电焊多功能防护面罩

薛晓彪 张芳梅

摘要：分析焊接过程中产生的有毒有害气体、焊接过程中的潜在危害和有害因素、焊接过程中使用的防护设备和防护措施，设计电焊专用防护面罩。通过改善呼吸系统和其他部件的设计，最大限度地隔离有毒气体和与人体接触，实现焊接作业安全，有效预防焊接工人的尘肺和职业危害，保护使用者的身体健康。

关键词：焊接过程；防护用具；专用面罩；职业危害

Design and Significance of welding multifunctional protective mask

Summary：To analyze the toxic and harmful gases produced during welding， the potential hazards and harmful factors during welding， the protective equipment and protective measures used in welding operations at this stage， and to design special protective masks for electric welding. Through the improvement of the respiratory system and the design of other parts， maximizing the isolation of toxic gases and contact with the human body， achieve safe welding operations， effectively prevent welding workers 'pneumoconiosis and occupational hazards， and protect users' physical health.

Key words： welding process； Protective gear； Specific masks； Occupational hazards

一、前言

电焊（电弧焊），是一种快速热熔对接然后冷凝固定的加工方法，是工业生产和制造中应用最广泛、最重要的焊接方法，已成为各大高校相关专业不可缺少的课题。由于处理和操作的特殊性，要求用户严格按照电气防护、防火、防爆、烫伤、防毒防尘等操作方法和相关规定，采取综合防护措施。本课题对焊接烟尘进行了调查，结合目前使用防毒面具的特点和缺陷，构思设计了专用防毒面罩确保用户的安全。

二、电焊作业有毒有害气体的分析

（一）一氧化碳的毒性是它与人体血液中血红蛋白（HB）的亲和力是氧气的200-300倍，氧气无法与血红蛋白进行结合，人体输送和使用氧气的功能就会出现障碍，导致 人体组织因缺氧而坏死。

（二）焊接时产出的氮氧化物主要是二氧化氮，吸入时通过上呼吸道进入肺泡，与水反应（化学式：2NO2+H2O=HNO3+HNO2）。对肺组织产生严重刺激和腐蚀，引起肺水肿。

（三）锰、铅及其化合物主要被呼吸道以烟雾的形式吸收，然后锰以离子（Mn+3）和形成鉛的化合物的形式储存在肝、胰腺、肾、脑等器官细胞中。当细胞中锰和铅 的浓度超过一定限度时，会损害细胞线粒体，耗尽，多巴胺，阻止能量代谢，并引起多种神经病变和脑病。

（四）臭氧对呼吸道粘膜和肺部有强烈的刺激性，短期吸入低浓度（0.4mg/m3）的臭氧会引起咳嗽、喉咙干燥、胸闷、食欲不振等症状。长时间吸入会导发支气管炎、肺气肿以及肺硬化。

（五）现场调查与数据分析

1.烟尘浓度的检测

（1）利用重量法进行测量烟尘浓度（普测）

（2）滤膜（增重）采样法采集呼吸性粉尘浓度（GBZ/T 19.2-2007）

（3）微孔滤膜采样法采集铅、锰及其化合物，利用火焰原子吸收光谱法进行检测实验波长在279.5nm下（GBZ/T160.13-2004）

（4）三处测试点，日均各监测三次，早8：00-9：00、午1：00-2：00、晚6：00-7：00（根

据实际工作情况分为早、中、晚三次检测），每次检测5L/min、5L/2～5h

（5）建立Excel数据库，采用SPSS 13.0软件进行处理，当P<0.05为差异具有统计学 意义

2.国基建设项目石油工程项目部麾下的三处焊接作业区职业病危害因素检测

根据数据分析得出结论，焊接场所对于不同的岗位危害程度不同，对于电焊烟尘、锰及其化合物、臭氧等接触岗位具有明显的超标现象，均超出国家职业接触限值，表明电焊过程中接触群体受职业病危害影响较大。其接触时间较短、保护设备不完善等特点而被广大使用者所忽略，导致十分严重的健康危害问题，甚至于危害生命和财产安全，问题不容小觑。

3. 防护毒害性气体的选材与设计

对于焊接气体过滤排毒的选材与设计，更加注重提高防毒面具的整体水平，发挥其使用性能和使用舒适度，增加专业防毒、自由佩戴与拆卸功能。焊接过程的时长具有选择性、工作条件具有灵活性，相比之下其外形设计偏向于口罩。假如参考英国S10型防毒面具、美国M40型防毒面具、加拿大C4型防毒面具型等进行设计，无法满足用户需求，所以我们主要参考3M口罩9002V型、9005型以及3200型进行改进和设计，在呼吸层使用3701CN型、5N11型、3700型和6006型过滤棉或过滤盒，利用金属粉末烧结材料、活性炭或过滤纸芯等进行滤毒和换气。

呼吸层在覆盖面积上是普通防尘口罩的1.25—1.5倍，下颚处进行延伸并向脖颈处弯折设计进行固定，将环耳式改为粘合式，使用“人”字型粘合贴。呼吸系统部位做了改进和强化，增大使用者的呼吸强度，保证供氧率。将各部分与面罩的头部内层进行组合连接，形成了一体式防护设计。除此之外，对于呼吸系统的设计还在进一步改进当中，目的在于增大通气换气频率，增加单次工作效率时长，使操作者处于更加安全和舒适的工作环境。

4 其它部位的设计与改进

在其它防护部位主要参考头戴式、氩弧焊自动变光电焊面罩、3M系列中PS100型、9100X型；眼部镜片采用自动变光液晶板，参考3M系列中PS-100型或者3120配件，并且增大镜片组装面积以此扩大使用者操作视野；面罩部分整体采用可掀式结构，便于视野切换，观察焊情；肩、胸部采用披肩式，以牛皮电焊护肩帽为主，增加耐烫防高温、防火花防飞溅特性，属于可拆卸部件。

随着经济的快速发展，焊接不仅涉及到工业的各个领域，而且也成为大学生必修的一门不可缺少的专业技能。无论是制造还是机械加工，焊工的数量也随着科技的发展而急剧上升。然而，由于人身保护不当、操作环境差以及缺乏有效的保护措施，这种高密度作业增加了焊工的职业病发病率，集中性非常强。焊接烟尘中大量的碳氧化物、氮氧化物、氧化铁和二氧化锰在缺乏有效保护的情况下对呼吸、心血管、神经和生殖等许多系统造成损害，健康问题不容低估。焊接多功能防护面罩在专业性、实用性、防护性、抗毒性等方面发挥着重要作用。它们不仅改进了其他焊接面罩的设计，而且更侧重于防止用户吸入有毒有害气体，增加使用自由性和舒适度。

参考文献：

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[2] 傅吉全.电焊烟尘的危害及其防护效果 [J].防护装备技术研究，2012（5）：11-15.

[3] 董维伟.电焊作业环境中职业危害因素检测与防护[J].能源环境，2015.12.087.

（作者单位：宁夏理工学院）