Сварочный цех

Проектирование вентиляции в сварочном цеху

Под определением сварочный цех (сварочный пост, сварочная кабина) принимают производственные, строительные, ремонтные и прочие помещения, где размещены сварочные агрегаты и производятся работы по сварке, резке и наплавке материалов.
В промышленности и строительстве используется более 60 видов сварки, резки и наплавки. Сварка бывает ручной, полуавтоматической и автоматической. Сварочные работы осуществляются на конвейерах, механизированных линиях, на стапелях, на открытом воздухе, в помещении, на разных высотах, в космосе и под водой.

В настоящее время на крупных производственных предприятиях применяется следующие виды сварки:
1. Полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа (65-70% от всего объема сварочных работ).
2. Сварка под слоем флюса (15-20% от всего объема сварочных работ).
3. Ручная сварка с помощью электродов (10% от всего объема сварочных работ).
4. Другие виды сварки (5% от всего объема сварочных работ).

Ручная сварка и тепловая резка стального и цветного проката (кислородная, ацетиленовая, с применением природных газов, плазменно-дуговая и прочее) являются основными видами сварки для многих предприятий народного хозяйства.

При выполнении сварочных работ возникает большая запыленность, загазованность, высокий уровень шума и сильное ультрафиолетовое излучение.

Виды сварки различают по степени вредности в следующем порядке: газовая сварка, дуговая сварка, сварка вольфрамовым электродом в инертном газе, плазменно-дуговая резка, сварка, наплавка.

1. Вредные вещества, которые сопровождают процесс сварки.

Процесс сварки характеризуется высоким уровнем лучистого и конвективного тепловыделения, запыленностью сварочного цеха мелкодисперсной токсичной пылью и газовыделениями, которые отрицательно влияют на организм человека. Высокая температура сварочной дуги вызывает активное окислению и испарению металла, флюса и легирующих элементов, которые образуют мелкодисперсную пыль и тепловым потоком поднимается вверх. Сварочная пыль незначительно оседает на стены и распределяется по высоте помещения равномерно. Сварочная пыль состоит из окислов железа, марганца, кремния и других соединений легирующих элементов.

К наиболее вредным газам, выделяющимся при сварке и резке, относятся окислы азота (особенно двуокись азота), вызывающие заболевания легких и органов кровообращения; окись углерода (удушающий газ) — бесцветный газ, имеет кисловатый вкус и запах; вызывает потерю сознания, одышку, судороги и поражение нервной системы; озон, 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 небольших концентрациях вызывает раздражение слизистых оболочек.
Торированные вольфрамовые электроды марки ВТ-10 и ВТ-15 выделяют при сварке окислы тория и продукты его распада, представляющие радиационную опасность.

Лучистая энергия от сварочной дуги, ультрафиолетовая и инфракрасная радиация, вызывают ожоги открытых частей тела и перегрев организма, особенно летом. Шум сварки и ультразвуковые колебания вызывают ухудшение слуха у работающих.

2. Технические особенности различных видов сварки.

Электродуговая автоматическая и полуавтоматическая сварка и наплавка под флюсом. Применяется в машиностроении, характеризуется хорошим качеством сварного шва, высокой производительностью, отсутствию вредного излучения дуги. Сварка под флюсом производится сварочной проволокой, и сварной шов защищен слоем флюса и расплавленного шлака. При этом предотвращает разбрызгивание металла. Выделение пыли небольшое.

Электросварка автоматическая и полуавтоматическая в среде защитных газов (углекислый газ, смесь углекислого газа и кислорода, аргон). Сварка в среде защитного газа наиболее распространенный вид сварки в промышленности и составляет более 70% от общего объема сварочных работ. При сварке дуга и зона плавления защищены струей защитного газа, который не взаимодействует с расплавленным металлом и вытесняет воздух из зоны горения. Вредные вещества при сварке в среде защитного газа это повышенное количество окиси углерода, значительное выделение пыли, озона и сильная ультрафиолетовая радиация. Полуавтоматическая сварка в среде защитного газа высокопроизводительна и очень вредная для человека.

Рис.2. Полуавтоматическая электросварка в среде защитных газов
крупногабаритных деталей с верхним местным отсосом.

Электросварка порошковой проволокой. Полуавтоматическая и автоматическая сварка порошковой проволокой, которая состоит из металлической ленты, которая сгибается в трубку и заполняется рутиловым концентратом, железным порошком, ферромарганцем, ферросилицием и плавиковым шпатом.

Электрошлаковая сварка (ЭШС). Вид автоматической сварки металлов больших толщин, без предварительной разделки кромок. Тепло, выделяющееся в жидкой шлаковой ванне при прохождении сварочного тока, расплавляет кромки свариваемых деталей и присадочного электрода, жидкая металлическая ванна и находящийся над ней шлак поднимаются вверх, а затвердевающий в нижней части металл образует сварочный шов. Этим способом сваривают, стали различных марок и классов, жаропрочные никелевые сплавы, титан, медь, алюминий и их сплавы. Используют его для наплавки и облицовки черных металлов нержавеющими или цветными металлами. При данном виде сварки рабочий не находится постоянно в зоне вредных выделений и ему следует остерегаться сильных тепловых излучений.

Контактная электросварка (в том числе стыковая, точечная и шовная). Этим способом сваривают стальные, нержавеющие и цветные металлы и их сплавы. Металл нагревается до пластического состояния пропусканием электрического тока большой силы через свариваемые кромки, что обеспечивает выделение тепла в месте контакта. После нагрева места соединения сдавливают значительным усилием. Кратковременность разогрева исключает окисление соединяемых мест, однако процессы сопровождаются искрообразованием и выбрасыванием брызг.

Работы в сварочном цеху сопровождаются значительным выделением пыли, тепла и вредных газов. Вентиляции сварочных цеха - это комбинация местных вытяжек от сварочных постов, естественная и механическая приточно-вытяжная вентиляция, предназначенная для удаления части вредных веществ и ассимиляции теплопоступлений.

Воздухообмен рассчитывают на разбавление до ПДК всех основных компонентов, входящих в состав сварочных вредностей сварочных материалов. В расчетах принимают большее значение объема воздухообмена.

При газосварочных работах на нефиксированных рабочих местах в случае отсутствия данных о характере обрабатываемого материала на 1 литр расходуемого ацетилена необходимо подавать не менее 5 куб.м воздуха. При наличии фиксированных мест на каждый сварочный пост — 1200 куб.м/ч при ручной резке, 3000 куб.м/ч при ручном сварке, 2000 куб.м/ч при резке на автоматах и полуавтоматах.

Газы и аэрозоли, которые образуются при сварочных работах на нефиксированных рабочих местах и неуловленные местными отсосами, накапливаются в верхней зоне помещения и в зависимости от силы сварочного тока и диаметра электрода зависают на определенной высоте, называемой оптимальной, откуда и следует их удалять.

Не рекомендуется располагать вытяжные воздуховоды (отверстия) на расстоянии более 1-2м от оптимальной высоты.
Для теплого периода года необходимо производить расчет воздухообмена по теплоизбыткам от солнечной радиации, которая поступает в сварочный цех. Этот воздухообмен обычно выше полученного расчётом на разбавление вредных выделений. Поступление дополнительного количества воздуха достигается естественным проветриванием.

Для сварочных цехов площадью более 500кв.м. следует проектировать воздушное отопление, совмещенное с приточной вентиляцией, для цехов площадью менее 500кв.м. достаточны нагревательные приборы, рассчитанные, как правило, только на дежурное отопление.

Если сварочный цех размещен в многопролетном здании, то для предотвращения перетекания сварочного аэрозоля в чистые помещения необходимо вдоль линии раздела установить перегородки, не доходящие до уровня пола на 2,5 м.

Сварочные работы с хромоникелевыми электродами необходимо производить в отдельных, изолированных помещениях, оборудованных механической приточно-вытяжной системой вентиляции.

Сварочный пост (сварочная кабина) это огороженная кабина с открытым верхом. В кабине размещается сварочная установка, стол или кондуктор, местный отсос и свариваемое изделие. В кабине на один сварочный пост свободная зона составляет не менее 3кв.м.

Размещение нескольких сварочных постов в одном кабине не разрешается.

В одной кабине допускается работа двух сварщиков при сварке одного изделия.

Сварочный цех или его участок необходимо размещаться в отдельном помещении на первом этаже здания.

1. Аэрация.
2. Инфильтрация.

Аэрация – это естественный приток воздуха с улицы, которым можно управлять, изменяя просвет окон, аэрационных фонарей и других проемов в ограждающих конструкциях здания.

Инфильтрация также осуществляется при помощи поступления воздушных масс снаружи помещения через проемы, щели и зазоры, благодаря ветру, разнице температур и давлений, но отличается от аэрации она тем, что не управляется человеком.
Все помещения сварочного цеха должны быть оборудованы системой естественной вентиляции, которая обеспечивает однократный обмен воздуха в час. Вытяжку воздуха при естественной вентиляции следует проводить из верхней зоны помещения.

6. Организация местных отсосов в сварочном цехе.

Большое разнообразие видов сварки и типов сварочного оборудования привело к многообразию конструкций местных отсосов. Все конструкции местных отсосов делятся на пять групп:
1. Малогабаритные отсосы, которые встроенные в сварочные автоматы и полуавтоматы. Характеризуются малым расходом воздуха (50—200 куб.м/ч), легкостью и компактность.

2. Местные отсосы, которые встроенные в стол сварщик. По расположению к столу сварщика различают верхний, нижний и комбинированный местный отсос. Местные отсосы присоединяются к общей вытяжной системе сварочного цеха или имеют самостоятельный вентилятор.

3. Местные отсосы, которые встраиваемые в крупногабаритные сборочно-сварочные стенды, кондукторы, установки и прочее.
4. Поворотно-подъемные и портативные переносные местные отсосы для стационарных и нестационарных мест сварки.
5. Специальные местные отсосы специфические конструкции для плазменной и тепловой резки.

Местные отсосы бывают простыми или активированными. В простом отсосе пылегазоприемник присоединяется к вытяжному вентилятору и образуется зона всасывания для улавливания вредных выделений. В активированном отсосе в дополнение к всасывающему устройству применяется приточная струя, которая поддувает, вредные выделения к вытяжному отверстию. Приточная струя активированного отсоса работает как воздушная завеса, которая препятствует прорыву вредных выделений в сварочный цех.

Местные отсосы присоединены к стационарным или передвижным пылегазоприемникам или фильтровентиляционным агрегатам выполняются в виде воронки с косым срезом. Для присоединения отсосов к вытяжным установкам применяют облегченные эластичные шланги диаметром 75—100 мм.

Рис.6. Стационарные и мобильные вытяжные и фильтровентиляционные
агрегаты предлагаемые АО «СовПлим»

По направлению удаления вредных веществ различают нижние, боковые и верхние отсосы. Нижний отсос, в виде перфорированной поверхности стола, опрокидывает факел вредных веществ вниз, не давая ему достичь зоны дыхания сварщика. Нижние отсосы эффективны при сварке мелких и средних деталей высотой до 100—150 мм.

Боковой отсос - это отверстия или панели, которые установлены с противоположной стороны к рабочему месту сварщика. Боковые отсосы широко применяются в производстве на фиксированных рабочих местах.

Верхние отсосы выполняют в виде воронок или зонтов. По расходу воздуха эти отсосы экономичны и скорости воздуха в зоне отсоса минимальны. Однако поднимающиеся вредные вещества проходят сквозь зону дыхания сварщика, что является большим недостатком верхних отсосов.

7. Механическая вентиляция сварочного цеха.

При работе в сварочном цехе выделяется большое количество вредной пыли и газов. Для удаления вредных продуктов сварки в сварочном цеху проектируют и монтируют приточно-вытяжную вентиляцию, совмещенную с воздушным отоплением для зимнего времени. В зимний период воздух подается в электросварочные цехи с температурой 10-12°С, в газосварочные 15-16°С. В летний период перегрев воздуха в рабочей зоне допускается на 3°С выше наружного воздуха.

При проектировании общеобменной вентиляции применяется одна из следующих схем.
1. Для помещений высотой, близкой к оптимальной или выше ее на 1-2 м: приточный воздух подается в рабочую зону пристенными или панельными воздухораспределителями в полном объеме вытяжки; вытяжка с механическим побуждением на оптимальной высоте, при этом расстояние в плане от всасывающих отверстий до мест сварки должно быть не более 5 м.
2. Для помещений, превышающих оптимальную высоту в 1,7 раза, и где невозможно расположить воздуховоды на оптимальной высоте: приток с сосредоточенным выпуском на высоте 5-7 м; механическая вытяжка через шахты или крышные вентиляторы в перекрытии.
3. Для помещений с большой высотой при воздухообмене более 360 куб.м/ч на 1 кв.м площади: приток в рабочую зону, как и в схеме 1; механическая вытяжка через шахты или крышные вентиляторы в перекрытии.
Сосредоточенная подача воздуха может осуществляться компактными прямоточными струями через воздухораспределители типа ПП, ВКГ. При этом рабочая зона будет омываться обратным потоком, скорость которого не должна превышать 0,2-0,5 м/с.

Организация подачи воздуха в сварочный цех выполняется по одному из трех вариантов:
1) подача струи в горизонтальной плоскости, вдоль длины или ширины сварочного цеха;
2) подача струи вертикально вверх;
3) подача струи вертикально вниз.

При горизонтальной подачи струи скорость потока должна быть равной или большей 0,1 м/с, чтобы захватить загрязненный конвективный поток, устремленный вверх.

Подача струи вертикально вверх является наиболее благоприятной, так как вредные пыль и газы двигаются в одном направлении с создаваемым потоком.

Подача струи вертикально вниз является наименее целесообразной, так как вредные пыль и газы опрокидываются вниз и возвращаются обратно в рабочую зону.

Расстояние между местом забора наружного воздуха на приток и выбросом использованного воздуха из сварочного цеха должно составлять 15-20м. Для сварочных цехов приток должен быть меньше вытяжки на 10%. Воздушные души проектируются самостоятельными и не входят в систему приточно-вытяжной вентиляции сварочного цеха.

8. Система дымоудаления и подпора воздуха в сварочном цехе.
При проектировании вентиляции сварочного цеха предусматривается в безусловном порядке система дымоудаления из основных и вспомогательных помещений сварочного цеха и система подпора воздуха на путях эвакуации людей, тамбурах и лестничных клетках. Система дымоудаления и подпора воздуха состоит из клапанов дымоудаления, плотных стальных воздуховодов, покрытых огнезадерживающим составом; бетонных или кирпичных вертикальных шахт, огнезадерживающих клапанов, вентиляторов дымоудаления (радиальные, осевые или крышные радиальные).

При проектировании вертикальные коллекторы или шахты систем дымоудаления из помещений надземной части здания должны иметь предел огнестойкости 0,75 ч (EI 45). Все остальные воздуховоды систем противодымной защиты должны иметь предел огнестойкости не менее 0,5 ч (EI 30).

Воздуховоды систем подпора воздуха при пожаре должны иметь предел огнестойкости не менее 0,5 ч (EI 30). Воздуховоды систем подпора воздуха на путях эвакуации людей и лестничных клетках должны иметь предел огнестойкости 2,5 часа (EI 150).

Рис. 8. Схема системы дымоудаления из помещений здания и система
подпора воздуха на путях эвакуации людей из горящего здания

Именно такие временные ограничители, которые проверены почти столетним опытом человечества в современном строительстве, позволяют минимизировать первоначальные затраты на проектирование и монтаж системы дымоудаления. А при возникновении пожара в сварочном цехе, позволяют его быстро потушить и минимизировать его вредные последствия для человека и окружающей среды.

Заказать проектные работы систем вентиляции сварочного цеха по лучшей цене

Наша компания предлагает Вам высококачественное сертифицированное оборудование от ведущих производителей вентиляционного оборудования. Кроме того, у нас работают специалисты с высокой квалификацией по проектированию, монтажу, пуско-наладке и сервисному обслуживанию всего вентиляционного оборудования, которое необходимо Вам для высокоэффективной и надежной работы Вашей вентиляционной системы.

Наши приоритеты — это надежность, качество и эффективность, поэтому сотрудничая с нами, Вы имеете возможность по достоинству оценить все преимущества работы с профессионалами!