關于焊接工藝職業病危害因素識別第1頁，講稿共49頁，2023年5月2日，星期三何謂焊接？

使兩個分離的構件，通過原子間或分子間的聯系與質點的擴散作用，形成一個整體的過程叫焊接。要使兩個分離的構件形成永久性的結合，首先應對兩個構件相互接近到原子間的力能夠產生相互作用的程度。焊接技術就是采用加熱、加壓或同時加熱和加壓等方法，來克服阻礙原子結合的因素，以達到永久牢固的聯接。

焊接與鉚接比較，不僅提高了加工質量，而且尚具有工藝簡便、生產效率高、節約鋼材等優點。因此焊接工藝作為金屬構件的一種基本加工方法，在冶金、石油、化工、機械制造、航空、造船、建筑，以及國防和尖端技術等許多重要工業部門中獲得了廣泛的應用。第2頁，講稿共49頁，2023年5月2日，星期三

隨著工業和科學技術的發展，為了滿足大工件、有色金屬以及高強度耐熱合金等的焊接要求，在電弧焊的基礎上，逐步發明了電渣焊、氬弧焊、等離子焊，以及接觸焊、摩擦焊等焊接方法。近年來由于尖端科學部門的需要，在焊接技術方面又發展了真空電子束焊，激光焊、超聲波焊等工藝。通常將焊接方法分為三大類：

1熔化焊；

2壓力焊；

3釬焊。第3頁，講稿共49頁，2023年5月2日，星期三熔化焊

氣焊、電弧焊、鋁熱焊、電渣焊、等離子焊、電子束焊、激光焊、氣體保護焊（二氧化碳氣體保護焊、惰性氣體保護焊、氫原子焊）。壓力焊

鍛焊、摩擦焊、氣壓焊、冷壓焊、超聲波焊、爆炸焊、接觸焊（點焊、縫焊、對焊）。釬焊

鉻鐵釬焊、火焰釬焊、鹽浴釬焊、電接觸釬焊、爐中釬焊、調頻釬焊、反應釬焊、真空釬焊、擴散釬焊。第4頁，講稿共49頁，2023年5月2日，星期三以下就常見的幾種焊接闡述如下第5頁，講稿共49頁，2023年5月2日，星期三手工電弧焊

第6頁，講稿共49頁，2023年5月2日，星期三手工電弧焊

手工電弧焊是以焊條與焊件（被焊的金屬制件）作為兩個電極，利用兩電極之間產生的電弧放電時產生的熱量，使金屬熔化，從而使兩塊金屬熔合成一體的焊接過程。在兩電極之間的氣體介質中，強烈而持久的放電現象稱為電弧。電弧放電時產生高熱，電弧中心部分的溫度可高達3,000～4,000℃，同時產生強光。第7頁，講稿共49頁，2023年5月2日，星期三焊條分類

根據不同的焊接要求，需要選擇使用不同性能的焊條。目前我國根據焊條不同的特性和用途，分為十一大類:1結構鋼焊條（包括普通低合金鋼）；2珠光體耐熱鋼焊條；3奧氏體不銹鋼焊條；4鉻不銹鋼焊條；5低溫鋼焊條；6堆焊焊條；7鑄鐵焊條；8銅及銅合金焊條；9鎳及鎳合金焊條；10鋁及鋁合金焊條；11其它特殊用途焊條。

第8頁，講稿共49頁，2023年5月2日，星期三焊條的結構與組分

焊條由焊芯和藥皮組成。沒有藥皮的焊條稱作裸焊條，現已很少應用。焊芯的主要成分為鋼，另外尚含有微量的碳、錳、硅、鉻、鎳，以及硫和磷等化學元素。焊芯在焊接時的功用，一是傳導焊接電流，產生電弧，二是焊芯本身熔化形成焊縫中的填充金屬。藥皮有厚薄之分，薄藥皮焊條的藥皮重量僅為1％～2％，僅能起穩弧作用。目前最常用的是厚藥皮焊條，藥皮的重量約占整個焊條重量的30％～50％。焊條藥皮的組成成分較復雜，每種焊條的藥皮配方中，一般由7～9種以上原料配成。

第9頁，講稿共49頁，2023年5月2日，星期三

藥皮涂料主要含氧化鐵、氧化錳和氧化鈦等化合物的焊條，藥皮熔化后的熔渣呈酸性，故這類焊條統稱為酸性焊條。酸性焊條只適宜用于焊接低碳鋼和不重要的結構鋼。氫型藥皮成分中，由于不含鐵或錳等氧化物，而大理石(CaCO3)和瑩石(CaF2)含量較多，堿度很大，藥皮熔化后的熔渣屬堿性，因此含有這種藥皮的焊條稱為堿性焊條。堿性焊條適用于焊接大多數的合金鋼。目前我國生產的焊條品種很多，其牌號是按照焊縫金屬的抗拉強度等級和焊條藥皮類型來區分的。牌號前加“結”字，表示結構鋼焊條，緊接著的第一、第二位數字，表示焊縫金屬抗拉強度等級，第三位數字表示焊條藥皮類型和適用的焊接電源種類。第10頁，講稿共49頁，2023年5月2日，星期三職業病危害因素識別

手工電弧焊時不僅有強烈的電弧光，而且在電弧的高熱影響下可以產生大量的電焊煙塵和多種有害氣體。電弧光

電焊弧光包括強烈的可見光和不可見的紫外線和紅外線。紫外線長期照射眼睛導致電光性眼炎；照射皮膚引起電光性皮炎。物體溫度愈高，紅外線輻射強度愈大，其輻射波長愈短。手工電弧焊時可產生全部上述波長的紅外線。電焊紅外線可使人產生熱的感覺，使血液和深部組織加熱，產生灼傷，眼睛長期接受短波紅外線的照射可產生紅外線白內障和視網膜灼傷。第11頁，講稿共49頁，2023年5月2日，星期三電焊煙塵

手工電弧焊時由于焊條和母體焊件，含有不同合金元素和各種化合物，在焊接電弧的高溫作用下，發生一系列的復雜冶金反應。熔化金屬產生沸騰和蒸發，以氣溶膠狀態析出多種有害氣體外，同時還產生大量的電焊煙塵。

不同工作地點或不同工件焊接時的發塵量和空氣中的煙塵濃度，可有較大的差別。這往往與焊條的種類、焊接操作時間長短、同一時間焊接的焊槍數目、焊接電流強度、工作場所的容積和通風等情況有密切關系。

第12頁，講稿共49頁，2023年5月2日，星期三

堿性焊條的發塵量一般高于酸性焊條的發塵量。實驗證明焊接0.5公斤“結422”型酸性焊條產生的煙塵量為3.52克，而焊接0.5公斤“結507”型堿性焊條的煙塵量則為7.82克。測定空氣中電焊煙塵的濃度也同樣證明了這一結果。如曾在特制的容積為2立方米的實驗裝置中分別測定l00克“結422”型和“結507”型焊條燃燒時所產生的煙塵濃度，“結422”型焊條產生的煙塵濃度平均為477.5（294.4～643.7）mg／m3。“結507”型焊條產生的煙塵濃度平均為558.8（380.2～737.5）mg／m3

。

第13頁，講稿共49頁，2023年5月2日，星期三

堿性焊條發塵量高的主要原因是焊條藥皮中含有氟化物。氟化物具有促進發塵量的作用。如在藥皮中加入2％的氟化鋰或氟化鈉，每燃燒0.5公斤，發塵量為12克左右，加入2％的氟化鈣，發塵量為8克。而無氟焊條僅為4克左右。有關現場調查的測定結果證明，在沒有局部抽風裝置的情況下，室內使用堿性焊條的單支焊槍焊接時，空氣中電焊煙塵濃度分別可達96.6~246mg／m3。采用“結422”型酸性焊條在通風不良的罐內進行焊接時，空氣中煙塵濃度為168.5~286mg／m3，采用“結507”型堿性焊條時為226.4～412.8mg／m3。以上數字說明，在通風不良的罐、艙內或一般廠房內使用堿性焊條較酸性焊條空氣中的電焊煙塵濃度有明顯的增高。另據國外報道，在通風不良容器內焊接，焊工呼吸帶處的焊塵濃度有時可高達l,000mg／m3。第14頁，講稿共49頁，2023年5月2日，星期三

物理化學分析證明，電焊煙塵是一種無機性煙塵，屬于金屬氧化物凝聚所成的氣溶膠。用濾膜采集電焊煙塵，在2萬倍電子顯微鏡下觀察，發現煙塵的微細顆粒，外觀呈球狀，直徑大小不一，粒子中央系以金屬氧化物（大多數為三氧化二鐵）為核心，周圍包有一層無定形矽酸的薄膜。各種類型焊條所構成的煙塵粒子，外觀均無明顯差異。由于煙塵粒子都帶有不同電荷，因此有聚合成群的能力，在電子顯微鏡下可觀察到由幾個到幾百個粒子聚合在一起的凝聚團。電焊煙塵的分散度，根據對不同類型焊條的煙塵粒子直徑大小的測定結果，多數在2微米以下，屬分散度較大的塵粒類。分散度越大，其比表面積也越大，生物學活性也增加。

第15頁，講稿共49頁，2023年5月2日，星期三

在焊接高溫下，焊條和母體金屬發生化學冶金反應，產生的電焊煙塵化學組成十分復雜，具有數十種金屬和非金屬化合物。酸性焊條的電焊煙塵中不含或含少量氟化物，而堿性焊條的電焊煙塵中氟化物可高達15％以上。電焊煙塵中的鐵是以三氧化二鐵和氧化鐵的形式、錳以氧化錳和二氧化錳的形式、氟主要以氟化鈣和氟化鈉的形式存在。硅（矽）的存在形式則為無定形二氧化硅，而未發現有結晶型二氧化硅的存在。這與焊條藥皮中的二氧化硅主要為結晶型二氧化硅或硅酸鹽的形式存在有所不同。這種二氧化硅存在形式的不同，可能是由于高溫熔化改變了二氧化硅的化學結構，使石英晶格圖象發生變異的結果。第16頁，講稿共49頁，2023年5月2日，星期三電焊煙氣

在手工電弧焊焊接過程中除了產生多量煙塵外，還同時逸散出大量煙氣。包括一些氧化的金屬氣體，高溫下產生的氟化氫氣體，以及由于伴隨的碳素燃燒和在強烈的紫外線照射下，產生的一氧化碳、氮氧化物和臭氧等氣體。一般說來，電焊煙塵的組成成分相對比較恒定，而電焊煙氣濃度則受焊接時間，焊條熔敷量，焊接溫度等的影響而變化較大。主要的有害煙氣成分如下。第17頁，講稿共49頁，2023年5月2日，星期三錳

在焊條的藥皮中含有錳，含量2％～40％不等。高錳的鐵鋁錳合金焊條焊芯中含錳量可高達23％以上。錳的作用在于脫氧和改善機械性能。焊接時焊條中的錳，約5％～7％熔融于焊縫中，85％以上成為焊渣，其余不到10％經高溫電弧熱解，蒸發、凝聚成以氧化亞錳為主的錳煙塵。一般酸性焊條的含錳量高于堿性焊條，因此采用酸性焊條焊接時形成的電焊氣溶膠中錳的含量就比堿性焊條焊接時高。由于錳的氣溶膠能迅速擴散，在露天焊接時不致形成高濃度焊煙，但在通風不良場所，如船艙，鍋爐、罐內進行焊接操作，即是停止焊接后，空氣中錳的煙氣還可長時間保持較高濃度。第18頁，講稿共49頁，2023年5月2日，星期三

關于焊接廠房空氣中的二氧化錳濃度，根據國內報道，一般在0.65~12mg／m3之間；在通風不良的罐內或船艙內操作時，則可高達30mg／m3以上。目前盡管高錳焊條趨于淘汰，焊接時空氣中錳濃度有所降低，但仍應予以關注。另外，手工電弧焊時，工人使用手持防護面盾，二氧化錳濃度在盾內面可比盾外面低三分之二，因此在評價手工電弧焊工受二氧化錳危害時，應進行具體分析。第19頁，講稿共49頁，2023年5月2日，星期三鉻和鎳

一般碳素鋼焊條中不含鉻。而奧氏體不銹鋼焊條中則含有不等量的鉻和少量鎳。焊接時在電弧高溫下可氧化產生氧化鉻(主要為二氧化鉻和三氧化鉻)，以及氧化鎳(為氧化鎳和五氧化二鎳)。使用含鉻不銹鋼焊條或鎳和鎳合金焊條焊接時，焊工呼吸帶的空氣中三氧化二鉻和氧化鎳的含量，在無通風措施或通風不良的情況下，可顯著增高，甚至超過國家衛生標準的數十倍。第20頁，講稿共49頁，2023年5月2日，星期三氟化氫

各種焊條的涂料中均含有不等量的氟化物，特別是低氫型堿性焊條中含有較多的瑩石(CaF2)。如“結507”型焊條藥皮中含瑩石14％~20％，“奧107”型焊條藥皮中含瑩石45％。瑩石在電弧高溫下可分解產生氟化氫氣體和氟塊(CaF2·NaF)。氟化氫氣體與水分接觸可產生具有強烈腐蝕刺激性的氫氟酸。電焊煙氣中的氟化物濃度波動很大，影響因素較多，但主要取決于使用焊條的類型。低氫型堿性焊條的電焊煙氣中所含的氟化物濃度較高。第21頁，講稿共49頁，2023年5月2日，星期三氮氧化物

在焊接高溫下，空氣中電離產生的氮與氧結合可生成氮氧化物。電焊煙氣中的氮氧化物主要是二氧化氮和一氧化氮。由于一氧化氮不穩定，很容易氧化成二氧化氮，尤其是焊接過程中還同時存在有紫外線、臭氧、鐵塵等，均能促使一氧化氮氧化生成二氧化氮。二氧化氮遇水可變成亞硝酸，與臭氧結合可生成五氧化二氮(N2O5)。電焊煙氣中氮氧化物產生量主要取決于電弧的長度和電壓，以及電流量的大小等。第22頁，講稿共49頁，2023年5月2日，星期三臭氧

臭氧是在電弧高溫和強烈紫外線的激發下，使空氣中氧發生電離而產生的。焊接金屬的種類對臭氧的產生也有影響。一氧化碳

鐵和碳是組成鋼的主要元素，在焊接高溫下碳不全燃燒，就可以生成一氧化碳，但產生量極小。第23頁，講稿共49頁，2023年5月2日，星期三高溫

手工電弧焊的電弧溫度高達3,000℃以上，在通風不良的情況下易形成高溫作業的工作環境。此外，焊接過程往往伴隨機械搬運、敲擊和碰撞等噪聲。如果工房布局不合理，可能同時存在噪聲超標。第24頁，講稿共49頁，2023年5月2日，星期三氬弧焊

第25頁，講稿共49頁，2023年5月2日，星期三氬弧焊

氬弧焊是利用氬氣作為焊接時保護性氣體的一種焊接方式。氬氣由焊炬中的專門氣路輸送，以一定的流速由噴咀噴出，在焊弧周圍形成一個氬氣保護層，將焊弧與空氣隔絕，從而能有效地保護電孤熱量集中。目前工業上應用的氬弧焊大致有兩種：第26頁，講稿共49頁，2023年5月2日，星期三非熔化極氬弧焊

非熔化極氬弧焊，使用的棒狀電極是由含釷鎢材料或碳精制成，電極在焊接過程中燒損極少，故稱非熔化極氬弧焊，包括純鎢棒電極和釷化鎢電極，也叫鎢極氬弧焊。熔化極氬弧焊

熔化極氬弧焊，它用直流電作為電源，以金屬焊絲作為電極，焊絲材料取決于母材，焊接時，焊絲以一定速度不斷地向電弧區給進，焊絲在電弧熱的作用下不斷熔化，熔化的焊絲以射流或熔滴、射流交替的形式向焊縫過渡。第27頁，講稿共49頁，2023年5月2日，星期三職業病危害因素識別

氬弧焊接的有害因素與一般手工電弧焊基本相同，主要是有害氣體，粉塵以及紫外線。但由于非熔化極焊接時使用高頻震蕩器和鎢釷電極，因此還存在高頻電磁輻射和放射線等有害因索。由于氬弧焊的電流密度大，弧溫高，弧光強，弧柱中心部成為等離子體，故可產生較高濃度的有害氣體和金屬粒塵。此外還有高頻電磁輻射和放射線。焊接時的主要有害氣體是臭氧和氮氧化物，由于焊材不同還能夠產生與焊材有關的其它有害氣體和煙塵。例如，焊接鋁及鋁鎂合金時可產生大量的鋁煙塵；焊接不銹鋼采用含氟化物藥皮的焊條時，能產生少量的氟化氫氣體；有些鋁合金焊接時還能產生磷化氫和銻化氫等氣體。惰性氣體保護焊使用的電流密度大，弧溫高，焊接時產生的有害氣體比一般手工電弧焊要嚴重，因此在某種程度上對焊工的影響比手工電弧焊要大。

第28頁，講稿共49頁，2023年5月2日，星期三臭氧

臭氧的產生是在高溫電弧和強烈紫外線激發下使空氣中的氧電離而產生的。其濃度大小同焊接方式、焊材種類、厚度、使用的電流強度、焊接環境通風情況以及焊接持續時間有關。故焊接時產生的臭氧濃度不是一定的。在通風條件不好的容器內焊接，工作地點的臭氧濃度較高。使用熔化極自動焊時的臭氧濃度大于熔化極半自動焊，熔化極半自動焊大于非熔化極手工焊。臭氧是氬弧焊接工藝過程中主要職業病危害因素。第29頁，講稿共49頁，2023年5月2日，星期三氮氧化物

氬弧焊接時，同手工電弧焊一樣能產生氮氧化物。焊接不同焊材產生的氮氧化物濃度不一樣。焊塵

氬弧焊接粉塵的產生，主要來源于焊接時的金屬氧化物。空氣中粉塵濃度及成分取決于焊材種類和焊接工藝要求。如焊接鋁時可產生鋁粉塵；焊接銅時可產生銅和氧化銅粉塵。焊接電流強度越大產生粉塵濃度越高。第30頁，講稿共49頁，2023年5月2日，星期三電離輻射與非電離輻射

非熔化極手工鎢極氬弧焊使用250kHz的高頻振蕩器，在引孤時有電磁輻射產生。釷鎢電極是由釷和鎢制成的，而釷具有一定的放射性。手工鎢極氬弧焊的釷鎢電極中的釷，是天然放射性物質。在衰變過程中能放出α、β、γ三種射線，其中α射線占90％，β射線占9％，γ射線占l％。衰變的子代產物中有釷和氡子體，它也是放射性氣體。釷、氡衰變后形成的子體是十分細小的固態微粒，以氣溶膠狀態存在于空氣中，其生物學作用比釷、氡本身要大得多。第31頁，講稿共49頁，2023年5月2日，星期三紫外線

紫外線是焊接中普遍存在的一個有害因素。氬弧焊時紫外線輻射光譜在390毫微米以下，其作用強度，非熔化極氬弧焊大于普通電焊5倍，熔化極氬弧焊大于普通電焊20~30倍。可見氬弧焊接紫外線的強度遠遠大于一般手工電弧焊。高溫

氬弧焊焊接時可形成局部高溫，在通風不良時易形成高溫作業的工作環境。第32頁，講稿共49頁，2023年5月2日，星期三二氧化碳氣體保護焊

第33頁，講稿共49頁，2023年5月2日，星期三二氧化碳氣體保護焊

二氧化碳氣體保護焊具有效率高、質量好、變形小、明弧易掌握和易于實現機械化等優點。目前巳在汽車制造、工程機械、船舶、機車車輛、石油化工、管道、礦山機械和壓力容器等部門廣泛應用。二氧化碳氣體保護焊是熔化極電弧焊接方法的一種。由焊接電源、送絲系統以及二氧化碳供氣系統等部分組成。二氧化碳氣體保護焊與熔化極氬弧焊類似，在焊接過程中焊絲也作為電弧的一極（通常為陽極）。

第34頁，講稿共49頁，2023年5月2日，星期三職業病危害因素識別

二氧化碳氣體保護焊的職業危害因素基本上類同于熔化極氬弧焊。主要存在的有害因素有紫外輻射、有害氣體、電焊煙塵、及其金屬和氧化物等。其弧光強度是手工電弧焊的2～3倍，臭氧的產生量較氬弧焊低。

第35頁，講稿共49頁，2023年5月2日，星期三等離子焊

第36頁，講稿共49頁，2023年5月2日，星期三何謂等離子體

一種氣體經過電離作用以后，便產生帶正電的陽離子和帶負電的陰離子（電子）。這兩種相互矛盾著的離子處在一個統一體中，而且彼此所帶的正負電荷相等，這種處于電離狀態的氣體就稱為等離子體。等離子體是氣體的特殊狀態。等離子體的總電荷等于零而呈電中性。它和金屬、電解液一樣有較高的導電性，和氣體一樣有很大的流動性。更重要的是帶電離子重新結合時能釋放出巨大的能量，激起很高的溫度，發出很強的光。第37頁，講稿共49頁，2023年5月2日，星期三等離子焊

等離子焊是等離子弧在工業上應用的一種形式，是由一種特制的等離子弧噴槍產生的壓縮電弧。等離子焊與一般的焊接方法相比有溫度高、能量集中、焊接速度快、生產效率高、質量好、應用范圍廣等許多優點，已日益被廣泛地應用于生產中。等離子弧按其陽極不同，通常可分三種形式：

1轉移弧

2非轉移弧；

3混合弧。第38頁，講稿共49頁，2023年5月2日，星期三

目前，等離子弧焊接朝著二個方面發展，第一，應用等離子弧解決精密儀器、電子設備等高精尖產品零件的焊接，如微束等離子弧可焊接0.026毫米的不銹錒金屬箔。第二，焊接很厚的材料，一次焊透的最大厚度可這12.7毫米。等離子堆焊是在工件表面堆上一層具有特殊用途的合金，如堆上一層耐磨損，耐磨蝕，耐高溫的金屬層，這樣既保證了工件基體的良好性能，又滿足了特殊部位所應具有的特殊用途。為了克服堆焊過程中電弧電壓不穩，堆焊金屬比較厚等缺點，發明了利用粉末作為填充材料的等離子噴焊新工藝。第39頁，講稿共49頁，2023年5月2日，星期三職業病危害因素識別

隨著等離子焊工藝的廣泛應用，作業過程中的有害因素巳逐漸為人們識別和認識。由于等離子弧弧區溫度高達10,000℃以上，焰流速度很高（10,000米／分），采用高壓高頻（2,500V，250kHz）振蕩器引弧，以及使用釷鎢捧作陰極材料等，一般認為等離子焊工藝過程中的有害因素與氬弧焊類似，主要有：臭氧、氮氧化物、一氧化碳、電焊煙塵和金屬氧化物、熱輻射、高頻電磁場、噪聲、紫外輻射和電離輻射以及電擊傷等。第40頁，講稿共49頁，2023年5月2日，星期三光輻射

等離子弧光輻射包括軟X射線、紫外線，可見光線和紅外線等。等離子弧中的紫外線、可見光線和紅外線的強度均較手工電孤焊、氬弧焊為高。等離子弧中紫外線強度較其他二種電弧為高，其產生的生物學作用強度較強。因此等離子弧光輻射的防護應較手工電弧焊和氬弧焊更嚴格。關于等離子弧中是否存在軟X射線的問題尚有爭議。有人認為等離子弧只能輻射出短波紫外線，不存在軟X射線，故可以不考慮電離輻射的危害。有人則認為，目前因測量儀器的限制未能測出軟X射線，但還不能排除等離子弧能放射出軟X射線。不過即使等離子弧中有X射線存在的話，估計其能量也是很低，對人體危害不大。第41頁，講稿共49頁，2023年5月2日，星期三氯烴化合物和光氣

當用氯烴化合物去除金屬表面油污后再施行等離子焊工藝時，氯烴化合物（如三氯乙烯和四氯化碳）在紫外線照射后分解產生光氣等有害氣體。因此，凡對表面存在氯烴化合物的金屬材料焊接時，應注意光氣對人體的危害。

其它危害因素同氬弧焊

第42頁，講稿共49頁，2023年5月2日，星期三電子束焊

第43頁，講稿共49頁，2023年5月2日，星期三電子束焊

利用電子束作為熱源的焊接方法。熱陰極(或燈絲)發射的電子﹐在真空中被高壓靜電場加速﹐經磁透鏡產生的電磁場聚集成功率密度高達1.5×105瓦/厘米2的電子束(束徑為0.25～1