摘要：先容了燒焊有害物質的產生機理和發塵量的影響因素，從有害物質品類、工藝方法和材料燒焊三方面探討了有害物質對于康健的影響。結果表白，燒焊有害物質是在電弧高溫效用下，焊條和母材熔化歷程中，在弧柱及燒焊區產生的蒸氣凝聚成細小的固態粒子和大量氣體狀態物質。燒焊材料特征是影響發塵量的內在因素，燒焊參量、燒焊條件以及燒焊方規則是外因，其發塵量終極受燒焊有害物質產生機理控制。實際的燒焊有害物質是多組分混合物，對于康健的影響更龐大，還必需思量有害物質的實際液體濃度，以及損害時間等因素。在焊條電弧焊、氬弧焊、等離子弧燒焊及割切，以及CO2氣體掩護焊等燒焊方法放回原處中，由于產生有害物質品類、發塵量及液體濃度各不相同，所以對于康健的影響各異。不銹鋼煙塵中的六價鉻化物以及鎳的氧化物等均有致癌效用，鋁及鋁合金燒焊時焊工的鋁塵肺，銅及銅合金燒焊時焊工的急性銅中毒癥等，是材料燒焊對于康健的主要影響。

　　跟著燒焊技術向優質、高效、自動化進程項的快速發展，與高效、自動化相接洽的各類燒焊材料和燒焊工藝方法被快速推廣應用。不論是自掩護藥芯焊絲，照舊氣掩護藥芯焊絲；不論是雙絲自動焊，照舊多絲自動焊，接納大熱輸入量燒焊，勢必導致功課區燒焊有害物質排放量暴增；另一方面，在一部分快速突起的新式燒焊布局制造企業，由于缺乏安全、康健和環保意識，功課區通風條件較差，又沒有配備布置有效的排煙凈扮裝配，致使功課區燒焊有害物質液體濃度大大超過容許液體濃度，焊工的康健遭到很大的威脅。當前，提倡以人為本，關注環境與康健，實現安全出產和社會經濟協調發展，已成為人類追謀求活路活質量晉升和社會穩定前進的新目標。接續開展燒焊與環境、燒焊與康健方面的研究與探討，對于推動燒焊技術的清潔、環保、可連續發展，具有參考價值和重要意義。

　　1、燒焊有害物質的產生

　　1． 燒焊有害物質定義

　　所謂燒焊有害物質，是指在燒焊和割切及相關工藝歷程中產生的、超過容許液體濃度時就會風險康健的，以及可吸入的空氣污染物質。燒焊有害物質的存在情勢有氣體狀態和顆粒狀況兩種。

　　2． 燒焊有害物質產生機理

　　20世紀80年代以來，關于燒焊有害物質產生機理，逐漸形成為了比較附近的理論。該理論以為，在電弧高溫效用下，焊條端部的熔化物（液態金屬和熔渣）以及熔滴和熔池表面產生過熱蒸氣，在空氣中被快速氧化凝聚成極細固態粒子，以"氣溶膠"狀況彌散在電弧周圍，形成為了顆粒狀況有害物質，即燒焊煙塵。與此同時，熔滴過渡區猛烈的化學冶煉金屬反應，產生了大量氣體狀態有害物質，如CO、CO2、H2、O3、氮氧化物和碳氫化物等。

　　3． 有害物質的構成及形態特征

　　光譜分析表白，燒焊煙塵中的化學構成比較龐大，被檢測到的元素有Fe、Ca、Mg、Si、Al、Ti、K、Na、Cu、Cr等，這些元素以多種化合物形態存在。表1列出了典型焊條煙塵主要化學構成。可以看出，酸性焊條煙塵中氧化鐵含量、二氧化硅含量、氧化錳含量都比堿性焊條的高；堿性焊條煙塵中鉀、鈉氧化物和氟化物含量比酸性焊條的高。可以用"熔滴過渡電弧特征"理論解釋上述結果。該理論以為，酸性焊條電弧是從焊條端部熔化金屬表面上直接發生的，致使Fe、Si、Mn的過熱蒸氣較多，煙塵中響應的氧化物含量較高；而堿性焊條電弧是從粘貼在焊條端部熔化金屬表面的熔渣上發生的。由于堿性渣的電導率比酸性渣高，且氟化物的增加也使電導率上漲，因此堿性焊條的電弧很容易通過懸垂于焊條端部的熔渣而發生，乃至于堿性焊條熔渣中的鉀、鈉險些全數蒸發，煙塵中氟化物較多，而Fe、Si、Mn的氧化物較少。

　　用電子目鏡不雅察，燒焊歷程中天生的一次煙塵粒子的基本形態呈球狀，直徑較細在0.01～0.3mm規模內變動，以0.1mm左右的占多數。懸浮在空氣中的一次粒子在靜電和磁性效用下快速聚集在一路，形成直徑較大的二次粒子。酸性焊條煙塵的二次粒子一般呈絮狀形態，粒徑大都>1mm。堿性焊條煙塵的二次粒子一般呈碎片狀形態，粒徑大都在1mm左右。CO2氣體掩護焊的煙塵則聯接成片，粒徑1mm左右的煙塵粒子，可以步入呼吸道并在肺泡上淤積。

　　表1 典型焊條煙塵主要化學成分（質量分數） （％）

　　焊條類型 Fe2O3 Fe2O SiO2 MnO2 K2O Na2O CaO KF NaF CaF2

　　鈦鈣型 44 1.49 17.7 7.26 6.15 5.15 1.0 9.5 - -

　　低氫型 24.6 - 5.89 6.35 - 17.6 4.6 6.19 13.15 16.05

　　二、燒焊有害物質發塵量的影響因素

　　1．燒焊材料特征的影響

　　有資料預示，在各類燒焊材料有害物質（煙塵）的發塵量中，以埋弧焊絲發塵量最小，自掩護藥芯焊絲發塵量最高；在各品類型藥皮焊條中，鈦鈣型焊條發塵量較小，其次是鈦型、鈦鐵礦型，堿性渣系焊條的發塵量較多。在各類氣掩護焊絲中，藥芯焊絲產生的煙塵比實芯焊絲要大。

　　從燒焊有害物質產生機理分析：①埋弧焊的實質是電弧被焊劑籠罩，產生的燒焊煙塵被反對于或者斷絕，步入空氣中的煙塵顯得較少。②自掩護藥芯焊絲中含有大量造氣、造渣劑、脫氧及合金劑，其中有一些是易蒸發物質，況且是明弧、電流又較大，熔滴溫度高，燒焊煙塵必然大。③電焊條中，堿性渣系藥皮中含有較多的氟石和硅酸鈉溶液，它們在電弧中冶煉金屬反應天生低沸點的K2F、Na2F，導致發塵量增大。④氣掩護藥芯焊絲中含有一定數量易蒸發藥芯構成物，是煙塵量比實芯焊絲大的底子原因。

　　2．燒焊參量及燒焊條件的影響

　　（1）燒焊電流隨燒焊電流的增大，弧柱溫度升高，熔滴的過熱度增加，弧柱中產生的煙塵量加大。

　　（2）電弧電壓隨電弧電壓升高，電弧功率加大，工件熱輸入有所增大，弧柱溫度升高，同樣使熔滴過熱度增加，弧柱中產生的煙塵量必然加大。.

　　（3）電源極性燒焊電弧物理理論表白，在反極性燒焊時熔滴溫度顯著高于正極，致使反極性時焊條煙塵量高于正極性。

　　（4）交流電源交流電弧對于焊條（焊絲）和工件的加熱效用介于直流正接和直流反接電弧之間，因此交流燒焊時熔滴溫度亦介于正接和反接電弧之間，焊條煙塵量介于二者之間。

　　（5）焊條（絲）直徑通常焊條（絲）直徑增大，使用的燒焊電流也增大，熔滴溫度響應升高，燒焊煙塵量增大。

　　（6）焊條傾角施焊時焊條傾角增大，意味著電弧長度增長，電弧電壓升高導致熔滴溫度升高，燒焊煙塵量增大。

　　（7）燒焊速度燒焊速度提高，熔池相對變小，并且存在時間縮短，冶煉金屬反應猛烈程度有所削弱，熔滴過熱度受限，燒焊煙塵量減小。

　　（8）接頭情勢和燒焊位置不同的接頭情勢和燒焊位置，除了選用燒焊參量影響熔滴過熱度之外，熔滴過渡體式格局也可能影響燒焊煙塵量。

　　綜上所述不難看出，燒焊參量的影響，實質上是熔滴溫度晉升的結果。凡是晉升熔滴溫度的燒焊參量，均導致燒焊煙塵的量的增大；反之亦然。

　　3．燒焊方法的影響

　　在多種燒焊方法中，埋弧焊的煙塵發生量最少，其次是氬弧焊比較少，位于第三的是焊條電弧焊；CO2氣體掩護焊煙塵發生量決定于于使用的焊絲，接納實芯焊絲時煙塵發生量較小，接納藥芯焊絲時煙塵發生量較大；自掩護藥芯焊絲燒焊煙塵發生量最大。等離子弧燒焊與割切煙塵發生量也很大。

　　總體上看，基于發塵機理的相同性或者相似形，燒焊方法對于發塵量的影響主要決定于于電弧的能量，凡使電弧能量增大的工藝方法，均使熔滴溫度急劇晉升，從而導致煙塵發生量增大。

　　在上述影響因素中，燒焊材料特征是內因，燒焊參量、燒焊條件以及燒焊方規則是外因，外因通過內因起作用用。也就是說，不論是燒焊參量，照舊燒焊方法，其發塵量終極受燒焊有害物質產生機理控制。燒焊材料特征才是發塵量的核心影響因素。燒焊發塵量的轉變或者降低，歸根結底要從燒焊材料入手，開發新式低有害物質燒焊材料。

　　三、燒焊有害物質對于康健的影響

　　1．氣體狀態有害物質

　　表2列出了氣體狀態有害物質對于康健的影響，由此可看出：

　　（1）CO是一種非常有害的沒有滋味氣體它能阻礙血的載氧能力，使細胞組織缺氧。當呼吸區的CO質量液體濃度到達150mL/m3時，就會產生眩暈、疲勞和頭疼；到達700mL/m3時，會導致暈厥、脈搏和呼吸率增加，最后掉去知覺，呼吸擱淺，心跳停止和滅亡。

　　表2 氣體狀態有害物質對于康健的影響

　　★工作所在最大液體濃度值。

　　（2）氮的氧化物有NO和NO2兩種，NO是一種無色有毒氣體，NO2是棕紅色的有毒氣體。NO2的毒性比NO大得多，甚至在質量液體濃度相當低時就具有刺激效用。開始的一段時間感到刺激氣體存在，呼吸困難，4～12h后逐漸出現惡心癥狀，最后出現致命的肺水腫。

　　（3）O3在高質量液體濃度下是一種帶有刺激性的強毒性靛藍氣體。它對于呼吸器官和秋水有刺激效用，能導致喉嚨刺激、呼吸困難，并可能導致肺水腫。別的還可能有潛在的致癌效用，已被列為第三類致癌物質。

　　（4）COCl2是一種帶有霉爛味的至毒氣體，接觸者開初（3～8h）出現輕細的癥狀，隨后緊張刺激呼吸道，最后導致肺水腫。

　　（5）涂層材料產生的氣體，HCN是一種帶有苦杏仁味、非常弱且非常不定的氫氰酸，但它是效用最強、最快的毒氣之一。它的風險類似于CO，可以極大地阻礙氧在血中的運輸。

　　（6）CH2O是一種帶有辛辣味的無色氣體，對于粘膜具有強烈的刺激效用，能導致呼吸道的發炎并可能導致癌的誘變。

　　（7）TDI是甲苯基二異氰酸鹽，對于呼吸道有強烈的刺激效用，能產生像氣喘病的癥狀，并有可導致支氣嗓氣喘發病生的敏銳性。

　　2．顆粒狀有害物質

　　（1）對于肺產生壓迫的物質 主要有5種（見表3）：①鐵的氧化物（FeO、Fe2O3、Fe3O4）長期高液體濃度地吸入，會導致煙塵在肺中的淤積，引發鐵質淤積性肺塵病。但如果停止接觸，肺內的鐵質淤積會逐漸消散。②Al2O3會導致煙塵在肺中的淤積，在某些情況下會發生鋁土肺塵病。但停止接觸后淤積不會逐漸消散，并對于呼吸道產生刺激。③K2O、Na2O、TiO2三種氧化物城市導致煙塵在肺中的淤積，故被列入對于肺產生壓迫的物質。

　　（2）有毒物質被列入有毒物質的主要有7種（見表3）：①錳的氧化物（MnO2、Mn2O3、Mn3O四、MnO）質量液體濃度高時，對于呼吸道有刺激效用并導致肺炎，長期接

　　表3 顆粒狀有害物質對于康健的影響

　　工作所在技術指導液體濃度： ①焊條電弧焊。 ②其它燒焊方法。

　　觸能損害神經器官系統從而導致麻木癥。②氟化物（CaF2、KF、NaF、其它）質量液體濃度高時，對于胃粘膜和呼吸道粘膜產生刺激，長期吸入且多量時，可導致對于骨的慢性損害。③鋇化物（BaCO3、BaF2）在煙塵中主要以水溶性情勢存在，吸入后對于人的身體有風險；當可溶性鋇超過MAK值時，會有少量鋇的積累，在某些情況下導致人的身體組織缺鉀。④氧化鉛。可能導致血和神經器官的中毒。⑤氧化銅、氧化鋅。吸入它們的煙塵可導致中毒性"發燒"。⑥五氧化釩。有毒并對于秋水和呼吸道有刺激效用。當質量液體濃度高于MAK值時，會導致肺功效的損害。

　　（3）致癌物質被列入致癌物質的主要有5種（見表3）：①六價鉻化物。鉻酸鹽情勢的六價鉻化物和CrO3對于人的身體有致癌效用，尤其對于呼吸器官致癌較敏銳。六價鉻化物對于粘膜也有刺激和腐蝕效用。②氧化鎳（NiO、NiO2、Ni2O3）。對于呼吸道有致癌效用。③氧化鎘（CdO）。它有強烈的刺激效用，類似于亞硝酸氣體，可導致緊張的肺水腫。④氧化鈹（BeO）。通常有強毒性，含有Be的煙塵對于上呼吸道有緊張的刺激效用，出現急性金屬煙塵中毒性發燒，可導致慢性呼吸道發炎。⑤氧化鈷（CoO）。當質量液體濃度較高時，對于呼吸系統有風險。

　　（4）放射性物質二氧化釷（ThO2）是一種放射性物質。吸入含有ThO2的煙塵，導致人的身體的內輻射。ThO2淤積在骨骼內產生對于支氣嗓和肺的輻射，從而造成風險。

　　在分析上述燒焊有害物質對于康健影響的根蒂根基上，該當思慮以下幾個需要解答的題目：①上述分析的是有害物質單組分的影響。實際上有害物質不是以單一組分出現，而是表現為多組分的混合物。多組分混合物對于康健的影響可能越發龐大，其影響程度更難預測。②上述有害物質對于康健的影響，還與有害物到達的實際液體濃度（即文中所謂的質量液體濃度）有關。當有害物的液體濃度超過容許液體濃度時，才會對于康健有影響。不同工藝、材料以及功課環境條件，產生的有害物品類、液體濃度不同，其對于康健的影響各異。③部分有害物質對于康健的影響，是長期吸入超過容許液體濃度的有害物質后，對于器官慢性綜合損害導致病變的結果，如電焊塵肺等。

　　四、燒焊工藝方法對于康健的影響

　　1．焊條電弧焊

　　康健影響調查表白，焊條電弧焊有害物質導致的典型康健損害主要有以下三種：

　　（1）電焊工塵肺X光形態學和病理組織學研究成果證明，電焊工塵肺既不是鐵末冷靜癥，也與矽肺不同，而是焊工吸入以氧化鐵為主，同時混有氧化錳、二氧化硅和氟化物等混合煙塵和氣體，長期慢性綜互助用而至的一種混合性塵肺。電焊工塵肺對于肺器官產生輕度損害，肺部形成的纖維化組織是一種不成逆病變。電焊工塵肺的發病比較遲緩，發病工齡大都在15～20年以上，但也有5年以下的發病者。電焊工塵肺臨床癥狀一般較輕，主要表現為胸悶、胸痛、氣短、咳嗽和咳痰等；緊張者可因肺氣腫或者支氣嗓擴張而咯血。在患者胸部X采光片上，呈網織結節狀暗影，個體病例晚期出現塊狀暗影，肋膜轉變較小，并發肺結核較少，約為2％～3％。

　　（2）氟中毒和電焊煙熱氟中毒是長期吸入含氟量很高的煙塵所導致的一種骨質硬化的病變，也就是通常所說的氟骨癥。長期使用堿性焊條，吸入可溶性氟化物煙塵，還會出現上呼吸道刺激癥狀，最初的癥狀是口渴、咽喉痛；緊張時午夜先后身體發燒，下半夜體溫恢復沒事了，第二天四肢無力，出現所謂電焊煙塵熱。

　　（3）錳中毒在一些使用高錳堆焊焊條的功課中，長期吸入高液體濃度錳的煙塵，可發生錳中毒。錳中毒一般呈慢性歷程，開始的一段時間癥狀為頭暈、頭疼、掉眠、記憶力消退、疲乏無力及中心環節關頭酸痛等，緊張時四肢不靈、走路艱巨、書寫困難等。

　　此外，在容器內功課時，燒焊煙霧對于秋水的傷害導致焊工強烈回聲。然而，燒焊煙塵對于秋水的有生命的物質學效用機理怎樣？到現在為止未見報導。

　　2．氬弧焊

　　康健影響調查表白，氬弧焊有害物質對于康健的影響，比焊條電弧焊強烈，其典型康健損害主要有以下兩種：

　　（1）神經器官衰弱癥候群與呼吸道刺激癥氬弧焊工吸入臭氧和氮氧化物，每每出現頭暈、頭疼、掉眠多夢、疲勞無力等神經器官衰弱癥候群，同時另有胸悶、胸痛、咳嗽、不思進餐等呼吸道刺激癥。緊張時可發生肺水腫和支氣嗓炎。

　　（2）氬弧焊工塵肺長期從事鋁及鋁合金的氬弧焊工，可能遭受所謂氬弧焊工塵肺損害。這類病變主要是由鋁煙塵導致的。在X采光片上的特征與前述焊工塵肺一樣，即出現網狀紋和結節暗影。

　　3．等離子弧燒焊及割切

　　等離子弧的溫度比其它電弧更高（10000℃以上），產生的燒焊有害物質（煙塵和有害氣體）液體濃度，以及電弧輻射的強度都較其它燒焊方法為高，尤其在等離子弧噴焊與等離子弧割切時，產生的煙塵量更大，因此，對于康健的影響，其潛在的威脅較大。其典型康健損害類型與氬弧燒焊近，主要是：

　　（1）神經器官衰弱癥候群與呼吸道刺激癥。

　　（2）金屬煙塵熱乎焊工塵肺等。

　　4．CO2氣體掩護焊

　　CO2氣體掩護焊有害物質導致的典型康健損害主要有以下兩種：

　　（1）神經器官衰弱癥候群長期吸入低液體濃度的CO，可能出現頭疼、頭暈、四肢無力等神經器官衰弱癥候群。

　　（2）金屬煙熱乎呼吸道刺激癥長期吸入含錳多的煙塵，可能導致金屬煙熱乎呼吸道刺激癥，甚至導致錳中毒。

　　5、材料燒焊對于康健的影響

　　1．不銹鋼燒焊時對于康健的影響

　　20世紀70年代外洋有人揭示，不銹鋼煙塵中的六價鉻有強烈的致癌誘變效用。今后，世界主要工業發達國度對于燒焊有害物質（煙塵）研究和標定結果，再次對于煙塵中鉻鎳的致癌效用予以證明。

　　2．有色金屬燒焊時對于康健的影響

　　（1）鋁及鋁合金燒焊時焊工的鋁塵肺 焊工長期吸入含鋁化物為主的有害物質，如煙塵和有害氣體（臭氧、氮氧化物等），可能導致鋁塵肺。鋁塵肺的發病癥狀、病理轉變以及X照片所見，與電焊工塵肺相似。

　　（2）銅及銅合金燒焊時焊工的急性銅中毒癥焊工吸入多量含氧化銅和氧化鋅的有害煙塵物質，會引恐慌性銅中毒癥。主要表現為冷汗、頭昏等癥狀。

　　此外，鋅、鉛、鎘、鈹、鈷等材料燒焊時，焊工吸入超過限量的有害物質（有毒氣體和金屬蒸氣），必然對于康健造成緊張損害。

　　6、結語

　　（1）燒焊有害物質是在電弧高溫效用下，焊條端部的熔化物以及熔滴和熔池表面天生的過熱蒸氣，被快速氧化凝聚成細小固態粒子，以及熔滴過渡區化學冶煉金屬反應產生的大量氣體狀態物質。

　　（2）燒焊材料特征是影響發塵量的內在因素，燒焊參量、燒焊條件以及燒焊方規則是外因，其發塵量終極受燒焊有害物質產生機理控制。燒焊發塵量的轉變或者降低，歸根結底要從燒焊材料入手，開發新式低有害物質燒焊材料。

　　（3）燒焊有害物質品類較多，單組分效用對于康健的影響各異。實際的有害物質是多組分混合物，對于康健的影響更龐大，還必需思量有害物質的實際液體濃度，以及損害時間等因素。

　　（4）焊條電弧燒焊方法中，對于康健影響較大的是電焊塵肺；在氬弧焊方法中則是神經器官衰弱癥候群與呼吸道刺激癥；在等離子弧燒焊及割切方法中，除了神經器官衰弱癥候群與呼吸道刺激癥之外，還必需注意金屬煙塵熱乎焊工塵肺等需要解答的題目；在CO2氣體掩護焊中主要是神經器官衰弱癥候群和金屬煙塵熱以及呼吸道刺激癥。

　　（5）不銹鋼煙塵中的六價鉻化物有強烈的致癌誘變效用，鎳的氧化物也有致癌效用，鋁及鋁合金燒焊時焊工的鋁塵肺，銅及銅合金燒焊時焊工的急性銅中毒癥等，是材料燒焊對于康健的主要影響。