哪位大侠有“焊接烟气净化器”的详细资料给一份，最好有内部结构图，内外部示意图，越详细越好，拜谢！
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发布时间：2022-05-03 04:33
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时间：2023-10-09 15:26
关键词：焊接烟尘分析 焊接烟尘的危害 烟尘治理措施
一、简介
焊接车间又称金属结构车间、铆焊车间或者冷作车间，在该作业环境中主要污染源是来自于焊接和热切割时产生的大量烟气，其次是热辐射、弧光和噪声。
产生焊接烟尘的焊接方法中主要是熔化焊中的气渣联合保护焊接，即药皮焊条的手弧焊接和气体保护的MAG和MIG焊接。手弧焊接和气体保护半自动焊接约占所有焊接工作量的70%以上。其中发尘量和有毒气体发生量大的CO2气体保护半自动焊接，使用广泛对作业区污染严重。因此焊接作业环境的空气净化必须引起足够的重视。
二、 焊接烟尘分析
焊接烟尘的化学成分取决于焊接材料（焊条、焊丝、焊剂及钎料）和母材的成分及蒸发的难易程度。
1.手弧焊焊条
钛钙型酸性焊条烟尘中产生的Fe3O4、 MnO2 、Fe2O3呈尖晶型结构，具有强磁性，占烟尘总量的60%，还有少量MgO晶体、SiO2和碱金属化合物为主体的玻璃物质等。
低氢型碱性焊条中的Fe3O4、 MnO2 、Fe2O3呈尖晶型结构，还有NaF、CaF2、KCaF3三种氟化物和K2CO3、Na2CO3两种碳酸盐。
焊接烟尘中含有一定量的可溶性化合物。
在结构钢焊条中，低氢性焊条烟尘中可溶性物质约占烟尘重量的一半左右；钛铁矿型和钛钙型焊条烟尘中可溶性物质只占烟尘重量的四分之一左右；在不锈钢焊接中，其熔化极氩弧焊烟尘中可溶性物质很少，而不锈钢焊条中可溶性物质占了一半以上。
2．气体保护焊接（保护气体CO2、Ar、CO2+Ar混合气体），焊接时排出的有害气体和物质主要有：NO、NO2、O3、CO、氟化物和氯化物等。NO、NO2俗称NOX。
不锈钢焊接烟尘中含有大量的铬和镍，三价铬；六价铬（Cr+6）；在焊接烟尘中Ni以独立的氧化镍粒子形式而存在。
焊接材料发尘量和有害物质含量见表1、表2、表3、表4。
表1 几种常用焊条烟尘发生量
种类 烟尘量g/kg Mn % F % 焊接规范
电压（V） 电流（A）
结421 5.02～6.48 4.16～6.17 23 190交流
结422 4.77～7.69 4.9～17.98 24 200交流
结427 11.52～17.12 5.24～9.47 23 180直流反接
结506 9.09～13.48 8.17～13.95 22～24 180交流
结507 10.57～15.96 5.62～10.48 185直流反接
表2 CO2气体保护焊的有害气体发生量
施焊条件 熔化1kg焊丝产生的有害气体
焊丝直径（mm） 焊接电流（A） 电弧电压（V） CO2 NO2 O3
1.0 190 22 3.85 0.056 0.006
1.2 190 22 4.19 0.180 0.016
1.2 300 30 2.00 0.173 0.012
2.0 300 30 2.55 0.070
2.0 400 34 1.41 0.090
表3 气割、电弧气割、气刨散发的有害物质总量
工艺过程 厚度（mm） 有害散发物
粉尘 MnO2 CO N2O3
45#钢切割 5 2.5 0.6 1.4 1.1
10 5 1.2 2 1.6
20 10 2.4 2.7 2.2
钛合金切割 4 5 1 0.5
12 15 1.8 0.9
20〈30 24 2.2 1.4
合金钢电弧切割 8 2.5 0.6 1.5
20 1 0.0 1
80 6 1.8 8
45钢气刨 100 25 250 50
铝合金气弧刨 500 500 130
表4 等离子切割时散发的有害物质总量
材料 每切割1m的粉尘总量 每1cm熔化金属的总粉尘散发量Cr2(g)
总的Cr2 其中包括
铬的氧化物 锰的氧化物
低碳钢（16mm） 11 0.02 0.03～0.9 0.13
特殊钢（20mm） 35 7 0.5～1.6 0.4
铝合金（15mm） 17.4 0.03～0.09 0.02～0.08 0.23
三、焊接烟尘的危害
在熔化焊工艺过程中，会释放出大量的有害气体和氧化物粉尘，人体短期吸入高浓度粉尘，或长期吸入一般浓度（10mg/m3以上）的焊接粉尘，可引起焊接尘肺，吸入可溶性化合物，可引起肺炎和血液系统疾病。目前尚无特效治疗法。
焊接烟尘给人体带来的危害是比较严重的，对人的危害情况如下：
1. 氮的氧化物（NOX）：特别是二氧化氮（NO2）经过呼吸和消化系统进入人体，引起肺部和血液循环器官的疾病，吸入高浓度的氮氧化物（NOX），可引起急性中毒性水肿，长期慢性作用可引起神经衰弱征候群。
2. 一氧化碳（CO）：是窒息性气体，浓度大于1%时，可引起喘息，丧失知觉、痉挛和神经系统疾病，它进入人体后能使人体血液中碳氧血红蛋白增高，高浓度吸入能使人窒息死亡。
3. 臭氧（O3）：具有特殊腥臭味的气体，对呼吸道、眼睛、肺部有强烈的刺激作用。
4. 锰中毒：焊接烟尘造成的污染，是工人锰中毒的主要来源之一。以神经衰弱征候群和植物神经功能紊乱为主。严重者生活不能自理。
5. 不锈钢焊接烟尘：不锈钢焊接烟尘中的铬和镍离子的化合物，不仅可引起焊接尘肺，而且是强有力的致癌物质。
人体吸入焊接烟尘中的可溶性化合物，将在沉积附着处被溶解吸入，进入血液中，从而对全身产生影响，可溶性物质的影响远远大于不溶性物质，因此在评定焊接烟尘的危害时，可溶性物质含量是主要指标之一。
不锈钢焊接烟尘中含有大量的铬和镍，三价铬（Cr+3），其毒性较小；六价铬（Cr+6）毒性较大；被认为是可疑的有力致癌物。另一种致癌物质是Ni，以独立的氧化镍粒子形式而存在。
世界各国对作业环境中的焊接烟尘都十分重视，不少国家都制定了焊接工作区有害物质极限允许浓度。我国和其他国家焊接车间有害物质极限允许浓度值见表5。
表5 我国和其他国家焊接车间有害物质极限允许浓度值
有害物质名称 车间空气中的极限允许浓度（毫克/米）
中国 俄罗斯 捷克 日本 美国 英国 瑞典 法国
焊接烟尘 6 4 碱性5
酸性10 3 5 10 5 碱性10
酸性20
氧化铁烟尘 6 6 10 10 5
锰及其化合物 0.2 0.05 锰烟尘1
氧化锌 5 6 5 5 5
铅烟尘 0.03 0.15 0.15 0.15 0.1
铝烟尘 4 2 5 5
三氧化铬
铬酸盐 0.05 0.01 0.05 0.05 铬0.1
水溶性镍 0.001 镍0.5 镍1 0.1 镍1 0.1
O3 0.3 0.1 0.1ppm 0.1ppm 0.1ppm
NO2 5 5 5ppm 5ppm 5ppm
CO 30 20 50ppm 50ppm 50ppm
注：ppm为百万分之一
四、焊接生产前景
焊接是一种将材料永久连接，并成为具有给定功能结构的制造技术。几乎所有的产品，从几十万吨巨轮到不足1克的微电子元件，在生产中都不同程度地依赖焊接技术。焊接已经渗透到制造业的各个领域，直接影响到产品的质量、可靠性和寿命以及生产的成本、效率和市场反应速度。由于焊接结构具有重量轻、成本低、质量稳定、生产周期短、效率高、市场反应速度快等优点，因此焊接结构的应用日益增多。
一个国家焊接消耗材料的生产情况可以反映该国焊接技术的总体水平。从图1统计的钢产量与焊接材料用量12年的数据表明：我国焊接材料的生产总量基本上是与钢材同步增长的。
经统计：平均每1亿吨钢需要近78万吨焊接材料，2002年我国仅焊条与焊丝总耗量就高达147多万吨。CO2气体保护半自动焊接由于焊接速度快、生产率高、焊缝具有良好的机械性能和外观、工件变形小，其成本为手工焊的50%；生产率为手工焊的1.5倍，由于这些显著优点，自60年代以来得到迅速推广，使用非常广泛。经统计：焊丝供应平均每年以20％－30％的速度增长，气体保护焊用的实心焊丝近10年增加近4倍，成为我国发展最快的焊材。我国焊接材料的消耗已成为世界最大的焊材生产与消费国家。
随着焊接生产规模不断扩大，焊接材料大量消耗，焊接生产的劳动卫生与环境保护问题也提到了议事日程上。过去我国长期不够重视焊接的环保与卫生问题，焊接职业病已经成为一个不可否认的严重问题。焊接过程的卫生与环保问题研究内容包括有：毒烟尘的测定与消除，金属蒸气的危害与防止，接头上残留物的腐蚀与污染危害，电弧的光辐射与有害气体的产生与防护，焊缝材料（如钎料中的铅）在再循环过程的污染与危害等问题。因此努力使焊接过程由肮脏、枯燥、危险的作业变成绿色的环保型作业，势在必行。
五、治理措施
焊接烟尘的治理有多方面，其中主要有三个方面：
1．工艺方面
1）采用无烟尘和少烟尘焊接工艺
焊接烟尘的高温蒸汽主要来自于焊条和焊丝端部的液态金属和熔渣，因此消除焊接烟尘，首先在工艺上采用不消耗焊接材料的焊接方法。如：电阻焊、摩擦焊、电子束焊接等。采用少烟尘焊接工艺，如：埋弧焊、电渣焊等
近年来我国先后研制、开发和引进了一些先进的焊接设备、技术和材料。诸如电子束焊接、激光焊接、激光钎焊和激光切割、激光与电弧复合热源焊接、水射流切割、单丝或双丝窄间隙埋弧焊、4丝高速埋弧焊、数控切割系统等，都属于无烟尘和少烟尘焊接和切割工艺。
2）开发和使用低尘和低毒焊接材料
开发低尘和低毒焊接材料是焊接研究部门的首要工作，一种新型焊接材料的开发成功并达到实践检验合格后投放市场，是有一定的周期，寄希望于新材料的面市是远水解不了近渴，在现有材料中尽量选用低尘和低毒焊接材料，以降低车间焊接烟尘对人的危害。
3）提高焊接机械化和自动化程度
焊接过程中采用机械化和自动化装置，可使焊工远离污染源，使工人的劳动条件大为改善，同时提高了焊接生产效率和焊接质量。如：焊接操作机、焊接滚轮架、变位机、专用自动焊机、焊接机器人等。
2．采取有效的通风排烟措施
通风排烟是治理焊接烟尘的一个重要措施。目前国内外采取的通风排烟的措施主要有：点排烟、局部排风、全室通风换气、全室空气净化等几种方式。
1）点排烟
点排烟是直接从焊接电弧区附近排除焊接烟气，点排烟形式：有大风量低压系统、小风量高压系统、移动式焊接烟尘净化机等。点排烟式机组的排风量和风速一定要适宜，风量太小抽不出去，风量太大会使得保护气氛被破坏，而影响焊接质量。采用点排烟时，保护气体用量要相应增加。见图1、图2。
图2 移动式焊接烟尘净化机 图3 工作中的焊接烟尘净化机
2）局部排风
局部排风是直接从焊接点吸走烟气，有通风罩、吹吸式、地坑排烟式等。该方法主要是针对焊接工件较小、焊接工位较固定、或者在小范围内移动、车间工位上空无吊车的情况下采用。见图4、图5。
局部吹吸式主要是对于有双向孔口的密闭容器内部焊接采用的一面吹风，一面吸风的排烟方式。在大型容器制造过程中，为在容器中的焊接工人排烟通风应用较为广泛。
地坑排烟式主要是用于气体切割机等台面下抽风排烟装置，近来采用水切割工作台来搜集等离子切割烟尘，以净化空气。
3）全室通风
焊接车间符合以下情况，必须采取全室通风：
A焊接工位无法固定，不能采用点排烟和局部排烟方式；
B仅有部分焊接工位设有点排烟和局部排烟方式，不能保证车间的烟尘浓度保持在允许范围之内。
全室通风的目的主要是：引进室外的新鲜空气，以冲淡室内空气中的焊接烟气的浓度，使工作区焊接烟气的平均浓度控制在允许标准以下。从空气平衡的角度出发，需要引进多少新鲜空气就必须排走同样多的含有焊接烟尘的室内空气，这样新鲜空气不断引进，室内被污染的空气不断排走，从而带走室内不断产生的焊接烟尘。
全室通风还分为有组织的自然通风和机械通风。
1）有组织的自然通风
有组织的自然排风的通常做法是，屋顶上设置排烟天窗，外墙下部设置进风面积足够的进风口。根据全国调查资料表明，这种全室通风方式不乏好的实例。见图6～图11。
自1986年至1988年国家机械工业委员会组织了专门人员进行了关于焊接烟尘的专门调查，先后共调查了25个省市自治区的257个机械工厂，采用天窗、高侧窗自然排烟方式应用最为广泛，由于通风换气量大、不需要耗电。调查实践表明：凡焊接烟尘污染轻、通风效果好的车间，无一不设天窗、高侧窗。但是调查中也反应出大多数天窗、高侧窗开启机构失灵，多数车间无开窗机构，只好任其自然。采暖地区，冬季关闭天窗和高侧窗来保持室温失去排烟作用。
采用有组织的自然通风时，应注意以下问题：
A要有足够的进风面积；由于生产性质决定了焊接车间的大门，一般属于常开型，可以部分纳入进风面积；
B 焊接车间以单跨厂房于自然通风最有利，多跨厂房时，焊接工部最好为临外墙布置；
C 焊接车间中工艺布置应考虑进排风气流的影响，避免高侧窗与天窗气流短路，尽量避免焊接烟气随气流污染比较清洁的地区。
D 天窗应设置可靠的启闭灵活的开窗机构。天窗均在厂房的屋顶高处或屋脊处，人工经常登高开关窗有困难，建议采用电动开窗机构。
图6 气楼式天窗 图7 可开启式电动天窗 图8 横向可开启式天窗
图9 纵向可开启式天窗 图10 可开启式顶开天窗 图11 可开启式天窗和通风管道
2）机械通风
机械通风形式多种多样，对于采暖地区，特别时严寒地区的焊接车间应采取机械通风进行换气。机械通风的形式有如下几种：
(a) 侧墙上安装轴流风机，见图12。
(b) 侧墙上设诱导风机、天窗排烟，见图13～图16。
(c) 屋顶风机送排烟，见图17、图18。
(d) 吹吸式通风，见图19、图20
图12 侧墙轴流风机排烟 图13 侧墙送风气楼天窗排烟 图14 底送风屋顶天窗排烟
图15 送风管道
图16 底送风、屋顶电动天窗排烟
图17 底送风、屋顶风机排烟
图18 底送风、屋顶风机排烟 图19 吸送风系统 图20 屋顶抽风通道
图19中白色立管为吸风管道；白色横管为送风管道。
3）全室空气净化
焊接车间全室通风换气的排风量一般都很大，对于采暖地区冬季由于排风而损失的热量是相当可观的。全室通风一般有以下两种形式：
(a) 分散式净化机组
其主要作用是将室内空气不断循环净化，则可有效地控制室内焊接烟尘浓度控制在允许的范围之内，由于热量不向室外排出，节能效果相当可观。
(b) 集中净化再循环
该方式是设置集中净化装置，用风管接往车间各吸风口，吸入的含有焊接烟尘的空气经净化后仍排入车间内，其优点是便于管理，缺点是运行费用昂贵、安装麻烦、使用不够灵活。
全室空气净化是解决车间焊接烟尘污染的一种有效的措施，但我国目前还没有适用于焊接烟尘的静电净化机组和集中式高效过滤装置生产，从而*了在焊接车间的广泛使用，但随着焊接烟尘净化技术的发展，新产品的开发，采用有效的全室空气净化方式将会得到进一步推广。
3．个人防护
防止焊接烟尘对操作人员的危害，防止烟气直接吸入人体肺部，焊工需佩带口罩，特殊焊接工位或在密闭场所还应该佩带放毒面具。车间内配备有焊接辅助装置的场合，要具有自我保护意识，尽量采用自动化焊接工艺和机械化装置完成焊接工作，使操作人员远离烟尘聚集区。
六、结论
焊接生产会产生烟尘，焊接烟尘对人的危害十分严重。随着时代的发展，焊接生产规模不断扩大，焊接材料大量消耗，因此焊接生产的劳动卫生与环境治理迫在眉睫。焊接的环保与卫生问题，可通过工艺措施、烟尘治理措施和个人防护三方面共同解决。
通风排烟是治理焊接烟尘的一个重要措施，目前国内外采取的通风排烟的措施主要有：点排烟、局部排风、全室通风换气、全室空气净化等几种方式。
根据我国国情，既经济又能满足焊接烟尘净化的目的，在无吊车的厂房内，比较容易解决焊接烟尘净化问题，有多种方法可以选择；在有吊车的厂房，采用天窗、高侧窗自然排烟方式最为理想。经走访调查实践证明：凡焊接烟尘污染轻、通风效果好的车间，无一不设通风天窗或高侧窗，与屋顶风机比较：通风换气量大、不耗电或耗电少，机械行业中的大中型企业最能接受而应用也最为广泛、效果最为理想。为保证消烟除尘的效果，通风天窗、高侧窗应设电动开启机构，有条件的、多联跨厂房，应同时设置送风机构将是最理想、最经济、工程投入最合理的烟尘治理方案。应推广应用。
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时间：2023-10-09 15:26
