Основи охорони праці - Березуцький В.В. - 3.9.2. Машинобудівні підприємства

Основними цехами машинобудівних підприємств є підготовчі, або "гарячі", цехи (ливарні, ковальсько-штампувальні, термічні) та "холодні" (механічні, механоскладальні). До "холодних" належать зварювальні виробництва, цехи металопокриттів.

Залежно від виду і призначення виробництва особливу вагу можуть мати ті чи інші технологічні процеси, наприклад, у суднобудуванні - електрозварювальні операції; у літакобудуванні - клепання; на заводах важкого і транспортного машинобудування, автомобільних і тракторних заводах - ливарні та ковальські цехи та ін.

Ливарне виробництво

Серед процесів обробки металів щодо різноманітності операцій та умов праці ливарне виробництво залишається одним із найбільш складних і трудомістких.

Технологічний процес ливарного виробництва полягає в одержанні виробів шляхом заливання металу в непостійні форми (що руйнуються, переважно земляні) або в постійні форми з металу (кокільне лиття) чи інших матеріалів.

За видом металу розрізняють чавунне, сталеве, кольорове лиття.

Основними процесами ливарного виробництва є: підготовка шихтових матеріалів для плавки, завантаження в печі; плавка металу; випускання і заливання металу у форми; вибивка затверділих виробів із форм; обрубання й очищення виробів. Паралельно проводиться підготовка формувальної і стрижневої землі, готування форм і стрижнів. Плавка металу виконується у плавильних печах: чавун виплавляється у вагранках (тип шахтної печі); сталь - звичайно в електродугових печах; кольорові метали і їхні сплави одержують шляхом плавки в електропечах. При готуванні формувальної землі і стрижневих сумішей, формуванні опок, вибивці литва з форм та його очищенні, ремонті вогнетривкої кладки плавильних печей працівники зазнають інтенсивної дії пилу. Вміст вільного діоксиду кремнію в пилу досягає 20-30% і більше. Найвищі концентрації пилу (до десятків міліграмів на 1 м³) можуть спостерігатися при готуванні суміші, вибивці та очищенні литва.

Повітря ливарних цехів нерідко забруднюється різноманітними токсичними речовинами. Вони виділяються при плавці і заливанні металу, виготовленні стрижнів, сушінні ковшів та під час інших процесів. Як правило, може з'явитися оксид вуглецю, що в основному утворюється при горінні палива у вагранці, вигорянні органічних складових із формувальної землі та стрижнів. При роботі печей на твердому і рідкому паливі в повітря робочих приміщень може виділятися сірчистий газ, аміак, бензол.

Із застосуванням нових хімічних матеріалів і засобів виробництва форм і стрижнів значно розширився спектр токсичних речовин у повітрі приміщень ливарних цехів.

Процес заливання металу в оболонкові форми супроводжується сублімацією і піролізом закріплювача. При цьому виділяються пари фенолу та оксиду вуглецю, а також продукти деструкції у вигляді акролеїну, поліциклічних ароматичних вуглеводнів, у тому числі й бензпірену.

При одержанні ливарних форм за допомогою С02 - процесу в ливарному виробництві - у випадку порушення технологічних і санітарно-гігієнічних умов у робочій зоні концентрація С02 збільшується у 8-5 разів порівняно з нормальним вмістом цього газу в повітрі, що уже може негативно позначитися на самопочутті працівників.

Використання добавок, які містять хром, й оксидів хрому у виробництві стрижнів і форм із рідких самотвердних сумішей призводить до надходження в навколишнє середовище сполук хрому, що мають, як відомо, виражені алергійні властивості. При литті за газифікованими пенополістироловими моделями може виділятися стирол і продукти його деструкції.

Ковальсько-пресові і термічні цехи

Технологічні процеси у таких цехах характеризуються присутністю в повітрі робочої зони оксиду вуглецю, оксидів азоту, пилу, пари олій, ціаністого водню та ін. Термічна обробка призначена для надання металу певних фізико-хімічних властивостей - твердості, в'язкості, пружності, електропровідності тощо - шляхом нагрівання до заданої температури (від 450 до 1300ºС) і наступного охолодження у певних середовищах. Розрізняють термічне загартування, відпуск, томління, відпал металу. У необхідних випадках у поверхневий шар металу додатково вводять різні хімічні елементи і сполуки: вуглець (цементація), ціаністі сполуки (ціанування), азот (азотування) та ін.

Нагрівання заготовок виконують у полум'яних печах, що працюють на газоподібному, рідкому чи твердому паливі, та в електропечах. Для рівномірності нагрівання вироби можна вміщувати в спеціальні ванни з розплавленим свинцем, солями хлориду барію, селітри. Цементація здійснюється нагріванням у деревному вугіллі з домішкою вуглекислої соди або у ваннах з ціаністими сполуками; азотування - у струмені аміаку при температурі близько 500*С. Досить поширеною є термообробка металу струмами високої частоти шляхом застосування індукційного нагрівання у високочастотному електромагнітному полі.

Найпоширенішим засобом термічної обробки є занурення виробів після нагрівання в гартівні ванни з мінеральними оліями.

Повітря робочої зони в термічних цехах забруднюється різними хімічними речовинами, склад яких визначається технологією виробництва. При застосуванні як палива вугілля з високим вмістом сірки і багатосірчаного мазуту повітряне середовище насичується сірчистим газом. У повітря надходить також оксид вуглецю від нагрівальних і гартівних установок, його концентрація періодично може перевищувати ГДК.

Загартування у ваннах з мінеральними оліями супроводжується виділенням парів вуглеводнів і продуктів їх піролізу. При поганій роботі вентиляції концентрації цих речовин можуть бути значними.

При цементації виробів із використанням ціаніду натрію чи калію, а також при ціануванні у ваннах з розплавленими солями ціаністої кислоти відбувається виділення ціанідів, однак при надійній роботі місцевої витяжної вентиляції концентрації ціаністого водню і ціаністих солей у повітрі робочої зони звичайно не перевищують гранично допустимих.

Робота на свинцевих ваннах супроводжується забрудненням повітряного середовища парами свинцю; свинець виявляється у змивах рук і на спецодязі гартівників.

При азотуванні повітря забруднюється аміаком.

Застосування термообробки металів струмами високої частоти за відсутності надійного екранування призводить до впливу на операторів високочастотних електромагнітних полів.

Механічні та механоскладальні цехи. Технологічні процеси в цих цехах є джерелами туманів, емульсій, олій, дрібнодисперсного абразивного пилу на ділянках шліфування і полірування, парів бензину, етанолу на ділянках промивання і знежирення деталей.

У механічних цехах виконуються всі види холодної обробки металу на верстатах. У процесі обробки металу необхідне охолодження різального інструменту та оброблюваного виробу, у зв'язку з чим вони густо змочуються мастильно-охолоджуючою рідиною (МОР). Такими рідинами є мінеральні олії, їх емульсії, лужні розчини, розчини деяких синтетичних речовин. Для надання певних якостей до складу МОР включають різні добавки (присадки): сульфонати, нітрати, нітрити, сполуки молібдену, хрому, сірковмісні сполуки, триетаноламін, поверхнево-активні речовини.

Найбільше застосування мають емульсії, які є 3-10% водяним розчином мінеральної олії, нафтенових та олеїнових кислот і неорганічних лугів (кальцинованої соди), деяких присадок.

У процесі використання мастильно-охолоджуючих рідин їх початковий склад може змінюватися внаслідок забруднення металевими відходами, термічної деструкції, зникнення окремих речовин, а також частково внаслідок мікробіологічних перетворень.

Вміст аерозолів мастил і МОР та продуктів їх термодеструкції у повітрі робочої зони коливається залежно від способу їх подавання, термостабільності, режиму обробки, ефективності санітарно-технічних пристроїв.

МОР і мастила при їх вдиханні здатні викликати подразнення слизових оболонок верхніх дихальних шляхів. Лужні розчини і деякі присадки, що входять до складу МОР, можуть викликати дерматити. Небезпека виникнення дерматитів збільшується при механічній обробці легованих сталей, які містять такі сильні алергени, як хром і нікель, що здатні розчинятися в лужних середовищах.

Процеси абразивної обробки металу (шліфування, полірування, заточення) супроводжуються виділенням у повітря мінерально-металевого пилу. Його концентрація залежить від виду абразивного інструменту, характеру оброблюваного металу, сухого чи вологого способу обробки, ефективності пиловідсмоктувальних пристроїв. Співвідношення мінерально-металевих компонентів пилу залежить від якості абразиву і міцності металу; звичайно на одну вагову частину абразивного пилу припадає 40-45 частин металевого. Абразивний пил складається з корунду Аl2O3 чи карборунду SіС. Вільний діоксид кремнію SiO2, що входить до складу сполук, не перевищує 2-8,5%.

При правильній експлуатації місцевої пиловідсмоктувальної вентиляції концентрацію пилу можна підтримувати в допустимих межах. Пилові захворювання виявляються у вигляді катарів верхніх дихальних шляхів" пилових бронхітів і пневмоній у працівників механічних цехів із великим стажем.

Зварювальне виробництво. Технологічні процеси такого виробництва включають велику групу процесів з'єднання, роз'єднання (різання), наплавлення, напилювання, спікання, пайки, локальної обробки та ін. Ці процеси проходять із застосуванням на місці обробки термічної, термомеханічної або електричної енергії. Найширше застосовуються термічні процеси з використанням енергії хімічних реакцій (горіння пальних газів у кисні), електричної енергії (електродугові, електрошлакові, плазмові, електронно-променеві процеси та ін.), а також енергії звуку і світла (процеси ультразвукового, лазерного зварювання, різання, прошивання отворів, термообробки тощо). При термомеханічному зварюванні використовується гаряче механічне стискання (газопресове, індукційне, контактне, дифузійне зварювання тощо).

Основними шкідливими чинниками процесу електродугового зварювання є зварювальний аерозоль, що містить пил, пари і гази (наприклад, фтористі сполуки, оксид вуглецю, оксиди азоту, озон тощо); УФ-випромінювання; бризки розплавленого металу і шлаку. Склад пилу і газів, які утворюються при зварюванні, залежить, головним чином, від складу електродних покриттів. Основу пилу складають оксиди заліза, а домішками є сполуки марганцю, хрому, нікелю, ванадію, молібдену й інших металів, що входять у зварювальний дріт, покриття або в розплавлений метал.

Найбільш шкідливо впливають оксиди марганцю і фтористі сполуки, їх вміст у порівнянні з оксидами заліза є звичайно невеликим, однак унаслідок своєї токсичності вони мають вирішальне значення при виборі типу електродів і покриттів. Необхідно застосовувати електроди з найменшим вмістом марганцевих і фтористих сполук.

При всіх видах зварювання утворюється озон і оксиди азоту (головним чином, оксид азоту, а в окремих випадках і діоксид азоту). При неповному згорянні вуглецю, що міститься в металі, утворюється оксид вуглецю, У зоні дуги оксид вуглецю з'являється за рахунок дисоціації вуглекислого газу, що використовується як захисний газ. Озон, оксид азоту й оксид вуглецю мають високу токсичність.

Пил, що утворюється при зварюванні, є високодисперсним, кількість часток діаметром менше 1 мкм становить 98-99%. Тривалий вплив зварювального аерозолю може стати причиною захворювання електрозварників на пневмоконіози.

Концентрація аерозолю в зоні дихання зварника становить 5,1—12,2 мг/м³. Концентрація оксидів марганцю в зоні дихання робітників, що обслуговують автомати, коливається від 0,11 до 0,7 мг/м³.

При зварюванні вольфрамовим електродом, що не плавиться у середовищі аргону, основними шкідливими чинниками є озон, а також тепловий вплив відкритої дуги. Виділення при цьому електрозварювального аерозолю й оксидів марганцю незначне.

Найбільш несприятливі санітарно-гігієнічні умови мають місце при напилюванні та різанні металів електродуговим способом і з використанням плазмового струменя. Ці процеси супроводжуються сильною загазованістю і запиленням повітряного середовища, що у багато разів перевищують гранично допустимі значення. Токсичність шкідливих речовин залежить від оброблюваних матеріалів. При плазмовому напилюванні та різанні металів шкідливими факторами є пил, гази, теплове й ультрафіолетове випромінювання.

Гальванічні цехи. Технологічні процеси гальванічних цехів є джерелами виділення в повітря робочої зони токсичних речовин.

Поверхні багатьох виробів машинобудівної промисловості для захисту від корозії, забезпечення міцності та з декоративною метою покривають іншими металами (нікелем, міддю, цинком, хромом, кадмієм, оловом, сріблом, золотом тощо). Одним із найбільш поширених способів металопокриття є гальваностегія. Суть цього способу полягає в осадженні на поверхні металовиробу тонкого шару захисного металу з розчину електроліту шляхом пропускання постійного електричного струму. Цей процес проводиться в спеціальних гальванічних ваннах, заповнених водяними розчинами кислих солей (сірчанокислий нікель, сірчанокисла мідь, сірчанокислий цинк) або лужних комплексних солей (ціаністих сполук цинку, міді, кадмію, алюмінію, срібла).

- У ванну вміщують виріб, який підлягає обробці (покриванню) і який служить катодом, другим електродом (анодом) є вугільний чи металевий стрижень. У результаті дисоціації електроліту відбувається відкладення іонів металу на виробі (катоді). При цьому з поверхні рідини виділяються пухирці газу (водню, кисню та ін.), що несуть із собою електроліт у вигляді туману.

Поверхню деталей перед нанесенням покриття піддають механічній, хімічній чи хіміко-механічній обробці. До механічної обробки належать шліфування і полірування, очищення за допомогою ультразвуку; хімічна обробка полягає в травленні та знежиренні за допомогою сильних неорганічних кислот (соляної, азотної, сірчаної) та органічних розчинників (бензину, трихлоретилену) тощо. Завершальним етапом гальванічного покриття є, як правило, полірування виробів на верстатах із повстяними (з абразивною накаткою) чи тканинними кругами, на верстатах із нескінченою абразивною стрічкою із застосуванням спеціальних полірувальних паст.

Умови праці робітників гальваників характеризуються насамперед постійним контактом із різноманітними хімічними сполуками. Потрапляння концентрованих кислот і лугів на шкіру і в очі може викликати хімічні опіки. Пари і тумани багатьох хімічних сполук (аміаку, оксидів азоту, хлористого водню, сірчаної кислоти та ін.) подразнюють верхні дихальні шляхи. Застосовувані для знежирення деталей бензин, дихлоретан та інші речовини також є джерелами забруднення повітря виробничих приміщень.

Отруєння ціаністим воднем у гальванічних цехах потенційно можливе при випадковому змішуванні ціаністих електролітів і сильних кислот.

Профілактичні й оздоровчі заходи. Архітектурно-планувальні заходи мають передбачати максимальне розділення виробничних ділянок. Це дасть змогу попередити поширення несприятливих факторів виробничого середовища: пилу, токсичних газів і речовин.

Докорінному поліпшенню умов праці сприяє укрупнення, централізація різних виробництв у машинобудуванні (наприклад, ливарних). На таких великих щойно створених підприємствах, а також реконструйованих ливарних виробництвах проводять потокові методи лиття, комплексну механізацію й автоматизацію трудомістких і шкідливих процесів та операцій. До профілактичних та оздоровчих заходів належать: автоматизація процесів землеприготування (подрібнення, дозування, змішування); використання пневмотранспорту для переміщення сипких матеріалів; обладнання вузлів, де утворюється пил, витяжною вентиляцією; застосування автоматичних формувальних машин і вибивних ґрат; упровадження електрогідравлічної вибивки стрижнів, заміна обрубки литва газоплазменним різанням, електроіскровою обробкою й іншими сучасними способами.

Скороченню трудомістких і шкідливих умов праці з очищення литва сприяє впровадження прогресивних технологічних методів лиття - в оболонкові форми, за виплавлюваними моделями, кокільне лиття, лиття під тиском та ін.

Створенню необхідних параметрів повітряного середовища сприяє раціонально організована вентиляція. На ділянках із підвищеним пилоутворенням використовуються місцеві відсмоктувані, вони також ефективні на ділянках із газовиділенням. Поліпшує склад повітряного середовища переведення плавильних печей на електронагрівання (замість полум'яного).

На ділянках без надлишкового пиловиділення організується загальнообмінна припливно-витяжна вентиляція. Робочі місця поблизу плавильних печей, на розливанні металу тощо обладнуються місцевою припливною вентиляцією - повітряними душами.

При застосуванні способів лиття, при яких до складу формувальних матеріалів входять шкідливі хімічні речовини або речовини утворюються внаслідок сублімації чи деструкції хімічних сполук, необхідно здійснювати систему спеціальних заходів: готування особливо агресивних сумішей має проводитися у спеціальних герметизованих установках, в ізольованих приміщеннях, при повній механізації всіх операцій; місця заливання мають бути обладнані ефективною місцевою і загальнообмінною вентиляцією, що також застосовується для видалення зварювального пилу, шкідливих речовин і газів з робочого приміщення, де виконуються різні види зварювальних технологічних процесів.

Першорядне значення в оптимізації умов праці гальваників належить автоматизації, механізації виробничих процесів і дистанційному управлінню ними, що дає змогу виключити контакт оператора з небезпечними і шкідливими виробничими факторами. Із метою локалізації і видалення шкідливих речовин, що виділяються з поверхні рідин гальванічних ванн, останні мають бути обладнані місцевою витяжною вентиляцією типу бортових відсмоктувачів. Залежно від ширини ванни влаштовують одно-, двобортові відсмоктувачі та двобортові відсмоктувачі зі здуванням. При правильному влаштуванні й експлуатації місцевої витяжної вентиляції забезпечується позитивний гігієнічний ефект. Щоб запобігти утворенню і виділенню ціаністого водню в результаті контакту ціаністих солей із сильними кислотами і лугами, ціаністі ванни необхідно встановлювати в окремих приміщеннях або на вилучених ділянках. Категорично не допускається спільне спускання ціаністих і кислих розчинів у каналізацію. Ціаністі і кислотні ванни слід обладнати самостійними системами витяжної вентиляції, щоб попередити можливість утворення ціані-стого водню у витяжних установках. Потужна витяжка гальванічних ванн має бути компенсована організованим припливом.