Гальваническое производство

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

КАЗАНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ им. А.Н. Туполева - КАИ

 

 

 

 

Кафедра «Промышленная экология»

 

 

УТВЕРЖДАЮ      СОГЛАСОВАНО

Зав. кафедрой ПрЭ     Лектор курса

Безопасность труда

_____________А.В.Демин     __________(               )

 

«______»___________20    г.    «______»______20    г.

 

 

 

ЗАДАНИЕ

на курсовой проект по дисциплине

«Безопасность труда»

 

Студент _______________________________________________гр.____________

 

Тема проекта _________________________________________________________

 

______________________________________________________________________

______________________________________________________________________

 

Исходные данные к проекту ______________________________________________

_______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

 

 

 

 

 

 

Дата выдачи задания ___________________20    г.

 

Руководитель проекта __________________(Ф.И.О. _____________________)

 

Задание принял к исполнению ________________________________________

                                                                          (подпись)

 

 

 

 

 

 

 

 

Казань

 

 

Содержание

Введение………………………………………………………………………………………...3

1.Гальваническое производство……………………………………………………………….5

1.1.Гальваническое покрытие………………………………………………………………….5

1.2.Гальванические процессы………………………………………………………………….5

1.3. Описание технологических процессов на объекте проектирования…………………...10

1.4.Требования к технологическим процессам……………………………………………….11

2.Мероприятия по обеспечению безопасности процессов гальванического производства.15

2.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов (ОВПФ) гальванического производства……………………………………………………………………………………15

3.Выбросы при гальваническом  производстве……………………………………………….19

3.1. Характеристика вредных веществ используемых в гальваническом производстве…..19

4.Расчетная часть……………………………………………………………………………….23

4.1.Выбор исходных данных…………………………………………………………………..23

4.2.Расчет валовых выбросов…………………………………………………………………..24

4.3. Расчет объема воздуха,  удаляемого через бортовые отсосы…………………………....31

4.4.Механизмы образования вредных выбросов……………………………………………..35

5. Вентиляция…………………………………………………………………………………...38

5.1. Классификация вытяжной  вентиляции…………………………………………………...39

5.2.Система вентиляции  цеха кадмирования…………………………………………………41

6.Общие требования  безопасности……………………………………………………………41

6.1.Требования безопасности  перед началом работы………………………………………..41

6.2.Требования безопасности  во время работы………………………………………………42

6.3.Требования безопасности  по окончании работы………………………………………....44

6.4.Требования безопасности  в аварийных ситуациях……………………………………....45

Заключение……………………………………………………………………………………...46

Список литературы……………………………………………………………………………..47

 

 

 

 

 

 

 

                                                       Введение.

Целью данного курсового  проекта является проектирование гальванического участка авторемонтного предприятия.

Гальванические покрытия были открыты в 1836 г. русским физиком  и изобретателем в области  электротехники Б.С.Якоби и основаны на электрокристаллизации – электрохимическом  осаждении на катоде (в роли которого выступает основное изделие) положительно заряженных ионов металлов при пропускании через водный раствор их солей постоянного электрического тока. При этом соли металлов распадаются на ионы под воздействием электрического тока направляются к разным полюсам: отрицательно заряженные – к аноду, а положительно заряженные ионы металла – к катоду, то есть к изделию, поверхностный слой которого мы хотим изменить нанесением гальванического покрытия.

Одна из важнейших  функций анодов в этой системе – восполнять разряжающиеся на катоде ионы, поэтому качество металла, играющего роль анода, должно быть очень высоким, с минимальным количеством посторонних примесей. Для сохранения постоянства состава электролита введение солей или других соединений осаждаемого металла осуществляется периодически.

В цехе все электрохимические  процессы получения гальванических покрытий проводят в специальных  ваннах эмалированного чугуна, стали, футерованной свинцом в зависимости  от необходимого размера ванны и  степени агрессивности электролита. Ванны для получения гальванических покрытий на участке хромирования и железнения – полуавтоматические (изделия в такой ванне вращаются или перемещаются по кругу или подковообразно).

Прочность сцепления  гальванических покрытий с основным изделием обеспечивается, прежде всего, тщательным очищением поверхности от окислов и жировых загрязнений путём травления или обезжиривания, удалением шероховатости шлифованием и полированием.

Перечень гальванических покрытий на предприятии разнообразен, но в курсовом проекте будут рассмотрены самые основные. Выбор гальванического покрытия осуществляется в зависимости от назначения и материала детали, условий ее эксплуатации, назначения и необходимых свойства покрытия, способа его нанесения, допустимости контактов сопрягаемых металлов и экономической целесообразности применения этого покрытия. Гальванические покрытия обеспечивают повышенную коррозионную стойкость (цинкование, кадмирование, лужение, свинцевание), износостойкость трущихся поверхностей (хромирование, железнение), защитно-декоративную функцию отделки поверхности (меднение, никелирование, хромирование, серебрение, золочение).

    Кадмирование. Особенность кадмиевого покрытия заключается в том, что оно обеспечивает электрохимическую защиту стали в тропических условиях. Кадмий значительно пластичнее цинка, поэтому детали с резьбовым соединением предпочитают кадмировать. Однако не следует покрывать детали, находящиеся в контакте с топливами, в атмосфере, содержащей летучие органические вещества (олифа, лаки, масла) и сернистые соединения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Гальваническое производство

 

Гальваника – один из наиболее распространённых методов защиты

металлических изделий  от коррозии и придания им определённых свойств 

или улучшения их, путём  нанесения специальных металлических или химических покрытий. На настоящее время гальваника распространена в машиностроении и строительстве.

1.1.Гальванические покрытия

Гальванические  покрытия – это металлические пленочки толщиной от долей мкм до десятых долей мм, наносимые на поверхность металлических и других изделий методом гальваностегии для придания им твердости, износостойкости, антикоррозийных, антифрикционных, защитно-декоративных или просто декоративных свойств.

Гальванические покрытия очень разнообразны. При выборе следует учитывать назначение и материал детали, условия ее эксплуатации, назначение и необходимые свойства покрытия, способ его нанесения, допустимость контактов сопрягаемых металлов и экономическую целесообразность применения этого покрытия.

Гальванические покрытия могут обеспечивать повышенную коррозионную стойкость (оцинкованием, хромированием, лужением, свинцеванием), износостойкость трущихся поверхностей (хромированием, железнением), защитно-декоративную функцию отделки поверхности (меднением, никелированием, хромированием, серебрением, золочением, анодированием). Гальванические покрытия изделий из полимеров, оргстекла, пластика или композита применяются для придания эстетичного вида, увеличения прочности поверхности изделия, приданию деталям электопроводящих свойств.

1.2.Гальванические процессы

Цинкование. Покрытие цинком защищает от коррозионного разрушения черные металлы не только механически, но и электрохимически. Цинковые покрытия широко применяются для защиты от коррозии деталей машин, крепежных деталей, применяются для защиты от коррозии водопроводных труб, питательных резервуаров, соприкасающихся с пресной водой при температуре не выше 60-70˚С, а так же для защиты изделий из черного металла от бензина и масла и др.

Кадмирование. Химические свойства кадмия аналогичны свойствам цинка, однако он более химически устойчив. В отличие от цинка кадмий не растворяется в щелочах. Покрытие, так же как и цинковое, применяется для защиты черных металлов от коррозии.

 

Никелирование.

Электрохимическое никелирование. Никелем покрывают изделия из стали и цветных металлов (медь и ее сплавы) для защиты их от коррозии, декоративной отделки поверхности, повышения сопротивления механическому износу и для специальных целей. Никелевые покрытия имеют высокую антикоррозионную стойкость в атмосфере, в растворах щелочей и в некоторых органических кислотах, что в значительной степени обусловлено сильно выраженной способностью никеля к пассивированию в этих средах. Никелевое покрытие хорошо полируется и может быть легко доведено до зеркального блеска.

 «Черный» никель. Некоторые детали приборов требуют от покрытия значительной коррозионной устойчивости в сочетании с малой отражательной способностью.  Этим условиям удовлетворяют покрытия «черным никелем».

Химическое  никелирование. Химическое никелевое покрытие, содержащее 3-12% фосфора, по сравнению с электролитическим имеет повышенные антикоррозионную стойкость, износостойкость и твердость, особенно после термической обработки. Обладает малой пористостью. Главным достоинством процесса химического никелирования является равномерное распределение металла по поверхности рельефного изделия любого профиля.

Оловянирование. Основные области применения покрытий оловом — защита изделий от коррозии и обеспечение паяемости различных деталей. Этот металл устойчив в промышленной атмосфере, даже содержащей сернистые соединения, в воде, нейтральных средах. По отношению к изделиям из медных сплавов олово является анодным покрытием и защищает медь электрохимически. Оловянные покрытия чрезвычайно пластичны и легко выдерживают развальцовку, штамповку, изгибы. Покрытия имеют хорошее сцепление с основой, обеспечивают хорошую коррозионную защиту и красивый внешний вид. Свежеосажденное олово легко паяется с применением спиртоканифольных флюсов, однако через 2—3 недели его способность к пайке резко ухудшается.

Олово – Висмут. Покрытия сплавом олово-висмут, нанесенные на медную основу достаточно распространены, они предотвращают окисление меди и медных сплавов, обладают высокой коррозионной стойкостью при эксплуатации изделий в присутствии сероводорода и других агрессивных сред, сохраняют хорошую паяемость после длительного срока хранения (до одного года).

Олово – Цинк. Особый интерес этот сплав вызывает в связи с возможностью его применения в условиях тропического климата, т.е. в условиях влажности и значительных колебаний температуры. Применение сплава олово - цинк позволяет реализовать положительные качества обоих металлов: снизить пористость и уменьшить скорость коррозии.

Меднение. Медные покрытия применяют для защиты стальных изделий от цементации, для повышения электропроводности, а так же как промежуточную прослойку на изделиях из стали, цинка, цинковых и алюминиевых сплавов перед нанесением никелевого, хромового и других видов покрытий, для лучшего сцепления или повышения защитной способности. В качестве самостоятельного гальванического покрытия ни для декоративных целей, ни для защиты от коррозии, как правило, не применяется.

Серебрение. Серебро обладает высокой электропроводностью, отражательной способностью и химической устойчивостью, особенно в условиях действия щелочных растворов и большинства органических кислот. Поэтому, покрытия серебром получило применение, главным образом для улучшения электропроводящих свойств поверхности токонесущих деталей, придания поверхности высоких оптических свойств, для защиты химической аппаратуры и приборов от коррозии под действием щелочей и органических кислот, а так же с декоративной целью.

Анодное оксидирование  алюминия. Детали или изделия из алюминия и его сплавов широко используются, так как стойки в атмосферных условиях из-за наличия оксидной пленки. Процесс анодирования заключается в росте анодной пленки на изделии под воздействием тока. Полученная в процессе анодирования пленка является водостойким, коррозионностойким в атмосферных условиях, износостойким, обладает хорошими электроизоляционными свойствами, а пористая пленка хорошо адсорбирует красители. Последнее позволяет получать поверхности разнообразной цветовой гаммы.

Химическое  оксидирование и пассивное покрытия.

Оксидирование черных металлов. Оксидирование стальных изделий применяется для защиты от коррозии при использовании их в легких условиях эксплуатации.

Оксидирование меди. Предохраняет поверхность меди и медных сплавов от окисления и потемнения в течение непродолжительного времени. Имеет возможность покрывать мелкие детали.

Оксидирование алюминия. Покрытие электропроводно, имеет невысокие защитные свойства, хорошую прочность сцепления с основным металлом.

Пассивация. С целью сохранения декоративного вида и повышения коррозионной стойкости покрытия обрабатывают специальными пассивирующими растворами, содержащими в основном хромовые соединения.

Фосфатирование. Чаще фосфатирование применяется для обработки стальных изделий, реже для алюминия, магния и цинка. Ценные свойства фосфатного слоя определяют области его использования. Фосфатирование применяется для защиты от атмосферной коррозии деталей, от которых не требуется декоративного вида; повышение адгезии лакокрасочных материалов, клеев; а так же как электроизоляционное покрытие.

Электрополировка. Электрохимическое полирование применяют, главным образом, для отделки не сложных по форме изделий из стали, меди и их сплавов. Результатом полирования является возникновение блеска поверхности металла, которое сопровождается растворением его внешнего слоя и, в большинстве случаев, сглаживанием микрошероховатостей.

Хромирование. Хромовые покрытия в отношении их функционального применения являются одними из наиболее универсальных. С их помощью повышают твердость и износостойкость поверхности изделий, инструмента, восстанавливают изношенные детали. Связано это с наличием на его поверхности весьма плотной пассивирующей пленки оксидной природы, которая при малейшем повреждении легко восстанавливается. Широко применяется для защиты от коррозии и с целью декоративной отделки поверхности изделий. В зависимости от режима процесса можно получить различные по свойствам покрытия.

Железнение. Железнение как гальваническое покрытие распространено очень мало. Главным образом оно используется в полиграфической промышленности для покрытия матриц, а в последнее время также при окончательной обработке деталей машин или при ремонте изношенных инструментов. Кроме того, этим способом можно приготовить особо чистое железо для физических и химических исследований. Основным элементом электролита является сернокислое или хлористое железо.

В данном курсовом проекте используется процесс кадмирования, для него рассматривается технологический процесс, рассчитывается валовый выброс.

1.3.Описание технологических процессов на объекте проектирования

       Технологический процесс кадмирования:

1. Обезжиривание(NaOH щелочь(едкий натр).Температура раствора 80⁰ С Обезжиривание в щелочных растворах подразделяют химическое и электрохимическое. В состав щелочных обезжиривающих растворов входят едкая щелочь, фосфаты, силикаты, кальцинированная сода. Минеральные жиры не разрушаются в щелочных растворах, но образуют под их воздействием водные эмульсии, что облегчает дальнейшее удаление с поверхности металла. Сила сцепления жиров с поверхностью металла довольна большая. Поэтому в щелочные обезжиривающие растворы добавляют специальные добавки-эмульгаторы: жидкое стекло, стеарин, смачивающие поверхностно-активные добавки, которые понижают поверхностное натяжение на границе двух фаз. Одним из очень важных условий, гарантирующих полное удаление с поверхности изделий омыляемых и неомыляемых жиров, является повышенная температура щелочных растворов. Мыла, получающиеся в результате обезжиривания, растворяются в горячих щелочах значительно лучше, чем в холодных. Рекомендуемая температура щелочных растворов от 60-90⁰С. Движение моющего щелочного раствора относительно поверхности деталей во много раз ускоряет моющее действие. Поэтому, перемешивание раствора, струйная его подача на детали, ультразвуковое колебание раствора следует применять как для ускорения процесса, так и для улучшения очистки. 
2. Промывка в горячей воде. Температура воды 90⁰ С
3. Травление в 30-процентном растворе соляной кислоты

Для травления стали применяется соляная или серная кислота. В соляной кислоте происходит растворение окалины, в то время как серная кислота подтравливает окалину, ослабляя ее адгезию со сталью. Обычные стали, уже обезжиренные, травят в 30 % - ной соляной кислоте при комнатной температуре вплоть до полного удаления окалины и ржавчины. После промывки применяют анодное обезжиривание с целью удаления протравленного шлама при / 5 - МО А / дм2 в течение 1 - 2 мин. После промывки производят - 10-с активацию поверхности в 10 % - ном растворе серной кислоты при комнатной температуре.

4. Промывка в холодной проточной воде.
5. Кадмирование (нанесение самого покрытия)
6. Промывка деталей  в дистиллированной воде для сбора электролита.
7. Пассивирование(облагораживание покрытия)
8. Промывка деталей  в дистиллированной воде
9. Промывка в холодной проточной воде.

                                       

4.      Требования к технологическим процессам

  Требования безопасности труда следует соблюдать:

- при приготовлении  электролитов и растворов;

- при подготовке поверхности перед нанесением покрытий;

- при нанесении покрытий.

Нанесение всех видов  металлопокрытий на всех стадиях  производства должно соответствовать  требованиям ГОСТ 12.1.010-76, ГОСТ 12.3.002-84, Межотраслевых правил по охране труда при использовании химических веществ и настоящих правил.

Безопасность технологических  процессов нанесения металлопокрытий  должна быть обеспечена:

- автоматизацией и  герметизацией процессов, являющихся  источником    опасных и вредных производственных факторов;

- механизацией и автоматизацией  ручного труда;

- заменой токсичных  и горючих веществ нетоксичными  и негорючими веществами;

- устранением непосредственного  контакта работников с веществами  и растворами, оказывающими вредное  воздействие на организм человека;

- использованием автоматизированных  методов определения концентрации веществ 1-го класса опасности в воздухе рабочей зоны;

- использованием блокировочных  устройств и средств световой  и звуковой сигнализаций при  нарушениях технологического процесса;

- своевременным удалением  и обезвреживанием отходов производства, являющихся источниками опасных и вредных производственных факторов. При нанесении металлопокрытий необходимо учитывать следующие опасные и вредные производственные факторы:

- повышенное содержание  пыли в воздухе рабочей зоны;

- повышенную загазованность парами вредных химических веществ;

- токсическое, раздражающее, канцерогенное воздействие веществ  (кислот и щелочей, электролитов  и растворов) на организм работника;

- повышенную влажность  воздуха;

- повышенный уровень  шума и вибрации;

- повышенный уровень ультразвука;

- опасный уровень напряжения  в электрической цепи, которая  может замкнуться через тело  человека;

- повышенный уровень  статического электричества;

- повышенную температуру  поверхности изделия и оборудования;

- пожаровзрывоопасность;

- движение частей механизмов  и машин;

- разлет частиц абразивных  материалов;

- физические нагрузки  работника, сопровождающиеся повышенными  затратами его энергии.

 Содержание вредных  веществ в воздухе рабочей  зоны не должно превышать предельно  допустимых концентраций (ПДК), установленных ГОСТ 12.1.005-88, ГН 2.2.5.686-98 и ГН 2.2.5.687-98.

 Уровни шума на  рабочих местах не должны превышать  допустимых уровней, установленных ГОСТ 12.1.003-83 и ГН 2.2.4/2.18.562-96.

Уровни вибрации на рабочих местах не должны превышать величин, установленных ГОСТ 12.1.012-90 и ГН 2.2.4/2.1.566-96.

 Уровни ультразвука на рабочих местах не должны превышать величин, установленных ГОСТ 12.1.001-89, ГОСТ 12.2.051-80, СанПиН 2.2.4/2.1.8.582-96, Санитарными правилами и нормами при работе на промышленных ультразвуковых установках.

 Напряжения прикосновения и  токи, протекающие через тело  работника при работе электроустановок, не должны превышать норм, установленных ГОСТ 12.1.038-82.

Напряженность электростатического  поля на рабочих местах не должна превышать  норм, установленных ГОСТ 12.1.018-93, Санитарно-гигиенических норм допустимой напряженности электростатического поля.

Микроклимат производственных помещений  должен соответствовать требованиям ГОСТ 12.1.005-88 и СанПиН 2.2.4.548-96.

При проведении технологических процессов  нанесения металлопокрытий должны выполняться требования пожарной безопасности в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004-91 и Правил пожарной безопасности в РФ.

Инструмент, применяемый в технологических  процессах нанесения металлопокрытий, должен отвечать соответствующим требованиям  государственных стандартов, технических условий и технологической документации.

При применении абразивного инструмента  необходимо выполнять требования ГОСТ 12.3.028-82 и Межотраслевых правил по охране труда при холодной обработке металлов.

Погрузочно-разгрузочные работы должны выполняться в соответствии с требованиями ГОСТ 12.3.009-76, ГОСТ 12.3.020-80 и Межотраслевых правил по охране труда при погрузочно-разгрузочных работах и размещении грузов.

Работы с вредными и взрывопожароопасными веществами должны проводиться при включенных вентиляционных системах с применением  средств индивидуальной защиты.

Присутствие посторонних лиц в рабочем пространстве оборудования для очистки деталей и нанесения металлопокрытий во время его работы или наладки не допускается.

Технологические процессы нанесения металлопокрытий должны проводиться в соответствии с  технической документацией организации - разработчика технологического процесса.

 Для каждого способа  нанесения металлопокрытий в  организации должны быть разработаны  и утверждены в установленном  порядке технологические инструкции  и инструкции по охране труда.

Технологические процессы нанесения металлопокрытий должны быть, как правило, механизированы и автоматизированы и выполняться в соответствии с установленной технологией. При работе на автоматах, полуавтоматах и других механизированных установках и поточных линиях по нанесению металлопокрытий должны выполняться требования безопасности труда, предусмотренные эксплуатационными инструкциями организации-изготовителя.

Отходы производства должны собираться в специально отведенных местах и подвергаться утилизации или  другим видам переработки в соответствии с нормативно-технической документацией на проводимый технологический процесс, учитывающий химический состав и физическое состояние отходов.

В технологической документации на нанесение металлопокрытий должны быть изложены требования безопасности труда в соответствии с требованиями ГОСТ 3.1120-83.

При работе с расплавами металлов приспособления для загрузки ванн, погружаемые изделия, металл, добавляемый в ванну, должны быть сухими и нагретыми до 70 - 80 °С.

Загрузка в ванны  и выгрузка из них изделий крупногабаритных и массой более 20 кг должны осуществляться грузоподъемными устройствами.

 

2.Мероприятия по обеспечению безопасности процессов     гальванического производства.

2.1. Анализ опасных и вредных производственных факторов (ОВПФ) гальванического производства.

В гальванических цехах источниками опасности являются технологические процессы подготовки поверхности, приготовления растворов и электролитов, нанесение покрытий. Методы очистки поверхностей характеризуются повышенной запыленностью, шумом и вибрацией. Используемые для приготовления растворов щелочи, кислоты, соли при воздействии на организм могут вызвать отравление или профзаболевание. Использование ручного виброинструмента для шлифования поверхностей может быть причиной виброболезни. Работа на ультразвуковых ваннах очистки сопряжена с воздействием на работающего звуковых и ультразвуковых колебаний. Кроме того, обилие промывных ванн в помещении создает повышенную влажность. Нормальные для работы условия обеспечиваются хорошим освещением, приточно-вытяжной вентиляцией и поддержанием нормальной температуры воздуха в цехе.

Наиболее вредными и опасными в  обращении веществами являются:

- Натр едкий (NaOH)

При попадании раствора или пыли на кожу образуется мягкий струп. Возникают язвы, экземы, особенно в суставных складках пальцев. Опасно попадание даже самых малых количеств NaOH в глаза; поражается не только роговица, но и в следствии быстрого проникновения NaOH в глубь страдают и глубокие части глаза. Исходом может быть слепота. При попадании на кожу —обмывание пораженного участка струей воды в течении 10мин, затем примочки из 5% раствора уксусной или лимонной кислоты. При попадании в глаза —тщательное немедленное промывание струей воды или физиологическим раствором в течении 10— мин. ПДК —0,5 мг/м3.

Индивидуальная защита: спецодежда из плотной ткани, резиновые перчатки, нарукавники, фартуки, обувь.

-Соляная кислота (HCL)

 При высоких концентрациях — раздражение слизистых, в особенности   носа, коньюктивит, помутнение роговицы, покалывание в груди, насморк, кашель, хроническое отравление вызывает катары дыхательных путей, разрушение зубов, изменение слизистой носа и даже пропадение носовой перегородки; желудочно-кишечные расстройства, возможны воспалительные заболевания кожи. Обычно причина отравлений не газообразный HCL, а туман HCL, образующийся при взаимодействии газа с водяными парами воздуха.

При отравлении, немедленно вывести  пострадавшего на свежий воздух, освободить от стесняющей дыхание одежды. Ингаляция  кислородом. Промывание глаз, носа, полоскание 2% раствором соды. При поражении глаз после промывания впустить в глаза по 1 капле 2% раствора новокаина. При попадании крепкой кислоты на кожу — немедленное обмывание ее водой в течении 5 — мин. ПДК — 5 мг/м3.