Elektrolučno zavarivanje

 

Opće

Elektrolučno zavarivanje je najučestaliji oblik zavarivanja metala u svijetu, pa tako i kod nas. U osnovi se bazira na korištenju energije električnog luka između elektrode i baznog materijala(materijala koji se vari) u svrhu dostizanja temperature topljenja metala odnosno varenja. Zavisno od vrste aparata, struja koja se koristi može biti istosmjerna(DC) i raznosmjerna(AC). Prema načinu dodavanja materijala za zavarivanje i kreiranju okoline zavara razlikujemo sljedeće vrste elektrolučnog zavarivanja:

  1. Elektrolučno zavarivanje sa topivom elektrodom koja se sastoji od metalnog jezgra i mineralne obloge, te zrakom kao okolinom vara, poznato kao REL zavarivanje (slika 1.),

  2. Elektrolučno zavarivanje sa topivom žicom kao dodatni materijal i ujedno elektroda u okolini inertnog gasa(argon) poznato kao MIG zavarivanje, ili u okolini aktivnog gasa(CO2) poznato kao MAG zavarivanje,

  3. Elektrolučno zavarivanje sa netopivom volframovom elektrodom u okolini inertnog gasa uz dodavanje materijala za zavarivanje poznato kao TIG zavarivanje,

  4. Elektrolučno zavarivanje plazmom sa netopivom volframovom elektrodom upuštenom u mlaznicu sa plaštom zaštitnog plina oko mlaza plina.

Oprema za rad

Za postupak elektrolučnog zavarivanja se koriste aparati za zavarivanje koji se u osnovi sastoje iz sljedećih elemenata:

  1. Kućište aparata za zavarivanje,

  2. Kablo sa kliještima za pričvršćivanje za vareni materijal kao provodnik,

  3. Kablo sa kliještima kao držač elektrode za zavarivanje(REL), šlauf paket za CO2 sa provedenom topivom žicom kao elektrodom i crijevom za CO2 gas (MIG, MAG)(slika 2.), te šlauf paket sa netopivom volfram elektrodom i crijevom za dovod argon gasa (TIG)(slika 3).


Slika 1. REL aparat sa radnim komponentama







Slika 2. Gorionika za MIG/MAG zavarivanje







Slika 3. Gorionika za TIG zavarivanje







Zaštita na radu

Zavarivanje metala uz upotrebu elektrolučnog zavarivanja je radna operacija koja bez pravilne upotrebe sredstava lične zaštite može biti i jeste opasna po život i zdravlje ljudi. Napretkom tehnologije je nivo rizika doveden na minimum ali je činjenica da on još uvijek postoji. Prilikom rada na elektrolučnom zavarivanju javljaju se sljedeće opasnosti:

  1. Ultraljubičasto i infracrveno zračenje

Pojava elektromagnetnog zračenja odnosno zračenja u područijim ultraljubičastog, vidljivog i infracrvenog spektra je poznata popratna pojava elektrolučnog zavarivanja. Ultraljubičasto i infracrveno zračenje su nevidljivi djelovi spektra za ljudsko oko te kao posljedica pri intenzivnim zračenjima izostaje suženje zjenice oka. Izloženost ovim zračenjima bez adekvatne zaštite uzrokuje zapaljenje te u krajnjoj mjeri oštećenje očiju. Navedena zračenja, a posebno UV takođe mogu uzrokovati i pojavu opekotina nakoži zavarivača.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Kao osnovna zaštita očiju pri radovima zavarivanja koriste se filterska tamna stakla(slika 4.) različitih faktora zatamnjenja, koja smanjuju vrijednost zračenja na dozvoljenu količinu. Ova stakla takođe, uz masku(slika 5.) u koju se postavljaju predstavljaju i zaštitu lica zavarivača od opekotina na licu.

Slika 4. Zatamnjeno staklo za zavarivanje









Slika 5. Maska za zavarivanje







  1. Pare i plinovi

Prilikom radova elektrozavarivanja, a zavisno od metode, dolazi do pojave više vrsta plinova i para koji su štetni za zdravlje. Najčešći plinovi koji se pojavljuju pri zavarivanju su :

  • Ozon(O3)

Ozon je plin koji pri udisanju može izazvati velika oštećenja dišnih puteva. Ima jako oksidirajuće djelovanje i najčešće se javlja pri MAG zavarivanju aluminijskih materijala zbog jakog reflektiranja UV zračenja. Ozon se javlja i u prirodi a ako pri REL zavarivanju dođe do pojave NO on reguje sa O3 i daje NO2 i O2.

  • Nitrozni plinovi(NO, NO2)

Javljaju se pri elektrolučnom zavarivanju u skučenim prostorima. Dušikdioksid(NO2) je opasniji od dušikmonoksida(NO). Teško je primjetan jer ne napada i nagriza oči, nos i grlo, nego u slučaju inhalacije kritične količine može izazavati upaljenje pluća. NO2 takođe može i sinergijski sa drugim plinovima, kao naprimjer sa SO2 kada se lakše upija u čestice dima i tako apsorbuje u pluća. Zaštita radnika se postiže stalnim provjetravanjem prostora rada, ili direktnim dobavljanjem čistog zraka do zavarivača.

  • Plinoviti flour(F2),

  • Ugljendioksid(CO2), ugljenmonosid(CO),

  • Fozgen

Fozgen je bojni otrov koji se koristi u vojne svrhe te je izrazito otrovan pri koncetraciji od 1 ppm. Javlja se u slučajevima kada se za odmašćivanje predmeta koristi trikloretilen, tetraklorugljik ili perkloretilen, gdje u toku zavarivanja pod uticajem toplote može doći do raspada navedenih supstanci i pojave fozgena.

Pare i dimovi su suspendovane male čestice u okolini plina koje se pojavljuju najčešće pri REL zavarivanju sa obloženom elektrodom. Pri tome 5% čestica u dimu potiče od osnovnog materijala koji se vari, a ostatak od mineralne obloge. Čestice dima najčešće sadrže kondenzirane metalne pare, okside i metalne spojeve. Količina dima se povećava povećanjem promjera elektrode, jačinom struje i naponom.

Razne čestice mogu uzrokovati nekoliko profesionalnih oboljenja. Tako u slučaju dospijeća čestica željeznog oksida u pluća nastaje bolest sideroza, dok u slučaju udisanja veće količine SiO2, može doći do pojave silikoze. Ipak, pojava sideroze dok zavarivača je moguća najčešće u blagom obliku, dok se silikoza ne javalja kod zavarivača, prvenstveno jer visoke temperature razaraju silicijumoksid.

Pare metala pri zavarivanju najčešće se javljaju u obliku oksida i to oksida Zn, Sn, Cu, Ni i Fe. Oksidi navedenih metala uzrokuju pojavu metalne groznice, koja se se javlja u roku od nekoliko sati, prolazi brzo bez težih posljedica. Pare metala kao što su F, Mn i Cd su dosta opasnije te se groznica koja se javlja poslje udisanja ovih para mora tretirati kod ljekara, uz strogo mirovanje i upotrebu propisanih lijekova. Posebna opreznost je potrebna pri radu sa Ni, Cr i CrVI, čije su pare karcenogene sa periodom inkubacije od 20 – 30 godina.

Kao zaštita zavarivača pri pojavi plinova i para koristi se postupak ventilacije prostora uz kombinaciju sa lokalnim odsisavanjem radnog prostora. U upotrebi se zavisno od uslova može pronaći i gas maska sa filterom(slika 6.) .


Slika 6. Maska za zavarivanje sa sistemom dopreme čistog zraka








  1. Električni udar

S obzirom na način rada i uslove radne sredine, posao zavarivača elektrolučnim zavarivanjem se smatra posao sa povećanim rizikom od električnog udara. Električni udar se javlja prolaskom naizmjenične struje kroz tijelo čovjeka gdje izaziva nekontrolisano grčenje mišića, opekotine te zastoj rada srca pri većim naponima. Najčešće se strujni udar kod zavarivača javlja usljed kontakta tijela sa provodnikom ili provodljivom okolinom. Takođe, moguča je i pojava oštećenja kablova kada dolazi do izboja struje preko provodnika koji nije uveden u strujno kolo. Na tabeli ispod je prikazan efekat struje pri različitim jačinama na tijelo čovjeka.

JAČINA STRUJE mA

DJELOVANJE

0,01 do 1,0

Slabo primjetna struja, na mjestu kontakta izaziva svrbež.

1,0 do 5,0

Primjetna slaba ukočenost mjesta kontakta i slaba reakcija pri pokretima.

5,0 do 15,0

Grčenje mjesta kontakta, odvajanje još uvijek moguće u toku djelovanja, pojava povišenog krvnog pritiska.

15,0 do 25,0

Grčenje mjesta kontakta, te samostalno razdvajanje nije moguće, nema pojave smetnji za rad srca.

25,0 do 80,0

Grčenje na granici podnošljivost, povećan pritisak i pri dužem dejstvu moguća nesvjestica i privremeni prekida rada srca.

80 do 3000

Zastoj srca pri više od 0,3s dejstva, nesvjestica i smrt za nekoliko minuta.

>3000

Pored zastoja srca i nesvjestice, uzrokoje teške vanjske i untrašnje opekotine.


Osnovni način prevencije i zaštite radnika od strujnog udara jeste stalna kontrola svih elemenata opreme za zavarivanje, postavke radilišta i elemenata razvoda električne energije. Oprema sa kojom zavarivač radi mora biti uvijek pregledana prije početka radova. Svi kablovi aparata moraju biti čitavi, izolirani i bez vidljivih oštećenja. Sam aparat mora imati postavljenu zaštitu odnosno kućište aparata mora biti zatvoreno i čitavo. Radna sredina u kojoj će se obavljati radovi zavarivanja mora biti suha, bez prisutnih zapaljivih materijala .

  1. Tijesni i zatvoreni prostori

Veoma često radna sredina u kojoj se obavljaju poslovi zavarivanja je tijesna, bez postojećih otvora. Takve sredine su veoma česte pri izgradnji raznih brodova, i potpalublja. U takvim prostorima, svi rizici se dodatno pojačavaju te je potrebno dodatno obraditi pažnju na elemente i izvore povreda. Provjetravanje takvih prostora mora biti stalna briga. Kontakt sa radnicima prilikom radova mora biti stalan, kako bi radnici imali pristup i osjećaj adekvatnog i pristupačnog napuštanja područija rada u slučaju incidenta, što je i definisano Pravilnikom o zaštiti od požara pri izvođenju radova zavarivanja, rezanja i lemljenja gdje je navedeno da zavarivač pri zavarivanju nesmije ostajati sam. Takođe, zbog skučenosti prostora, i vrlo čestog prisustva povećnog broja radnika na malom prostoru potrebno je intezivno kontrolisati i provoditi radnu disciplinu.

  1. Fizički napor, loša ergonomija i toplota

Zavisno od obima i vrste radova, zavarivači se vrlo često susreću sa radom pod velikim naporima pod čime se misli na rukovanje teškom opremom, teškim komadima koje zavaruju i zahtjevne i neugodne pozicije. Takođe sam rad zavarivanja predstavlja repetativni posao sa viskim statičkim opterećenjem određenih dijelova tijela.

Radna oprema koja se koristi za radove elektrolučnog zavarivanja napretkom tehologije i općenito elektronike je postala ergonomski prilagođenija, lakša i manja što u konačnici omogućava dosta manje opterećenje zavarivača. Takođe, napredak industrije je omogućio i pojavu automatizacije na mjestima gdje je to bilo moguće što je spriječilo ekstrmna opterećenja radnika na sve bržim trakama proizvodnje.

Pored navedenih opasnosti prilikom radova zavarivanja javlja se i opasnost opekotina od rasprskanih čestica metala posebno pri REL i MIG/MAG zavarivanju. Kod TIG zavarivanja je mala pojava prskanja ali je povećano zračenje luka struje pri čemu su prvenstveno izložene ruke zavarivača. Shodno opasnosti potrebno je da se omogući pravilna zaštita zavarivača, odnosno obezbijedi stalna upotreba zaštitnih rukavica (slika 7, 8), zaštitnih pregača te pregradnih vatrootpornih zavjesa (slika 9).

Slika 7. Zaštitne rukavice za TIG zavarivanje










Slika 8. Zaštitne rukavice za REL i MIG/MAG zavarivanje








 

Slika 9. Zaštitni pregradni vatrootporni zastor