Проблема запылённости воздуха при работе с абразивными материалами

Применение абразивных материалов очень широко распространено в различных отраслях промышленности. Абразивы используются как на специальных станках с полностью автоматизированным процессом, так и при работе с ручным инструментом. Один из самых распространенных и популярных на сегодняшний день в России инструментов – угловая шлифовальная машина (УШМ или болгарка), а самый популярный абразивный материал – зачистные и отрезные круги на бакелитовой связке.

При работе с УШМ и абразивными кругами на бакелитовой связке оператор подвергается риску получения травмы из-за разрушения абразивного круга и воздействию вредных факторов, таких как:

• вибрация;
• повышенный уровень шума;
• выделение большого количества искр и крупных фракций материала;
• высокий уровень запыленности рабочей зоны.

В данной статье мы более подробно остановимся на таком вредном факторе, как пыль, которая образуется при обработке материала деталей абразивными материалами. Регулярное вдыхание промышленной пыли может привести к профессиональным заболеваниям, таким как силикоз, пневмокониоз и даже онкологические заболевания. Некоторые из патологий зачастую проходят бессимптомно на начальной стадии, а в дальнейшем уже не поддаются лечению.

Известно, что, если запыленность на рабочем месте превышает предельно допустимые концентрации, которые регламентируются ГН 2.2.5.1313-03, необходимо применять средства индивидуальной защиты органов дыхания (далее СИЗОД). На сегодняшний день существует много видов средств индивидуальной защиты (далее СИЗ) на рынке для защиты от вредного воздействия пыли. Как бы эффективны не были современные средства защиты, общепризнано, что СИЗ являются последними в рейтинге мер по защите здоровья рабочего, и применяют их тогда, когда невозможно изменить технологический процесс так, что рабочий не будет подвергаться действию вредных факторов.

Рассмотрим влияние применяемых абразивных материалов на условия труда.

РАЗМЕР И СОСТАВ ПЫЛИ

Пыль, образующаяся при работе абразивными кругами на бакелитовой связке может различаться как по составу (в зависимости от обрабатываемого материала и используемого абразивного круга; при этом у разных производителей может быть разный состав кругов) и дисперсности (размеру частиц), так и от того, есть ли старое покрытие или ржавчина на обрабатываемом материале.

Ниже приведены фотографии пыли под микроскопом, которая образуется при шлифовальных работах разными материалами.

На фотографиях видно, что при работе с фибровым зачистным кругом 3М™ Cubitron™ II образуется более крупнодисперсная пыль, более походящая на стружку, а при шлифовке поверхности кругами на бакелитовой связке с обычным керамическим зерном —  мелкодисперсная пыль. Такая пыль долгое время может оставаться в воздухе рабочей зоны и очевидно легче попадать в легкие работника, чем более крупная. Как известно, наибольшую опасность для здоровья представляют именно мелкие частицы размером менее 5 микрон, что меньше толщины стенки альвеолы (ячейки легких человека, в которых происходит газообмен воздуха и крови). Из-за размера они не удерживаются альвеолами и проникают непосредственно в кровоток, впоследствии поражая различные органы.

Почему же пыль, образующаяся при обработке металла разными абразивными материалами, так существенно отличается по размеру? Всё дело в керамическом оксиде алюминия (Al₂O₃). В обычных абразивных материалах керамическое зерно имеет неправильную форму (рис. 4), при обработке металла оно «вспахивает» поверхность, вызывая ее перегрев. Идентичные же друг другу абразивные керамические зерна, имеющие точную форму правильной призмы быстро и равномерно прорезают металл без его перегрева. В то же время, в процессе шлифовки по мере износа абразивного зерна отработавшие микрочастицы скалываются в местах соединения друг с другом, постепенно открывая новые микрочастицы с острыми режущими кромками. Такой механизм «самозатачивания» обуславливает высокую агрессивность и длительный срок службы абразивных материалов с керамическим зерном точной формы 3M.

КОЛИЧЕСТВО ПЫЛИ НА РАБОЧЕМ МЕСТЕ

Рассмотрим влияние абразивных материалов на количество пыли, образующееся при проведении шлифовальных работ.

Отдел абразивных материалов компании ЗАО «3М Россия» и АО «Клинский институт охраны и условий труда», провели исследования, в ходе которых и были сделаны замеры концентрации АПФД (аэрозоли преимущественно фиброгенного действия) при проведении шлифовальных работ. В качестве технологической операции при выполнении исследований была принята операция зачистки сварных швов, которые были заранее, до проведения испытаний, выполнены на поверхности швеллера № 20 (сталь 7). Швы располагались поперек швеллера. Длина каждого шва составляла приблизительно 200 мм.

Оцениваемая технологическая операция включала в основном возвратно-поступательные движения шлифовальной машины вдоль шва, движения по переходу на новый шов, движения по зачистке фаски на краю швеллера. Продолжительность измерения в процессе непрерывного выполнения данной технологической операции не превышала двух минут, что определялось продолжительностью отбора пробы воздуха в зоне дыхания работника (с внешней стороны защитного щитка). При завершении операции работник выключал электрическую машинку и откладывал ее в сторону. Каждый эксперимент проводился с новым кругом, а помещение проветривалось в течении 15 мин.

В качестве испытываемых абразивных кругов использовались фибровый круг 3M Cubitron II 982C Ø125 мм производства компании 3М и купленный в строительном магазине, распространенный на российском рынке зачистной круг на бакелитовой связке Ø125 мм и толщиной 6 мм.

Результаты сравнения концентрации АПФД в воздухе рабочей зоны при работе УШМ с использованием фибрового круга 3M Cubitron II 982C и зачистного круга на бакелитовой связке, представлены в таблице 1.

Фибровый круг 3M Cubitron II 982C показал превышение ПДК в 3,8 раза, а зачистной круг на бакелитовой связке, участвовавший в исследовании, в 9,2 раза. Результаты исследования позволяют говорить о том, что фибровые круги 3M Cubitron II 982C снижают концентрацию пыли при выполнении шлифовальных работ в 2,5 раза (что позволяет применять СИЗОД меньшей степени защиты).

ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ РАБОТЫ

По результатам исследований и испытаний на предприятиях можно сделать вывод о том, что при применении материалов скорость шлифовки поверхности становится в несколько раз выше (в 2-3 раза), то есть увеличивается производительность труда. Таким образом, продолжительность негативного воздействия промышленной пыли на оператора при выполнении того же объема работы снижается.

Лабораторные исследования показали, что абразивные шлифовальные круги с зерном точной формы 3М удаляют столько же металла при силе нажима 6 кг, как и другие круги при силе нажима 10 кг. Кроме того, при той же силе нажима эти круги удаляют на 40 % больше металла, чем любые другие.

ВЫВОДЫ

Из всего вышесказанного следует, что качество абразивного материала напрямую влияет на безопасность труда. Применение современных абразивных материалов позволяет:

• снизить концентрацию пыли на рабочем месте;
• сделать фракцию пыли более безопасной;
• сократить время воздействия пыли на рабочего;
• увеличить производительность труда рабочего.

Автор статьи: Денис Кошелев, старший технический специалист ЗАО «3М Россия»

Февраль 2017 г.