1. 概述

進入21世紀以來，環保成為媒體上熱門的詞匯之一。企業不僅要最大化地追求經濟利益，還必須考慮工人安全、健康，注重社會效益，減輕和避免造成環境污染。隨著社會文明的不斷向前，各個方面都向著人性化方向發展。ISO14000標準在國內不斷普及，要求企業發展的同時，把對環境的污染和破壞降到最低。近來，歐美推出了社會責任認證標準（SA8000），從人本管理的角度，要求企業必須承擔環境和社會責任。如果不通過此認證，不只是訂單受影響的問題，而是將被排斥出歐美市場。

焊接作為一種金屬熱加工的基本方法，在冶金、石化、機械制造、造船等許多工業部門中得到了廣泛的應用。但焊接生產過程中會產生一些對人體健康有害的氣體、粉塵等物質，尤其是在狹小密閉的容器內施焊時，焊接煙塵濃度會高達100mg/m3以上，在有些通風不良的條件下甚至高達800mg/m3。這樣惡劣的工作條件對焊接人員的身體健康構成了嚴重的威脅。采取必要技術手段改善作業環境，降低焊接煙塵對工人的健康危害和對環境的污染，已成為一些企業正面臨的任務。

2000年以來，工程機械持續快速發展，工程機械80%以上的鋼鐵材料，主要是通過焊接成各種結構件，生產過程中焊接量大，并產生大量有害的焊接煙塵。為此，工程機械企業積極探索，并與相關環保研發機構、企業合作，對焊接車間采取必要的通風除塵措施，以改善作業環境。

2. 焊接煙塵及其危害

（1）焊接煙塵的產生  

焊接是利用電能加熱，促使被焊接金屬局部達到液態或接近液態，而使之結合形成牢固的不可拆卸接頭的工藝方法。焊條在高溫下被熔化達到沸點，部分產生高溫蒸氣。這種高溫蒸氣一脫離電弧高溫區便迅速氧化并冷凝成細小的固態分散粒子，懸浮在空氣中，形成了焊接煙塵，如表1所示各種弧焊方法的煙塵發塵量

（2）焊接煙塵的成分  

焊接煙塵的化學成分，取決于焊接材料（焊絲、焊條、焊劑等）和被焊接材料成分及其蒸發的難易。不同成分的焊接材料和被焊接材料，在施焊時將產生不同成分的焊接煙塵（見表2）。

（3）焊接煙塵的特點及危害  

焊接煙塵的特點有：①焊接煙塵粒子小，煙塵呈碎片狀，粒徑為1mm左右。②焊接煙塵的粘性大。③焊接煙塵的溫度較高。④焊接過程的發塵量較大。一般來說，1個焊工操作1天所產生的煙塵量60～150g。

由于焊接煙塵顆粒直徑非常小，鼻毛、鼻粘膜起不到阻礙作用，可侵入肺的深部并沉積下來。如果被溶解，就可以直接侵入血液造成中毒，有的作為單體停留在肺組織內，導致塵肺疾病。由于焊接煙塵中含有氰化物和錳的氧化物，會導致氫中毒和錳中毒。一些帶有底漆的工件在焊接過程中還會產生含鋅或鉛的煙塵，對人體健康產生危害。

3. 焊接車間保護工人健康的措施

為降低焊接車間內的煙塵量，保護工人身體健康，國家規定有一定的技術性標準和強制性措施。目前常用的方法主要有車間通風、除塵和個人勞動保護。

（1）通風  

通風即車間內空氣與車間外空氣保持良好的流通，通過流動的氣流使焊接煙塵快速擴善，隨空氣一起流出車間，減少車間煙塵滯留量，起到凈化車間空氣的效果，從而減輕煙塵對工人生體健康的危害。通風的途徑除了在車間廠房設計時考慮較多的窗戶外，還可以增加墻面風機和屋頂風機加快空氣的流動速度，以增加通風效果。通風不對焊接煙塵進行收集和任何的處理，只是通過車間內外空氣交換來降低車間內煙塵含量。

通風對于減輕車間焊接煙塵能起到一定效果，而且成本低。但是，對于焊接量和煙塵量較大的車間，效果并不理想。車間內外焊接煙塵最終要么進入大氣，要么降落到地面，對車間內外環境和空氣仍然會造成一定的污染。而且通風有很大的地域局限性，在冬天，北方地區車間通風會造成大量熱量損失，致使車間溫度較低，影響車間工人作業。如果補給熱風，會大量消耗能源。在南方炎熱地區，如果夏天車間采用制冷空調降溫，也不能采用通風方式來降低車間焊接煙塵濃度。

（2）除塵  

除塵與通風的區別主要是增加了對焊接煙塵的收集和集中處理。除塵主要有兩類：一類是通過在焊接點或焊接煙塵產生的位置安裝吸氣頭，在焊接煙塵未大范圍擴散之前就把它吸入管道，再通過管道集中輸送到車間外或進行集中處理。這類方法的優點是焊接煙塵不擴散到車間，對工人健康影響最小。當然，如果不經處理直接排放到大氣也會對自然環境造成污染。如果通過有效的過濾處理，空氣可循環進入車間，這對于冬季北方進行取暖的車間和夏季南方裝有制冷空調的車間而言，是最佳的選擇方式，可避免熱量和冷量的損失。另一類是在焊接煙塵擴散到車間后，在通風的基礎上，增加誘導風機等輔助手段，將煙塵隨空氣通過屋頂集中排放。煙塵如果直接排放到大氣，也會對環境造成污染。

（3）勞動保護 

主要對個人而言，對阻止焊接煙塵的擴散、減輕車間焊接煙塵量、凈化車間空氣起不到作用。防止煙塵的個人勞動保護一般是普通口罩。現在出現了一些新的焊接專用保護罩，不僅可以避免弧光對眼睛的傷害，而且帶有一種過濾裝置，通過管道向操作者輸送進化后的空氣，完全避免吸入帶有焊接煙塵的空氣，對勞動者起到了很好的保護效果。缺點是不能改善車間環境狀況，而且保護罩價格昂貴，難以普及應用。

4. 除塵技術及應用

不管是凈化車間空氣還是保護勞動者身體健康，除塵是最好的辦法。不同除塵方法效果不同，下面介紹幾種常用的焊接車間除塵技術。

（1）屋頂排塵 

主要是通過車間頂部排風裝置將焊接煙塵隨空氣一起從車間底部排除。該辦法是通過在車間屋頂合適的位置安裝送風和排風裝置，通過送風和排風，使得車間煙塵氣流向著排風的方向流動，從車間頂部排除。

由于焊接煙塵往往上升到一定高度后懸浮，形成高濃度的煙塵層，使得流動困難。為此，根據高濃度的煙塵層的位置高度，可在車間內部一定高度的合適位置安裝誘導風機，使懸浮的焊接煙塵流動起來。誘導風機主要運用理論來自空氣動力學中，即少量高速噴流氣體的擾動特性。擾動噴流能夠有效地誘導周圍靜止的空氣，而帶動空氣流通。在無風管的條件下根據動量守恒定律：噴流的中心速度由出口點起逐漸減低，但是噴流寬度逐漸增加，所誘導周圍的空氣量也逐漸增加。根據這個原理，新風被誘導，被送到必要的區域，與帶有煙塵的空氣混合，最后經排風機排至室外。根據車間高度、寬度及煙塵滯留特點，以適當的系統設計布置，實現最佳的室內氣流組織，達到高效經濟的通風除塵效果。

屋頂除塵比普通通風效果好，車間內外換風量小，而且成本低，易于改造和施工。但是，屋頂排塵的效果仍然不佳。由于焊接煙塵需要先擴散到車間，車間空氣質量仍然較差，工人吸入煙塵的幾率仍然較大。車間換風量仍然較大，北方地區冬天車間的采暖使其應用受限。一些南方企業在車間內裝了空調，夏天使用空調時就不能讓車間內外空氣交換過快。而且，風機的質量和壽命對運行效果影響很大。

（2）工位集中除塵  

普通的工位除塵是在車間內部鋪設通風管道，在焊接工位設置通風口，在車間外部設置大功率風機，將焊接時產生的煙塵靠風機的吸力有通風口吸入，再通過氣體輸送采用管道集中排除車間，如圖1所示。

車間內部與通風口壓力相比，處于微正壓。由于空氣流向是從高壓到低壓，焊接產生的煙塵就會隨氣流進入通風管道。采取這種辦法，通風口與煙塵源較近，擴散的煙塵大大減少，對煙塵的吸入比例較高。由于煙塵擴散減少，車間空氣狀況大大改善，工人吸入煙塵的可能性大大降低。缺點是需要在車間內部鋪設較長的管道，不易于改造施工，維護和壽命也是問題。而且管道和焊接煙塵采集點都是固定的，離集塵點越遠，收集的效果就越差。

在實際應用中，需根據廠房結構、車間大小、焊接點位置分布等計算、設計和布局管道、選擇風機，是一項較為復雜的工程。如果設計不合理，即使投入大量的資金和設備也不能取得良好的效果。

新的工位除塵采用了分散的煙塵凈化器，就近對焊接煙塵進行過濾處理，效果很好，凈化后的空氣直接循環進入車間。

（3）焊接煙塵凈化機凈化  

焊接煙塵凈化機凈化是工位除塵的一種。不同于普通工位除塵，煙塵凈化可以不鋪設集中管道，將吸入的煙塵引入過濾系統，過濾后的干凈空氣重新排放到車間，煙塵則沉積到容器。如圖2所示。焊接煙塵凈化機由凈化器、吸氣臂和吸氣罩組成，凈化器一般分上中下三箱體，上箱體有引風機、脈沖閥、氣包、脈沖清灰控制儀，中箱體有噴吹管，下箱體為焊煙過濾室，內部有濾筒及活性碳，底部設有積塵斗，積塵斗用于及時收集濾筒下粉塵。

焊接煙塵凈化機的工作原理：引風機運轉時，含塵氣體由進風口進入除塵器，在除塵器內氣流被強制改變風向且流速減慢，煙塵隨氣流穿過濾筒時，被濾筒過濾而阻留在其外壁，凈化后的氣體由濾筒內上升進入中筒體，經風機從風出口經活性碳二次過濾排出，當濾筒表面粉塵較多時，操作脈沖按鈕，脈沖噴吹控制儀開始工作，電磁脈沖閥工作，使氣包內的壓縮空氣經噴吹管噴高速射到濾筒內，同時誘導數倍于噴射氣量的周圍空氣進入濾筒，造成濾筒內瞬時正壓，使積附在濾筒外壁的粉塵落于灰斗中，并于停機后排出機外收集起來。

采用焊接煙塵凈化機可在過濾除煙塵及旋焊處，以小風量高壓頭就近搜集處理。其特點是經過濾，煙塵凈化率達99.9%，凈化器能將0.3mm的微小顆粒過濾，不會對車間及外部環境造成任何污染，能耗小，靈活機動，不焊不開機，操作方便，煙塵氣體經凈化后可排入車間循環使用，有效避免冬季熱量損失。吸氣臂具有很大的柔性，可360°旋轉，吸氣罩可在一定范圍內隨焊槍移動。吸氣臂直徑和長度可根據實際情況選擇。

單體焊機煙塵凈化機可固定在一個工位使用，也可以移動到任意工位使用（底部裝有輪子），對焊接工位不固定的車間非常方便。另外，焊機煙塵凈化機還可以帶兩個吸氣臂，同時用于距離較近的兩個焊接工位。

（4）采用吸塵焊槍  

吸塵焊槍是一種將焊槍與抽風吸嘴組合在一起的焊接裝置。吸塵焊槍的效果與移動式焊接煙塵凈化機相同，即在焊接煙塵未擴散前就將其吸入管道，有害氣體可遠離呼吸區，能有效避免焊接煙塵對車間的污染和對人體健康的危害。吸塵焊槍僅僅是吸取焊接煙塵，對焊接煙塵凈化處理還需要配置焊接煙塵進化機，其工作原理如圖3所示。

吸塵焊槍的吸風口與焊接煙霧產生源距離較近，一般只有幾厘米，因此抽風的效果較好。工人操作時，只要移動吸氣焊槍，吸嘴也就同時移動，無需另外的動作，對一些較為復雜的結構件，其吸塵效果作用是無法替代的。

5. 結語

焊接煙塵污染環境，危害人體健康，但是只要有焊接生產，就不可避免地產生焊接煙塵。工程機械生產中，焊接是必不可少的，因此就不得不面對焊接煙塵的污染與危害。但是，面對焊接煙塵，應積極采取措施，使其對人體、對環境的危害盡可能的降低。工程機械生產遍布全國，而中國國土面積大，不同地區氣候差距大，因此對焊接車間除塵的方法有著不同的需求。企業應根據所在地區的氣候環境、焊接量大小、車間設施等選擇合適的焊接煙塵處理方式，并有針對性地布局除塵設備，已達到最佳的效果。