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浅谈核电安装工程焊接过程中危险有害因素的识别、评价与控制刘群

发表时间：2020/4/14 来源：《建筑模拟》2020年第2期作者：刘群

[导读] 本文通过分析焊接过程中危险有害因素产生的原因及影响途径，应用预先性危险性分析的方法及风险评价指数矩阵法，确定了各种危险因素的事故模式、事故发生的可能性等级及事故后果的严重程度等级，焊接过程中危害因素所导致的事故类型均属于有条件接受的风险，并结合现场实践，针对现场管理的不足提出控制措施。

        中国核工业第五建设有限公司上海市 201500
        摘要：本文通过分析焊接过程中危险有害因素产生的原因及影响途径，应用预先性危险性分析的方法及风险评价指数矩阵法，确定了各种危险因素的事故模式、事故发生的可能性等级及事故后果的严重程度等级，焊接过程中危害因素所导致的事故类型均属于有条件接受的风险，并结合现场实践，针对现场管理的不足提出控制措施。
        关键词：焊接，危险有害因素，识别，评价，控制

        1 前言
        AP1000的模块化建造、组对焊接及管道的安装、电缆桥架安装等，要求核岛现场存在大量的焊接工作。特别是安装工作进入了高峰期，顶封头就位后反应堆厂房的焊接作业，辅助厂房特别是100英尺以下房间的焊接作业，附属厂房房间等大范围作业面的焊接工作的展开。电焊作业人员（手工电弧焊作业人员）在焊接作业过程中会不可避免会接触到各种危险有害因素，如电弧辐射、金属和非金属粉尘、有毒气体、金属飞溅及触电等。上述危险有害因素会对焊接工人造成或大或小的伤害，这就要求HSE工作重点应更多地关注焊接过程中产生的危险有害因素所引起的职业健康问题。
        2 焊接过程危险有害因素识别
        2.1焊接弧光和飞溅
        2.1.1弧光的产生及危害
        焊条电弧焊可以产生全部波长的红外线（760～1500nm）。红外线波长越短，对机体产生危害作用越强。眼睛长时期受短波红外线的照射可产生红外白内障和视网膜灼伤。
        皮肤受到电弧光强烈紫外线作用时，可引起皮炎，呈弥漫性红斑，有时出现小水疱、渗出液和浮肿，有烧灼感并发痒。电弧光紫外线过度照射会引起眼睛的急性角膜炎、结膜炎，长期受紫外线照射会引起水晶体内障眼疾。
        焊接电弧的可见光亮度比肉眼通常能承受的光度约大10000倍，被照射后眼睛疼痛，看不清东西，这种现象叫电焊“晃眼”，焊接过程中必须佩带焊接护目镜。
        2.1.2飞溅的产生和危害
        焊接过程中，由于焊接材料的不稳定燃烧和各种化学反应的进行会产生或多或少的飞溅。如操作不当极易烫伤作业人员甚至溅入作业者眼内，热物飞溅还容易引发火灾。
        2010年11月15日，上海静安区高层住宅发生火灾，事故原因就是由于无证电焊工违章操作，飞溅的火星引燃了易燃物导致大火，夺去了58条鲜活的生命。
        2.2 焊接粉尘
        焊接中的金属粉尘包括烟和粉尘。不同成分的焊接材料和被焊接材料，在焊接时将产生不同成分的焊接烟尘。
        电焊烟尘是造成电焊工尘肺的直接原因[3]，焊工尘肺多在接触焊接烟尘10年，有的长达15～20年以上发病，其症状为气短、咳嗽、胸闷和胸痛等，可通过X光诊断。
        锰中毒也由焊接烟尘引起，锰的化合物和锰尘通过呼吸道和消化道侵入人体。电焊工锰中毒发生在使用高锰焊条以及高锰钢的焊接中，发病多在接触2～5年以后，甚至可长达20年才逐渐发病。
        2.3 有害气体
        焊接时，在电弧高温和强烈的紫外线作用下在弧区周围形成多种有害气体。其中主要有：臭氧、一氧化碳、氮氧化物和氟化氢等。
        2.4 触电
        一般情况下，电焊机空载时，二次侧的电压在50-90V之间，而安全电压最高等级为42V，空载电压高于安全电压，这是二次侧最主要的不安全因素。此外，在不良的焊接环境下，如在金属结构上、金属容器、管道内或潮湿地点进行焊接，若焊工身体状况较差，人体电阻较低，也可能造成触电，安全电压并不是绝对安全的。
        3 焊接过程风险评价
        3.1预先性危险分析
        预先性危险分析是对系统存在的各种危险因素、出现的条件和事故可能出现的后果进行宏观、概括、系统地安全分析的方法。其目的是辨识系统中存在潜在的危险及发生事故的模式，确定其危险等级，防止这些危险发展成事故，提出对应的控制措施[4]。在系统分析时将危险严重等级分为4级，危险可能性等级分为5级。
        3.2 风险评价指数矩阵法
        风险评价指数矩阵[4]按可能性、严重性两个因素建立一个二维矩阵，矩阵的每个元素对应一个严重性和可能性等级，并给出一个定性的加权指数，成为“风险评价指数矩阵”用来表示风险的大小，如表1所示。
        表1：风险评价指数矩阵

指数为：
        1—5的为不可接受的风险
        6—9的为不希望有的风险
        10—17的为有条件接受的风险
        18—20为可接受的风险
        3.3 预先性危险性分析评价
        如表2所示。
        表2：预先性危险性分析

结合风险评价指数矩阵的打分原则：ⅡD：10，ⅢD：14，Ⅲ C：11，分值均在10-17分值之间，为有条件接受的风险，要求采取一定的技术措施进行控制。
        4 焊接过程的控制措施
        4.1 电弧辐射的防护措施
        焊接过程中必须保护焊工的眼睛和皮肤免受弧光辐射作用。其防护措施如下：
        （1）电焊工进行焊接作业时按照劳动部门颁发的有关规定使用劳保用品，穿戴符合要求的工作服、鞋帽、手套等，以防电弧辐射和飞溅烫伤。
        （2）电焊工进行焊接作业时，必须使用镶有吸收式滤光镜片的面罩。
        （3）为保护焊接工地其他工作人员的眼睛，一般在小件焊接的固定场所安装防护屏，防护屏采用石棉板、玻璃纤维板和铁板等不易燃烧的板材，并涂上灰色或黑色。屏高约1.8m，屏底距地面应留250～300mm的间隙，以供流通空气。在工地上焊接时，电焊工在引弧时应提醒周围人员注意避开弧光，以免弧光伤眼。
        4.2 飞溅物的防护
        按照管理要求，焊接过程中应严格执行动火作业许可证制度，签发的动火作业票，检查人必须亲自到作业点检查动火作业票上要求的预防措施落实情况，进一步确认现场是否存在可燃气体、可燃粉尘和易燃物以及其他危险有害因素，每次动火作业条件改变时，应该重新签发动火作业票，作业完成之后，应对动火作业现场进行全面检查，确认没有火种等隐患，最后将动火作业票关闭存档保存。
        4.3 焊接烟尘和有害气体的防护
        4.3.1 焊接通风除尘
        焊接作业必须采取通风除尘措施，针对不同施工阶段，不同施工区域，项目部制定了相应的通风措施，如CA20/CA01模块就位后，编制发布《CA20结构模块受限空间施工临时通风特殊措施》、《CA01结构模块受限空间施工临时通风特殊措施》；如 CVTH就位后，编制发布《CVTH就位后反应堆厂房内临时通风特措》；；如CB20引入后，编制发布《CB20临时通风特殊措施》；此外，还编制发布《核岛内部临时通风特殊措施》、《安全壳内临时通风特殊措施》等等。
        现场采取的通风方式基本为如下四种：加压送风和机械排风；加压送风和自然排风；机械排风和自然送风；稀释式和局部排烟式，分为全面通风和局部通风两种。
        以现场反应堆厂房采取全面通风措施为例，根据《安全壳内临时通风特殊措施》（SMG-1100-GCH-200268），核岛反应堆厂房135英尺以下容积为10714m3，按工厂和车间内的换气次数至少3次/小时，则送风量V=32142m3/h，采用1台￠800轴流风机，最大风量：36000m3/h；135英尺以上容积为40584m3，按工厂和车间内的换气次数至少3次/小时，送风量V=121752m3/h，采用2台￠1200轴流风机，最大风量：70100m3/h。
        此外，针对个别区域还应采取局部通风措施，以现场辅助厂房1/2区房间的通风措施为例，要求使用SF-3型轴流风机，焊接作业点距风机口的距离保持在风机口直径1.5倍的范围之内。
        采用局部通风或小型通风机组等换气方式，要求其排烟罩口风量、风速应根据风口至焊接作业点的控制距离及控制风速计算。罩口的控制风速应大于0.5m/s，并使罩口尽可能接近作业点，使用固定罩口时控制风速不小于1～2m/s。罩口的形式应结合焊接作业点的特点选用。采用下抽风式工作台，应使工作台上网格筛板上的抽风量均匀分布，并保持抽风量每平方米大于3600 m3/h。
        4.3.2个人防护用品
        当采用通风除尘措施烟尘浓度不能降到卫生标准以下或无法采用局部通风措施时，应采用送风呼吸器面具，也可以开始用防尘口罩和防毒面具，以过滤粉尘中的金属氧化物及有毒气体。
        4.4 防触电措施
        二次线触电事故采取的措施包括：
        （1）必须严格电焊工资质的管理，电焊工属于特种作业人员，其培训、考核、取证、复审和人员的使用管理必须严格执行国家规定，杜绝无证施焊现象。
        （2）焊工的绝缘鞋、绝缘手套等防护用品佩戴齐全，这是防止触电事故最基本和有效的措施。
        （3）电焊机一次线和二次线的接线柱端口都必须有良好的防护罩，防止人体意外触及带电体。如果防护罩是金属材料，必须防止防护罩和接线端口的接线柱、金属导线碰触或连接，以免防护罩带电。
        （4）焊钳和二次电缆线必须绝缘良好，不能有裸露或漏电现象。
        （5）电焊机的使用坚持“一机一闸一漏”的原则。其漏电保护器应定期检查，防止其失效。
        （6）安装电焊机空载自动断电装置。
        （7）在不良的环境下施焊，使用“一垫一套”，防止触电。“一垫一套”，即在焊工脚下加绝缘垫，停止焊接时，取下焊条，在焊钳上套上“绝缘套”。
        （8）电焊机使用过程中不允许超载。
        （9）工作结束时，要立即切断电源，盘好电缆线，清扫场地，经确认无安全隐患后，方可离开。
        5 总结
        AP1000核岛现场的焊接工作量非常大，涉及到HSE管理的各方面，包括职业健康、消防、高空坠落、防触电等方面，充分认识到焊接过程中的危险有害因素，提出相应的对策措施，能够有效减缓这些危险有害因素对作业人员的影响。作为焊接操作者及焊接现场人员要了解焊接过程中的危险有害因素对人体的危害，掌握劳动保护用品和设备的正确使用方法，保证安全生产。