Оценка состояния воздушной среды сборочно-сварочного производства машиностроительного комплекса

ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ СБОРОЧНО-СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА
Савченко Т. Б.

Иркутский Государственный технический университет (г. Иркутск)

Машиностроительное производство со сложным технологическим комплексом, в котором используют металлургические, механические, термические и химические процессы, загрязняют окружающую воздушную среду пылью и другими вредными технологическими выбросами. Поэтому защита от вредных технологических выбросов атмосферного воздуха, который необходим для жизни людей, животного и растительного мира, служит основой многих технологических процессов и является важнейшей экологической проблемой.[1]

Цель данной работы в оценке состояния воздушной среды в цехе по производству металлоконструкций. В цехе по производству металлоконструкций используется ручная и полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа. Концентрация сварочного аэрозоля при ручной сварке достигает в рабочей зоне 30 мг/м³, что превышает допустимую санитарную норму.

Рассмотрим процесс образование загрязняющих веществ в сборочно-сварочном производстве. Все сварочные процессы протекают при быстром изменении температуры свариваемого или разрезаемого металла от температуры окружающего воздуха до температуры испарения металла. В этом диапазоне температур происходят разнообразные физические и химические процессы. Все применяемые источники нагрева отличаются большой тепловой мощностью, способствующей образованию сварочного факела ( или режущей струи).

Нагретые до высокой температуры и поэтому более лёгкие, чем окружающий воздух, пары металла, компонентов электродного покрытия или других сварочных материалов поднимаются над местом сварки и попадают в зону температур одного порядка с окружающим воздухом, поэтому быстро конденсируются и затвердевают. Это способствует выделению в окружающее пространство значительного количества металлических паров, которые образуют мелкодисперсную пыль ( сварочный аэрозоль). Сварочная пыль на 99 % состоит из частиц размером 0,001 – 1 мкм, почти на 1% 1-5 мкм, частицы размером более 5 мкм составляют всего десятые доли процента. Уровень выделений и химический состав сварочного аэрозоля при сварке покрытыми электродами определяется:

Содержанием в шлаковом расплаве, образующемся в результате плавления покрытия на торце электрода, химических элементов или соединений с высокой упругостью пара ( марганца щелочных металлов, фтористых соединений и т.д.)
Окислительным потенциалом атмосферы дуги;
Диаметром электрода и режимом сварки ( род и величина сварочного электрода;
Характеристикой кислотности шлака от которой зависит интенсивность испарения отдельных его составляющих компонентов.[2]

Используя #M12291 1200008298"Методику расчета выделений (выбросов) загрязняющих веществ в атмосферу при сварочных работах (на основе удельных показателей)"#S подсчитаем валовый выброс загрязняющих веществ.[3]

Расчет будем производить по каждому виду сварочных работ.

Удельные выделений загрязняющих веществ ( табл.1) при сжигании электродов возьмём из приложения.

Таблица 1

Удельные выделения загрязняющих веществ

при ручной дуговой сварке штучными электродами.

Выделяющееся вещество, его код	Удельные выделения g (г/кг)
Выделяющееся вещество, его код	УОНИ 13/55	ОЗС-12	ОЗЛ-6
Железа оксид ( 0123)	14,90	8,90	6,06
Марганец (0143)	1,09	0,80	0,25
Хром шестивалентный(0203)	-	0,50	0,59
Пыль неорганическая с содержанием SiO₂ 20…70 % (2908)	1,0	-	-
Фториды(0344)	-	1,80	-
Фтористый водород (0342 )	0,93	-	1,23
Диоксид азота (0301)	2,70	-	-
Оксид углерода (0337)	13,3	-	-

При расчете выбросов будем учитывать образование огарков сварочных электродов. Расчет нормативного образования огарков сварочных электродов при работе сварочных аппаратов выполним, исходя из количества израсходованных электродов и нормативного образования отходов при работе сварочных аппаратов по формуле:

, т/год

где - количество использованных электродов, кг/год;

норматив образования огарков от расхода электродов, %, который принимается по данным предприятия, либо действующим отраслевым нормативом. При отсутствии указанных сведений норматив образования отходов рекомендуется принимать, равным 15%, т.е. 15%.

По данным предприятия суммарный расход электродов УОНИ 13/55-400кг, ОЗС-12 – 350 кг, ОЗЛ-6 -250 кг, за год составляет 1 тонну.

Нормативное количество огарков сварочных электродов УОНИ 13/55 составит:кг/год, тогда В=340 кг/год

Нормативное количество огарков сварочных электродов ОЗС-12 составит:кг/год, тогда В=297,5 кг/год

Нормативное количество огарков сварочных электродов озл-6 составит:кг/год, тогда В=212,5 кг/год

2.Определим массовые выделения загрязняющих веществ в местную вентиляцию от электродов УОНИ 13/55. Очистка газов отсутствует, поэтому =

Максимально разовый выброс определим по формуле:

г/с

где В- максимальное количество сварочных или наплавочных материалов, расходуемых в течение рабочего дня, кг;

t- время, затрачиваемое на сварку в течение рабочего дня, ч.

То же от электродов ОЗС-12, ОЗЛ-6

3.Определим валовые выделения и выбросы от электродов УОНИ 13/55, ОЗС-12, ОЗЛ-6. Очистка газов отсутствует, поэтому =

Расчёт валового выброса загрязняющих веществ при всех видах электросварочных работ проведём по формуле:

т/год

где - удельный показатель выделяемого загрязняющего вещества г/кг сварочного и наплавочного материала, определим с помощью таблицы №1

В- масса расходуемого за год сварочного или наплавочного материала, кг (м³).

К- коэффициент эффективности местных отсосов. В машиностроительных предприятиях применяют отсасывающие панели. Принцип которых заключается в отклонении факела вредных выделений всасывающим факелом в противоположную сторону от работающего с тем, чтобы загрязняющие вещества не проходили через зону его дыхания. Для практических расчётов используют К=0,7…0,75

Определим валовые выбросы от всех электродов по каждому загрязняющему веществу

т/год

Неуловленные загрязняющие вещества удаляются через общеобменную вытяжную вентиляцию. Валовые выбросы до очистки ( т/год) рассчитаем по формулет/год. Выбросы местной вытяжной вентиляции и общеобменной вентиляции пропорциональны

(1-К)/К=0,3/0,7=0,4286.

Поэтому для выбросов общеобменной вентиляции запишем:

По аналогии определяются валовые выделения общеобменной вентиляции для каждого вещества и по каждому виду электрода.

Таким образом валовый выброс загрязняющих веществ по всем видам сварки по диоксиду азота составит 0,191924 т/год; по марганцу и его оксидам составит 0,065418 т/год; по оксидам железа 0,003163 т/год.

Электроды по количеству аэрозоля, выделяемого при сварке, можно расположить в следующей последовательности в зависимости от вида покрытия: кислое- целлюлозное - основное – ильменитовое – рутиловое. По содержанию оксидов марганца в аэрозоли последовательность изменяется: кислое- ильменитовое- основное и рутиловое- целлюлозное.

При сварке углеродистых и низколегированных конструкционных сталей электродами с кислым, ильменитовыми, рутиловыми и целлюлозными покрытиями наибольшую вредность представляют марганец и оксиды железа с примесью 3-6 % марганцевых соединений, а при использовании электродов основного вида – оксид железа с примесью 3-6% фтористых или марганцевых соединений.

Итак снизить уровень выделения сварочного аэрозоля в воздух можно с помощью совершенствования процесса, выбора технологии и способа сварки, вида и марки сварочного материала, режима сварки, а также применение современных эффективных средств местной вентиляции.

Литература:

1 Брауде М.З. Охрана труда при сварке в машиностроении. М.,» Машиностроение», 1978.-144с.

2 Писаренко В.Л., Рогинский М.Л. Вентиляция рабочих мест в сварочном производстве.М., Машиностроение, 1981.-120с., ил.

3 Методика расчёта выделений ( выбросов) загрязняющих веществ в атмосферу при сварочных работах ( на основе удельных показателей) / НИИ Атмосфера.-СПб.,1997.