Дослідження вмісту ультрадисперсних частинок у повітрі робочої зони зварювальника при різних способах зварювання

Abstract

На сьогодні процеси зварювання широко використовуються при технологічних операціях у різних галузях промисловості. Одним з небезпечних чинників виробничого середовища зварювальників є зварювальний аерозоль, який може містити ультрадисперсні частинки нанорозмірного діапазону, які є більш агресивними і токсичними, у порівнянні з звичайними мікрочастинками. Метою роботи було дослідження вмісту та фізичних властивостей УЧ у повітрі робочої зони зварювальника при різних способах зварювання. Дослідження вмісту УЧ промислового аерозолю у повітрі робочої зони проводилося за допомогою приладу NanoScan 3910, який дозволяє оцінити кількість, площу поверхні, об’єм та концентрацію УЧ у повітрі. Отримана інформація стосовно наявності УЧ у повітрі робочої зони зварювальників при різних видах зварювання: ручне дугове зварювання − загальна концентрація УЧ − 31000 частинок/ см3 , загальна площа поверхні – 1,5×109 нм2 /см3 , загальний об’єм поверхні – 5,9×1010 нм3 /см3 , загальна масова концентрація – 71,1 мкг/м3 ; зварювання неплавким електродом (аргон) − загальна концентрація УЧ − 91000 частинок/см3 , загальна площа поверхні – 2,8×109 нм2 /см3 , загальний об’єм поверхні – 9,8×1010 нм3 /см3 , загальна масова концентрація – 117,97 мкг/м3 ; метод механізованого зварювання електродом, що плавиться в середовищі захисного газу (вуглекислий газ) − загальна концентрація УЧ − 66000 частинок/см3 , загальна площа поверхні – 3,4×109 нм2 /см3 , загальний об’єм поверхні – 1,6×1011 нм3 /см3 , загальна масова концентрація – 191,83 мкг/м3 . Встановлено, що при всіх досліджуваних методах зварювання у повітрі робочої зони утворюються частинки нанорозмірного діапазону. УЧ з найменшим розміром (18 нм) знаходяться протягом всього процесу зварювання, наночастинки більшого розміру (35 та 52 нм) мають максимальну концентрацію безпосередньо під час плавки металу. Today welding processes are widely used in technological operations in various industries. One of the dangerous factors in the production environment of welders is the welding aerosol, which may contain ultrafine particles that are more toxic than conventional microparticles. The aim of the work was to study the content and physical properties of ultrafine particles in the air of the welder’s working area for different welding methods. The study of the ultrafine particles content of industrial aerosol in the air of the working area was performed using the NanoScan 3910, which allows to estimate the amount, surface area, volume and concentration of the ultrafine particles in the air. The obtained data on the presence of ultrafine particles in the air of the working area of welders for different types of welding are as follows: manual arc welding – total concentration of ultrafine particles – 31000 particles/cm3 , total surface area – 1.5×109 nm2 /cm3 , total surface volume – 5.9×1010 nm3 /cm3 , total mass concentration – 71.1 μg/ m3 ; welding with a non-fusible electrode (argon) – the total concentration of ultrafine particles – 91000 particles/ cm3 , the total surface area – 2.8×109 nm2 /cm3 , the total surface volume – 9.8×1010 nm3/cm3, the total mass concentration – 117,97 μg/m3 ; method of mechanized welding with an electrode that melts in a protective gas (carbon dioxide) – the total concentration of ultrafine particles – 66000 particles/cm3 , the total surface area – 3.4×109 nm2 / cm3 , the total surface volume – 1.6×1011 nm3 /cm3 , the total mass concentration is 191.83 μg/m3 . It has been established that at all investigated methods of welding in air of a working zone the particles of the nanosized range are formed. Ultrafine particles having the smallest size (18 nm) are present during the entire welding process, the larger nanoparticles (35 and 52 nm) have the maximum concentration directly during metal melting.