尹文新

(石家莊工程技術(shù)學(xué)校，河北石家莊050061)

激光焊接與切割造成的危害及其安全技術(shù)

尹文新

(石家莊工程技術(shù)學(xué)校，河北石家莊050061)

在焊接過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一些有毒氣體、煙塵、電弧光的輻射、焊接熱源的高溫、高頻磁場(chǎng)、噪聲和射線等，在激光焊接與切割過(guò)程中還附有激光本身的危害。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB5306《特種作業(yè)人員安全技術(shù)考核管理規(guī)則》中明確規(guī)定：金屬焊接與切割作業(yè)是特種作業(yè)，焊工是特種作業(yè)人員。為了防止和減少傷亡事故，保護(hù)從業(yè)人員自己和他人的安全與健康，保證安全生產(chǎn)和國(guó)家財(cái)產(chǎn)免遭損失，從事激光焊接與切割的作業(yè)人員，在上崗前必須對(duì)其進(jìn)行特種作業(yè)人員安全技術(shù)與勞動(dòng)保護(hù)的教育和培訓(xùn)，使其從思想上重視安全生產(chǎn)，增強(qiáng)責(zé)任感，了解安全生產(chǎn)的規(guī)章制度，熟悉并掌握安全生產(chǎn)的有關(guān)措施。

激光焊接與切割；危害；安全技術(shù)

0 前言

激光焊接與切割是以聚焦的激光光束作為熱能進(jìn)行焊接與切割的材料加工技術(shù)。激光焊接技術(shù)在制造領(lǐng)域的應(yīng)用日趨廣泛，由脈沖到連續(xù)，由小功率到大功率，由薄板到厚板，形狀由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，激光焊接在不斷地發(fā)展過(guò)程中已經(jīng)逐步成為一種成熟的現(xiàn)代加工工藝技術(shù)，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。隨著焊接技術(shù)的進(jìn)步和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，安全技術(shù)也在不斷地發(fā)展和提高，特種作業(yè)人員安全技術(shù)培訓(xùn)也應(yīng)該適應(yīng)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。從事激光焊接與切割的特種作業(yè)人員，要充分認(rèn)識(shí)到這一焊接方法的危險(xiǎn)性，在生產(chǎn)實(shí)踐中要切實(shí)做好安全防范措施。

1 激光焊接與切割造成的危害

1.1 激光的危害

激光強(qiáng)度高，能與身體組織產(chǎn)生極劇烈的光化學(xué)、光熱、光動(dòng)力、光游離、光波電磁場(chǎng)等交互作用，對(duì)操作者造成嚴(yán)重的傷害。周圍的器材，尤其是可燃、易爆物，也會(huì)因其引起災(zāi)害。人眼的角膜與結(jié)膜沒(méi)有如一般皮膚角質(zhì)層的保護(hù)，最容易受到光束及其他環(huán)境因素的傷害。激光的強(qiáng)度很高，以致在眼瞼的反射動(dòng)作產(chǎn)生保護(hù)作用之前，就造成傷害。因此在激光焊接時(shí)，一般建議盡量不要用眼睛直視激光，進(jìn)行焊接操作時(shí)，必須佩戴激光焊接專業(yè)防護(hù)眼鏡。激光焊接一方面具有常規(guī)焊接的危險(xiǎn)性和有害性(如機(jī)械傷害、觸電、灼燙等)；另一方面，其特有的危害是激光輻射。激光輻射到眼睛或皮膚時(shí)，如果超過(guò)了人體的最大允許照射量時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致組織損傷。最大允許照射量與波長(zhǎng)、波寬、照射時(shí)間等有關(guān)，而主要的損傷機(jī)理與照射時(shí)間有關(guān)。照射時(shí)間為納秒和亞納秒時(shí)，主要是光壓效應(yīng)；當(dāng)照射時(shí)間為100 ms時(shí)，主要為光化學(xué)效應(yīng)。

(1)對(duì)眼睛的危害。

當(dāng)眼睛被照射時(shí)，視網(wǎng)膜會(huì)燒傷，引起視力下降，甚至?xí)龎纳厣掀ず袜徑墓飧幸晽U細(xì)胞和視錐細(xì)胞，導(dǎo)致視力喪失。我國(guó)激光從業(yè)人員的損傷率超過(guò)1／1 000，其中有的基本喪失了視力，所以對(duì)眼睛的防護(hù)要特別關(guān)注。

(2)對(duì)皮膚的危害。

當(dāng)脈沖激光的能量密度接近數(shù)J／cm2或連續(xù)激光的功率密度達(dá)到0.5 W／cm2時(shí)，皮膚就可能遭到嚴(yán)重的損傷。可見(jiàn)光波段(400～700 nm)和紅外波段激發(fā)的輻射會(huì)使皮膚出現(xiàn)紅斑，進(jìn)而發(fā)展為水泡；極短脈沖、高峰值功率激光輻射會(huì)使皮膚表面炭化；對(duì)紫外線激光的危害和累積效應(yīng)雖然缺少充分研究，但仍不可掉以輕心。

過(guò)量光照引起的病理效應(yīng)如表1所示。

表1 過(guò)量光照引起的病理效應(yīng)

(3)附加輻射的危險(xiǎn)性。

激光的激發(fā)裝置所產(chǎn)生未經(jīng)放大的電磁輻射，會(huì)由激光裝置的激光出口或機(jī)殼的縫隙逸出。由于其中可能有游離輻射，如紫外線或X射線，所以可能會(huì)引起傷害，尤其是長(zhǎng)期曝照之后的危險(xiǎn)性更大。

1.2 其他危險(xiǎn)性

(1)高壓電擊。

激光器與高壓電(閃光燈的激勵(lì)裝置)及大電容儲(chǔ)能裝置等相連，存在致命電擊的可能性。

(2)電路失火。

當(dāng)電線短路、超載或電路旁邊的器材不耐高溫或撞擊電路部分容易造成起火。

(3)電路組件爆裂。

激光器中的電容器、變壓器最有可能爆裂，造成擊傷、失火、短路等。

(4)其他爆裂。

激發(fā)激光用的強(qiáng)閃光燈，充有主動(dòng)介質(zhì)的氣體管或離子體管，可能因?yàn)椴恍⌒呐鲎捕选?/p>

(5)低溫冷劑或壓縮氣體的危險(xiǎn)性。

激光或偵測(cè)器等所用的低溫冷劑或壓縮氣體，可能因容器(如鋼瓶)不安全或放置不當(dāng)而造成危險(xiǎn)。

(6)有毒氣體或粉塵。

激光束與焊件相互作用會(huì)產(chǎn)生對(duì)人體有害的物質(zhì)；激光深熔焊時(shí)產(chǎn)生的某些金屬煙霧是有害物質(zhì)；劇烈等離子體的形成會(huì)產(chǎn)生臭氧等。

2 激光焊接與切割的安全技術(shù)

2.1 作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)、設(shè)備方面的安全技術(shù)

(1)設(shè)備與房間表面應(yīng)無(wú)光澤，應(yīng)敷涂吸收體，以防反射，房間應(yīng)妥善屏蔽。

(2)激光設(shè)備及作業(yè)地點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在專門的房間內(nèi)，并設(shè)有安全警告標(biāo)志。

(3)在激光加工設(shè)備上設(shè)置激光安全標(biāo)志，激光器無(wú)論是在使用、維護(hù)或檢修期間，標(biāo)志必須永久固定。

激光輻射警告標(biāo)志一律采用如圖1所示的正三角形，標(biāo)志中央為24條長(zhǎng)短相間的陽(yáng)光輻射線，其中長(zhǎng)線1條、中長(zhǎng)線11條、短線12條，其中各部分的尺寸如表2所示。

(4)激光器應(yīng)裝配防護(hù)罩，以防止人員接受的照射量超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，或裝配防護(hù)圍封用于避免人員受到激光照射。最有效的措施是將整個(gè)激光系統(tǒng)置于不透光的罩子中。

(5)工作場(chǎng)所的所有光路包括可能引起材料燃燒或二次輻射的區(qū)域都要予以密封，盡量使激光光路明顯高于人體。

(6)激光器工作能源為高壓設(shè)備，應(yīng)設(shè)護(hù)欄和安全標(biāo)志，以防電擊或灼傷。

圖1 激光輻射警告標(biāo)志

表2 激光輻射警告標(biāo)志的幾何尺寸／mm

(7)維修人員必須定期檢查激光器中的電容器、變壓器等電路組件，并做必要的更新，避免過(guò)渡使用而爆裂，造成擊傷、失火、短路等事故。

(8)設(shè)備必須有可靠的接地或接零裝置，絕緣應(yīng)良好，不可超載使用。

(9)對(duì)低溫冷劑或壓縮氣體的容器應(yīng)定期檢測(cè)，并按安全規(guī)定放置。

(10)工作場(chǎng)所應(yīng)有功能完善的局部抽氣排煙設(shè)備，煙氣排出之前應(yīng)妥善過(guò)濾。

(11)激發(fā)激光用的強(qiáng)閃光燈、充有介質(zhì)的氣體管或等離子體管等，應(yīng)有堅(jiān)固的防護(hù)罩，防止受撞擊而爆裂，并應(yīng)防止摔落。

2.2 個(gè)人防護(hù)安全技術(shù)

(1)作業(yè)前顯示指示燈，通知操作人員做好防護(hù)。

(2)作業(yè)時(shí)必須雙人作業(yè)，一人操作一人監(jiān)護(hù)。

(3)激光器運(yùn)行過(guò)程中，任何時(shí)候不得直視主射束。

(4)作業(yè)過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)眼睛視物異常，應(yīng)立即到醫(yī)療部門進(jìn)行視力檢查和治療。

(5)加強(qiáng)個(gè)人防護(hù)。即使激光加工系統(tǒng)被完全封閉，工作人員亦有接觸意外反射激光或散射激光的可能性，所以個(gè)人防護(hù)不能忽視。個(gè)人防護(hù)主要使用以下器材和防護(hù)品：

a.激光防護(hù)眼鏡。最重要的部分是濾光片(有時(shí)是濾光片組合件)，它能選擇性地衰減特定波長(zhǎng)的激光，并盡可能地透過(guò)非防護(hù)波段的可見(jiàn)輻射。激光防護(hù)眼鏡有普通型、防側(cè)光型和半防側(cè)光型等幾種。

b.激光防護(hù)面罩。實(shí)際上是帶有激光防護(hù)眼鏡的面盔，主要用于防紫外線和激光。

c.激光防護(hù)手套。工作人員的雙手最容易受到過(guò)量的激光照射，特別是高功率、高能量激光的意外照射，對(duì)雙手的威脅很大。

d.激光防護(hù)服。防護(hù)服由耐火及耐熱材料制成，是一種反射較強(qiáng)的白色防護(hù)服。

(6)對(duì)操作人員進(jìn)行安全培訓(xùn)。

3 結(jié)論

激光焊接與切割的危害性與其他的焊接方法有共同之處，也有其獨(dú)特性。從事激光焊接與切割的作業(yè)人員不僅要掌握常規(guī)焊接與切割的防火、防爆、防輻射、防中毒、防觸電、防灼傷等防護(hù)措施，還要掌握激光焊接與切割設(shè)備自身的使用安全技術(shù)，只有這樣才能防止和減少傷亡事故，保護(hù)從業(yè)人員自己和他人的安全與健康，才能保障安全生產(chǎn)和國(guó)家財(cái)產(chǎn)免受損失。

Hazard caused by laser welding and cutting and its safety technology

YIN Wen-xin
(School of Shijiazhuang Engineering Technics，Shijiazhuang 050061，China)

During the course of welding，it will produce some poinous gases，smoke dust，radiation，high temperature，high－frequency magnetic field，noises，rays and so on.During the course of laser welding and cutting，it can also cause hazard.National standard GB5306″Safety Management Code for Special Appliance Operators″clearly specifies：metal welding and cutting are special operations.Thoses who do special operations are special operatiors.In order to prevent and reduce accidents and casualties，to protect operators and others from hurting，to guarantee safe production and avoid loss of state property，special operators engaged in laser welding and cutting must receive educationon and training on safety technology and labor protection.The goal is to help them value safe production，enhance sense of responsibility，understand regualations and rules and finally master the measures of safe production.Key words：laser welding and cuttig；hazard；safety technology

book=94,ebook=364

TG408

B

1001－2303(2010)11－0094－03

2010－09－02

尹文新(1969—)，男，河北石家莊人，講師，學(xué)士，主要從事焊接教學(xué)與科研工作。