Ochrona dróg oddechowych w pracy spawacza – Paweł Górski

Spawanie jest technologią spajania metali znaną już od starożytności. Pod koniec XIX wieku zaczęto stosować znane do dziś spawanie gazowe i elektryczne. W 1882 r. polski inżynier Stanisław Olszewski i Rosjanin Mikołaj Benardos wynaleźli i opatentowali metodę spawania elektrycznego [1]. Po prawie 150 latach od wynalezienia spawania elektrycznego wciąż jest powszechnie używane. W Polsce ponad 100 branży przemysłowych związanych jest ze spawalnictwem, a w Polsce spawacze stanowią grupę liczącą ok. 60-80 tys. osób [3].

Spawanie zawsze wiązało się, i ciągle wiąże, ze znaczny zagrożeniem dla zdrowia spawacza. Istotnym problemem jest narażenie na promieniowanie optyczne i hałas, zagrożenie urazami mechanicznymi, porażeniem prądem elektrycznym, pożarem a nawet wybuchem. W wyniku długotrwałego narażenia na promieniowanie podczerwone i nadfioletowe u spawaczy obserwowana jest zaćma fotochemiczna. Może także dojść do uszkodzenia części oka, a nawet do poparzenia skóry i zmian nowotworowych. Nadmierna emisja hałasu występuje głównie przy spawaniu metodami MAG i ColdArc przekraczająca nawet 90 dB.

Ze względu na fakt, że proces spawania zwykle wiąże się z wydzielaniem się znacznych ilości dymu spawalniczego niezbędne jest poświęcenie trochę więcej miejsca ochronie dróg oddechowych. Wynika to głównie z typowej pozycji spawacza podczas spawania. Musi on dokładnie obserwować miejsce spawania dlatego jego głowa znajduje się w niewielkiej odległości od tego miejsca. Jeżeli spawacz pochyla się nad spawaną spoiną na skutek konwekcji dym spawalniczy w dużym stężeniu unosi się do góry wprost w kierunku głowy spawacza. Bez odpowiedniego zabezpieczenia spawacz wdycha całą tablicę Mendelejewa. Od związków aluminium, chromu, magnezu przez węglowodory aromatyczne, tlenki azotu, cynku, węgla po fosgen, fluorowodór czy ozon. Większość z nich bardzo negatywnie wpływa na zdrowie. Chrom, beryl, nikiel i kadm mają silnie rakotwórcze działanie. Mają one także silne działanie uczulające tak jak aluminium i magnez. Cząstki ditlenku krzemu czy żelazo powodują pylice.

Dymy spawalnicze docierają do wnętrza ciała poprzez płuca, skąd dalej dostają się do krwioobiegu. W tym przypadku szczególnie groźne dla zdrowia są tlenek węgla oraz ozon. Działanie tlenku węgla polega na łączeniu się głównie z hemoglobiną. Połączenie hemoglobiny z tlenkiem węgla tworzy się 210 razy łatwiej i charakteryzuje się znacznie większą trwałością niż połączenie z tlenem, co powoduje że transport tlenu z płuc do tkanek jest drastycznie zmniejszony, co prowadzi do niedotlenienia tkanek. Ozon jest gazem drażniącym, powoduje uszkodzenie błon biologicznych przez reakcje rodnikowe z ich składnikami. Po dostaniu się do komórek może hamować działanie enzymów komórkowych, wstrzymując oddychanie wewnątrzkomórkowe. Z kolei mangan w dużych dawkach jest neurotoksyczny i może dawać objawy podobne do Parkinsona, można je dostrzec wśród narażonych na managan spawaczy.

Należy pamiętać, że dym spawalniczy może utrzymywać się w powietrzu poprzez długi czas. Przykładowo jeśliby upuszczono cząsteczkę o wielkości 0,5 µm z wysokości 1,5 m dotarcie jej do ziemi zajmie ok 2 dni. Dlatego ważne jest aby ograniczyć rozprzestrzenianie się dymów, zanim obejmą cały zakład.

Równocześnie z rozwojem metod spawania rozwijał się metody umożliwiające poprawę bezpieczeństwa i ergonomii pracy spawaczy. Dobrze zaprojektowane systemy wentylacyjne mogą usunąć pozostałe w trakcie spawanie dymy spawalnicze z zakładu, wymieniając je na świeże powietrze. Stosowane są specjalne odciągi w uchwytach spawalniczych oraz wentylacja stanowiskowa mogąca usunąć wiele, lecz nie wszystkie czynniki zagrożenia dla układu oddechowego. W wielu przypadkach praktyczne możliwe jest zastosowanie jedynie środków ochrony indywidualnej. Stosowane od XIX w. tarcze (rys. a) lub przyłbice spawalnicze umożliwiają obserwację łuku elektrycznego podczas spawania oraz ograniczają narażenie spawacza na promieniowane optyczne, a także rozpraszają skoncentrowany dym spawalniczy. Jednak trudno mówić o nich jako o skutecznym środku ochrony indywidualnej. Do ochrony układu oddechowego od lat 60 XX wieku stosowano półmaski filtracyjne opracowane po raz pierwszy przez firmę 3M. Przełomem w zakresie poprawy bezpieczeństwa i ergonomii pracy było skonstruowanie stosowanego dziś powszechnie, automatycznie ściemniającego się filtra spawalniczego (ADF), co można uznać za początek historii marki Speedglas (rys. b). Działanie filtra polega na wykrywaniu przez specjalne czujniki promieniowania podczerwonego i zmianie zaciemnienia filtra np.: z 3 do 10 DIN. Po zgaszeniu łuku filtr rozjaśnia się z prędkością dobraną do rodzaju spawania. W najlepszych filtrach zaciemnienie filtra przebiega w ciągu 0,1 milisekundy i jest to szybkość całkowicie zabezpieczająca wzrok spawacza (rys. c). Z kolei rozjaśniony filtr umożliwia dalszą pracę bez zdejmowania przyłbicy spawalniczej. Taki sposób pracy w znaczny sposób podnosi poziom bezpieczeństwa spawacza i jednocześnie umożliwia szybsze wykonywanie spawania. Praca z przyłbicami spawalniczymi wyposażonymi w ADF umożliwia zastosowanie również bardziej wydajnych systemów ochrony układu oddechowego. Są nimi systemy nawiewu czystego powietrza pod przyłbice spawalnicze z wymuszonym przepływem powietrza oraz zasilone sprężonym powietrzem. Ze względu na fakt, że największa koncentracja dymu spawalniczego jest przed przyłbicą spawalniczą, a za spawaczem powietrze jest 10 razy czystsze wskazane jest zasysanie tego powietrza, zastosowanie systemów nawiewu, w których powietrze pobierane jest zza spawacza umożliwia znacznie dłuższą i bardziej wydajną pracę tych systemów.

Literatura:

  1. pl, Krótka historia spawalnictwa, http://spawalnicy.pl/edukacja/55-krotka-historia-spawalnictwa z dn. 19.04.2015
  2. Pilarczyk J., Zeman W.: Spawalnictwo dziś i jutro. Biuletyn Instytut Spawalnictwa 5/2012
  3. Matusiak J., Wyciślik J., Warunki pracy i poprawa bezpieczeństwa pracy w spawalnictwie, Gliwice, 2013