薄板焊接大功率激光器安全作業(yè)要點

李寧，俞金龍，趙才才

(上海外高橋造船有限公司，上海 200137)

在傳統(tǒng)船舶產(chǎn)品的建造過程中，僅在少量設備上運用激光技術。在首艘國產(chǎn)大型郵輪項目中引進的激光焊接、激光切割設備，功率最大為16 kW，按照國內激光安全分類標準屬于第Ⅳ類激光[1]，安全風險級別最高。激光束會造成眼睛、皮膚傷害，激光安全作業(yè)需要重視。鮮有資料可查，本文對激光的危害、激光監(jiān)測技術、激光防護控制等方面，結合工藝流程進行安全風險分析，為生產(chǎn)現(xiàn)場激光安全管理工作提供實際指導。

表1 國內激光安全分類標準

1 激光工位介紹

國內激光安全分類標準見表1。應用激光復合焊接技術的工位有銑邊拼板工位(見圖1)和縱骨裝焊工位(見圖2)。其中銑邊拼板工位有1臺16 kW激光器、縱骨裝焊工位有2臺16 kW激光器和2臺8 kW激光器，這5臺激光器均為大功率激光器，其發(fā)射的激光屬于第四類激光，激光作業(yè)產(chǎn)生的危害級別最高，各項防護要求也最為嚴格。

圖1 銑邊拼板工位現(xiàn)場

圖2 縱骨裝焊工位現(xiàn)場

從作業(yè)環(huán)境看，2個激光工位前后道工序聯(lián)系緊密，尤其是縱骨裝焊工位，位于車間中門、橫移工位旁，處于材料物流周轉的核心區(qū)域——人員流動性大，風險隱患大。因此，拼板銑邊工位和縱骨裝焊工位激光設備四周要設置安全防護圍欄、圍欄高度分別為2.0,2.5 m，可避免激光光束直接暴露在生產(chǎn)環(huán)境中；銑邊拼板工位設置吸收小車，防止激光光束在胎架下方發(fā)生反射、折射；激光電源、激光操作人員單獨設立房間。通過遠程控制實現(xiàn)激光光束的發(fā)射，隔絕操作人員與激光光束或激光電源，避免輻射影響。

2 激光危害及風險辨識

2.1 激光危害

激光的危害來源于激光束和非光束2部分。薄板中心選用的激光器波長為1 070 nm，屬于近紅外光，若激光光束直接暴露于人體，會對眼睛、皮膚造成傷害，不同波長的光對眼睛及皮膚的影響[2]見表2。

2.1.1 視網(wǎng)膜損傷

近紅外光(700～1 400 nm)會集中在視網(wǎng)膜上，可瞬間造成視網(wǎng)膜的損傷，損傷不可修復。

2.1.2 眼角膜損傷

大功率激光光束會造成角膜和結膜組織的損傷，根據(jù)接觸程度，可能會導致燒傷或發(fā)展成白內障。

2.1.3 皮膚損傷

皮膚是人體最大的器官，最有可能接觸激光光束的3個部位是頭、臂、手，足夠熱量的光束，對皮膚會產(chǎn)生熱燒傷。

表2 不同波長的光對眼睛及皮膚的影響

非光束的危害主要有激光電源系統(tǒng)運行過程中產(chǎn)生的輻射及焊接過程產(chǎn)生的空氣污染物，非光束產(chǎn)生的危害不會立即讓人產(chǎn)生不良反應，但長期處于輻射環(huán)境狀態(tài)下，人的身體機能會紊亂，免疫力降低，易患慢性疾病。

2.2 風險辨識及危險性評價

目前國內大功率激光器多在實驗室中使用，人員固定，作業(yè)環(huán)境單一，安全管理較為簡單，眼睛、皮膚不直接接觸激光束，可保證人員的安全。而激光器在生產(chǎn)線中使用時，面臨著作業(yè)環(huán)境復雜，人員流動性大等各種安全隱患。為此，根據(jù)作業(yè)環(huán)境，梳理激光作業(yè)的危險因素，通過危險性評價法(LEC法)，用數(shù)據(jù)表現(xiàn)危險源的危害程度，清晰展示危險因素和危險防護級別，見表3。

由激光焊接工位的危險性評價分析得知，現(xiàn)場的危險因素由人員違規(guī)操作、設備本身、以及作業(yè)環(huán)境中單個或多個因素共同構成的。針對危險性評價表，通過建立、完善激光安全管理體系制度，強化人員管理制度，制定相應的防控措施，控制激光光束及反射光束，營造安全的現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境。

表3 危險性評價表

3 防控措施

3.1 文件體系

規(guī)章制度是生產(chǎn)運行的重要保證，是維持安全生產(chǎn)秩序，保障令行禁止的基本措施。關于激光作業(yè)，圍繞行為準則、崗位作業(yè)流程、個體防護、出入管理、應急預案、個人考核等細則建立安全管理制度，覆蓋公司級、部門級、作業(yè)區(qū)級三級管理體系，編制《激光作業(yè)安全管理規(guī)定》《激光作業(yè)標準書》《激光作業(yè)崗位操作規(guī)程》《激光作業(yè)設備安全操作規(guī)程》《激光作業(yè)相關安全基準》、《應急預案與現(xiàn)場處置方案》等文件為現(xiàn)場安全管理保駕護航。

3.2 人員職責

以人為本，生命至上?，F(xiàn)場的安全管理始終是圍繞人展開的，激光生產(chǎn)區(qū)域的安全管理涉及到作業(yè)人員、設備維護人員、參觀人員、安全員等。明確各類人員的安全職責，盡可能消除現(xiàn)場安全隱患。

1)激光技術管理員/安全員，掌握現(xiàn)場安全管理技術，熟悉激光設備，具備處理應急問題的能力，參與落實日常安全基礎管理工作。

2)操作人員，崗位實行雙人制作業(yè)，所有激光器操作人員應該在崗位、設備安全操作規(guī)程、潛在危險、控制措施等激光安全技術培訓考核合格后上崗。每天的班會上做好JSA分析，不斷總結激光安全管理經(jīng)驗，提升激光安全管理水平。

3)維護保養(yǎng)，由于激光電源、激光頭等器件的維修難度較高，未經(jīng)廠商授權、指導的情況下，不得擅自維修。公司可以與廠商協(xié)調將設備維修維護劃分成公司、部門、作業(yè)區(qū)多層級進行全方位的培訓學習，讓參訓學員掌握設備管理技術，降低因設備維護而產(chǎn)生的安全隱患。

4)參觀人員，須實名預約登記審批，應經(jīng)相關安全管理培訓后，穿戴好勞防用品，由專人陪同方可進入。

5)個體防護，眼睛、皮膚是保護的重點，確保眼睛不直視激光光束、皮膚不暴露于激光光束。激光焊接操作人員應配置相應光束波長防護等級的防護眼鏡，防護手套，必要時需使用防護服。需要注意的是，激光焊接與傳統(tǒng)手工焊一樣，會產(chǎn)生空氣污染物及其他危害物質，必須佩帶口罩。

3.3 激光區(qū)域設置安全門

參照高校實驗室安全門防護方式，見圖3。在激光工位設置出入安全門，運用指紋或面部識別技術，在激光防護柵欄、激光焊接工位、激光電源室、激光控制室等多區(qū)域設定權限，從源頭上控制無關人員進入激光區(qū)域，避免人體直接受到激光光束照射。

圖3 激光安全門示例

安全門配置安全聯(lián)鎖功能，操作人員在確認現(xiàn)場作業(yè)條件、各圍欄門關閉上鎖后才能發(fā)射激光，否則不能觸發(fā)激光發(fā)射。

3.4 激光功率、輻射能量測量計

激光光束在車間內反射到不規(guī)則物體，會漫反射到人體，產(chǎn)生的危害同樣不能忽視。目前市場上有激光功率、輻射能量測量儀器，如圖4。在車間激光工位以及周邊的綠色通道、二層平臺區(qū)域設置測量點，通過遠程技術，如圖5，在車間門口電子屏、辦公室遠程監(jiān)控，能夠隨時掌握車間激光安全信息，可以更加科學直觀地指導現(xiàn)場的安全管理工作。

圖4 測量計

圖5 遠程監(jiān)控場景示例

3.5 參觀路線設置

薄板車間全面投產(chǎn)后，公司員工、設備服務商、專家學者及媒體采訪等人員到薄板中心參觀，在車間設置定向參觀路線，組織安全教育培訓、穿戴全防護裝備(防護衣、口罩、耳塞、防護眼鏡)，若在車間采用固定參觀點模式，在激光固定參觀點設置激光安全防護玻璃，避免激光光束對人體眼睛、皮膚造成傷害。

3.6 激光警告標識

車間門口、激光電源室、激光控制室、激光器區(qū)域醒目位置張貼激光警告標識，激光安全注意事項，以警示各類人員遠離激光，做好激光安全防護，激光警示標志如圖6。

圖6 激光警示標識示例

4 應急預案與現(xiàn)場處置方案

在公司、部門內成立激光安全應急處理小組，編制激光安全應急響應預案，激光安全事故一旦發(fā)生，必須建立激光安全事故報告。

4.1 急救程序

1)只要懷疑受到激光光束照射，必須前往醫(yī)務室檢查。

2)聯(lián)系班組長/作業(yè)區(qū)(作業(yè)長/安全員)/部門(部長、分管領導)/公司，送往醫(yī)院救援。

4.2 處置方案

1)發(fā)生激光安全事故，作業(yè)區(qū)作業(yè)長、部門長必須第一時間親臨現(xiàn)場，開展救援工作，并迅速判斷事件的性質和危害程度，并立即向上級有關部門報告[3]。

2)作業(yè)長立即組織人員搶救并及時向員工通報有關搶救情況，做好思想工作，確保員工情緒穩(wěn)定。

3)在搶救同時封鎖現(xiàn)場，禁止無關人員進入現(xiàn)場造成二次傷害，并疏散現(xiàn)場圍觀人員。

4)第一時間將傷病人員送往激光治療醫(yī)院搶救，確定傷害程度后，聯(lián)系家屬，做好家屬工作。

5)組織有關部門和人員召開專題會議，總結經(jīng)驗，吸取教訓，追究有關事故責任人的責任，同時開展設備、設施安全檢查，避免危害再次發(fā)生。