Безопасность в технологическом процессе сварки под флюсом

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И  НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВПО  «МАТИ - Российский государственный  технологический 

университет имени К. Э. Циолковского»

Кафедра    «Природная и техногенная безопасность и  управление риском»

Курсовая  работа по дисциплине

«БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА»

Тема:  «Безопасность в технологическом процессе сварки под флюсом »

Студент        Ленин М.М.                                                      (             )

Руководитель          Кукин П. П.                                             (                              )

Отметка о  допуске к защите                                                   (                               )

Москва 2014

Содержание:

Введение

1. Структура технологического процесса
1. Физико-химические процессы технологии
2. Предмет труда
3. Уровень механизации
4. Средства труда
5. Продукт  труда
6. Факторы производственной среды и трудового процесса
7. Качественный анализ опасных и вредных факторов производственной среды и трудового процесса
8. Организация рабочего места
2. Анализ опасных и вредных факторов трудового процесса
1. Фактическое состояние условий труда на рабочем месте по показателям вредности и опасности
2. Фактическое состояние условий труда на рабочем месте по показателям тяжести трудового процесса.
3. Фактическое состояние условий труда на рабочем месте по показателям напряженности трудового процесса
3. Мероприятия по защите работников от трех выбранных факторов технологического процесса
1. Инженерно-технический расчет производственной вентиляции.
2. Организационно-технические мероприятия для защиты от электрического тока
3. Санитарно-гигиенические мероприятия по защите от ионизирующего излучения

Литература

Введение

Безопасность труда – это  такое состояние его условий, при котором исключено негативное воздействие на работающих людей  опасных и вредных производственных факторов. В наш век, век научно-технического прогресса, когда особенностью производства является применение самых разнообразных  технологических процессов, сложных  по своей физико-химической основе, использование высокотоксичных, легковоспламеняющихся  веществ, различного рода излучений, а  также внедрение новых материалов, которые часто недостаточно изучены  с точки зрения негативных последствий  их применения, особенно остро стоит  вопрос о безопасности. И, несмотря на внедрение новых, более современных  и безопасных для человека технологий, остается много отраслей, где травматизм являет собой значительную проблему. Таким образом, можно сказать, что  уровень производственного травматизма  в России сегодня в первую очередь  определяется технологическим уровнем  производства.

Одна из отраслей, где вопрос о  безопасности технологического процесса является наиболее актуальным, является отрасль металлообработки, где не последнее место занимает процесс  сварки.

Сваркой называют технологический  процесс получения механически  неразъемных соединений, характеризующихся  непрерывностью структур – структурной  непрерывной связью.

Это технологический процесс, с  помощью которого изготавливаются  все основные конструкции гидротехнических сооружений, паровых и атомных  электростанций, автодорожные, городские  и железнодорожные мосты, вагоны, наводные и подводные корабли, строительные металлоконструкции, всевозможные подъемные  краны и многие другие изделия.

Многообразие свариваемых конструкций  и свойств материалов, используемых для изготовления, заставляют применять  различные способы сварки, разнообразные сварочные источники теплоты. Для сварочного нагрева и формирования сварного соединения используются: энергия, преобразованная в тепловую посредством дугового разряда, электронного луча, квантовых генераторов; джоулево тепло, выделяемое протекающим током по твёрдому или жидкому проводнику; химическая энергия горения, механическая энергия, энергия ультразвука и других источников.

Все эти способы требуют разработки, производства и правильной эксплуатации разнообразного оборудования, в ряде случаев с применением аппаратуры, точно дозирующей энергию, со сложными схемами, иногда с использованием технической  электроники и кибернетики.

1. Структура технологического процесса.

1. Физико-химические процессы технологии.

При сварке под флюсом сварочная  дуга между концом электрода и  изделием горит под слоем сыпучего вещества, называемого флюсом.

Под действием тепла дуги расплавляются  электродная проволока и основной металл, а также часть флюса  в зоне сварки образуется полость, заполненная  парами металла, флюса и газами. Газовая  полость ограничена в верхней  части оболочкой расплавленного флюса. Расплавленный флюс, окружая  газовую полость, защищает дугу и  расплавленный металл в зоне сварки от вредного воздействия окружающей среды, осуществляет металлургическую обработку металла в сварочной  ванне. По мере удаления сварочной дуги расплавленный флюс, прореагировавший с расплавленным металлом, затвердевает, образуя на шве шлаковую корку. После  прекращения процесса сварки и охлаждения металла шлаковая корка легко  отделяется от металла шва. Не израсходованная  часть флюса специальным пневматическим устройством собирается во флюсоаппарат и используется в дальнейшем при  сварке.

Области применения:

- Сварка в цеховых и монтажных  условиях

- Сварка металлов от 1,5 до 150 мм  и более;

- Сварка всех металлов  и сплавов, разнородных металлов.

2. Предмет труда.

Электродная проволока. Правильный выбор  марки электродной проволоки  для сварки - один из главных элементов  разработки технологии механизированной сварки под флюсом. Химический состав электродной проволоки определяет состав металла шва и, следовательно, его механические свойства.

Для сварки сталей предназначена проволока  по ГОСТ 2246--70 Проволока стальная сварочная». В соответствии с этим ГОСТом выпускают  низкоуглеродистую, легированную и  высоколегированную проволоку диаметром 0,3; 0,5; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0; 12,0 мм. Проволока поставляется в  бухтах массой до 80 кг. На каждой бухте  крепят металлическую бирку с  указанием завода-изготовителя, условного  обозначения проволоки, номера партии и клейма технического контроля. По соглашению сторон проволоку могут  поставлять намотанной на катушки или  кассеты. Транспортировать и хранить  про волоку следует в условиях, исключающих ее ржавление, загрязнение  и механическое повреждение. Если же поверхность проволоки загрязнена или покрыта ржавчиной, то перед  употреблением ее необходимо очистить. Проволоку очищают при намотке  ее на кассеты в специальных станках, используя наждачные круги. Для  удаления масел используют керосин, уайт-спирит, бензин и др. Для устранения влаги применяют термическую  обработку: прокалку при температуре 100 - 150 °С. ЦНИИТМАШ рекомендует обрабатывать проволоку в 20%-ном растворе серной кислоты с последующей прокалкой при температуре 250 °С 2 - 2,5 ч. Необходимость в обработке электродной проволоки перед сваркой отпадает, если использовать омедненную проволоку .Для механизированной сварки под флюсом и по флюсу алюминия и его сплавов используют сварочную проволоку, выпускаемую по ГОСТ 7871-75 «Проволока сварочная из алюминия и алюминиевых сплавов». ГОСТ 16130-72 «Проволока и прутки из меди и сплавов на медной основе сварочные» предъявляет требования к проволоке для сварки меди и ее сплавов. Подготовка этих проволок к сварке во многом определяет качество сварного соединения. Как правило, подготовка этих проволок к сварке такая же, как и основного металла. Наилучшие результаты обеспечивает химическая обработка или электролитическое полирование.

Сварочные флюсы. Сварочный флюс - один из важнейших элементов, определяющих качество металла шва и условия  протекания процесса сварки. От состава  флюса зависят составы жидкого  шлака и газовой атмосферы. Взаимодействие шлака с металлом обусловливает  определенный химический состав металла  шва. От состава металла шва зависят  его структура, стойкость против образования трещин. Состав газовой  атмосферы обусловливает устойчивость горения дуги, стойкость против появления  пор и количество выделяемых при  сварке вредных газов.

Функции флюсов. Флюсы выполняют  следующие функции: физическую изоляцию сварочной ванны от атмосферы, стабилизацию дугового разряда, химическое взаимодействие с жидким металлом, легирование металла  шва, формирование поверхности шва.

Лучшая изолирующая способность - у флюсов с плотным строением  частиц мелкой грануляции. Однако при  плотной укладке частиц флюса  ухудшается формирование поверхности  шва. Достаточно эффективная защита сварочной ванны от атмосферного воздействия обеспечивается при определенной толщине слоя флюса.

3. Уровень механизации

Основными задачами механизации и автоматизации при сварке являются повышение производительности труда, точности и качества свариваемых деталей и материалов,а также исключение тяжелого физического труда, связанного иногда с вредными для здоровья человека и небезопасными условиями труда.

При электродуговой сварке под флюсом различают такие типы механизации, как:

• механизированый
• автоматизированный

Механизация — замена ручных средств труда машинами и механизмами с применением для их действия различных видов энергии. Наивысшей формой механизации является комплексная, которая заключается в полной механизации, а иногда и в частичной автоматизации ряда технологических операций, выполняемых на машинах.

Автоматизация - характеризуется освобождением человека от непосредственного выполнения функций управления производственными процессами и машинами и передачей этих функций приборам и автоматическим устройствам. При автоматизации рабочий не связан с ритмом работы машины, как это происходит при механизации, и его роль сводится к первоначальной наладке агрегата и наблюдению за работой машины и ее контрольных устройств. Автоматизация может быть частичной, когда она охватывает только часть операций производственного процесса, и комплексной, когда она охватывает все без исключения операции производственного процесса, выполняемые на данном участке производства. При комплексной автоматизации отдельные автоматические контрольные, регулирующие и программные устройства связаны между собой и образуют единую бесперебойную автоматически саморегулирующуюся систему управления машинами.

4. Средства труда.

Рабочие кабины.  
Для защиты рабочих от излучения дуги в постоянных местах сварки устанавливают для каждого сварщика отдельную кабину размером 2X2,5 м. Стенки кабины могут быть сделаны из тонкого железа, фанеры, брезента. Фанера и брезент должны быть пропитаны огнестойким составом, например раствором алюмокалиевых квасцов. Каркас кабины изготовляют из трубы или из угловой стали. Пол в кабине должен быть из огнестойкого материала (кирпич, бетон, цемент). Стенки окрашивают в светло-серый цвет красками, хорошо поглощающими ультрафиолетовые лучи (цинковые или титановые белила, желтый крон). Освещенность кабины должна быть не менее 80—100 лк. Кабину оборудуют местной вентиляцией с воздухообменом 40 м3/ч на каждого рабочего. Вентиляционный отсос должен располагаться так, чтобы газы, выделяющиеся при сварке, проходили мимо сварщика.  
Сварку деталей производят на рабочем столе. Крышку стола изготовляют из чугуна толщиной 20—25 мм. Сварочный пост оснащен генератором, выпрямителем или сварочным трансформатором.  
 
Шлемы (маски) применяют для защиты лица сварщика от вредного действия лучей сварочной дуги и брызг расплавленного металла. Их изготовляют по ГОСТ 1361 из фибры черного матового цвета или специально обработанной фанеры. Щитки и шлемы должны иметь массу не более 0,6 кг. В щиток или шлем вставляют специальный светофильтр, удерживаемый рамкой размером 120 x 60 мм.  
Нельзя пользоваться случайными цветными стеклами, так как они не могут надежно защищать глаза от невидимых лучей сварочной дуги, вызывающих хроническое заболевание глаз.  
Защитные светофильтры имеют различную плотность. Наиболее темное стекло имеет марку ЭС-500 и применяется при сварке током до 500 А, среднее ЭС-300 — для сварки током до 300 А, более светлое стекло ЭС-100 — для сварки током 100 А и менее. Снаружи светофильтр защищают от брызг расплавленного металла обычным прозрачным стеклом, которое нужно 2—3 раза в месяц заменять новым.  
 
Электрододержатели применяют для закрепления электрода и подвода к нему тока при ручной электродуговой сварке.

5. Продукт труда.

Это технологический процесс, с помощью которого изготавливаются  все основные конструкции гидротехнических сооружений, паровых и атомных  электростанций, автодорожные, городские  и железнодорожные мосты, вагоны, наводные и подводные корабли, строительные металлоконструкции, всевозможные подъемные  краны и многие другие изделия.

6. Факторы производственной среды и трудового процесса.

Как известно, сварочные процессы отличаются интенсивными тепловыделениями (лучистыми и конвективными), пылевыделениями, приводящими к большой запылённости производственных помещений токсичной  мелкодисперсной пылью, и газовыделениями, действующими отрицательно на организм работающих.

Высокая температура сварочной  дуги (6500 К) способствует интенсивному окислению и испарению металла, флюса, защитного газа, легирующих элементов. Окисляясь кислородом воздуха, эти  пары образуют мелкодисперсную пыль, а возникающие при сварке и тепловой резке конвективные потоки уносят газы и пыль вверх, приводя к большой запылённости и загазованности производственных помещений, воздуха рабочих зон. Сварочная пыль - мелкодисперсная, скорость витания её частиц - не более 0,08 м/с, оседает она незначительно, поэтому распределение её по высоте помещения в большинстве случаев равномерно, что чрезвычайно затрудняет борьбу с ней.

Основными компонентами пыли при сварке и резке сталей являются окислы железа, марганца и кремния (около 41, 18 и 6% соответственно). В пыли могут содержаться другие соединения легирующих элементов. Токсичные  включения, входящие в состав сварочного аэрозоля, и вредные газы при их попадании в организм человека через  дыхательные пути могут оказывать  на него неблагоприятное воздействие  и вызывать ряд профзаболеваний. Мелкие частицы пыли (от 2 до 5 мкм), проникающие  глубоко в дыхательные пути, представляют наибольшую опасность для здоровья, пылинки размером до 10 мкм и более  задерживаются в бронхах, также  вызывая их заболевания.

К наиболее вредным пылевым выделениям относятся окислы марганца, вызывающие органические заболевания нервной  системы, лёгких, печени и крови; соединения кремния, вызывающие в результате вдыхания их силикоз; соединения хрома, способные  накапливаться в организме, вызывая  головные боли, заболевания пищеварительных  органов, малокровие; окись титана, вызывающая заболевание лёгких. Кроме  того, на организм неблагоприятно воздействуют соединения алюминия, вольфрама, железа, ванадия, цинка, меди, никеля и других элементов.

Вредные газообразующие вещества, попадая  в организм через дыхательные  пути и пищеварительный тракт, вызывают иногда тяжелые поражения всего  организма. К наиболее вредным газам, выделяющимся при сварке и резке, относятся окислы азота (особенно двуокись азота), вызывающие заболевания лёгких и органов кровообращения; окись углерода (удушающий газ) - бесцветный газ, имеет кисловатый вкус и запах; будучи тяжелее воздуха в 1,5 раза, уходит вниз из зоны дыхания, однако, накапливаясь в помещении или замкнутом пространстве, вытесняет кислород и при концентрации свыше 1% приводит к раздражению дыхательных путей, вызывая потерю сознания, одышку, судороги и поражение нервной системы; озон, запах которого в больших концентрациях напоминает запах хлора, образуется при сварке в инертных газах, быстро вызывает раздражение глаз, сухость во рту и боли в груди; фтористый водород - бесцветный газ с резким запахом, действует на дыхательные пути и даже в больших концентрациях вызывает раздражение слизистых оболочек.

Последствия воздействия на человеческий организм вредных веществ, выделяющихся при сварочных процессах, ещё, к  сожалению, полностью не изучены, хотя совершенно очевидно, что они оказывают  на здоровье рабочих в сварочных  производствах (и в первую очередь  самих сварщиков) вредное влияние. Поэтому необходимо, чтобы концентрация этих веществ в воздухе производственных помещений, рабочих местах была по возможности  минимальной.

В отношении гигиены труда процессы сварки неодинаковы, всё зависит  от метода сварки, применяемых режимов  и сварочных материалов, условий  и характера производства.

Рассмотрим гигиенические особенности, применяемые в нашем технологическом  процессе.

При автоматической сварке под флюсом сварочная дуга защищена слоем флюса  и расплавленного шлака, флюс предотвращает  металла, при этом устраняется влияние  лучистых выделений дуги на глаза  сварщика и предотвращает опасность  ожогов брызгами. Сварка под флюсом производится голой проволокой, что  уменьшает выделение вредных  веществ, обычно содержащихся в покрытых электродах. При автоматической сварке флюс препятствует интенсивному выгоранию легирующих элементов, однако в воздух попадают токсичные соединения марганца, хрома, титана, вольфрама, кобальта и др. Выделение пыли при самой сварке небольшое. Наибольшие концентрации её (до 8 мг/м3) наблюдаются на расстоянии 200 мм от дуги. В состав сварочного аэрозоля при сварке низколегированных сталей входят окислы железа (до 80%), марганца (до12%) и двуокись кремния (8%). Концентрация окислов марганца (в пересчёте на марганец) - 0,4 мг/м3, окиси кремния - 1,6 мг/м3. Запылённость в зоне дыхания при нормальном течении процесса и достаточной квалификации сварщика не превышает ПДК. Однако отсос и сбор флюса, пересыпка для повторного его использования являются дополнительными источниками пылевыделения. Концентрация пыли в зоне дыхания сварщика во время сбора флюса составляет в среднем 30 мг/м3, что превышает ПДК. Установлено, что при повторном использовании флюса запылённость воздушной среды выше в 2 раза, чем при сварке под свежим флюсом. Кроме того, следует иметь в виду общий для всех видов сварки фактор увеличения выделений пыли при интенсификации процесса (работа на больших силах тока) за счёт уноса мелкодисперсных частиц конвективными потоками.

Опасные и вредные факторы  производственной среды:

• Инфраксрасное и другие излучения;
• Напряжение в электрической цепи и электрический ток;
• Освещенность;
• Шум;
• Пыль.

Опасные и вредные факторы  трудового процесса:

• Стериотипные рабочие движения;
• Интелектуальные нагрузки;
• Сенсорные нагрузки;
• Эмоциональные нагрузки;
• Монотонность нагрузок.

7. Качественный анализ опасных и вредных факторов производственной среды и трудового процесса.

8. Организация рабочего места.

Места проведения сварочных работ  разделяют на постоянные и временные. Постоянные (стационарные) места предназначены  для работ, которые выполняются  в специально оборудованных цехах, мастерских и т.д. Устанавливают  сварочный аппарат в защищенном от атмосферных воздействий, стол сварщика, манипулятор, вытяжку и т.д. в хорошо проветриваемом помещении площадью не менее 3 м². Лучше всего, если пол бетонный, а стены помещения не должны отражать сварочные блики, что может представлять опасность для глаз. Рабочее место сварщика должно располагаться в специальной кабине, примерная компоновка которой представлена на рис.1.  
 
 
Рис.1 
 
Постоянным рабочее место закрепленное за рабочим или бригадой рабочих, оснащенной в соответствии с требованиями определенного технологического процесса оборудованием, инструментом, приспособлениями и т. д.

Глава 2 Количественный анализ опасных факторов условий труда и трудового процесса

1. Фактическое состояние условий труда на РМ по показателям вредности и опасности (производственный фактор ПФ)

Согласно статьям  Главы 41 Трудового кодекса РФ запрещается  применения труда женщин на тяжелых  работах и работах с вредными условиями труда. Из этого следует, что на сварочном производстве женщины работать не должны.

2. Фактическое состояние труда на РМ по показателям тяжести трудового процесса

Согласно Р 2.2.2006-05 п.5.10.2.  при наличии 2х и более  показателей класса 3.1, общая оценка тяжести трудового процесса повышается на одну степень, окончательная оценка тяжести трудового процесса сварщика класс -  3.2.

Оценка тяжести трудового  процесса производится согласно Руководству  по гигиенической оценке факторов рабочей  среды и трудового процесса.            Р 2.2.2006.-05  Приложение16; Таблица 18.

3.  Фактическое состояние труда на РМ по показателям напряженности трудового процесса