Авг 16 2006

ФИЗИКО — ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЭРОДИСПЕРСНЫХ ЧАСТИЦ, ОБРАЗУЮЩИХСЯ ПРИ РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКЕ

Опубликовано в 20:51 в категории Одесский регион

ФИЗИКО - ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЭРОДИСПЕРСНЫХ ЧАСТИЦ, ОБРАЗУЮЩИХСЯ ПРИ РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКЕ

МЕТАЛЛОВ

Эннан А.А., Опря М.В., Киро С.А.

Физико - химический институт защиты окружающей среды и человека МОН и НАН Украины, г. Одесса

Потенциальную опасность для человека и окружающей среды аэродисперсных частиц, образующихся при дуговой сварке металлов, – твёрдой составляющей сварочных аэрозолей (ТССА), обычно, связывают с долгоживущими фракциями тонкодисперсных частиц, проникающими и накапливающимися в альвеолах [1].

 В настоящей работе приведены результаты исследований дисперсного и химического состава частиц ТССА, образующихся при ручной дуговой сварке Ст-3 с использованием электродов марки АНО-4 (I=210А).

Для определения дисперсного состава ТССА использовали методику ультрацентрифугирования и гравитационного осаждения [2], элементного химического состава индивидуальных частиц – методику электронно-зондового рентгеноструктурного микроанализа (ЕРМА) [3]; для изучения механизма образования и коагуляции частиц применяли электронную микроскопию. Отбор и разделение проб ТССА на фракции (0-0,25; 0,25-0,5;


0,5-1; 1-2; 2-4; 4-8 мкм) осуществляли с помощью каскадного импактора Бернера.

Типичные микрофотографии, кривые счётного [2] и массового распределения частиц ТССА по размерам представлены на рис. 1 и 2 соответственно.

Рис. 1. Микрофотографии частиц ТССА

Рис. 1. Дисперсный состав ТССА:

 1- распределение частиц по размерам;

 2- распределение массы частиц по размерам частиц.

Нами установлено, что, примерно, 85% частиц – агрегаты в виде цепочек и кластеров размером 0,1-1мкм, образовавшиеся, как видно на рис.1А, в результате коагуляции частиц нанометрового размера (0,005-0,05мкм); подавляющая часть массы ТССА составляют частицы сферической формы размером 1-8мкм (рис.1Б), количество которых не превышает 15% от общего числа исследованных частиц.

Результаты ЕРМА анализа представлены в таблице

Таблица- Элементный состав фракций ТССА

Фракционный

состав,

мкм

Содержание элементов во фракциях, %

Fe

Mn

Cr

V

Ti

Ca

K

Si

Al

Mg

Na

O

N

C

0-0,25

10,7

3,4

-

-

-

0,8

4,9

7,6

-

3,5

7,4

53

-

8,4

0,25-0,5

15,4

2,9

-

-

0,7

-

2,7

6,2

-

0,6

1,4

64,7

-

5,2

0,5-1

35,7

4,9

-

-

1,1

-

2,5

6,5

-

1,1

1,2

38,2

-

7,7

1-2

40

4,8

-

-

1,4

1,1

2,3

6,0

0,5

1,5

1,0

32,9

0,6

7,7

2-4

39,7

5,2

-

-

2,1

1,8

2,5

6,0

0,8

1,4

0,9

31,5

1,0

6,9

4-8

38,3

4,9

0,5

0,7

2,7

0,7

2,0

5,0

0,9

1,5

0,7

32,1

1,2

8,8

Прослеживаемая по приведенным в таблице данным взаимосвязь фракционного и химического составов ТССА можно объяснить, если исходить из того, что частицы размером

Частицы ТССА размером (1-8мкм) – «взрывного» происхождения, образуются в результате взрыва капель двухфазного расплава металл-шлак.

         Концепция предложенного механизма образования ТССА подтверждается как бимодальной формой кривых распределения частиц по размеру и массе (рис.2), так и результатами химического анализа индивидуальных частиц. Как и следовало ожидать, мелкодисперсная фракция ТССА обогащена легкокипящими элементами и содержит относительно небольшое количество железа высокой степени окисления; крупные же частицы содержат, главным образом, оксиды железа и токсичные легирующие добавки (Mn, Cr, V) входящие в состав электродов.

         Очевидно, этот впервые обнаруженный факт необходимо учитывать при нормировании предельно-допустимых концентраций ТССА различного происхождения.

1. Физико-химические основы улавливания, нейтрализации и утилизации сварочных аэрозолей,/ А.А. Эннан, //Тр. 1 Междунар. науч.-прак. конф. «Защита окружающей среды, здоровье безопасность в сварочном производстве». – Одесса: Астропринт, 2002.- С. 10-35.

2. Электросварочная пыль – наполнитель термопластов, П.Е. Матковский, Л.Н. Распопов, А.А .Эннан, П.А. Иванченко // Машиностроитель. – 1997.-№2. - С.2 - 7.

2. Characterisation of welding aerosols using EPMA/EDS and µ-Raman spectrometry techniques/ A. Worobiec, A. Ennan, M. Oprya and R. Van Grieken, // Europ. Microbeam Analysis Soc. 2005: 9th Europ. workshop on modern developments and applications in microbeam analysis.- Florence, Italy.- P. 365.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.