焊接生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生許多的環(huán)境污染物，如各種有毒氣體、焊接煙塵、弧光輻射和電磁輻射等。這些污染物...

焊接生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生許多的環(huán)境污染物，如各種有毒氣體、焊接煙塵、弧光輻射和電磁輻射等。這些污染物不僅會直接污染焊接生產(chǎn)場所的環(huán)境，也嚴重危害著車間工作人員的身體健康。本文著重介紹了焊接煙塵的危害及焊裝車間內的煙塵凈化方案。

焊接煙塵是指焊接過程中產(chǎn)生的“煙”和“粉塵”。被焊金屬材料和焊接材料（焊條和焊絲）熔化時產(chǎn)生的高溫金屬蒸汽，在空氣中迅速蒸發(fā)→氧化→冷凝形成的細小固態(tài)粒子，彌散在電弧周圍，從而形成焊接煙塵。

焊接煙塵嚴重地危害著工作人員的身體健康。GB16194-1996《車間空氣中焊接煙塵衛(wèi)生標準》中明確規(guī)定：車間空氣中焊接煙塵最高容許濃度為6mg/m3。為此，汽車生產(chǎn)企業(yè)不僅需加強對焊工勞動保護的教育和安全培訓，而且還要采取積極有效的煙塵凈化措施。本文重點介紹了幾種典型的焊接煙塵凈化措施。

煙塵凈化方法及原理

1. 煙氣的凈化

（1）干法去除煙塵顆粒 通過顆粒本身的重力和離心力，使氣體中的顆粒沉降，從氣體中去除。常用的方法有重力除塵、慣性除塵和離心除塵。常用的設備有重力沉降室、慣性除塵器和旋風除塵器等。

（2）濕法去除煙塵顆粒 用水或其他液體使顆粒濕潤，而加以捕集去除的方法。常用的方法包括氣體洗滌、泡沫除塵等，常用的設備有噴霧塔、泡沫除塵器和沖激式除塵器等。

（3）靜電法去除煙塵顆粒

使含有煙塵顆粒的氣體通過高壓電場，在電場力的作用下使其去除的過程。常用的設備有干式靜電除塵器和濕式靜電除塵器。

（4）過濾法去除煙塵顆粒

使含有煙塵顆粒的氣體通過具有很多毛細孔的濾料，而將顆粒污染物截留下來的方法。常用的方法包括填充層過濾、布袋過濾等。常用的設備有顆粒層過濾器和袋式收塵器。

傳統(tǒng)的袋式收塵器的過濾材料有天然纖維、無機纖維與合成纖維。袋式收塵器的變革技術是美國開發(fā)出的聚四氟乙烯覆膜（PTFE）技術。PTFE是一種高分子化合物，化學性質穩(wěn)定，耐酸堿，尤其耐酸性更好；耐高溫，在300℃以下物理化學特性穩(wěn)定。PTFE微孔薄膜的膜表面每平方英寸（約6.45m2）上有90多億個微孔，微孔直徑為0.2～3mm，即使是最小的粉塵顆粒也難以通過薄膜。PTFE覆膜能夠阻擋粉塵透過，因而在濾料內形不成塵餅，令傳統(tǒng)的深層過濾變成了表層過濾，只要表層塵剝離及時，濾料的透氣性就不會大幅度降低，壓力損失也很小。如圖1所示，普通濾材的缺點是，粉塵容易進入濾材內部，使用反吹系統(tǒng)不易清除，導致濾材很快堵塞，縮短濾材使用壽命；覆膜濾材的優(yōu)點是，PTFE微孔膜的濾材屬于表面過濾，不但氣阻低而且粉塵很容易脫落，細小的粉塵也不易進入濾材內部，從而大大提高其使用壽命。

選擇哪一種方法去除焊接煙塵，需從煙塵顆粒的粒徑大小和數(shù)量以及操作費用等方面來考慮。一般情況下，宜采用重力沉降室和過濾法結合的方法。
2. 有害氣體的凈化

（1）吸收法 吸收是利用不同氣體在液體中的溶解度不同，以分離和凈化氣體混合物的一種技術，分為化學吸收和物理吸收兩大類?；瘜W吸收是被吸收的氣體組分和吸收液之間產(chǎn)生明顯的化學反應的吸收過程。從廢氣中去除氣態(tài)污染物多用化學吸收法。例如，用堿液吸收煙氣中的CO2，用水吸收NOX等。物理吸收是被吸收的氣體組分與吸收液之間不產(chǎn)生明顯的化學反應的吸收過程，僅僅是被吸收的氣體組分溶解于液體的過程。例如，用水吸收醇類和酮類物質。

在吸收法中，選擇合適的吸收液至關重要，是處理效果好壞的關鍵。目前在工業(yè)上常用的吸收設備有表面吸收器、板式塔、噴灑塔和文丘里塔等。

（2）吸附法 吸附是一種固體表面現(xiàn)象。它是利用多孔性固體吸附劑處理氣態(tài)污染物，使其中的一種或幾種組分，在固體吸附劑表面分子引力或化學鍵力的作用下，被吸附在固體表面，從而達到分離的目的。常用的固體吸附劑有骨炭、硅膠、礬土、沸石、焦炭和活性炭等，其中應用最為廣泛的是活性炭。

活性炭對廣譜污染物具有吸附功能，除CO、SO2、NOX和H2S外，還對苯、甲苯和二甲苯有機物質具有吸附功能。

用于凈化氣態(tài)污染物的吸附設備可分為固定床、移動床和流化床三種。去除焊接過程中產(chǎn)生的有害氣體，從凈化效果、初投資以及操作費用等方面來考慮，宜采用吸附法，吸附劑宜采用活性炭。
焊裝車間焊接煙塵的治理方案

焊接煙塵的治理在傳播途徑上的控制方式有2種：全面通風凈化和局部排風。

全面通風也稱稀釋通風，它是用清潔空氣稀釋室內空氣中的有害物濃度，使室內空氣中有害物濃度不超過衛(wèi)生標準規(guī)定的最高允許濃度，同時不斷地將污染空氣排至室外或收集凈化。全面通風包括自然通風和機械通風2種方式。在焊裝車間內部，對于電阻點焊焊接作業(yè)一般采用打開門窗或天窗等形式，進行自然通風，也可通過安裝在墻上或天花板上的軸流風機，把車間內的焊煙排出室外。

局部排風是對局部煙塵治理，使局部工作地點不受有害物的污染，保持良好的空氣環(huán)境。一般局部排風機組由集氣罩、風管和風機3部分組成。局部排風按集氣方式的不同可以分為固定式局部排風系統(tǒng)和移動式局部排風系統(tǒng)。固定式局部排風系統(tǒng)主要用于操作地點和工人操作方式固定的大型焊接生產(chǎn)車間，可根據(jù)實際情況一次性固定集氣罩的位置。移動式局部排風系統(tǒng)工作狀態(tài)相對靈活，可根據(jù)不同的工況，采用不同的工作姿態(tài)，保證處理效率及操作人員的便利。

1.對設備工作源進行局部排風

發(fā)生源清除是當焊接工作開始時，除塵系統(tǒng)末端的活動臂管吸風口便開始對產(chǎn)生的煙塵進行抽排?；顒颖蹆群饘贅嫾?，可自行支撐，使軟管可停止于三維空間的任意位置。為確保煙塵的抽排效果，在使用時要保證臂管吸風口與焊點間的距離保持為150～350mm。其原理是煙塵在活動臂管被吸入，經(jīng)過支管道然后進入主管道，再進入除塵器本體。煙塵在除塵器本體內被凈化，凈化后的潔凈空氣進入室內，也可以排出室外。

該方法適用產(chǎn)生焊煙的源頭抽排，可以根據(jù)現(xiàn)場的工作需要配制不同的吸風罩，如加大型、圓形、附帶工作燈型和方口型等多種。發(fā)生源清除的吸塵效率在額定的吸塵距離內（無外界橫風干擾）的吸塵率在95%以上，從工具源頭處理屬于“主動式除塵”。針對手工氣保焊或自動氣保焊接工況，可采用高真空原理直接與環(huán)保型焊槍（自帶吸塵口）一起聯(lián)動工作。從焊煙發(fā)生源和焊接工具源進行處理焊煙的動能需求低、吸塵率高，即當煙塵產(chǎn)生時除塵系統(tǒng)則直接從發(fā)生源將其抽走，故不會有大量的煙塵滯留于車間內部；且是進行點對點除塵，所以不會出現(xiàn)能耗浪費現(xiàn)象。但是，對于焊接區(qū)域大、焊接位置不固定且焊接工件復雜多變的工廠，局部排風就會有局限。常用的濾筒除塵工作原理如圖2所示。

2. 發(fā)生源清除應用實例

我們對焊裝車間里一些煙塵較集中的區(qū)域進行了調查，結果顯示，機器人線的車身下部總成80工位、車身下部總成90工位、車身下部總成100工位、車身骨架總成80工位、門調線的左/右前車門鉸鏈加強板總成以及左/右后車門鉸鏈加強板總成工位由于存在大量CO2焊點，故在工作環(huán)境中產(chǎn)生的焊接煙塵非常多，必須要采取有效的凈化措施以保障員工的身體健康。

經(jīng)調查，車門鉸鏈加強板總成工位每個工件上有15個CO2焊點，其特點是焊點長，寬6～8mm，高4～5mm，產(chǎn)生的焊接煙塵相對較小，測試值為8.5mg/m3，故可采用移動濾筒式煙塵凈化器。這類煙塵凈化器可裝置于墻面，豎立于地面或裝于活動推車上，可選用不同型號的活動臂管、排氣風機；加裝壓縮空氣清潔濾袋裝置后可成為長時間大量電焊作業(yè)時的高效集塵設備，凈化效率可達99.9%。根據(jù)產(chǎn)生煙塵量與環(huán)境通風情況，我公司焊裝車間選用瑞典Nederman FB363焊煙凈化器，風量為1200m3/h，功率為1.5kW，采用電動反吹清灰技術可減少人工清理程序，過濾效率達到99.9%。安裝調試并運行后，作業(yè)環(huán)境中煙塵濃度降低為小于1mg/m3，達到國家規(guī)定衛(wèi)生標準。

在機器人線的4個工位中，車身下部總成80和車身下部總成90同在一個區(qū)域，共52個CO2焊點，焊點直徑為6～8mm，CO2焊縫總長為92～148mm，環(huán)境煙塵濃度為11.3mg/m3；車身下部總成100工位共44個CO2焊點，直徑為6～8mm，CO2焊縫總長為140～180mm，環(huán)境煙塵濃度為12.5mg/m3；車身骨架總成80工位共32個CO2焊點，焊點直徑為6～8mm，CO2焊縫總長為320～440mm，環(huán)境煙塵濃度為14.7mg/m3。針對這3個工位區(qū)域煙塵濃度較高的情況，車間選用了武漢瑞津LT2-08濾筒式除塵器，風量為3050～14490m3/h，可對應用區(qū)域進行可調式抽氣凈化。相對移動式凈化器，此凈化器具有風量大、凈化效率高等特點，但同時也具有耗電量多、噪聲大等不足。設備安裝后，對送、排風系統(tǒng)進行了調試，運行后測量作業(yè)環(huán)境的煙塵濃度為2.1mg/m3，達到國家規(guī)定衛(wèi)生標準。

結語

隨著汽車工藝的發(fā)展對節(jié)能和環(huán)保的要求越來越高，焊裝車間的工作環(huán)境正逐漸得到重視和改善。國外對焊接污染研究開始得比我國早，處理技術相對先進、成熟，焊接污染處理設備多樣化且向資源低耗方向發(fā)展。