MARTIN KUBĚNKA. Vliv svařovacího procesu, typů elektrod a svařovacích parametrů na obsah 6-mocného chromu ve svařovacích dýmech nerezavějících ocelí

Transkript

1

2 MARTIN KUBĚNKA Vliv svařovacího procesu, typů elektrod a svařovacích parametrů na obsah 6-mocného chromu ve svařovacích dýmech nerezavějících ocelí Slide 2

3 VLIV SVAŘOVACÍCH EMISÍ (DÝMŮ) NA ZDRAVÍ POPULACE Pode celosvětových statistik zaměstnávají svařečské profese 1 2 % produktivní populace a uvádí se, že 5 až 10 % registrovaných svařečů pracuje především s vysokolegovanými materiály. Emise při svařování jsou dýmy, plyny, páry, aerosoly a prach uvolněné po čas svařování, většina je toxická nebo karcinogenní. Dýmy jsou složeny z kondenzantů kovových par oxidů a dalších chemických sloučenin, jak tuhých tak plynných a dále splodiny vznikající z případných ochranných nátěrů, povlaků a odmašťovacích prostředků na základních svařovaných materiálech. Tvoří se v přímo v místě hoření oblouku, případně v místě tavení Svařovací dýmy jsou tedy velmi nebezpečné pro značnou část populace a musí být studovány a kontrolovány. AWS F1.2:2006, Laboratory Method for Measuring Fume Generation Rates a Total Fume Emission of Welding and Allied Processes a OSHA ID 215 procedura pro Cr(VI)

4 SVAŘOVACÍ DÝMY Podle studia Mezinarodni agentury pro výzkum rakoviny (IARC INTERNATIONAL AGENCY FOR RESEARCH ON CANCER) jsou svařovací dýmy vznikající především při svařování legovaných ocelí třikrát nebezpečnější než cigaretový dým. Ochranný systém lidského organizmu, řasinkový epitel ústní dutiny, nosu a průdušek v 99 % zabrání tomu, aby do plic pronikly částečky velikosti nad 0,5 μm. Svařovací dým však obsahuje částečky o rozměrech < 0,5μm, které mohu proniknout přímo do plic. Welding fume

5 DÝMY PŘI SVAŘOVÁNÍ NEREZAVĚJÍCÍCH OCELÍ Svařování a navařování vysocelegovaných a nerezavějících ocelí může produkovat, mimo ostatní škodliviny, vysoký obsah šestimocného chromu [Cr(VI)]. Permissible Exposure Limit (PEL) je nejvyšší přípustná hodnota průměrné koncentrace chemické sloučeniny ve vzduchu dýchací zóny zaměstnance za např. 8 hodinový pracovní čas. PEL je definovaný jako koncentrace dané látky, o které je možno na základě současných poznatků předpokládat, že nepoškozuje zdraví svařeče. PEL pro Cr(VI) v normách celého světa je velmi nízký.

6 DÝMY PŘI SVAŘOVÁNÍ VYSOCELEGOVANÝCH OCELÍ PEL - Expoziční limity svařovacích dýmů obsahujících Cr, Mn or Ni za 8 hodin (mg/m 3 ) Česká Rep USA švédsko EU Čína Cr (VI) Mangan Nikl

7 CO JE CR(VI) Cr(VI) neexistuje ve svařovacích materiálech ale je vytvářen během svařovacího procesu Patří mezi tuhé složky svařovacího dýmu a spolu s NixOy - NiO, NiO2, Ni2O3 (oxidy niklu), CdO (oxid kadmia), BeO (oxid berylia), CoO (oxid kobaltu) do nejnebezpečnější skupiny karcinogenních látek Do organizmu se chrom obecně dostává především inhalací, perorálně, a částečně vstřebáním pokožkou (především Cr(VI). Sloučeniny šestimocného chromu mají karcinogenní účinky. Projevy po expozici Cr(VI) počínají podrážděním sliznic dýchacího systému. Dále mohou nastat alergické a kožní projevy. Chronická expozice se projevuje zánětem dýchacích cest a dutiny nosní. Byly zaznamenány krvácení z nosu, perforace nosní přepážky, ztráta čichu, žloutnutí zubů. Na kůži bývají přítomné záněty. Pozdější projevy jsou výsledkem karcinogenních učinků (vyšší výskyt nádorů plic a přinosových dutin).

8 CO JE CR(VI) Cr(VI) a jeho sloučeniny jsou u nás klasifikovány jako karcinogen kategorie 2 pravděpodobný karcinogen a jeho technická směrná hodnota je při svařování stanovena na 0,05 mg/m 3. Podľa IARC je Cr(VI) zařazený mezi dokázané karcinogeny (IARC, 2007).

9 STUDIUM PODÍLU DÝMŮ PŘI SVAŘOVÁNÍ A CR(VI) V NICH Existuje celá řada metod jak analyzovat svařovací dýmy a podíl Cr(VI) v nich Měření obsahu tuhých částic v dýmu Váha dýmu/ čas hoření oblouku Váha dýmu/ váha svaru % elektrody přetvořené v dým Fume generation rate (FGR) (g/min) Procentuální podíl Cr(VI) v dýmu Cr(VI) Generation Rate [Cr(VI)GR] (mg/min) %Cr X FGR = Cr(VI)GR Studium bylo prováděno z pohledu Svařovací technologie Typů svařovacích materiálů a typů obalu MMA elektrod Svařovacích parametrů Typů ochranných plynů, případně vlastní ochrany

10 PŘEHLED STUDOVANÝCH TYPŮ SVAŘOVACÍCH MATERIÁLŮ E3XXT0-3 E3XXT0-1 E3XXT1-4 E3XX-15 E3XX-16 E3XX-17 EC3XX ER3XX Plněná elektroda, s vlastní ochranou Plněná elektroda vařeno v CO2 Plněná elektroda vařeno ve směsném plynu Bazická jádrem legovaná elektroda Rutilová jádrem legovaná elektroda Rutil - kyselá jádrem legovaná elektroda Plněná elektroda s kovovým práškem Plný drát

11 Obr. 1 - Fume Generation Rate x Typ elektrody v závislosti na sv. proudu 1.4 FGR (g/min) E3XXT0-3 E3XXT0-1 E3XXT1-4 E3XX-16 EC3XX ER3XX Current (A)

12 Obr. 2 - FGR x Ochranný plyn v závislosti na sv. proudu Plněné elektrody (EXXXT0-1, EXXXT0-4) %CO 2 FGR (g/min) %Ar / 25%CO Current (A)

13 Obr. 4 - FGR x Typ obalené elektrody v závislosti na sv. proudu FGR (g/min) E3XX-17 E3XX-15 E3XX Current (A)

14 Cr(VI) in Fumes (%) Obr. 5 Obsah Cr(VI) ve sv. dýmech x Typ elektrody a legování 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 E3XX-16 E3XXT0-3 E3XXT1-4 EC3XX E3XXT0-1 ER3XX Cr in Weld (%)

15 E3XXT0-3 Obr. 1 - Fume Generation Rate x Typ elektrody v závislosti na sv. proudu FGR (g/min) E3XXT0-1 E3XXT1-4 E3XX-16 EC3XX ER3XX Current (A) Obr. 5 Obsah Cr(VI) ve sv. dýmech x Typ elektrody a legování Cr(VI) in Fumes (%) Cr in Weld (%) E3XX-16 E3XXT0-3 E3XXT1-4 EC3XX E3XXT0-1 ER3XX

16 Z Obr. 4 - FGR x Sv. proud pro E309L-17 FGR (g/min) Current (A) Obr. 6 - %Cr(VI) v dýmu x Sv. proud pro E309L-17 Cr(VI) in Fumes (%) mm 3.2 mm 4.0 mm 4.8 mm Current (A)

17 Obr. 7 Cr(VI)GR x Průměr elektrody (E309L-17) v závislosti na sv. proudu 12 Cr(VI) Rate (mg/min) mm 3.2 mm 4.0 mm 4.8 mm Current (A)

18 Obr. 8 Cr(VI)GR x Typ legování 1.2 mm Plněná elektroda, s vlastní ochranou (E3XXLT0-3) Cr(VI) Rate (mg/min) A / 27 V E309LT0-3 E308LT0-3 E316LT0-3 (24% Cr) (20% Cr) (19% Cr)

19 Obr. 18 Cr(VI)GR x Typ legování 3.2 mm Rutilová elektroda (E3XX-16) A Cr(VI) Rate (mg/min) E (29% Cr) E316H-16 (19% Cr) E320LR-16 (20% Cr)

20 Obr. 11 Cr(VI)GR x Sv. technologie 1.2 mm Plný drát a Plněná el. s kovovým práškem 9 8 Cr(VI) Rate (mg/min) A / 26.5 V 98%Ar / 2%O 2 Metal Cored 330 A / 27 V 98%Ar / 2%O 2 Solid 1 0 EC308L ER308LSi 5/4/2015

21 Obr. 12 Cr(VI)GR pro 309L legování Pro různé technologie svařování 12 SMAW 10 Cr(VI) Rate (mg/min) FCAW-S FCAW-Flat 75Ar/25CO 2 FCAW-AP 75Ar/25CO 2 FCAW-Flat CO 2 GMAW 98Ar/2O 2 0 E309L A E309LT A E309LT A E309LT A E309LT A ER309LSi 245A

22 VÝZKUM TWI UVNITŘ A MIMO SVAŘEČOVU HELMU

23 SHRNUTÍ VÝSLEDKŮ Obecné zkušenosti Obecně nejnižší naměřené hodnoty FGR (g/min) vykazují technologie SAW a GTAW. Použití inertních plynů snižuje FGR, ale zvyšuje výskyt ozonu. Plněné elektrody a plné dráty používané v plynech s vysokým obsahem Ar vykazují nižší FGR než elektrody produkující strusku. Svařovací parametry mají vliv na tvorbu dýmů při svařování, především zvyšující se sv. proud jejich tvorbu výrazně zvyšuje. Výsledky měření Fume generation rate (FGR) (g/min) Hodnoty FGR zvyšuje použití plněných elektrod s vlastní ochranou i v plynech. FGR snižuje použití plných drátů a plněných elektrod s kovovým práškem. FGR snižuje použití Ar/CO 2 oproti CO 2 pro plněné elektrody. Nebyly zaznamenány výrazné rozdíly při použití různých typů MMA elektrod.

24 SHRNUTÍ VÝSLEDKŮ Výsledky měření Cr(VI)GR (mg/min) Hodnoty Cr(VI)GR se liší dle typů elektrod a svařovacích parametrů. Cr(VI)GR snižuje použití plných drátů (98Ar/2O 2 ) a plněných elektrod s kovovým práškem (CO 2 ). Cr(VI)GR snižuje o 55 70% použití CO 2 oproti Ar/CO 2 pro plněné elektrody. Cr(VI)GR snižuje o 80% použití CO 2 při svařování plněnou elektrodou s vlastní ochranou. Cr(VI)GR je obvykle zvyšován zvyšujícím se obsahem Cr ve svaru (svařovacím materiálu). Typ svařovacího materiálu popřípadě strusky ale vykazuje taktéž zřetelný vliv.

25 ZÁVĚR Výsledky a data uvedená v této prezentaci mají pouze orientační, i když věrohodný a vypovídající charakter. Je to především proto, že testy byly prováděny v laboratorních podmínkách laboratoří firmy ESAB. Pro výsledky aplikovatelné v konkrétní svařovně, či montážním pracovišti, musejí být hodnoty FGR (g/min), Cr(VI)GR (mg/min), či jiná normovaná měření dýmů a škodlivin v nich, prováděny přímo na místě. Pouze z nich je pak možno vycházet při návrhu opatření pro ochranu svařečů a svářečského personálu. Právní předpisy v západoevropských zemích (Francie, Nizozemsko) vyžadují, aby byly ve svařovacích helmách používaný tzv. respirační jednotky PAPR (pohaněné filtrační jednotky). Firma ESAB doporučuje, vzhledem k prokázané škodlivosti svařovacích dýmů na zdraví svařečů, použití těchto jednotek, popřípadě jednotek čistících stlačený vzduch, všude tam, kde je ve výrobním procesu svařováno.

26 ZAŘÍZENÍ ESAB PRO OCHRANU DÝCHACÍCH CEST Slide 26

27 NEW AIR & WARRIOR AIR & ARISTO AIR Právní předpisy v západoevropských zemích (Francie, Nizozemsko) vyžaduji, aby byly ve svařovacích helmách používaný tzv. respirační jednotky PAPR (pohaněné filtrační jednotky).

28 . ARISTO AIR

29 ARISTO AIR. BAJONETOVÉ PŘIPOJENÍ Uzavírací mechanismus pro pevné a rychlé připojení HLAVNÍ FILTR SKLÁDANÝ Z "PAPÍROVÉHO" FILTRU s uhlíkovým TH2P Filtrační jednotka je vyroben z mikrovláken která v kombinaci s dvěma vrstvami aktivního uhlí (uhlík) nabízí velkou plochu k absorbci splodin a pachu, aniž by byl ovlivněn výkon. Může být použit ve spojení s předfiltrem PŘEDFILTR Prodlužuje životnost hlavního filtru Pravidelné střídání předfiltru prodlužuje životnost filtru. ESAB doporučuje, aby byl předfiltr vyměněn jednou za pracovní směnu (8h). V obtížném prostředí, by měl být vyměněn častěji (2-3x) za směnu.

30 ARISTO AIR - ERGONOMICKÝ KONFORT Měkký široký pás určený pro dlouhodobé nošení Rovnoměrně rozkládá váhu přes dolní části zad. Standard pro všechny respirační jednotky ESAB ESAB si uvědomuje, že 75 % všech obyvatel planety má problémy s páteří.

31 327kg

32 JEDNOTKY COMPRESSED AIR (CA)

33 DĚKUJI VÁM ZA POZORNOST Slide 33

34