管理焊烟粉尘的三大挑战

——正确设计的通风装置可确保员工和车间安全高效地工作

      焊烟粉尘可能对健康构成严重威胁,并且还会给空气质量控制系统带来问题。在决定如何管理设施中的焊烟粉尘时,您需要考虑多种情​​况因素和所使用的焊接设备,这两种因素都会影响最终目标的实现方式。

      这些注意事项有哪些?处理这些烟雾意味着要考虑小粒径,许多金属的毒性以及金属粉尘的可燃性。了解烟雾的产生方式和位置以及工作区域是否是用于大型制造工作的宽阔区域,单个焊接工位或机器人焊接单元也很重要。

(图1)像这样的带有延伸臂的便携式焊烟除尘器的源点捕获单元适用于焊接操作较小且不必在一个特定区域进行焊接的车间。

 

以下总结了管理焊烟粉尘和保持健康的室内工作环境相关的三个主要挑战。

 

No. 1:烟雾难以处理

      尽管许多设施会产生某种类型的粉尘,并且控制粉尘始终很重要,但一些工厂仍参与零件的制造,这些零件会在焊接过程中释放出有害的物质。具体地,那些焊接包含铬的金属的制造商产生其中存在六价铬的焊烟粉尘。该化合物可引起皮肤溃疡和肺部损伤,长期接触可引起肺,肾和其他器官癌。焊接含铬的不锈钢时会生成六价铬,并且在与铬合金化的其他金属中也会发现六价铬,从而使其具有抗腐蚀能力。

      焊接烟尘颗粒不仅来自被焊接的材料,还来自焊丝。除六价铬外,焊烟粉尘中的其他潜在有害材料还包括铁,镍,锌,锰,铜,铍,铅和镉。其中一些物质(例如锌)会引起过敏反应和称为“金属烟热”的免疫反应,该反应模仿了与流感相关的症状。铁虽然无毒,但会在肺部堆积并引起铁锈病(慢性​​肺部疾病)。铍引起一种称为铍病的肺部疾病,通常是致命的。铅和锰是损害大脑的神经毒素。其他元素,例如六价铬和镍,是已知的致癌物,会增加患癌的风险。

      作为焊接烟尘排放到空气中的颗粒非常小。尺寸范围从10微米到0.1微米,大多数小于1微米。它们足够小,可以进入人体细胞并造成损害。小尺寸也意味着焊烟粉尘比空气轻,尤其是加热时。必须设计一种用于收集这些烟雾的系统,以处理比大多数灰尘都小的微粒。

 

No. 2:焊烟粉尘会引发火灾和爆炸危险

       焊接产生可能会燃烧的金属粉尘和气体。K st值大于零的任何材料都可能爆炸。例如,焊接碳钢时产生的粉尘的平均K st值为170。(此值表示每秒的巴米,它通过测量最有利的粉尘和空气混合物产生爆炸的最大压力上升速率来表示爆炸将发生多大。通常,K st值越大,爆炸越剧烈。)一些金属,例如铝,其K st它的值很容易成为碳素钢的两倍,并且作为粉尘具有爆炸性。处理焊烟粉尘需要采取适当的灭火和预防措施,并防止材料积聚在设施中的任何位置。

      焊接烟尘过滤器可用的一种选择是阻燃涂层。由于金属粉尘可能会爆炸,因此防火和灭火是必不可少的安全功能。所有的国家消防协会指南均适用于焊烟粉尘,包括涵盖爆燃排放的标准68和69,以及涉及可燃粉尘处理的652和654。如有任何其他要求,应咨询熟悉您所在地区特定标准的地方当局。

      焊烟粉尘系统的灭火和预防需要几个步骤。抑制火花以防止其进入焊烟除尘器可能发生在源头,焊烟除尘器之前的管道系统中以及焊烟除尘器入口处。火花放电器对于防止大多数火花到达焊烟除尘器很重要,但仍有火花可能通过的风险。防爆阀可以防止火灾通过管道系统传播回来。

      电子控制系统可以检测火花,烟雾或火焰并激活控制系统。化学控制系统可以抑制或扑灭火焰,但必须经过特殊许可,可用于金属粉尘,因为某些金属火灾会与水或化学灭火剂发生爆炸性反应。D类灭火器已批准用于涉及金属粉尘的火灾。

(图2)当工件大于任何焊接台所能容纳的范围,或者使用便携式烟尘焊烟除尘器根本没有意义时,车间必须依靠周围的系统将焊接烟气从室内环境中清除。

 

      过滤器在焊烟粉尘系统中也可能是灭火的重要组成部分。主要是纤维素的过滤器是易燃的,但是当使用防火涂料处理时,它们可以防止燃烧并有助于控制爆燃。一般焊烟除尘器设计都有过滤器,可帮助隔离爆炸并防止爆炸对工作场所造成损害。如果未对此类爆炸隔离系统进行测试和批准,则化学隔离可能是一个好的解决方案。

      滤波器也应接地,以确保任何静电荷都能安全散逸。

 

No. 3:一种系统设计不适用于所有焊接应用

      焊烟粉尘焊烟除尘器系统的基本设计取决于设施中的焊接活动。如果焊工在工位上工作,或者如果使用的是自动焊接室,则可以将系统设计为近距离或源点捕获。这包括通常围绕烟气源建造的罩或可根据需要移动以定位它们的万向臂。

      如果一家工厂没有很多焊工,而且他们并不总是在同一地方工作,那么可以选择便携式焊烟除尘器(见图1)。与较大的系统相比,它们移动的空气较少,并且不适合承受较大的烟雾负荷,但是当固定方法不起作用时,它们可用于处理源点捕获。

      如果在空旷的地方进行焊接,或者焊工在需要四处走动的大型物品上工作,那么周围环境系统通常是最好的解决方案(参见图2)。该系统是将一定量的空气移出该区域并通过过滤器,然后将其排到室外或再循环到建筑物中。

      焊烟除尘器可以是便携式的,中央(集中式)的,也可以安装在工作区域上方(吸顶式焊烟除尘器)。每个选项都有优点和缺点。便携式焊烟除尘器可以轻松移动,但是它们不如大型焊烟除尘器强大。中央焊烟除尘器对于大面积或多个源捕获点最有效,但是如果在内部,则它们会占用地面空间并可能引起爆炸危险。通常建议将焊烟除尘器放置在外面,以节省宝贵的地面空间并确保安全的防爆通风(请参见图3)。安装在工作区域上方(通常是机器人焊接机上方)的焊烟除尘器不会占用地板空间,但会在其下方造成危险或损坏昂贵的设备。它们也很难配备火灾和爆炸安全装置。

      将空气再循环回设施的环境系统的最大优势之一就是节省了能源成本。当加热的或装有空调的空气排到室外时,所消耗的能量就会损失。许多企业发现,烟雾收集系统可以在两年内收回成本,同时节省能源成本。将过滤后的空气返回建筑物也可以防止内部产生负压。

       为了有效过滤,系统的设计必须具有正确的气布比,以立方英尺/分钟至平方英尺的过滤介质为单位。对于环境系统,这大约是0.112CMM / 0.092㎡的过滤介质,对于封闭式或机器人系统,它接近1.5 / 1。系统所需的总CMM取决于需要循环的空气量和源捕获点的数量。

      虽然某些类型的灰尘很重或很粘,需要更多的CMM才能移动它们,但焊烟粉尘却非常轻。但是,小粒径意味着系统中使用的过滤器必须能够有效滤出亚微米颗粒。

       可以使用各种过滤器材料,并且过滤器的MERV等级告诉您过滤器的效率。(MERV代表最低效率报告值,这是供热,制冷和空调工程师协会制定的指南。该值在1到16之间变化。MERV越高,过滤器捕获空气中颗粒物的效率越高。 )例如,MERV 15过滤器在捕获1至0.3微米(大多数焊接烟尘颗粒的平均尺寸)的颗粒时,效率高达99.9%。通常建议在空气再循环时使用此额定值。如果焊烟粉尘中含有六价铬或其他危险材料,则可能需要额外的高效微粒空气(HEPA)过滤器。

(图3)有远见的公司将集尘器放置在建筑物的外部,以节省生产场地上的宝贵空间,并在发生与金属集尘有关的爆炸时最大程度地减少损坏。

 

      为了最大程度地提高过滤器效率和使用寿命,用于焊烟粉尘的焊烟除尘器通常具有高进气量的进气口,该进气口将空气带入过滤器的高度,然后将其向下推向料斗。焊烟粉尘太轻,入口不应位于过滤器下方,因为这会缩短过滤器寿命。此外,焊烟除尘器应具有变频驱动器。这样可以通过传感器调节CFM,并且可以使过滤器上的压降保持一致,从而延长了过滤器的使用寿命,并节省了脉冲清洁的成本。

      当收集到烟雾并从空气中过滤出来时,它们会被捕获为细粉尘,否则可能会沉积在表面上并引起火灾。通常将这些灰尘收集在料斗中并进行处理。

      处置法规取决于当地法规和所涉及材料的类型。由于焊烟粉尘通常是焊丝中的金属,焊接表面中的金属以及在此过程中形成的氧化颗粒的混合物,因此必须妥善处理灰尘。尽管焊烟粉尘中发现的某些金属(例如铝和锌)可以回收,但在大多数情况下这些金属的量可能不值得尝试分离。

我们专注于此

      焊烟粉尘是集尘领域中的一个独特问题。这种金属材料是在高温下产生的,充满了有害的化合物,可以挑战尚未准备好处理的系统。在专业工程师的带动下,我公司可以设计出适合焊接工在工厂工作方式的系统。它还可以使它们保持健康,防止金属粉尘着火,甚至节省取暖费用。

      从长远来看,建立焊烟粉尘收集系统的捷径最终可能使制造商付出成本,这既会损害员工的健康,也可能损害设施。通过定期维护,我公司精心设计的系统可以工作多年,从而有助于确保人们的安全和生产力。