机械焊接烟尘治理方案构建研究

引言

机械焊接作为现代制造业不可或缺的环节，焊接过程中产生的烟尘已经成为无法忽视的环境与健康问题。烟尘中的有害物质会对操作人员的肺部造成长期的伤害，而传统的治理方式多存在效率低、适应性差等问题。面对这些困境，如何突破技术瓶颈、创造性地提出可行的治理方案，已经成为行业亟待解决的核心课题。

1. 机械焊接烟尘治理的现状

随着制造业的普及发展，焊接作为重要工艺过程中产生烟尘问题也日益被关注，虽然目前已有治理的技术手段使用，但仍是低效、不适配的现状。比如在小型车间或者密集化车间环境下，也常常出现治理设备和方法无效、不适用的情况。治理设备技术的更新和升级亟待解决、创新，以更好、更加生态环保的目标为关注。焊接烟尘问题是技术问题，也是工人和环境问题[1]。

2. 机械焊接烟尘治理面临的主要问题

2.1 焊接烟尘的形成机制

焊接时金属高温条件下氧化及氮化，生成的金属蒸汽和化学反应物冷凝生成焊接烟尘，它的组成很复杂，主要包括金属氧化物、硅酸盐、一氧化碳、氮氧化物等气体。其中，高温电弧焊、气体保护焊焊接产生烟尘浓度很高，颗粒微小，极易被人体吸入呼吸系统，引起健康损害，深入认识烟尘的产生，为治理措施的制定提供重要保障[2]。

2.2 现有治理技术的局限性

现有解决焊接烟尘污染的技术主要有局部通风、烟尘抽排系统以及除尘空气净化设备等，但都存在一定不足，如：局部通风方式在高温、流动性强的状态下抽排效率不高；烟尘抽排系统不能根据车间布局内的具体情况进行有效调整；除尘空气净化装置都存在着适应性差以及耗能大的缺陷 [3]。许多技术都难以根据车间工位需要做到因地制宜地解决焊接烟尘污染。优化这些技术的综合性和可变性，才是解决这些实际问题的要点。

3. 机械焊接烟尘治理方案的设计

3.1 基于车间布局与焊接工位分布制定定制化方案

机加车间焊接烟尘治理方案设计不能单纯从整个车间入手，找到通用性治理方案，应以车间设计布局、工艺要求和各工位分布特征为基础，制定针对性的解决方案。车间的设计布局决定了焊接烟尘的扩散路线和各工位分布情况，这影响着治理系统的设计覆盖面积。传统的治理技术没有意识到这一问题，只是对烟尘“后果”进行治理，而未考虑治理措施的“根源”处理。因此针对每一个焊接工位的生产工艺、焊接时间、频率等因素需量身定制相应的治理网络，并在距离密集区域工位采用增加局部排风净化与集尘治理系统组合方式，使焊接烟尘能得到最大限度的排出；远离车间生产中心作业工位区域时采用移动式及定点式净化净化设备进行精细化治理 [4]。最为重要的是要有针对性治理设计，不能只从现有的生产对焊接烟尘治理提出需求，而应具有一定的前瞻性，随生产工艺情况变化和车间焊接工艺需求的波动，对设计布局进行及时有效的调整和升级，达到车间环境治理的有效性。

3.2 移动式焊接烟尘净化器在零散工位的应用

在车间内，分散、灵活工位的烟尘治理是控制难点。对于集中式的焊接作业，企业主要配置的是一些固定的净化装置，但是在分散作业的、灵活工位上，很难发挥作用。针对这一问题，移动式的焊接烟尘净化器，有效地解决了这一问题。移动净化器的最大特点就是能够实现灵活、适应性强的特点[5]。焊接作业具有多变性，有时一些工位在短时间内发生变化，使用的常规集尘系统十分低效，造成了资源的浪费和设备的空转，而通过移动净化器的使用，能够按照工位情况进行随时调节，并且能够按照工位情况将各工位所产生的烟尘在产生时进行及时处理。另外，对于焊接净化设备的使用，还可以根据所焊接作业的类型，有针对性地选择净化及过滤方式，比如焊接高强度材料的使用，采用高效颗粒物质过滤系统，如果焊接气体污染较大的，可以应用活性炭等吸附物，灵活方便。

3.3 新旧设备替换过渡方案与停机时间控制

新旧焊接烟尘治理设备的交替升级是车间环保管理及安全管理的一个必然发展过程，但是设备替代过程中能否最大程度保障停机时间，保证不给生产环节造成重要影响就成了一个难题。设备替代的过渡性方案一定要做出保障，既要关注设备新老转换的技术匹配度，又要考虑设备替代过渡期内能够进行正常的生产 [6]。做好对设备的分期分批实施，在一定程度上取代了将换机替代进行一次性的集中处理。对每批次设备的替代与工厂的生产排期相结合，确认在替代的过程中不发生长时间的生产停滞。在对设备进行替换的过程中一定要确保新设备与旧设备的匹配性与性能衔接性，避免在系统切换时出现设备出现故障或运行不稳定的问题。对设备替代的方案要制定时间表与调度表，通过做好提前准备及实时追踪，确保尽快做好设备的安装与调试工作，从而减少设备调试运行对生产线的影响。同时也必须对所有作业人员做好新设备操作与保养的技术知识宣传，从而避免不熟悉而出现不能在最短时间内熟练使用新设备的现象。保障新旧设备能够顺利平稳的衔接交替之后，在提升车间的环保管理上能够最大程度地保障生产环节中不产生长时间的停机时间，实现无缝衔接。

结束语

目前看来，解决烟尘这一问题需要摒弃一味“技术到底、烟尘为先”的治理思路，在车间布局、工位分步以及移动净化器的使用，甚至工位上相关设备的更换等动态过程中达到更为精细化、合理化。目前焊接烟尘治理的技术会更加偏向智能化、高效化的方向。

参考文献

[1] 侯克龙 . 港口机械钢结构车间焊接烟尘治理方式研究 [J]. 冶金与材料 ,2024,44(5):52- 54.

[2] 石柏成 , 杨子佳 , 马一鸣 , 等 . 高强钢用无镀铜与镀铜实心焊丝焊接烟尘的分析 [J]. 焊接 ,2024(9):15- 22.

[3] 王金月 , 吕品 , 夏丁超 , 等 . 凯盛机械多跨厂房焊接烟尘控制技术研究 [J]. 机械工业标准化与质量 ,2024(3):37- 40.

[4] 黄轶春 , 赵丕武 , 覃建想 , 等 . 机器人焊接与除尘系统联控的节能改造 [J]. 设备管理与维修 ,2023(13):102- 104.

[5] 白玉光 . 工业焊接机器人应用及智能发展 [J]. 电脑爱好者（普及版）（电子刊）,2023(9):3279- 3280.

[6] 罗永飞 , 窦泉山 , 王林森 , 等 . 旋风分离器管屏智能焊接设备的开发与应用 [J]. 电焊机 ,2024,54(3):48- 53.