Bezpieczne spawanie aluminium

Przez ostatnie lata widzimy zauważalną zmianę podejścia do zagadnień bezpieczeństwa pracy. Wśród pracodawców, kadry inżynierskiej, a także wśród spawaczy cały czas rośnie świadomość zagrożeń jakie niesie ze sobą proces spawania.

Powszechna jest wiedza dotycząca ochrony oczu przed łukiem spawalniczym, ochrony przed promieniowaniem, czy przed odpryskami ciekłego metalu, jednak wciąż konieczne jest poruszanie tematów z zakresu ochrony dróg oddechowych i uświadamianie potencjalnych skutków długotrwałej ekspozycji na dymy spawalnicze. Skład chemiczny pyłu spawalniczego jest związany z rodzajem łączonych materiałów, rodzajem stosowanych powłok ochronnych, metodą i parametrami technologicznymi spawania. Jednym z procesów spawania niosących ze sobą największe zagrożenia dla zdrowia spawaczy jest spawanie stopów aluminium. Zagrożenia te związane są głównie z emisją pyłu spawalniczego, który zawiera tlenek glinu, Al₂O₃, tlenki magnezu i cynku oraz ditlenek krzemu (krzemionka).

Z uwagi na stale rosnącą rolę aluminium i jego stopów jako ważnego metalu technicznego znajdującego zastosowanie we wszystkich dziedzinach współczesnej techniki, konieczne jest prowadzenie dodatkowych działań mających na celu zminimalizowanie ryzyka zawodowego związanego z narażeniem na dymy spawalnicze emitowane podczas spawania stopów aluminium. Zgodnie z zasadami sztuki ograniczanie narażenia należy rozpocząć od redukcji u źródła zagrożenia. Ograniczenie emisji zanieczyszczeń przy spawaniu tradycyjną metodą MIG może być realizowane poprzez wprowadzenie nowych gazów osłonowych (zawierających argon i hel) oraz właściwy dobór parametrów prądowych procesu. Gazy osłonowe, w których wzrasta udział helu, sprzyjają ograniczeniu emisji pyłu i tlenków azotu. W ten sposób można uzyskać zmniejszenie emisji pyłu całkowitego nawet o ok. 60% w porównaniu ze spawaniem w osłonie argonu. Inną techniką mającą wpływ na wielkość emisji pyłów spawalniczych jest wprowadzenie niskoenergetycznych metod łączenia o małej energii łuku np.: metod CMT lub ColdArc.

Wielkość emisji związana jest z rodzajem spawanego stopu aluminium, grubością spawanej blachy, gatunkiem zastosowanego spoiwa i jego średnicą oraz metodą spawania i parametrami prądowo-napięciowymi procesu. Technicznymi środkami ograniczania narażenia może być modyfikacja systemu wentylacji lub zastosowanie lokalnej wentylacji wyciągowej. Zastosowanie wentylacji czasami może być trudne do realizacji ze względu na sprzeczne potrzeby, np. ogrzewanie i chłodzenie lub konieczność zapewnienia gazów osłonowych. W tym zakresie istotna jest także profilaktyka unikania zagrożeń w tym pamiętanie o zasadzie, że spawacz powinien trzymać głowę poza obszarem największego stężenia dymów spawalniczych. W niektórych przypadkach może to być kłopotliwe, szczególnie przy spawaniu w ciasnych przestrzeniach lub tam gdzie układ miejsca spawania nie pozwala na inne ustawienie głowy spawacza. Jeśli działania eliminacji zagrożeń u źródła lub zastosowanie środków ochrony zbiorowej nie przyniosą oczekiwanych efektów rozwiązaniem może być zastosowanie środków ochrony indywidualnej. Najlepiej jest stosować sprzęt ochrony dróg oddechowych, który zapewni odpowiednią ochronę i jednocześnie odpowiednią ergonomię pracy. Dobór odpowiedniej ochrony jest uzależniony w pierwszej kolejności od wielkości przekroczeń wartości dopuszczalnych substancji szkodliwych na stanowisku pracy. Przekroczenie to, z kolei, uzależnione jest od rodzaju substancji szkodliwej, czyli między innymi co i czym spawamy oraz stężenia substancji szkodliwej, czyli między innymi metody czy prądu spawania lub jakości wentylacji. Możemy przyjąć, że w przypadku dobrej wentylacji obszaru spawania wystarczającą ochroną jest filtr cząstek stałych, w przypadku ograniczonej wentylacji zalecane jest zastosowanie dodatkowo dość uniwersalnego pochłaniacza ABE chroniącego przed - organicznymi, nieorganicznymi oraz kwaśnymi gazami i oparami. Jeśli spawanie stopów aluminium odbywa się w przestrzeni ograniczonej warto jest rozważyć zastosowanie systemów z doprowadzeniem oczyszczonego powietrza bezpośrednio pod przyłbicę spawalniczą np.: zastosowanie przyłbic spawalniczych z systemem Adflo. Nigdy nie należy używać systemów z wymuszonym przepływem powietrza ani systemów zasilanych sprężonym powietrzem w warunkach bezpośrednio niebezpiecznych dla życia i zdrowia np.: w środowisku o niedostatecznej zawartości tlenu, obecności trujących gazów nieposiadających smaku i zapachu lub silnie toksycznych gazów. W razie podejrzenia obecności takich warunków pracy, przed jej rozpoczęcięm, należy skonsultować się z osobą odpowiedzialną za bezpieczeństwo pracowników. Stosując środki ochrony indywidualnej należy pamiętać, że ich skuteczność ściśle związana jest z ich prawidłowym użytkowaniem. W przedsiębiorstwach powinny istnieć programy ochrony dróg oddechowych, które zapewniają dostęp szkoleń, elementów wymiennych filtrów i pochłaniaczy, oraz warunki do konserwacji tego sprzętu.

W działaniach poprawiających bezpieczeństwo pracy przy procesie łączenia elementów aluminium oprócz samego spawania warto także brać pod uwagę proces oczyszczania aluminium przed spawaniem. Usuwanie olejów, smarów i inne związków węglowodorowych realizowane jest poprzez wytarcie płyty czystą ścierką nasączoną preparatem odtłuszczającym, np: acetonem lub zanurzenie płyty w zbiorniku wypełnionym łagodnym roztworem zasadowym, a następnie przetarcie i wysuszenie. Oba procesy także mogą być szkodliwe dla zdrowia. Z kolei oczyszczanie przed spawaniem silnie zanieczyszczonego materiału przy użyciu szlifierki musi wiązać się z wydzieleniem innego pomieszczenia. W pomieszczeniu, w którym szlifuje się aluminium, nie wolno spawać – istnieje niebezpieczeństwo zapłonu i wybuchu!

Bibliografia:

1. Ewa Gawęda, Dorota Kondej (2007). Narażenie na szkodliwe czynniki w procesach obróbki mechanicznej wyrobów metalowych, Medycyna Pracy 58(3):223-229
2. Matusiak, J. (2013). Welding aluminium alloys using low arc energy MIG method in terms of reducing pollutant emissions. Welding International, 27(3), 207-214.
3. Matczak W. (2003). Ocena narażenia na toksyczne metale podczas spawania stopów aluminiowych. VIII Naukowotechniczna Konferencja Spawalnicza, Międzyzdroje
4. Matusiak, J. (2009). Spawanie stopów aluminium metodą MIG o małej energii łuku w aspekcie ograniczenia emisji zanieczyszczeń. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach, 53(3), 56-58.
5. OSHA, Departament Pracy USA (2013). Eliminowanie niebezpiecznych dymów i gazów podczas spawania, arkusz informacyjny, DSG FS-3647, marzec 2013