При сварочных работах

При выполнении сварочных работ атмосферный воздух загрязняется сварочным аэрозолем. В его составе в зависимости от вида сварки, марок электродов и флюса находятся вредные для здоровья человека оксиды металлов (железа, марганца, хрома, ванадия, вольфрама, алюминия, титана, цинка, меди, никеля и др.), а также газообразные соединения (фториды, оксиды углерода и азота, озон и др.).

Определение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при сварочных работах проводят в соответствии с методикой расчёта выделений (выбросов) загрязняющих веществ в атмосферу при сварочных работах (на основе удельных показателей), разработанной НИИ «Атмосфера» в 1997 г. [16]. Удельные показатели выделения загрязняющих веществ при производстве для некоторых сварочно-наплавочных работ приведены в табл. 44.

Количество загрязняющих веществ, выделяющихся при сварке или наплавке под флюсами, принято характеризовать валовыми выделениями, отнесенными к 1 кг расходуемых сварочных материалов. В процессах резки металла удельные показатели выражены в граммах на погонный метр длины реза и имеют разные значения в зависимости от толщины разрезаемого металла.

Расчет нормативного образования огарков сварочных электродов при работе сварочных аппаратов выполняется, исходя из количества израсходованных электродов и нормативного образования отходов при работе сварочных аппаратов по следующей формуле:

М = G · n · 10^–2, кг/год, (38)

где G – количество использованных электродов, кг/год; n – норматив образования огарков от расхода электродов, n = 15%.

Расчёт производится с учётом двадцатиминутного осреднения.

M_вал = К _i · M: 10^–6 · (1 – η), т/год, (39)

M_макс = К _i · M: T: 3600 · (1 – η) · F, г/с, (40)

где К_i – удельный показатель выделения загрязняющего вещества на единицу массы расходуемых материалов, г/кг; М – расход применяемых сырья и материалов, кг/год; η – степень очистки воздуха в соответствующем аппарате, которым снабжена группа технологических агрегатов; Т – время работы сварочного поста за год, часы; F – коэффициент двадцатиминутного осреднения, находится по формуле:

F = J: 20, (41)

где J – продолжительность производственного цикла, до 20 мин.

Задание. Произвести расчет выбросов для каждого из трех вариантов видов сварки (табл. 44), исходя из возможного времени проведения сварочных работ (Т) от 100 до 500 ч. Масса израсходованного материала (G) от 350 до 1600 кг. Продолжительность производственного цикла (J) от 30 до 300 мин.

Таблица 44. Удельные показатели выделения загрязняющих веществ при сварке и наплавке металлов

(на единицу массы расходуемых сварочных материалов)

Используемый материал и его марка	Наименования и удельные количества выделяемых загрязняющих веществ, г/кг
Сварочный аэрозоль	В том числе	Фторис- тый водород	Диок- сид- азота	Оксид угле- рода
Железа оксид	Марганец и его соединения	Хром шестивалентный (в пересчете на CrO3)	Пыль неорганическая, содержащая SiО2 (20–70%)	Прочие
Наименование	Колич.
I вариант. Ручная дуговая сварка сталей штучными электродами
УОНИ-13/45	16,4	10,69	0,92	–	1,40	Фториды (по F)	3,3	0,75	1,50	13,3
УОНИ-13/65	7,5	4,49	1,41	–	0,80	Фториды (по F)	0,80	1,17	–	–
АНО-15	19,5	17,28	0,99	–	–	Фториды (по F)	1,23	0,43	–	–
ЭА48А/2	17,8	15,89	0,5	0,90	0,50	Титана диоксид	0,01	1,76	0,9	1,9
ВИ-ИМ-1	5,8	4,66	0,42	0,12	–	Ni и NiO (по Ni)	0,6	0,63	–	–
МР-1	10,8	9,72	1,08	–	–	–	–	–	–	–
ЭА48А/2	17,8	15,89	0,5	0,90	0,50	Титана диоксид	0,01	1,76	0,9	17,8
АНО-7	12,4	8,53	1,77	-	1,10	Фториды (по F)	1,0	0,40	0,35	4,5
II вариант. Ручная дуговая сварка чугуна
О3Ч-1	14,7	9,81	0,47	–	–	CuO (по Сu)	4,42	1,65	–	–
ЦЧ-4	10,3	8,26	0,36	–	0,3	CuO (по Сu)	0,05	1,87	–	–
Ванадий	0,2	–	–	–
Соли HF (по F)	1,13	–	–	–
ПАНЧ-11	10,7	4,47	1,40	–	0,03	Ni и NiO (по Ni)	4,8	–	–	–
ОЗЧ-2	10,0	4,63	0,20	-	0,4	CuO (по Сu)	3,55	–	–	–
III вариант. Ручная дуговая наплавка сталей
ОЗН-250	22,4	20,77	1,63	–	–	–	–	1,04	–	–
ОЗН-300	22,5	18,08	4,42	–	–	–	–	1,09	–	–
ЭН-6ОМ	15,1	14,46	0,49	0,15	–	–	–	1,28	–	–
ОМГ-Н	37,7	35,22	0,92	1,54	–	Ni и NiO (по Ni)	0,02	1,74	–	–

Пример расчета. Технологический процесс: ручная дуговая сварка сталей штучными электродами марки АНО-4. Масса израсходованного материала G = 300 кг, таким образом, для расчета выбросов загрязняющих веществ используем расход электродов АНО-4, равный 255 кг/год (М).

Продолжительность производственного цикла (J): 12 мин.

Время работы сварочного поста за год (T): 120 ч.

Коэффициент двадцатиминутного осреднения F = 12: 20 = 0,6.

Аппарат очистки воздуха отсутствует, η = 0.

Удельные выделения загрязняющих веществ при сварке электродами АНО-4:

Железа оксид, К i , = 15,72 г/кг

Марганец и его соединения, К i , = 1,66 г/кг

Пыль неорганическая (70–20% SiO2), К i , = 0,41 г/кг

M_{вал железа оксид} = 15,72 · 255: 10^–6 · (1 – 0) = 0,004009 т/год.

M_{вал марганец и его соединения} = 1,66 · 255: 10^–6 · (1 – 0) = 0,00423 т/год.

M_{вал пыль неорганическая} = 0,41 · 255: 10^–6 · (1 – 0) = 0,000105 т/год.

M_{макс железа оксид} = 15,72 · 255: 120: 3600 · (1 – 0) · 0,6 = 0,005567 г/с.

M_{макс марганец и его соединения} = 1,66 · 255: 120: 3600 · (1 – 0) · 0,6 =

= 0,000588 г/с.

M_{макс пыль неорганическая} = 0,41 · 255: 120: 3600 · (1 – 0) · 0,6 =

= 0,000145 г/с.

Итоговые значения оформлены в табл. 45.

Таблица 45. Результаты расчётов выбросов

(электроды марки АНО-4)