一、 有害因素的來源及危害

手工電弧焊、氣體保護焊和等離子弧等的有害因素主要有：金屬煙塵、有毒氣體、高頻電磁場、射線、電弧輻射和噪聲等幾類。

（一） 金屬煙塵

焊接過程中，焊條和母材金屬熔融時所產生的蒸氣在空氣中迅速冷卻氧化形成微粒，微粒直徑＜0.1μm的稱為煙；微粒直徑為0.1~10μm的稱為粉塵。在空氣中飄浮的粉塵和煙等微粒統稱為氣溶膠。

1． 金屬煙塵的來源

（1） 金屬元素加熱蒸發形成金屬煙塵 焊接電弧的溫度較高，一般在3000~6000℃。焊接溫度都超過焊接金屬元素的沸點，所以焊接時必然有金屬蒸發。幾種金屬的沸點見表1。

表

表1 幾種金屬元素的沸點

分析焊縫的化學成分，也可證明焊接時金屬有蒸發。即相同成分的母料和焊絲，用光焊條焊接時，焊接后焊縫中錳、碳、硅的含量減少了，如表2所示。收集和分析電弧中的氣體成分，可得到金屬沉淀，也證明金屬蒸發。

表

表2 幾種金屬元素的蒸發

（2） 金屬氧化物形成煙塵 在高溫作用下，金屬液體有氧化反應，如：2Fe+O＜sub＞2＜/sub＞ 2FeO，Si+O＜sub＞2＜/sub＞ SiO＜sub＞2＜/sub＞，2Mn+O＜sub＞2＜/sub＞ 2MnO等。這些氧化物，可能留在焊縫內造成缺陷，還會擴散到大氣中。

（3） 有藥皮焊條產生煙塵 焊條的藥皮（含大理石、錳鐵、硅鐵等）在焊接過程中與金屬一同蒸發、氧化、生成Fe＜sub＞2＜/sub＞O＜sub＞3＜/sub＞、MnO、SiO＜sub＞2＜/sub＞等，這些有害物質逸出呈氣溶膠狀態。

金屬煙塵的成分和濃度，主要取決于焊接材料、焊接工藝及焊接規范。如焊鋁時可產生鋁粉塵、焊銅時可產生銅和氧化鋅粉塵等。黑色金屬焊接時發塵量及主要毒物見表3。

表

表3 黑色金屬焊接時發塵量及主要毒物

2． 金屬煙塵的危害 金屬煙塵是明弧焊的一種主要有害因素。煙塵的成分復雜，主要成分有鐵、硅、錳，還有鋁、氧化鋅、銅等。其中主要毒物是錳。其它煙塵雖毒性不大，但其塵粒極細（5μm以下），在空中停留時間較長，容易吸入肺中。因此在密閉容器、鍋爐、管道內或面積狹小、門窗關閉的室內焊接時，根據現場測定，焊接煙塵濃度往往高于國家衛生標準幾倍甚至幾十倍。在煙塵濃度較高的情況下，長期從事焊接作業的工人會形成焊工塵肺、金屬熱等職業病。

（1） 焊工塵肺 塵肺是由于長期吸入超過規定濃度，并引起肺組織的彌漫性纖維化的粉塵所致。有些粉塵如鐵鋁等，吸入后可沉積于肺組織中，呈現一般的異物反應，對人體危害較小或無明顯影響，脫離粉塵后病變可逐漸減輕或消失。這類疾病稱為肺粉塵沉著癥。但近一二十年來，由于焊接工藝的進展，新的焊接材料，尤其是手工電弧焊的焊藥成分復雜，經現場測定分析，證明焊區周圍空氣中除了有大量氧化鐵或鋁等粉塵外，尚有多種具有刺激性和促使肺組織纖維化的有毒因素，例如硅、硅酸鹽、錳、鉻、氟化物及其它金屬氧化物。目前一般認為，焊工塵肺既不是鐵末沉著癥，也不同于矽肺，而是由于長期吸入超過標準容許濃度，并以氧化鐵為主的混合煙塵和有毒氣體對肺組織作用所致的混合性塵肺。

人體呼吸道對粉塵有一定的防御功能，在鼻腔里通過分泌粘液等，可使大于10μm的粉塵沉積下來，并排除體外。據研究，鼻腔的濾塵效能約為吸入粉塵總量的30~50%。在深呼吸道，支氣管逐漸分級，使氣流速度逐漸減慢和改變方向，可使2~10μm的粉塵沉積在各級支氣管壁上，其中大部分能通過粘膜上皮的纖毛運動，伴隨粘液往外移動，并通過咳嗽排出體外。進入肺泡的粉塵，一部分可隨呼吸排出，一部分通過吞噬作用而被清除。雖然人體對粉具有防御功能，但在粉塵超過允許濃度的情況下長期作業，防塵措施又不好，吸入粉塵較多，就會形成焊工塵肺。焊工塵肺的診斷目前尚未制訂有關標準。

（2） 錳中毒 錳蒸氣在空氣中能很快地氧化成一氧化錳、四氧化三錳呈煙狀。長期吸入超過允許濃度的錳及其化合物的微粒及蒸氣，則可造成錳中毒。

（3） 焊工金屬熱 焊接金屬中直徑為0.05~0.5μm的鐵、錳和氟等的氧化物，通過呼吸道、末梢細支氣管和肺泡，再進入機體，引起焊工金屬熱反應。一般在密閉罐、船艙內使用堿性焊條施焊時，容易得此癥。

（二） 有毒氣體

在焊接的高溫和紫外線作用下，在弧區周圍產生多種有毒氣體，主要有臭氧、氮氧化物、一氧化碳和氟化物等氣體。

1． 臭氧 空氣中的氧在短波紫外線的激發下生成臭氧（O＜sub＞3＜/sub＞），其化學反應是： 短波紫外線

O＜sub＞2＜/sub＞ 2O

2O＜sub＞2＜/sub＞+2O=2 O＜sub＞3＜/sub＞

波長為2×10＜sup＞-7＜/sup＞m以下的紫外線，對氧分子的破壞能力最強。

臭氧呈淡藍色，是有刺激性氣味、有毒氣體。其濃度較高時，有腥臭味；濃度特高時，有腥臭并略帶酸味。

臭氧對人體的危害主要是對呼吸道及肺有強烈的刺激作用。臭氧濃度超過一定限度時，可使焊工引起咳嗽、胸悶、食欲不振、疲勞無力、頭暈、全身無力等，嚴重時引起支氣管炎。

焊接中臭氧的濃度與焊接方式、焊接材料、焊接電流、環境通風條件以及焊接持續時間等因素有關。熔化極氣體保護焊時母材和保護氣體對臭氧濃度的影響見表4。工藝參數對臭氧濃度的影響見表5。

表

表4 熔化極氣體保護焊母材和氣體對臭氧濃度的影響

表

表5 工藝參數對臭氧濃度的影響

我國衛生標準規定，臭氧最高容許濃度為0.3mg/m＜sup＞3＜/sup＞。在沒有良好的通風條件下，焊接工作地點的臭氣濃度往往高于衛生標準幾倍至十幾倍。但只要采取通風措施，臭氧濃度就可大大降低。

臭氧對人體呼吸系統引起的癥狀，一般在脫離接觸后均可恢復，恢復期的長短，與受危害程度及人的體質有關。

2． 氮氧化物 氮氧化物是由焊接電弧的高溫作用，引起空氣中氮、氧分子分解，重新結合而成的。它的種類很多，在明弧焊中常見的為二氧化氮，其次是一氧化氮和四氧化氮。常以測定二氧化氮的濃度來表示氮氧化物的存在。

氮氧化物是具有刺激性的有毒氣體，呈紅褐色，比重為1.539，有特殊臭味，其毒性為一氧化氮的4~5倍。但比臭氧毒性小。

氮氧化物對人體的危害主要是對肺有刺激作用。高濃度的二氧化氮吸入到肺泡后，因濕度大，反應加快，形成硝酸、亞硝酸，對肺組織產生強烈的刺激和腐蝕作用，可引起肺水腫，濃度為120mg/m＜sup＞3＜/sup＞的二氧化氮，可引起咽喉受刺激，濃度不超過700mg/m＜sup＞3＜/sup＞，人接觸可忍受幾小時。

影響氮氧化物生成濃度的因素與臭氧相同。以氬弧焊為例，手工焊接鑄鋁時，氮氧化物的平均濃度22mg/m＜sup＞3＜/sup＞；焊鋁鎂合金時為6.04mg/m＜sup＞3＜/sup＞；焊銅合金時為19.20mg/m＜sup＞3＜/sup＞；熔化極半自動焊接鋁鎂合金時平均濃度可達120mg/m＜sup＞3＜/sup＞，手工電弧焊鋁硅合金時為208.5mg/m＜sup＞3＜/sup＞。我國衛生標準規定，氮氧化物的最高容許濃度為5mg/m＜sup＞3＜/sup＞。明弧焊在通風不良的情況下，往往超過標準幾倍至幾十倍。

在焊接過程中，一般都是臭氧和氮氧化合物同時存在，這樣它們的毒性倍增。兩種氣體同時存在比單一種氣體存在時，其毒性對人體的危害作用增加15~20倍。

3． 一氧化碳 它產生于各種明弧焊接過程中，尤其是二氧化碳保護焊產生一氧化碳濃度最高，是這種焊接方法的主要有害氣體之一。

一氧化碳的來源是二氧化碳氣體在電弧的高溫作用下分解而成：CO＜sub＞2＜/sub＞

CO+ O＜sub＞2＜/sub＞。另外，二氧化碳及其分解后的氧對熔化金屬中的元素起氧化作用，也產生一氧化碳和氧化物。其反應式如下：

2Fe+O＜sub＞2＜/sub＞ 2FeO

Si+O＜sub＞2＜/sub＞ SiO＜sub＞2＜/sub＞

2Mn+O＜sub＞2＜/sub＞ 2MnO

FeO+C Fe+CO

一氧化碳是一種窒息性氣體，它的毒性作用是使人體輸送和利用氧的功能發生障礙，造成缺氧。根據測定，焊工從事CO＜sub＞2＜/sub＞氣體保護焊時，血液中的碳氧血紅蛋白比正常人高，但采取通風措施后即顯著下降。

我國衛生標準規定，一氧化碳的最高允許濃度為30mg/m＜sup＞3＜/sup＞。

4． 氟化氫 它主要產生于手工電弧焊。在低氫型焊條的藥皮里含有螢石（CaF＜sub＞2＜/sub＞）和石英（SiO＜sub＞2＜/sub＞），在電弧高溫作用下，產生氟化氫氣體。反應式如下：

2CaF＜sub＞2＜/sub＞+3SiO＜sub＞2＜/sub＞ 2CaSiO＜sub＞3＜/sub＞+SiF＜sub＞4＜/sub＞

SiF＜sub＞4＜/sub＞+3H SiF+3HF

SiF＜sub＞4＜/sub＞2H＜sub＞2＜/sub＞O SiO＜sub＞2＜/sub＞+4H＜sub＞2＜/sub＞F

CaF＜sub＞2＜/sub＞+H CaF+HF

CaF＜sub＞2＜/sub＞+H＜sub＞2＜/sub＞O CaO+2HF

氟及其化合物均有刺激作用，氟化氫的刺激性更為明顯。氟化氫為無色氣體，比重為0.7，極易溶于水形成氫氟酸，兩者的腐蝕性均強，毒性劇烈。它可通過呼吸道和皮膚對機體起毒性作用。

我國衛生標準規定，氟化氫的最高容許濃度為1mg/m＜sup＞3＜/sup＞。

（三） 高頻電磁場

非熔化極氬弧焊和等離子弧焊為了迅速引燃電弧，須有高頻振蕩器激發引弧。在引弧瞬間（2~3S）有高頻磁場存在。焊接高頻振蕩器的峰值電壓可達3500V，在數十微秒內即衰減完畢，相隔0.01S又進行反向振蕩，它屬于脈沖高頻電。它通過焊鉗、電纜軟線對人體空間的電容耦合，即有脈沖電流流過人體。實驗證明，接通開關尚未起弧前，流過人體高頻電流＞7mA，起弧后＞3mA。

由于振蕩高頻電流的作用，在振蕩器和電源傳輸線路附近的空間，存在高頻磁場。高頻電磁場的允許強度為20V/m。研究證明，電焊振蕩器所產生的高頻電磁場，對人體有一定影響，但危害不大。

（四） 放射性物質

某元素不需要外界的任何作用，它們的原子核會自行放出具有穿透能力的射線，這種性質叫放射性。具有這種性質的物質叫放射性物質。

氬弧焊和等離子弧焊使用的釷鎢棒電極中的釷是天然放射性物質，它能放射出α、β、γ三種射線。基中α射線占90%，β射線占9%，γ射線僅占1%。焊接時，放射性物質的基本危害形成是由釷及其衰變