Сварочные процессы, будь то электродуговая или современная лазерная металлообработка, опасны для окружающей среды и человека. К сожалению, развитие технологий медицинские и экологические проблемы решить не смогло, а лишь добавило новые заболевания, часто с весьма печальными симптомами. Шлаки и кристаллизовавшиеся капли расплава являются антропогенной причиной повышения содержания тяжелых металлов в почве и подземных водах, но это глобальные экологические проблемы, над решением которых мир, скорее всего, будет биться еще очень долго. А вот позволить сварщику выйти на пенсию здоровым все еще в наших силах.
Всему виной маленький разряд
При процессах ручной и полуавтоматической электродуговой сварки рабочий находится в непосредственной близости от источника сварочного аэрозоля (СА), состоящего из летучих и твердофазных элементов. Безусловно, концентрация вредных соединений и объем СА зависит от технологического процесса, марки используемых материалов, электродов, присадок и флюсов.
Выделение летучих компонентов происходит по вине сварочной дуги, а точнее термического воздействия на основной и присадочный металл. Молекулярное зондирование показывает, что наивысшая концентрация отмечается в непосредственной близости от разряда. Далее сварочный аэрозоль посредством конвективных потоков, возникающих над сварочной ванной, выносится в окружающее сварщика пространство.
Медико-химические таинства ручной сварки
Ручная электродуговая сварка чугуна подразумевает использование электродных покрытий карбидообразующего типа, в состав которых чаще всего входит ванадий. Некоторые марки электродов несут в своей оболочке до 70% этого тяжелого металла. Ванадий с точки зрения физической химии ближе к кислороду, нежели железо, поэтому считается весьма опасным ядом. В большинстве случаев рабочие имеют дело, как бы удивительно это не звучало, с не очень большими концентрациями: 400-600 мг/кг при предельно допустимой концентрации (ПДК) в 150 мг/кг. Однако выброс ванадия ведет к раздражению дыхательных путей, кашлю или насморку. Регулярное вдыхание соединений ванадия приводит к нарушению липидного обмена и мутациям вплоть до канцерогенеза. Это весьма опасный и длительный болезненный процесс, результатом его становятся новообразования. К сожалению, ванадий довольно удобное решение, заменить которое на производстве часто невозможно. Все зависит от марки электродов и требований к сварному шву. Если альтернативу удается найти, стоимость работы резко возрастает.
Соединение алюминиевых деталей приводит к выбросу летучего алюминиевого порошка. Сам по себе металл не ядовит и из-за высокой дисперсии твердофазных частиц быстро разносится конвективными потоками. Зарегистрированы случаи, когда он вызывал легочный фиброз.
Гораздо опаснее медь, выделяющаяся при сварке медных изделий или восстановлении высокохромистых сталей некоторыми самофлюсующимися порошками. Обычно содержание Cu в сварочном аэрозоле редко превышает предельно допустимую концентрацию, поэтому углеродный обмен сварщика остается в норме. Однако процесс соединения алюминиево-медных конструкций является высокоэнергетическим, что становится причиной образования медных соединений. Концентрация может превышать ПДК в 5 раз, вызывая огромное количество болезней самых разных органов. Субъективно, медь является наиболее опасным металлом, хроническое отравление которым грозит серьезными проблемами со здоровьем.
Отметим важность контроля концентрации водорода, который является причиной повышенной пористости. Для его нейтрализации используются фтористокарбонатные флюсы, дающие в результате реакции плавиковую кислоту и другие фториды, не говоря уже об углекислом газе. Отравиться последним практически невозможно – от термического воздействия он диссоциирует, выделяя свободный кислород, а вот плавиковая кислота является отменным раздражителем слизистых оболочек.
Многие процессы ручной сварки дают соединения марганца, концентрация которых нередко превышает ПДК на порядок. Постоянное вдыхание пыли ведет к поражениям легких – манганокониозу, снижению общей активности, пониженному мышечному тонусу, неврологическим расстройствам, депрессии и даже ухудшению памяти. Правда, симптомы проходят после прекращения систематического воздействия.
Некоторые типы сварочной проволоки дают летучие соединения железа, концентрация которых обычно не превышает ПДК. Кроме того, всем известно, что железо активно используется организмом. Посему не верьте тем, кто пророчит сварщикам гемохроматоз, приводящий к недостаточности или полному отказу органов. В крайнем случае, лишнее железо отложится в клеточных лизосомах в качестве запаса. Так что вода из ржавого водопровода много опаснее.
Металлообработка плазмой
Плазменная металлообработка заметно отличается составом СА. Технология мгновенного разогрева по большей части препятствует выбросу летучих компонентов. Плазменный процесс в защитной среде не нуждается, поэтому вокруг сварочного поста заметно повышается концентрация озона и окислов азота и озона.
Концентрация NOx соединений в большинстве крупных городов зачастую находится на уровне ПДК или превышает его, поэтому кратковременное воздействие не ведет к фатальным последствиям – человек действительно ко всему приспосабливается. Но беда в том, что оборудование для плазменной металлообработки используется обычно для высокопроизводительного производства, что означает систематическое выделение больших объемов окислов азота. Отсутствие систем вентиляции или средств индивидуальной защиты может стать причиной токсического отека легких и повреждения органов дыхания. Длительное нахождение возле плазмотрона часто заканчивается головной болью, головокружением, а порой даже тошнотой. Легкое недомогание или усталость, но которую обычно списывают данные симптомы, на самом деле является признаками поражения центральной нервной системы.
Позвольте развеять миф об его исключительной полезности озона. Конечно, он и УФ излучение из космоса задерживает и дезинфицирует неплохо при наружном применении. Но антисептические свойства озон сильнее всего проявляет во влажной среде, каковой являются слизистые оболочки. Диссоциация в воде дает высокореакционный радикал гидроксильной группы, соединяющийся с фосфолипидной и липопротеидной составляющей клеточных стенок. Это приводит к разрушению оболочки и смерти клетки. Газ с довольно специфическим запахом способен справиться с практически любыми одноклеточными, вирусами и грибками. Антиоксидантная защита многоклеточного организма при большой концентрации не справляется с химически активными радикалами, что становится причиной повреждения легочных тканей, вызывая аритмию дыхания.
Вентиляция и еще раз вентиляция
Известно, что большинство российского сварочного оборудования требует замены. Очевидно, что здесь на первый план выходит недостаток средств, поэтому довольно оптимистично было бы ожидать оснащения сварочных постов масками с принудительной подачей воздуха, а обычными респираторами от высокоэнергетического излучения не защититься. Вполне экономичным решением кажется внедрение средств коллективной защиты – вентиляционных систем со встроенными фильтрами и ионизаторами.
