄化器は使用が不便で、通風拡散排出が可能である、溶接煤塵の発生量が多い場合は、「層状送風」措置をとるべきである。
1.4アルゴンアーク溶接：
アルゴンアーク溶接はフラッシュ溶接であり、溶接時に強い紫外線が発生する。ステンレス鋼、合金鋼、銅、アルミニウムなどを溶接することができる。非溶融極アルゴンアーク溶接（タングステン極アルゴンアーク溶接）と溶融極アルゴンアーク溶接（ソリッドワイヤを用い、保護ガスはアルゴンガスとCO 2混合ガス）に分けられる。
溶接時に発生する大気汚染物質は主にNOx、O 3及びMnO 2、Fe 2 O 3である。
一般的な溶融極アルゴンアーク溶接では、ソリッドワイヤ直径はφ1.6、溶接時の発塵量は100〜200 mg/min、溶接材料の発塵量は2〜5 g/kgである。
アルゴンアーク溶接は移動式溶接煤塵浄化器を採用することができ、同時に、溶接工の健康を保証するために、溶接工位の局部通風が良好であることを保証しなければならない。
1.5パルス溶接：
パルス溶接はフラッシュアーク溶接に属し、制御可能なパルス技術を応用して、2つの並列に動作する電源（次元アーク電源及びパルス電源）を溶接アークに電力供給する溶接方法である。パルス溶接は安定した小孔効果を発生し、溶接を保証し、溶着率を高め、アルゴンアーク溶接に用いることができる。溶接煤塵分析はアルゴンアーク溶接と同じである。
1.6プラズマ溶接：
プラズマ溶接はフラッシュアーク溶接に属し、高度に集中したプラズマビーム（噴流速度300～2000 m/s、エネルギー密度105～106 W/cm 2）によって母材をアーク溶融する溶接方法である。プラズマ溶接の溶接速度が高く、開先しなくてもよく、溶接性能が優れ、溶接熱影響領域が小さく、溶接変形と残留応力が小さく、多種の金属を溶接することができ、特に厚さ3 ~ 8 mmの材料に対して、高効率で良質で低コストのアーク溶接技術である。
そのイオンガスは高純度アルゴンを採用し、保護ガスはアルゴン、ヘリウムを主とし、一部は少量の水素を配合している。溶接煤塵分析はアルゴンアーク溶接と類似している。
溶接作業場の汚染種類は多く、汚染源、管理ルート、個人防護の3つの方面から総合的に管理しなければならない。汚染の対策は現場の具体的な状況に合わせて方案を制定しなければならず、実際から離れてはならず、正常な生産操作に影響を与えてはならない。管理方案の設計は各種汚染の管理方式を十分に考慮して処理効果を保証する前提の下で、設計は一体化設備、施設を採用して、それによって場所の占用を減らして、投資を節約する目的を達成しなければならない。
効果的な換気排煙措置をとる
通風排煙は溶接煤塵を管理する重要な措置である。現在国内外で採用されている換気排煙の措置は主に：点排煙、局所排風、全室換気、全室空気浄化などのいくつかの方式がある
1）排煙を点す
点排煙は溶接アーク領域付近から溶接煙を直接排除し、点排煙形式：大風量低圧系、小風量高圧系、移動式溶接煙塵浄化機などがある。点排煙式ユニットの排気量と風速は必ず適切でなければならず、風量が小さすぎて吐出できず、風量が大きすぎて保護雰囲気が破壊され、溶接品質に影響を与える。点排煙を採用する場合、保護ガスの使用量はそれに応じて増加しなければならない
2）局所排風
局部排風は溶接点から直接煙を吸引し、通風カバー、吹吸引式、ピット排煙式などがある。この方法は主に溶接ワークが小さく、溶接ワークスペースが固定されているか、または小さな範囲で移動し、作業場ワークスペースの上空にクレーンがない場合に採用される。図4、図5参照。
局所吸引式は主に双方向オリフィスを有する密閉容器内部溶接に用いられる一方のブロー、一方のブローの排煙方式である。大型容器の製造過程において、容器内の溶接作業者のための排煙換気の応用は比較的に広い。
ピット排煙式は主にガス切断機などのテーブル下の喫煙用排煙装置であり、最近では水切断テーブルを用いてプラズマ切断煤塵を収集し、空気を浄化する。
3）全室換気
溶接作業場は以下の状況に適合し、全室換気を行わなければならない：
A溶接ステーションは固定できず、点排煙と局所排煙方式を採用できない、
B溶接ステーションの一部にのみ点排煙と局部排煙方式が設けられており、作業場の煤塵濃度が許容範囲内に保たれていることは保証できない。
全室換気の目的は主に：室外の新鮮な空気を導入し、室内空気中の溶接排ガスの濃度を薄め、作業区の溶接排ガスの平均濃度を許容基準以下に制御することである。空気のバランスの観点から、どれだけ新鮮な空気を導入する必要があるかというと、同じくらい多くの溶接煤塵を含む室内空気を排出しなければならない。このように新鮮な空気は絶えず導入され、室内が汚染された空気は絶えず排出され、それによって室内で絶えず発生している溶接煤塵を持ち去る。
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