Общие правила по охране труда и технике безопасности при термической обработке

Охрана труда включает систему законодательных актов, социально-экономических, технических, гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий, обеспечивающих, безопасность, сохранение здоровья и работоспособность человека в процессе труда. Техника безопасности и производственная санитария - это система организационных мероприятий и технических средств, предотвращающих воздействие на работающего опасных и вредных производственных факторов. К числу опасных относятся факторы, которые приводят к травме или внезапному резкому ухудшению здоровья работающего. В отличие от них вредные производственные факторы приводят к заболеванию или снижению трудоспособности работающего.

Возникающие при термической и химико-термической обработке опасные и вредные производственные факторы подразделяются на физические, химические и психофизиологические. К физическим факторам относятся: повышенная температура воздуха рабочей зоны, повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны, повышенные или пониженные влажность и подвижность воздуха, опасный уровень напряжения в электроцепи, повышенный уровень электромагнитного излучения, шума или вибрации на рабочем месте, движущиеся машины и механизмы, перемещаемые изделия и материалы.

К химическим факторам относятся общетоксичные, раздражающие, канцерогенные.

Психофизиологические факторы включают физические и нервно-психологические перегрузки.

Из перечисленных физических факторов первых четыре оказывают влияние на формирование метеорологических условий в рабочей зоне и в цехе в целом. Рабочей зоной следует считать пространство высотой до двух метров над уровнем пола или площадки, на которых находятся рабочие места. Если обслуживание процессов производства осуществляется в различных местах рабочей зоны, постоянным рабочим местом является вся рабочая зона.

Состав и температура атмосферы термического цеха в большой мере зависят от видов применяемых технологических процессов, типов оборудования. Важное значение имеет исправность и надлежащий режим работы обшей и местной вентиляционных систем, а также необходимая аэрация цеха.

Тепловое излучение. Поскольку в термических цехах основным видом оборудования являются нагревательные печи и устройства (установки индукционного нагрева, газопламенные установки), то и температурные условия в цехе и на рабочих местах зависят от их типа, особенностей конструкции и соблюдения условий нормальной эксплуатации. Выделение тепла в атмосферу цеха происходит при конвекции и лучеиспускании (радиации). От нагретых стенок и свода, а также от деталей, имеющих температуру ниже 600°С, тепло распространяется конвекцией. Через открытые загрузочно-разгрузочные окна нагретых печей, от зеркала печей ванн, от деталей, выгруженных из печей с температурой свыше 700°С, тепло распространяется в цех лучеиспусканием. Количество тепла, передаваемое лучеиспусканием, пропорционально четвертой степени температуры, поэтому при увеличении температуры излучающего тела нагрев лучеиспусканием резко возрастает.

Тепловой поток, передаваемый лучеиспусканием через открытые окна печей или от зеркала печей-ванн, распространяется направленно расходящимся пучком лучей. Поэтому интенсивность нагрева зависит от того, под каким углом к источнику излучения и на каком расстоянии от него находится работающий.

Количество тепла, передаваемое от печи, нагретой до температуры 900°С, через открытое окно на расстоянии 1 м по оси потока, достигает 1-8 кДж/м²с. Согласно ССБТ (ГОСТ 12.3.004-75) интенсивность облучения на рабочих местах не должна превышать 0,35 кДж/м²с.

Нагрев атмосферы цеха лучеиспусканием может также происходить вследствие неисправности печей, через щели, а также при различных нарушениях правил эксплуатации оборудования, например при работе на печах-ваннах с открытыми крышками.

Нагрев атмосферы цеха вследствие передачи тепла от стенок печи конвекцией полностью устранить невозможно, но его необходимо свести к необходимому минимуму.

Потери тепла через стенки и свод печи можно существенно снизить, применяя теплоизоляционный слой достаточной толщины. Однако при этом нужно иметь виду, что теплоизоляционные материалы могут выдерживать нагрев только до определенной температуры, что требует создания внутренней огнеупорной кладки определенной толщины. При этом увеличиваются габаритные размеры печи. Кроме того, возрастают потери тепла на аккумуляцию кладки. Поэтому в качестве исходных данных при конструировании и тепловом расчете печи принимают допустимую температуру наружной поверхности стенки печи (кожуха) и рабочую температуру внутренней ее стенки. Температура наружной поверхности стенки печи должна быть не более 45°С (СН 245-71).

Существенное влияние на температуру цеха оказывают обрабатываемые детали, которые после нагрева в печи выгружаются для проведения последующих операций, например закалки, охлаждения до внутрицеховой температуры при нормализации, после отпуска и др. Поэтому нагретые в процессе термической обработки детали необходимо размещать в местах, оборудованных эффективной вытяжной вентиляцией или в специально оборудованных помещениях.

Передача тепла от нагретых деталей непосредственно в цеховую атмосферу может происходить также в процессе термической обработки с нагревом токами высокой частоты (ТВЧ).

Наряду с температурой внутри цеха и непосредственно на рабочих местах на самочувствие и работоспособность работающих большое влияние оказывают влажность и скорость движения воздуха под действием естественной и искусственной вентиляции. Для вновь проектируемых промышленных предприятий Санитарными нормами (СН 245-71) предусмотрены оптимальные и допустимые нормы температуры, влажности и скорости движения воздуха для производственных помещений с различным избытком явного тепла, приведены рекомендуемые скорости движения воздуха при воздушном душировании рабочей зоны в зависимости от категории работы, интенсивности теплового облучения и температуры воздуха.

Пыле- и газовыделение. По условиям работы термического цеха в нем неизбежно происходит выделение пыли и газов. Атмосферный воздух обычно содержит около 78% азота, 21% кислорода, 0,9% инертных газов, 0,08% углекислого газа и незначительное количество других примесей. В атмосфере такого состава обеспечивается нормальная жизнедеятельность человеческого организма. Изменение состава атмосферы сверх допущенных пределов нарушает работу органов дыхания. При увеличении содержания азота до 83% ощущается удушье, так как содержание кислорода снижается. Пребывание в атмосфере, содержащей менее 10% кислорода, приводит к опасному для жизни кислородному голоданию. Снижение концентрации углекислого газа в атмосфере не является опасным для жизни человека, поскольку нормальное парциальное давление углекислого газа в крови обеспечивается за счет образования его в процессе жизнедеятельности организма. Но увеличение содержания этого газа в атмосфере вызывает сильную реакцию организма - учащается дыхание, раздражаются слизистые оболочки, появляется кашель, проявляется его наркотическое и токсическое действие.

Изменения в составе атмосферы термического цеха могут вызываться выбиванием продуктов горения топлива через открытые окна, щели и неплотности печи, испарением от расплавленных солей печей-ванн, утечкой газов из печей для химико-термической обработки, а также из печей с защитной атмосферой, испарением масла и выделением продуктов его сгорания из закалочных масляных баков, выделением газов, образующихся при сгорании различных загрязнений, неизбежно имеющихся на поверхности нагреваемых изделий, например, при нагреве ТВЧ, при отпуске. Некоторые из образующихся газов являются весьма токсичными, например цианистый водород, другие оказывают раздражающее действие на дыхательные пути, например аммиак. Предельно допустимые концентрации вредных веществ (ПДК) в воздухе рабочей зоны оговорены ССБТ (ГОСТ 12.1.005-76).

Запыление атмосферы цеха частичками твердых материалов, присутствующих в атмосфере в виде аэрозолей, происходит различными путями: внесением частичек пыли вместе с воздухом, поступающим в цех благодаря аэрации, применением в цехе сыпучих и легко, дробящихся материалов, как например огнеупоры, теплоизоляционные материалы и засыпки, загрязнениями на поверхности деталей, поступающих в цех на обработку, применением разнообразных технологических материалов, таких как карбюризатор, соли, песок. Некоторые из этих веществ, присутствующие в воздухе в виде аэрозолей, также являются вредными.

Шумы, вибрации, ультразвук. В термических цехах работа вентиляторов, горелок, толкателей, дробеметных и гидропескоструйных установок для очистки от окалины сопровождается возникновением шума, вибраций или ультразвука. Постоянное воздействие этих факторов оказывает вредное влияние на здоровье работающих. Шум вызывает преждевременную утомляемость, отрицательно влияет на нервную систему и, как следствие, повышает вероятность травматизма. Длительное воздействие вибрации приводит к стойким нарушениям физиологических функций организма: нарушению кровообращения под влиянием спазмов сосудов, потере чувствительности кожи, уменьшению подвижности суставов.

Шум, вибрация и ультразвук являются следствием механических колебаний, которые передаются от источника колебаний через окружающую среду - газовую (воздушную), жидкую или твердую. Колебания могут передаваться также непосредственно, когда человек приходит в контакт с колеблющимся телом. Человеческое ухо воспринимает колебания как звук, если частота их находится в пределах от 16 до 20000 Гц. Колебания с частотой от долей герца до 12 Гц воспринимаются человеком как отдельные толчки. Колебания с более высокой частотой, воспринимаемые непосредственно человеческим телом, относятся к вибрациям. Серьезную опасность представляют вибрационные колебания с частотой 6-9 Гц, воспринимаемые непосредственно человеком, поскольку наиболее крупные внутренние органы имеют частоту собственных колебаний в этих же пределах и при наступлении резонанса могут произойти опасные нарушения их функций.

В производственных условиях шумы воспринимаются человеческим ухом через воздушную среду в виде звуков различной силы и тона (высоты). Допустимые уровни шума на рабочих местах и общие требования по защите от шума предусмотрены ССБТ (ГОСТ 12.1.003-83).

По частотному составу шумы подразделяются на низкочастотные (до 300 Гц) - шумы тихоходных агрегатов неударного действия, а также шумы, проникающие сквозь изолирующие преграды (стены, перекрытия, кожухи), допустимый уровень 90-100 дБ; среднечастотные (300-1000 Гц) - шумы большинства механизмов и агрегатов неударного действия, допустимый уровень 85-90 дБ; высокочастотные (свыше 1000 Гц) - звенящие, шипящие и свистящие шумы, характерные для агрегатов скоростного действия.

Характеристикой постоянного шума на рабочих местах являются уровни звукового давления в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц.

Допустимые уровни звукового давления для постоянных рабочих мест и рабочих зон производственных помещений регламентирует ГОСТ 12.1.003-83.

В термических цехах ультразвук ограниченно применяется для очистки и обезжиривания деталей. Контактное взаимодействие работающего с деталями или жидкостью, находящимися под действием ультразвуковых колебаний не допускается, так как это оказывает вредное влияние на здоровье человека. Загрузка, выгрузка деталей и другие операции, связанные с обслуживанием ванн, должны проводиться только при выключенном источнике ультразвуковых колебаний. Требования к допустимым уровням давления, создаваемого ультразвуком, предусмотрены ССБТ (ГОСТ 12.1.001-83).

Основные средства борьбы с шумом и вибрациями заключаются в устранении источника их возникновения. Если это невозможно в силу специфики применяемого оборудования или технологии, снижение уровня шума достигается применением средств звукопоглощения типа кожухов и капотов, которые обкладываются звукопоглощающими материалами.

Электромагнитные излучения. В термических цехах электромагнитные излучения возникают вследствие использования токов высокой частоты для нагрева. Отрицательное влияние электромагнитных полей на организм человека существенно проявляется при высоких и сверхвысоких частотах. При нагреве токами высокой частоты для термической обработки применяемые частоты переменного электромагнитного поля не превосходят 10 МГц.

Количественная оценка опасности электромагнитного излучения проводится по напряженности электрической и магнитной составляющей поля. В соответствии с ГОСТ 12.1.006-84 напряженность электромагнитного поля (ЭМП) в течение рабочего дня на рабочих местах не должна превышать установленные предельно допустимые уровни (ПДУ): по электрической составляющей - 50 В/м для частот от 60 кГц до 30 МГц; по магнитной составляющей - 5 А/м для частот от 60 кГц до 1,5 Мгц.

Средства защиты от воздействия электромагнитных полей следует применять в тех случаях, когда результаты замеров превышают предельно допустимые нормы. Измерения проводятся 1 раз в год. Результаты измерений фиксируются в специальном журнале или в протоколе.

Для защиты от воздействия электромагнитных полей целесообразно уменьшать напряженность и плотность потока энергии электромагнитных полей, экранировать рабочие места, удалять их от источника электромагнитного поля, рационально перемешать оборудование в рабочем помещении, применять средства предупреждающей сигнализации (световой, звуковой).