焊接烟尘发尘机理及其影响因素.doc

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1、此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除焊接烟尘发尘机理及其影响因素摘要  详细地阐述了焊接烟尘形成的蒸发、凝结、长大机械以及其形成后的扩散方式，对典型的焊接材料的烟尘性质进行了分析，介绍了有毒有害气体产生的原因和方式对影响焊接烟尘产生的材料因素和工艺因素进行了分析。关键词：焊接烟尘  发尘机理  影响因素  0此文档仅供学习与交流此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除前言焊接生产过程中产生了许多副产物，包括一系列气体和以气溶胶态形式存在的金属微细颗粒、金属氧化物以及其它化学物质：它们来自母材、焊接材料或焊接冶金反应的生成物。当这些物质超过一定的允

2、许浓度时，就会对焊工的身体健康造成伤害，引发尘肺、锰中毒及金属热等职业病。这一问题很早就引起了人们的关注，在注重以有为本，关注环境与健康的今天，国内外很多企业、科研机构以及科研工作者都在密切关注和寻求着这一问题的研究和解决办法。1焊接烟尘的发生机理  一般认为焊接烟尘是焊接区蒸发出来的金属及其冶金反应物蒸气远离焊接区后凝结而成，以气溶胶的形态存在。蒸气在焊接区附近先结成一次粒子，一次粒子随着温度降低再凝结成二次粒子（图1），然后按一定的方式扩散出去。而且在这些粒子的形成过程中又有着复杂的中间过程。1.1形核机制目前认为焊接烟尘的形核机制主要有两种：均质形

3、核与非均质形核。通过对焊接烟尘粒子的形貌、成分以及结构进行了系统的分析，探讨了焊接气溶胶粒子的均质形核机制，试验证实焊接气溶胶的0.01μm尺度粒子主要是Fe3o4晶体，它以蒸气—粒子转变的均质成核方式产生，认为其控制反应是Fe（G）-Fe(L).对市售常用焊条态下烟尘的较大粒子的分布、形貌、成分及结构等进行实验研究发现了烟尘存在非均质核机制，试验证实0.1μm量级粒子主要分为尖晶石型和氟化物型两类，均以蒸气—粒子转变的异质凝结机制所形成；1μm及更大一些的粒子主要以气泡—粒子转变机制所形成。国内外研究人员在探讨气溶胶的形核机制过程中，对焊接烟尘粒谱进行

4、分析得到了相同的结果。国内发现了单峰分布的分布模型。形成后的烟尘（以气溶胶态存在）粒子分布还遵循一定的分布规律，同时认为不同的分布类型主要与焊接气溶胶发生源---焊接材料的组分、化学性质密切相关1，国内外的文献都认为多峰分布预示有多种的形核机制，后来的试验也证实了这一结果。1.2粒子的长大与扩散  焊后烟尘粒子的长大以凝并为主，凝并主要有两种方式：聚集型和融合型。焊接烟尘由电弧区产生以后，在分散于空气此文档仅供学习与交流此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除的过程中发生了不同程度的凝并和聚集。对焊接烟尘粒子的直接采样电镜观察，烟尘粒子主要有两种形式的

5、长大过程：一种是熔合过程，它是由几个焊接烟尘的一次粒子（原生粒子）熔合成单个大粒子的过程，一次粒子之间无明显边界，这种熔合的主要特征是熔合后的单个大粒子的总表面积小于一次粒子的表面积之和；另一种是聚集过程，它是由几十个甚至几百个一次粒子，聚集在一起的过程，就像是一串葡萄，一次粒子靠表面粘连在一起，并有明显边界。当小粒子熔合时，较小的粒子消失，留下的只是新的更大粒子；而小粒子聚集在一起时小粒子保持其个体身份，但失去动力性质上的独立性，亦即它们作为一个整体以单独的单位而运动。无论是发生粒子熔合还是聚集，都会引起烟尘中粒子大小、形状以及数量浓度的变化。  焊接

6、过程中烟尘的扩散是一个复杂的运动过程焊接烟尘在电弧高温下产生的同时，使电弧周围的气体膨胀而载着烟尘粒子上升。在上升过程中由于周围气体的不断卷入以及电弧的冲击作用形成各种涡旋运动即湍流运动，烟尘由连续孤立的烟团所组成，扩散速度较快。施雨湘等人用建立数学模型的方法得出了以下结论：焊态下焊接烟尘的扩散是湍流扩散，其湍流扩散系数与焊条药皮种类及电弧特性有关，药皮中的气体物质以及采用交流焊接都会使湍流扩散系数增加。焊态下焊接烟尘的的扩散浓度分布是一双正态分布函数，其分布特征数σ  随湍流扩散系数K以及电弧发尘点源正上方的距离z的增大而增大，随烟尘气流上升的平均速度

7、此文档仅供学习与交流此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除υ  的增大而减小，烟尘在上升过程中逐渐成发散状态的喇叭口形。1.3焊接有害气体的产生焊接有害气体主要有臭氧、氮氧化物、一氧化碳氟化物及氯化物等。焊接区内的臭氧是经高温光化学反应而产生的。电弧与等离子辐射出的短紫外线使空气中的氧分子分解成氧原子，这些氧原子或氧分子在高温下获得一定的以量后，互相撞击即可生成臭氧。臭氧吸入人体内，主要是刺激呼吸系统和神经系统，引起胸闷、咳嗽、头晕、全身无力和不想吃饭等症状，严重时可发生肺水肿与支气管炎等。  在电弧的高温下，空气中的氮分子可被直接氧化成氮氧化物。氧

8、化物的种类很多，主要有N2O，NO，NO2和N2O5等为红褐色气体，比空气重，其