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焊接是機電行業(yè)熱加工的一個(gè)工藝大類(lèi)，它指得是固體材料與固體材料（不單指金屬材料，還有非金屬材料）之間局部受熱熔融后結合在一起的一種機械電子制造熱加工工藝。焊接工藝過(guò)程產(chǎn)生的大氣污染物——焊接煙塵的特征，取決于被焊接材料的材質(zhì)、焊接材料的成分、焊接工藝方法及焊接工藝參數。不同的焊接工藝產(chǎn)生的焊接煙塵，其有害物質(zhì)、有害氣體的種類(lèi)、性質(zhì)與數量有很大的區別。因此，在對建設項目進(jìn)行環(huán)境影響評價(jià)中，對工程分析進(jìn)行工藝污染分析涉及“焊接工藝過(guò)程產(chǎn)生的大氣污染物”時(shí)，不能籠統地說(shuō)污染物為“焊接煙塵”，其“發(fā)塵量”一概是多少多少，治理措施一概是“移動(dòng)式焊接煙塵凈化器”。

按熱熔融方式的不同，焊接工藝方法可分為：電弧焊、電阻焊、高頻焊、電渣焊、電子束焊、錫焊等，上述焊接工藝均為利用電能轉換為熱能；氧炔焊、摩擦焊、激光焊等，則利用了化學(xué)能、機械能、激光能轉換為熱能。堆焊、釬焊等則可為利用電能，亦可為利用其它能源。被熔融物，有的是被焊接材料與焊條、焊絲，有的僅為被焊接材料自身熔融，也有的是焊接材料熔融而被焊接材料不熔融。但不管誰(shuí)熔融，都要避免被氧化。為此要使用各種不同的焊劑或保護氣體。施焊過(guò)程中產(chǎn)生的焊接煙塵也就各不相同了。

1  電弧焊：

1.1  手工電弧焊：

這是最常見(jiàn)的焊接工藝，為“閃光焊”。多用于鋼材與鋼材間的焊接。焊接材料為焊條。對大量結構用低碳鋼、低合金鋼焊接，使用最多的J422焊條（鈦鈣型、酸性焊條），其焊條芯熔融鋼材成分為：C<0.12％,Mn=0.3～0.6％;藥皮成分中：TiO占24～48％,CaCO3<20％.藥皮熔融溫度比鋼芯低200多度。而J502焊條（低氫型、堿性焊條），CaO占8～26％，CaF2占10～23％。

手工電弧焊接時(shí)，在電弧高溫作用下，藥皮首先熔融。組成藥皮的穩弧劑（Ca及K、Na等電離電位低的物質(zhì)）、還原劑（Mn、Ti、Al、Si等，可使進(jìn)入熔池的氧化物還原，S、P被去除）、造渣劑及造氣劑、合金劑、膠粘劑、稀渣劑、增塑劑等，大量變?yōu)楹附訜焿m，其粒徑在0.10～1.25μｍ。焊接煙塵中毒害最大的物質(zhì)是MnO2(約在焊接煙塵中占7.5％左右)及Fe2O3（約在焊接煙塵中占近50％）、SiO2（約在焊接煙塵中占近20％）等，會(huì )導致焊工錳中毒及矽肺病。有害氣體有CO、NOx等，而F會(huì )與H反應生成有害氣體HF。針對此，GB16194《車(chē)間空氣中電焊煙塵衛生標準》中規定：“車(chē)間空氣中電焊煙塵最高容許濃度為6mg/m3”、“在施焊過(guò)程中產(chǎn)生的其它有害物質(zhì)仍按這些毒物現行規定的衛生標準執行”。

J422焊條施焊時(shí)發(fā)塵量為200～280mg/min,焊接材料的發(fā)塵量為6～8g/kg；J502焊條施焊時(shí)發(fā)塵量為350～450mg/min,焊接材料的發(fā)塵量為11～16g/kg。同樣是手工電弧焊接，焊條不同，藥皮成分不同，產(chǎn)生的焊接煙塵成分不同，發(fā)塵量也差別很大。J502焊條發(fā)塵量約為J422焊條的一倍，且含有HF，應引起更大的關(guān)注。 

手工電弧焊焊接煙塵的治理措施，當焊接工位變動(dòng)范圍不大時(shí)，可采用移動(dòng)式焊接煙塵凈化器。當焊接工位變動(dòng)范圍較大時(shí)，移動(dòng)式焊接煙塵凈化器使用不便，可通風(fēng)擴散排放；焊接煙塵產(chǎn)生量大時(shí)，應采取“分層送風(fēng)”措施。

1.2  埋弧焊：

φ5的實(shí)芯焊絲產(chǎn)生的電弧被埋藏在小顆粒的焊劑下，施焊時(shí)看不到弧光閃射。焊劑成分以常用的“氟堿型”焊劑為例：CaO＋MgO＋MnO＋CaF2＞50%、SiO2＜50%、CaF2＞15%，粒度2～0.28mm。

施焊時(shí)產(chǎn)生的焊接煙塵含有MnO2、Fe2O3、SiO2與HF。 施焊時(shí)發(fā)塵量為10～40mg/min,焊接材料的發(fā)塵量為0.1～0.3g/kg。埋弧焊機應隨機配備固定式焊接煙塵凈化器。

1.3  CO2氣體保護焊：

CO2氣體保護焊屬于閃光焊。要注意其采用的焊絲有實(shí)芯與藥芯兩種。

CO2氣體保護焊焊接煙塵成分主要為MnO2、Fe2O3與有害氣體CO、NOx、O3。 對于實(shí)芯焊絲（φ1.6），其施焊時(shí)發(fā)塵量為450～650mg/min,焊接材料的發(fā)塵量為5～8g/kg。對于藥芯焊絲（φ1.6），其施焊時(shí)發(fā)塵量為700～900mg/min,焊接材料的發(fā)塵量為7～10g/kg（焊接煙塵中除上述內容外還有SiO2、HF等）。

CO2氣體保護自動(dòng)焊機應隨機配備固定式焊接煙塵凈化器。當焊接工位固定時(shí)，應配備固定式焊接煙塵凈化器。當焊接工位變動(dòng)范圍不大時(shí)，可采用移動(dòng)式焊接煙塵凈化器。當焊接工位變動(dòng)范圍較大時(shí)，移動(dòng)式焊接煙塵凈化器使用不便，可通風(fēng)擴散排放；焊接煙塵產(chǎn)生量大時(shí)，應采取“分層送風(fēng)”措施。

1.4  氬弧焊：

氬弧焊屬于閃光焊，施焊時(shí)有強紫外線(xiàn)產(chǎn)生?？珊附硬讳P鋼、合金鋼、銅、鋁等。分為非熔化極氬弧焊（鎢極氬弧焊）與熔化極氬弧焊（采用實(shí)芯焊絲，保護氣體為氬氣與CO2混合氣體）。

施焊時(shí)產(chǎn)生的大氣污染物主要是NOx、O3以及MnO2、Fe2O3。

對于常用的熔化極氬弧焊，實(shí)芯焊絲直徑為φ1.6，施焊時(shí)發(fā)塵量為100～200m g/min,焊接材料的發(fā)塵量為2～5g/kg。

氬弧焊可采用移動(dòng)式焊接煙塵凈化器，同時(shí)，必須保證焊接工位局部通風(fēng)良好，以保證焊工的健康。

1.5  脈沖焊：

脈沖焊屬于閃光電弧焊，它是應用可控脈沖技術(shù)，將兩個(gè)并聯(lián)運行的電源（維弧電源及脈沖電源）向焊接電弧供電的焊接方法。脈沖焊可產(chǎn)生穩定的小孔效應，保證焊透并提高熔敷率，用于氬弧焊。焊接煙塵分析與氬弧焊相同。

1.6  等離子焊：

等離子焊屬于閃光電弧焊，它是通過(guò)高度集中的等離子束（射流速度達300～2000m/s,能量密度達105～106W/cm2）電弧熔化母材的焊接方法。等離子焊的焊速高，可不開(kāi)坡口，焊縫性能優(yōu)良，焊縫熱影響區小，焊接變形與殘余應力小，可焊接多種金屬，尤其對于厚3～8mm材料，是一種高效優(yōu)質(zhì)低成本的電弧焊接技術(shù)。

其離子氣采用高純氬，保護氣以氬、氦為主，有的配以少量氫。焊接煙塵分析與氬弧焊類(lèi)似。

2  電阻焊：

電阻焊包括點(diǎn)焊、縫焊（滾點(diǎn)焊），凸焊，電阻對焊（電栓焊）等。施焊過(guò)程是電極對被焊接金屬施壓并通電，電流通過(guò)金屬件緊貼的接觸部位時(shí)，其電阻較大，發(fā)熱并熔融接觸點(diǎn)，在電極壓力作用下，接觸點(diǎn)處焊為一體。電阻焊無(wú)需焊材、焊劑。當被焊接材料焊接部位表面處理潔凈時(shí)，基本沒(méi)有焊接煙塵產(chǎn)生。

3  高頻焊：

        高頻焊包括高頻電阻焊、高頻感應焊。它是利用60～500KHz高頻電流的“集膚效應”，使電流集中加熱金屬待焊表面，使之瞬間熔融，隨之對其加壓焊在一起。用于直縫焊管（圓管、方管、異型管及異型鋼等）焊接生產(chǎn)效率甚高。焊前金屬待焊表面處理潔凈時(shí)，基本沒(méi)有焊接煙塵產(chǎn)生。

4  電渣焊：

電渣焊包括熔嘴電渣焊、非熔嘴電渣焊、絲極電渣焊、板極電渣焊。它是一種自動(dòng)隱弧立焊。工藝過(guò)程分兩步：先在焊絲與引弧板（放少量鐵屑）間通電產(chǎn)生電弧，電弧熱將焊劑熔化。接著(zhù)，焊絲穿過(guò)液態(tài)焊劑，在電阻熱作用下熔化，填充母材間間隙將之焊住。電渣焊用于30～1000mm厚度材料的焊接。電渣焊焊劑成分中，Al2O3、MnO2占40%左右，CaO、MgO占10-15%，TiO2、SiO2占42-48%，CaF2在3%以下。焊劑熔化與施焊過(guò)程產(chǎn)生的焊接煙塵成分與自動(dòng)埋弧焊相似，但發(fā)塵量在焊劑熔化過(guò)程最大，施焊時(shí)減小并趨于穩定值。

       電渣焊設備應隨機配備固定式焊接煙塵凈化器。

 5  電子束焊：

從電子槍發(fā)射的電束在高電壓（20～300KV）下加速，通過(guò)電磁透鏡聚焦成高能量密度的電子束，轟擊置于真空中的焊件，焦點(diǎn)處功率密度達106～108W/cm2以上，焦點(diǎn)直徑0.1～1mm，電子動(dòng)能轉化為熱能，焊區局部溫度驟升至50000C以上，金屬熔化焊接。其焊縫深寬比20以上，可達50（厚100mm以上鋼板、300mm以上鋁合金，可不開(kāi)坡口焊）。電子束焊焊速快，熱影響區小，變形小，尤適于難熔金屬與熱敏感金屬焊接。

電子束焊施焊時(shí)有X射線(xiàn)產(chǎn)生。但無(wú)氧化污染問(wèn)題。

 6  激光焊：

將激光聚焦到焊件，焦點(diǎn)處功率密度為104～106W/cm2，激光能轉化為熱能，局部熔化焊接。有許多類(lèi)似電子束焊的特點(diǎn)，但激光焊無(wú)需真空，沒(méi)有X射線(xiàn)產(chǎn)生，不受磁場(chǎng)影響?？捎糜诓煌馁|(zhì)、不同厚度、不同涂層金屬拼焊、超薄件（0.05～0.1mm）焊、鈦合金焊以及玻璃焊、生物組織焊等。激光焊必須注意眼睛的防護。

7  氧炔焊：

簡(jiǎn)稱(chēng)“氣焊”。利用乙炔與氧氣燃燒，化學(xué)能轉化為熱能，其火焰溫度達30000C以上，將焊件、焊絲熔化，焊為一體。有時(shí)會(huì )用到焊劑（如刀頭焊使用硼砂）。

施焊時(shí)，金屬蒸汽形成煙塵。氣焊工作量一般不大。機械維修常用到氣焊，被焊件表面如有油漆、油污等，會(huì )產(chǎn)生有毒煙氣，應注意通風(fēng)。當在較窄小的空間施焊時(shí)，應很好地通風(fēng)。

8  摩擦焊：

屬于固態(tài)焊接。利用工件接觸面相互快速摩擦，機械能轉化為熱能，使接觸摩擦部位發(fā)熱（溫度達到熔點(diǎn)以下）處于熱塑狀態(tài)，然后頂鍛，焊為一體。它包括慣性摩擦焊、徑向摩擦焊、線(xiàn)性摩擦焊、軌道摩擦焊、攪拌摩擦焊。摩擦焊常用于棒材、管材對焊，可異金屬焊接。

摩擦焊不產(chǎn)生焊接煙塵，也沒(méi)有其它焊接污染。

9  錫焊與波峰焊：

 9.1  錫焊：

電子電器產(chǎn)品生產(chǎn)中，用以錫為主的錫合金材料（如錫鉛合金，Sn63%、Pb37%,熔點(diǎn)1500C）做焊料，用電烙鐵加溫使之熔化，熔流態(tài)的錫焊料在毛細管吸力下沿焊件表面擴散、與焊件浸潤、結合。集成電路焊接使用20W內熱式電烙鐵，較大件焊接使用150-300W外熱式電烙鐵，烙鐵頭溫度為300-4000C。無(wú)鉛焊錫絲（Sn96.5%、Ag3.5%,熔點(diǎn)2210C;Sn95.5%、Ag4.0%、Cu0.5%,熔點(diǎn)2170C;Sn99.3%、Cu0.7%,熔點(diǎn)2270C;）的應用，需要許多工藝變更。無(wú)鉛焊錫絲及管狀焊錫絲（中間夾有松香、活化劑）的應用，成本要加大。焊劑為“松香水”（松香配酒精）或含鹽酸二乙膠的有機焊劑。

錫焊煙塵含錫、鉛、松香、酸塵等有害物質(zhì)。應在錫焊工位配備錫焊煙塵凈化器。大批量生產(chǎn)車(chē)間，應設置錫焊煙塵中央凈化系統。

9.2  波峰焊：

焊料是焊錫，用于印刷電路板元器件（PCB）的焊接。它是將熔融的液態(tài)焊料，借助于泵的作用，在焊料槽液面形成特定形狀的焊料皮；插裝了元器件的PCB置于傳輸鏈上，經(jīng)過(guò)某一特定角度及一定的浸入深度，穿過(guò)焊料波峰面而實(shí)現焊點(diǎn)焊接的工藝過(guò)程。

波峰焊焊接煙塵含錫、鉛、松香、酸塵等有害物質(zhì)。波峰焊機隨機配備有錫焊煙塵凈化器。

10  堆焊：

在被磨損的金屬零件表面（如軋輥、軸、齒輪、冷沖模、閥門(mén)密封面、高速鋼刀片、推土機刀片、挖土機鏟齒、螺旋槳等）熔敷耐磨、耐腐蝕或其它特殊性能金屬層的焊接方法。

幾乎所有熔化焊工藝方法都可用于堆焊。常用手工電弧焊、埋弧焊及等離子焊等進(jìn)行堆焊。焊接煙塵見(jiàn)相應焊接工藝的介紹與治理方法。

11  釬焊：

用比母材熔點(diǎn)低的金屬材料作為釬料，用液態(tài)釬料潤濕母材和填充工作接口間隙（在0.01～0.1mm之間），并使其與母材相互擴散的焊接方法。釬焊變形小，接頭光滑美觀(guān)，適合于焊接精密、復雜和不同材料構件。焊接加熱溫度低于4500C為軟釬焊，常用錫鉛合金、錫鉍合金作為釬料。焊接加熱溫度高于4500C為硬釬焊，常用Al、Ag、Cu、Mn、Ni為基的釬料。

釬焊包括波峰釬焊、火焰釬焊、浸沾釬焊、感應釬焊、爐中釬焊、真空釬焊等。 釬焊煙塵含錫、鉛等有害物質(zhì)。釬焊設備隨機配備有煙塵凈化器。 

焊接工藝應用

在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，焊接工藝無(wú)處不在，應用廣泛。

我們知道，在焊接時(shí)產(chǎn)生的煙霧中含有大量的金屬顆粒物和有害煙塵，這些物質(zhì)吞噬著(zhù)工人的身體，使工人患上塵肺病、肺癌、惡性腫瘤、哮喘等職業(yè)病。

現在越來(lái)越多企業(yè)對焊接煙塵重視起來(lái)，并加以治理。但是船舶焊接、水電設備焊接、風(fēng)電設備焊接、汽車(chē)車(chē)身焊接、大型軌道列車(chē)焊接和鍋爐焊接等行業(yè)，由于工件巨大，不得不采用高大寬敞的空間作為作業(yè)場(chǎng)所，稱(chēng)之為高大廠(chǎng)房。高大廠(chǎng)房如此之多，但由于高大廠(chǎng)房的特性，使得焊煙治理尤其困難！

高大廠(chǎng)房焊煙治理難點(diǎn)：

1.跨距大（通常有18-30米）、廠(chǎng)房高（10-30米）；

2.工件大，不規則，焊煙收集困難；

3.條形、環(huán)形焊縫多且長(cháng)，煙塵量大，濃度高；

4.頂部安裝行車(chē)，管線(xiàn)布置多，排風(fēng)系統設計難。

以上諸多因素，使得在設計治理方案時(shí)，有效的捕集方式和無(wú)干涉的設計系統尤為重要。

車(chē)間大環(huán)境治理：水平環(huán)狀旋流氣渦法

焊煙剛產(chǎn)生時(shí)溫度在80度左右，在熱空氣和重力的均衡作用下，煙塵一般上升并懸浮在 4～8 米的廠(chǎng)房上空。我們利用這一特性，將凈化設備安裝于煙塵懸浮層，形成水平環(huán)狀旋流氣渦流層，保證焊煙濃度最高的空氣層不斷被擾動(dòng)循環(huán)，以持續進(jìn)入凈化設備內進(jìn)行收集處理。

工藝流程圖

將凈化設備安裝于廠(chǎng)房?jì)蓚痊F有的支柱上，做到不影響工件擺放，不影響保護氣體對焊接過(guò)程的保護，不影響工件及其它設備的移動(dòng)，不影響管線(xiàn)布置，不影響現有的作業(yè)習慣。

車(chē)間大環(huán)境治理：吹吸式水平流治理法

在廠(chǎng)房一側墻面布置軸流風(fēng)機，將焊煙吹向另一側墻面的負壓收集口。當廠(chǎng)房跨度較大時(shí)，也可在中間跨布置接力誘導風(fēng)機。產(chǎn)生焊煙的源頭應盡量布置在下風(fēng)側。

在上升熱氣流與橫向氣流共同作用下，焊煙按一定傾角做上升運動(dòng)，負壓收集口的布置區域應在合適高度的基礎上稍作擴展，通常為離地3.5-8.5m的空間，以確保上升中及被吹送至收集口的焊煙被盡可能得捕集。

經(jīng)捕集和處理后的潔凈空氣可通過(guò)布風(fēng)管路直排在室內，為焊煙氣流上升提供外部動(dòng)力，形成完美的氣流組織。

工藝流程圖

局部治理：半開(kāi)放式工作站

根據焊機集中布置的特點(diǎn)，將兩至四臺焊機構建成一個(gè)獨立的半封閉工作間，利用焊煙懸浮特點(diǎn)，將焊接煙塵收集至凈化設備中，凈化后的氣體通過(guò)送風(fēng)管路排至工作間，形成組織氣流，既節省空間，又達到高效凈化效率。

工藝流程圖

局部治理：雙模式治理法

為了保證凈化效果，我們設計了雙模式治理法。

在焊煙產(chǎn)生源頭設有外接吸風(fēng)口，產(chǎn)生的焊煙會(huì )迅速通過(guò)高負壓吸入凈化設備內進(jìn)行處理；在凈化設備的一端配有捕風(fēng)屏，將殘余的焊煙吸入凈化設備中，達到雙重凈化的目的，凈化后氣體直接排放到車(chē)間內，減少熱損失。

備注：諾伊德生產(chǎn)的捕風(fēng)屏，經(jīng)研發(fā)設計，可高效捕捉逸散的焊煙。

局部治理：排風(fēng)管收集治理法

將諾伊德凈化設備安裝于現有排風(fēng)管道的后端，焊煙通過(guò)風(fēng)道進(jìn)入凈化設備，凈化后氣體直接排放廠(chǎng)房?jì)取?/p>

備注：未安裝排風(fēng)管道的，諾伊德可設計安裝。

工藝流程圖

自動(dòng)清洗

為了便于清洗凈化設備，我們設計了自動(dòng)清洗系統，多臺凈化設備共用一臺清洗車(chē)，通過(guò)自動(dòng)控制系統實(shí)現自動(dòng)定時(shí)清洗功能。清洗時(shí)，無(wú)需連接復雜管路，無(wú)需打開(kāi)凈化設備主體，只需在自控器上設定清洗時(shí)間，啟動(dòng)水泵開(kāi)關(guān)即可。利用凈化設備自帶風(fēng)機進(jìn)行風(fēng)干，更加節能。