Процеси утворення газів при зварюванні

Гази, що утворюються при дуговому зварюванні

Разом з пилом в виробничому середовищі розповсюджуються і шкідливі гази, які при певних умовах можуть призвести до раптового отруєння людей. Як правило, вони не визначаються візуально і в багатьох випадках не мають запаху – тому є небезпечними. Деякі досить поширені у виробничому процесі гази мають питому вагу більшу за питому вагу повітря і накопичуються у низьких ділянках приміщень (підвалах, шахтах та ін.), досягаючи значних концентрацій. Це дуже небезпечно, бо може привести до отруєння, а в разі горючого чи вибухового газу – до вибуху або пожежі.

Машинобудівні підприємства, на яких використовується зварювання, пов’язані з використанням таких газів, як діоксид вуглецю (СО₂), аргон (Ar), ацетилен (С₂Н₂), або з утворенням оксиду вуглецю (СО), оксидів азоту (NO, NO₂), озону (0₃), фтористого водню (НF), тетрафтористого кремнію (SiF₄) та ін.

Під час зварювального процесу в повітря робочої зони крім ЗА також надходить суміш газів, що утворюються при термічній дисоціації газошлакоутворюючих компонентів, які входять до складу зварювальних матеріалів (CO, HF, SiF₄, TiF₄ та ін.), або в результаті фотохімічної дії ультрафіолетового випромінювання зварювальної дуги на молекули газів захисної атмосфери та оточуючого дугу повітря (NO, NO₂, O₃).

При зварюванні в захисних газах склад газоподібних речовин, що утворюються, визначається складом захисної суміші (рис. 1.2). Основною причиною утворення токсичного монооксиду вуглецю при зварюванні в СО₂ є дисоціація останнього при високій температурі зварювальної дуги:

СО₂ ↔ СО + ½ О₂.

При виході із зони високих температур монооксид вуглецю знову з’єднується з киснем і озоном, перетворюючись в діоксид вуглецю:

СО + О₃ → СО₂ + О₂.

Монооксид вуглецю може утворюватися також при відновлюванні вуглецю з його діоксиду металом і в результаті термічної дисоціації газоутворюючих карбонатів у складі шлакоутворюючих компонентів зварювальних матеріалів.

Монооксид азоту з’являється в результаті високотемпературного окиснення азоту повітря, яке оточує дугу:

N₂ + O₂ ↔ 2NO.

Під впливом ультрафіолетового випромінювання дуги монооксид азоту окиснюється киснем повітря до отруйного діоксиду азоту:

2NO + O₂ ↔ 2NO₂.

При зварюванні в СО₂ дуга горить в атмосфері цього газу, тому інтенсивність утворення оксидів азоту дуже невелика порівняно з монооксидом вуглецю.

Озон утворюється з кисню повітря і захисного газу під дією ультрафіолетового випромінювання дуги:

3O₂ ↔ 2O₃.

В початковий момент зварювання його концентрація висока, але потім він реагує з оксидом азоту, утворюючи діоксиди азоту та кисень:

NO + O₃ ↔ NO₂ + O₂.

При використанні зварювальних матеріалів, до складу яких входить фтористий кальцій або інші компоненти, що вміщують фтор, в повітрі спостерігається фтористий водень та тетрафтористий кремній. Фтористий водень з’являється в газовому середовищі при температурі вище 2000 ⁰С в результаті взаємодії фтористого кальцію з водяною парою:

CaF₂ + H₂O → CaO + 2HF.

Потім при взаємодії фтористого водню з діоксидом кремнію, присутнім у складі зварювальних матеріалів, утворюється газоподібний тетрафтористий кремній:

SiO₂ + 4HF → SiF₄↑ + H₂O.

При наявності в складі шлакоутворюючої основи зварювальних матеріалів діоксиду титану в повітрі з’являється газоподібний тетрафтористий титан ТіF₄.

При зварюванні титана під флюсами, які вміщують фтор, (наприклад, при вмісті у флюсі фтористого лантану) також утворюється тетрафтористий титан:

3Ti + 4LaF₃ ↔ 4La+3TiF₄↑.

Дата добавления: 2014-01-13