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【摘 要】采用事故树分析方法对电弧焊触电事故进行分析，探讨造成电弧焊触电伤亡事故发生的原因，并根据分析结果提出电弧焊触电事故的预防对策及措施。同时，探讨电弧焊作业职业健康危害因素的来源、影响结果并提出职业健康防护预防对策措施。
【关键词】电弧焊；危险性分析；预防对策措施；触电；职业健康危害
【中图分类号】TM08 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544（2017）08-0218-03
电弧焊作业被广泛应用于石化工程建设中的土建基础、管道连接、设备安装等工艺中，其具有作业频繁，工作量大的特点，是石化工程建设中危险性较大的作业活动之一。电弧焊作业时，触电是造成作业人员伤亡的主要危险。此外，电焊作业时产生的以锰铁为主的电焊烟尘、弧光辐射、高频磁场等都会对电焊工职业健康造成损害。另外，在工程建设中，电焊人员往往要到高处或受限空间进行操作，常处于强制体位，其视觉和精神常处于高度紧张状态[1]，对电焊作业人员身心造成影响。
1.触电
1.1 触电机理
电弧焊工作的原理是利用电焊机正负两极在瞬间短路时产生高温电弧来融化焊条上的焊料及被焊材料，以达到使二者结合的目的。为达到上述目的，电焊机内部采用一个大功率的变压器，将380/220V的电压转变为30~100V的低电压，50到600A的大电流，利用短路电流产生热量融化焊条。
人体是电的导体，当人体与带电体接触时，可能形成电流回路，对人体造成伤害。电流对人体的危害与电流大小、电流作用的持续时间、通过人体的途径、电流的频率等有关。
根据流过人体电流大小及产生效应的不同程度，电流可分为感知电流、摆脱电流及室颤电流。感知电流即人体能够感受到电流时电流的最小值，摆脱电流即人体在触电时能够主动摆脱带电体，切断电流回路的电流最小值。而室颤电流[2]是指人体遭受电击后，引起心室纤颤概率大于5％的极限最低电流。科学研究表明，当流经人体的电流时间小于5s时，可用式来计算室颤电流，当电流作用时间大于5s时，则以30mA作为室颤电流。流经人体的电流一旦大于室颤电流，将引起心室颤动，数十秒至数分钟内即可导致死亡。
一般认为，电流通过人体的心脏、肺部及中枢神经系统时危害最大，即电流回路为手到脚危险性最大。其次是双手之间构成电流回路危险性较大。第三是双脚之间构成电流回路，并可导致身体痉挛而摔倒，导致全身触电或从高处跌落造成伤害。
我国工频电流为50Hz，电弧焊机一次侧电压一般为380/220V，二次侧空载电压一般为70~90V。人体电阻一般为1000到2000Ω，但在雨水、汗水浸湿身体的情况下，人体电阻将大幅减低，并且电压对人体皮肤有穿刺效应，即电压越大，人体电阻值越低。另外，在化工建设中，往往需要在管道上、金属设备内进行焊接作业，焊工活动空间较为狭窄且容易接触带电体，触电事故的风险概率将增大。
根据欧姆定律，取电流为室颤电流30mA，取人体电阻值为2000欧姆，计算得安全电压为60V，即考虑人体遭电击时间为5s及以上，电击回路为一只手到另一只手的途径的情况下，能够保证人身安全不引起心室颤动的电压为60V。因此，电弧焊机无论一次侧还是二次侧电压均超过了安全电压，存在引起人身电击伤亡的风险。
1.2 电弧焊触电事故树分析
根据前述触电机理可知，触电事故的发生是由于人体触及带电体，电流在人体内形成电流回路。因此，电弧焊触电导致人员伤亡事故的发生原因在于人体触电，并且人体防护措施失效两方面。
触电按类型可分为直接接触触电和间接接触触电。电弧焊作业直接触电的原因可分为以下几方面：
（1）焊接作业时，手或其他身体部位在跟换焊条、电机、被焊接工件而接触焊钳、焊条、焊枪等带电部分。
（2）手或其他身体部位碰触到裸露的接头线、接线柱、导线等带电部分。
电弧焊间接触电的原因较多，一般可概括为以下几方面：
（1）电焊设备漏电导致焊机外壳带电，且无外壳接地保护或接地保护失效，人体触及带电外壳。
（2）误接高电压电路导致二次绕组输出电压骤增，绝缘损坏而触电。
（3）触及绝缘层破损的电缆、开关等触电。
（4）利用框架的金属结构、管道、轨道或其他金属物搭件作为焊接工作回路或利用扁钢、螺纹钢或其他自制线缆作为“地线”而发生触电。
作业人员防护措施失效有以下几种情况：
（1）焊接时未按规定正确穿戴绝缘手套、绝缘鞋、防护面罩等防护用品。
（2）防护用具破损或因潮湿而失效。
（3）在金属容器、管道、金属结构内（上）、相对湿度大、雨水中特别危险的作业场所导致防护失效。
根据上述原因，绘制出如图1所示的电弧焊触电伤亡事故树图。
上式展开可得最小割集，共30组。即共有16个基本事件30种组合导致触电伤亡事故的发生。
（2）求结构重要度
所谓结构重要度是指基本事件发生对“电弧焊触电伤亡事故”这一顶上事件发生的影响程度，根据结构重要度大小，我们可以有针对性的提出预防对策。结构重要度可按式1-1[3]进行计算。
（3）定性分析
从各基本事件的结构重要度排序来看，基本事件“电流强度、作用时间、电流作用部位”无疑是首要的，即在预防事故上，采取屏蔽措施、控制电流大小并防止其意外释放、发生触电时及时进行抢救、减小触电时间等措施均可极大程度降低触电伤亡事故的发生。
事件14、15、16均为个体防护失效的基本事件，从结构重要度来看，仅次于事件1，对此应督促作业人员正确穿戴及使用合格的劳动保护用品。
事件10、11为漏电保护失效，从分析结果来看，漏电保护器的设置对触电保护能够起到重要作用。
另外，利用不合格电缆或其他材料作为焊接回路线；利用框架结构、管道等构件焊接回路；带电操作、调整；焊机过载及焊机年久失修均有可能导致触电伤亡事故的发生。
1.3 电弧焊触电事故预防对策及措施
（1）加强对电弧焊作业人员的安全教育，作业人员必须经过安全考核并持证上岗作业。
（2）焊机与用电线路的连接、拆除以及焊机的维修等必须由专职电工在断电的情况下进行，禁止利用金属框架、管道、金属结构等作为焊接回路。
（3）施工现场临时用电必须遵守规范，采用TN-S配电系统，并做到“三级配电、二级保护”。
（4）加强个体防护。作业人员应正确佩戴使用防护手套、绝缘鞋、防护面罩等劳动保护用品。危险作业场所如金属容器、管道、金属结构、潮湿地点焊接作业时应采用特殊防护，如在焊工脚下增加绝缘垫，在焊钳上加套绝缘套等。
（5）加强对设备的检修，减少设备漏电和绝缘损坏危险部位暴露的可能性。
（6）采取隔离措施对可能漏电的部位进行隔离，如接线端安装防护罩。
（7）安装焊机空载自动断电装置及过载保护装置。
2.电焊作业人员职业健康防护
电焊作业是我国特种作业之一，我国从事电焊作业的人员已达百万人[4]。电焊作业危险因素很多，一般可分为化学因素和物理因素两方面[5]。物理因素可概括为：电焊时发出的强烈的紫外线、红外线、可见光辐射；焊条中的金属如锰、铝等金属产生的金属烟雾、金属粉尘。化学因素主要有:焊条上的助溶剂、紫外线对环境空气的作用产生的二氧化氮、臭氧、氟化氢等。
2.1 紫外线、红外线、可见光辐射
电弧焊在焊接时，电弧温度可达5000~30000K，在这样的温度下产生的弧光，包括全光谱谱线的紫外线（100~400nm）、全波长的红外线(780nm~1mm)以及波长为400到780纳米可见光范围的强烈可见光。
（1）紫外线
电弧焊焊接中产生的紫外线会损伤眼镜角膜及晶体，短时间急性症状表现为电光性眼炎，造成眼睛刺痛、眼睑红肿、双眼流泪以及电光性皮炎等症状[6]。长时间处于紫外线照射可致白内障甚至引发皮肤癌。
（2）红外线
红外线对机体的影响主要表现在双眼视力的影响，严重的可能导致白内障。此外，红外线还可对皮肤造成灼伤。
（3）强可见光辐射
短时间内强光辐射的症状表现为畏光、视力下降、双眼刺痛等，脱离辐射后一段时间即可恢复。长时间大强度可见光辐射可致视网膜损伤，造成永久性视力损坏。
2.2金属烟雾、粉尘、有害气体
焊条由焊芯和药皮组成，焊芯除有铁元素（低碳钢）外，还有碳、锰、铅、、硅、铬、镍和硫磷等；药皮原料主要由大理石、荧石（氟化钙）、盎红石、纯碱、水玻璃、锰铁等组成。
电弧焊在焊接时，焊条及焊件中的物质经过融化、氧化、蒸发、凝结的过程，形成以氧化锰、氧化铁粉尘等金属氧化物为主的金属烟雾及氟化氢、一氧化碳、氮氧化物、臭氧为主有毒有害气体。这些有毒有害物质对作业人员的职业危害主要有以下几个方面[7-8]：
（1）尘肺及呼吸系统损伤
金属烟雾、粉尘等尘粒直径一般小于5μm，属于可以进入呼吸道深部及肺泡区的呼吸性粉尘。长期处于电焊烟雾、粉尘等环境的作业人员，因吸入粉尘可致肺组织纤维性病变，即电焊尘肺。在密闭、通风不良的作业条件下，发病工龄平均为18年左右。焊工尘肺发病缓慢，短期症状主要一般表现为胸闷、气短、咳嗽、咳痰等呼吸系统症状，并伴有阵发性头痛。
（2）锰中毒
电焊中使用的焊条均含有锰，含量为0.3%~0.7%左右。短期对人体作用不明显。但在使用锰焊条焊接时，由于锰焊条中的锰含量达2%~3%以上，将产生大量的锰尘。作业中吸入过量的锰尘可致锰中毒，方式一般为慢性中毒。早期症状主要表现为类神经症，继而出现锥体外系神经受损症状，肌张力增高，手指明显震颤，并有神经情绪改变。严重患者表现为帕金森病样症状。
（3）电焊烟热
电焊烟热是金属烟热的一种，是由于吸入氧化锰、氧化铁等金属氧化物所引起的身体不适。症状主要表现为口内有金属味、体温骤然升高、头晕、乏力、胸闷、气急、肌肉关节酸痛，甚至畏寒、全身寒颤。
（4）对神经系统损伤
电焊烟尘中的锰、铝、铅等可导致作业人员神经系统损伤，主要表现为记忆力下降、定位及分析能力减弱等，临床表现为神经性行为。根据大量研究表明，神经行为功能的变化可作为预防锰中毒的早期指标之一。
（5）有害气体损伤
电焊作业时，高温及强紫外线、红外线等可产生诸如臭氧、一氧化碳、氟化氢等有毒有害气体。臭氧对呼吸道及肺有强烈刺激性作用，严重的可致支气管炎症、肺气肿等。一氧化碳是无色无味气体，少量可致人头晕、视物模糊、耳鸣、恶心、呕吐、全身乏力等，严重可致人中毒死亡。氟化氢具有强烈腐蚀性、剧毒性，对皮肤、呼吸道及肺有强烈腐蚀作用，并可导致人头昏、恶心乃至昏厥，严重可致人死亡。
2.3 强迫体位引起的伤害
电弧焊作业多在建筑施工工地或大型结构现场进行操作，特别是石化工程建设施工现场，作业人员经常要在脚手架、框架内、管道、金属容器内（上）及高处进行操作，作业环境比较危险，精神需要高度集中，可能导致强迫、焦虑等不良心理行为。作业时常需要伸手、屈身、扭头或长时间处于不舒适的强迫体位，可引起全身疲劳，如肌肉关节酸痛、疲倦、运作迟缓、反应迟钝、错误增加、作业能力下降等表现，还可能发生颈、肩、腕损伤及肌肉损伤。
2.4 职业健康防护对策措施
（1）建立健全职业卫生管理制度。用人单位应按《职业病防治法》设立专门机构，委派专人对职业卫生进行管理，建立管理制度并组织培训，使电焊作业人员了解焊接作业可能产生的职业健康危害及预防方法。
（2）开展职业健康监护。开展日常职业危险因素辨识及隐患整治，及时消除职业健康危险因素。对电焊作业人员，应在其上岗前、在岗时、离岗后开展职业健康体检。
（3）加强个体防护。电焊作业人员应正确佩戴合格的劳动保护用品。电焊作业周围配置临时防护屏障。特殊作业场所采用特殊防护措施。
（4）加强作业场所通风。对特殊作业场所如金属容器内采用自然通风与机械通风相结合的通风措施或采用有送风功能的防护头盔等。
（5）合理安排工作制度。注意作业人员劳逸结合并改善作业环境，提高工作舒适度，积极开展职业健康及心理卫生教育，缓解职业紧张。
参考文献
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[5]陈小敏．电焊作业职业危害研究进展[J].职业与健康，2004,20（12）：20.
[6]孙艳翎，马雪松等．某造船厂电弧光致晶体白内障发病情况调查[J].中华职业医学，2007，34(2)：173-174.
[7]江兰．电焊作业工人健康效应的研究[D].中山大学，2006.
[8]张伟．电焊作业中的职业危害与防护[J].安全与健康，2012（2）：34-35.
论文作者:王魁
论文发表刊物:《建筑知识》2017年8期
论文发表时间:2017/6/21
标签：作业论文; 电流论文; 电弧论文; 电焊论文; 焊条论文; 人体论文; 职业论文; 《建筑知识》2017年8期论文;