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电弧焊的弧光危害与防治

发布时间：2013/10/30 15:09:57 点击次数：

孙彦水马俊花

（河北冀雅电子有限公司河北石家庄 050071）

摘要：本文阐述了电弧焊弧光所造成的危害种类及其严重程度，并围绕自动变光焊接面罩的基本结构、工作原理、性能指标、防护效果等，重点介绍了防治电弧焊弧光危害的这种专门利器。

关键词：电弧焊；弧光；危害；防治；自动变光焊接面罩

1.电弧焊的规模及地位

焊接是集多门类、多学科技术为一体的成形技术。它作为一种精确、可靠、低成本、高技术的材料连接方法，未来仍将是制造业的重要加工手段。

电弧焊仍是主要的焊接工艺方法。在发展中国家，手工电弧焊的用量仍将保持在约60%的较高水平。即便在气体保护电弧焊中，也有相当大的比例是采用手工或半自动的操作方式。在中国大陆，含焊接机器人在内的自动化焊接设备占总焊接设备的比例大约为10-15%^[1]。一些焊接专机目前也还达不到完全的自动焊，操作人员最多一人操作一台设备，且眼睛不能离开电弧，需随时观察焊缝，随时调整焊接参数或焊枪位置。如图1所示。

图1 鸟巢钢结构全自动仰焊现场

根据文献[2]，电焊作业人员数量约占全国工业总人数的2%-3%。而《第二次全国经济普查主要数据公报（第一号）》显示，我国工业及建筑业总人数为1.57亿人。若都按2%的比例计算，则全国从事电焊作业的人员总数应该在315万左右。另据日前从国家安全生产监督管理总局得到的截至到2011年底的数据，中国大陆仅是持有“熔化焊接与热切割作业”焊工证的人数就已达265万人以上。

2.电弧焊的弧光危害及其严重程度

在焊接弧光造成的危害中，可以分为直接伤害和间接危害。直接伤害是指高能弧光直接作用于施工人员所造成的人体损伤。而间接危害则可以包括伴随弧光而产生的有毒有害气体等其他物质对施工人员的伤害以及焊工受到职业伤害后对生产效率、人工成本、企业形象、社会效益等造成的潜在损害。

2.1电焊弧光的直接伤害

电焊弧光中包含高强度的紫外线、可见光和红外线等，它们都可对人体造成严重伤害。其中，最直接伤害首先体现在对眼部和皮肤的伤害上。

图2 焊接弧光的能量构成^[3]

2.1.1电焊弧光对眼睛的直接伤害

紫外线会导致俗称为“电弧眼”的电光性眼炎（图3）、翼状赘肉（图4）、黄斑病变（图5）、白内障（图6）、皮炎甚至皮肤癌。


图3电光性眼炎（电弧眼）

图4 翼状赘肉

图5 黄斑病变

图6 白内障电弧产生的强可见光，其光亮度变化可达数千甚至上万倍，远远高于肉眼能承受的极限。强可见光可引起短暂失明、视力下降、眼睛疲劳、眼睑痉挛和结膜炎等。其中，波长为440nm 的蓝光极具穿透性，对视网膜极具伤害^[4]。红外辐射可产生热效应，引起眼睑慢性炎症和白内障等。目前，电弧造成的眼伤害依然是焊工所遭受的最大的危害因素。焊接弧光引发的焊工电光性眼炎被列为是尘肺病之外的第二大职业病^[5]。调查数据显示，我国电焊作业人员中，电光性眼炎的罹患率高达95%以上^[6-7]。晶状体混浊（职业性白内障）在电焊工人中检出率为11.45%-15.8%^[8,2] ，电焊工人中角膜薄翳检出率为25.1%-。因急性电光性眼炎或电光性眼炎反复发作而导致的电焊工人视力下降的比例为19.8%-20.7%^[8-9]。35.6%^[8-9] 若按300万电焊工（不计电焊辅助工）总数及上述比例，则在我国电焊作业者中，职业性白内障患者人数达34-47万，角膜薄翳患者达75-107万人，电光性眼炎致视力下降者达59-61万人。据世界卫生组织估计，全世界约有1800万人因白内障导致失明，这其中，有5%也就是90万人是由各种原因导致的紫外线过量辐射造成的。若按照人口比例推算，中国因紫外线过量辐射造成的白内障盲人总数应在18万人左右。这组数字仅仅大致描述了电焊弧光对焊工造成的眼部伤害，其严重程度就足以触目惊心了。 2.1.2电焊弧光对皮肤的直接伤害焊接弧光对于皮肤的伤害，则主要是由于弧光射线的高能量瞬时聚集于裸露部位表皮，引发组织热效应，导致细胞坏死，以及射线，特别是强紫外线条件下的，诱发性皮肤细胞癌变。此外，如果人体吸收的弧光能量得不到及时释放，便会在被吸收部位残留富集，从而对该部位组织细胞造成进一步的损伤，这种损伤往往是慢性的，而且一旦引发病变，一般难以治愈。因此，连续焊接时间越长，人体受到弧光伤害也相对越严重^[3]。

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