電焊多功能防護面罩

薛曉彪 張芳梅

摘要：分析焊接過程中產(chǎn)生的有毒有害氣體、焊接過程中的潛在危害和有害因素、焊接過程中使用的防護設備和防護措施，設計電焊專用防護面罩。通過改善呼吸系統(tǒng)和其他部件的設計，最大限度地隔離有毒氣體和與人體接觸，實現(xiàn)焊接作業(yè)安全，有效預防焊接工人的塵肺和職業(yè)危害，保護使用者的身體健康。

關鍵詞：焊接過程；防護用具；專用面罩；職業(yè)危害

Design and Significance of welding multifunctional protective mask

Summary：To analyze the toxic and harmful gases produced during welding， the potential hazards and harmful factors during welding， the protective equipment and protective measures used in welding operations at this stage， and to design special protective masks for electric welding. Through the improvement of the respiratory system and the design of other parts， maximizing the isolation of toxic gases and contact with the human body， achieve safe welding operations， effectively prevent welding workers 'pneumoconiosis and occupational hazards， and protect users' physical health.

Key words： welding process； Protective gear； Specific masks； Occupational hazards

一、前言

電焊（電弧焊），是一種快速熱熔對接然后冷凝固定的加工方法，是工業(yè)生產(chǎn)和制造中應用最廣泛、最重要的焊接方法，已成為各大高校相關專業(yè)不可缺少的課題。由于處理和操作的特殊性，要求用戶嚴格按照電氣防護、防火、防爆、燙傷、防毒防塵等操作方法和相關規(guī)定，采取綜合防護措施。本課題對焊接煙塵進行了調(diào)查，結合目前使用防毒面具的特點和缺陷，構思設計了專用防毒面罩確保用戶的安全。

二、電焊作業(yè)有毒有害氣體的分析

（一）一氧化碳的毒性是它與人體血液中血紅蛋白（HB）的親和力是氧氣的200-300倍，氧氣無法與血紅蛋白進行結合，人體輸送和使用氧氣的功能就會出現(xiàn)障礙，導致 人體組織因缺氧而壞死。

（二）焊接時產(chǎn)出的氮氧化物主要是二氧化氮，吸入時通過上呼吸道進入肺泡，與水反應（化學式：2NO2+H2O=HNO3+HNO2）。對肺組織產(chǎn)生嚴重刺激和腐蝕，引起肺水腫。

（三）錳、鉛及其化合物主要被呼吸道以煙霧的形式吸收，然后錳以離子（Mn+3）和形成鉛的化合物的形式儲存在肝、胰腺、腎、腦等器官細胞中。當細胞中錳和鉛 的濃度超過一定限度時，會損害細胞線粒體，耗盡，多巴胺，阻止能量代謝，并引起多種神經(jīng)病變和腦病。

（四）臭氧對呼吸道粘膜和肺部有強烈的刺激性，短期吸入低濃度（0.4mg/m3）的臭氧會引起咳嗽、喉嚨干燥、胸悶、食欲不振等癥狀。長時間吸入會導發(fā)支氣管炎、肺氣腫以及肺硬化。

（五）現(xiàn)場調(diào)查與數(shù)據(jù)分析

1.煙塵濃度的檢測

（1）利用重量法進行測量煙塵濃度（普測）

（2）濾膜（增重）采樣法采集呼吸性粉塵濃度（GBZ/T 19.2-2007）

（3）微孔濾膜采樣法采集鉛、錳及其化合物，利用火焰原子吸收光譜法進行檢測實驗波長在279.5nm下（GBZ/T160.13-2004）

（4）三處測試點，日均各監(jiān)測三次，早8：00-9：00、午1：00-2：00、晚6：00-7：00（根

據(jù)實際工作情況分為早、中、晚三次檢測），每次檢測5L/min、5L/2～5h

（5）建立Excel數(shù)據(jù)庫，采用SPSS 13.0軟件進行處理，當P<0.05為差異具有統(tǒng)計學 意義

2.國基建設項目石油工程項目部麾下的三處焊接作業(yè)區(qū)職業(yè)病危害因素檢測

根據(jù)數(shù)據(jù)分析得出結論，焊接場所對于不同的崗位危害程度不同，對于電焊煙塵、錳及其化合物、臭氧等接觸崗位具有明顯的超標現(xiàn)象，均超出國家職業(yè)接觸限值，表明電焊過程中接觸群體受職業(yè)病危害影響較大。其接觸時間較短、保護設備不完善等特點而被廣大使用者所忽略，導致十分嚴重的健康危害問題，甚至于危害生命和財產(chǎn)安全，問題不容小覷。

3. 防護毒害性氣體的選材與設計

對于焊接氣體過濾排毒的選材與設計，更加注重提高防毒面具的整體水平，發(fā)揮其使用性能和使用舒適度，增加專業(yè)防毒、自由佩戴與拆卸功能。焊接過程的時長具有選擇性、工作條件具有靈活性，相比之下其外形設計偏向于口罩。假如參考英國S10型防毒面具、美國M40型防毒面具、加拿大C4型防毒面具型等進行設計，無法滿足用戶需求，所以我們主要參考3M口罩9002V型、9005型以及3200型進行改進和設計，在呼吸層使用3701CN型、5N11型、3700型和6006型過濾棉或過濾盒，利用金屬粉末燒結材料、活性炭或過濾紙芯等進行濾毒和換氣。

呼吸層在覆蓋面積上是普通防塵口罩的1.25—1.5倍，下顎處進行延伸并向脖頸處彎折設計進行固定，將環(huán)耳式改為粘合式，使用“人”字型粘合貼。呼吸系統(tǒng)部位做了改進和強化，增大使用者的呼吸強度，保證供氧率。將各部分與面罩的頭部內(nèi)層進行組合連接，形成了一體式防護設計。除此之外，對于呼吸系統(tǒng)的設計還在進一步改進當中，目的在于增大通氣換氣頻率，增加單次工作效率時長，使操作者處于更加安全和舒適的工作環(huán)境。

4 其它部位的設計與改進

在其它防護部位主要參考頭戴式、氬弧焊自動變光電焊面罩、3M系列中PS100型、9100X型；眼部鏡片采用自動變光液晶板，參考3M系列中PS-100型或者3120配件，并且增大鏡片組裝面積以此擴大使用者操作視野；面罩部分整體采用可掀式結構，便于視野切換，觀察焊情；肩、胸部采用披肩式，以牛皮電焊護肩帽為主，增加耐燙防高溫、防火花防飛濺特性，屬于可拆卸部件。

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，焊接不僅涉及到工業(yè)的各個領域，而且也成為大學生必修的一門不可缺少的專業(yè)技能。無論是制造還是機械加工，焊工的數(shù)量也隨著科技的發(fā)展而急劇上升。然而，由于人身保護不當、操作環(huán)境差以及缺乏有效的保護措施，這種高密度作業(yè)增加了焊工的職業(yè)病發(fā)病率，集中性非常強。焊接煙塵中大量的碳氧化物、氮氧化物、氧化鐵和二氧化錳在缺乏有效保護的情況下對呼吸、心血管、神經(jīng)和生殖等許多系統(tǒng)造成損害，健康問題不容低估。焊接多功能防護面罩在專業(yè)性、實用性、防護性、抗毒性等方面發(fā)揮著重要作用。它們不僅改進了其他焊接面罩的設計，而且更側(cè)重于防止用戶吸入有毒有害氣體，增加使用自由性和舒適度。

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（作者單位：寧夏理工學院）