焊锡松香烟气的危害及健康风险控制

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(一)什么是松香烟气?松香(树脂)助焊剂烟气在焊接过程中产生和释放。它对健康有害,是职业性哮喘的常见原因之一。接触焊锡烟气和它的残留物也能导致皮肤问题,例如皮炎。主要影响电子及封装行业的工人。
(二)英国法律是如何要求的?COSHH要求雇主,以避免健康损害为目的,预防或控制接触松香烟气。风险评估有助于确定合适的控制方法来避免或者减少接触焊锡烟气。松香烟气的职业接触限值(WELs)为:TWA:0.05mg/m3,STEL:0.15mg/m3。
(1)雇主应该了解
识别危害,评估暴露在焊锡烟气下的健康风险;
采取行动来避免接触、控制风险。维持控制措施,定期复查;
作为一个雇主,你应该采取有效的措施控制来减少烟气暴露,来保护雇员的健康。雇主应该明白烟气的健康风险有哪些,并告诉员工如何识别早期症状。
(2)选择控制措施注意点
暴露途径,也就是吸入和(或)皮肤接触;
松香焊锡烟气的接触频率和接触时间;
焊锡过程中的特殊工况;
周围的可能接触到焊锡烟气的其他人,例如维修工人。
(3)控制措施的优先顺序
从源头上消除焊锡,并考虑其他方法替代焊锡,例如机械结合工艺,像冲压、绕接或者使用导电胶;
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考虑替换松香助焊剂,例如选择不含松香或含松香少的助焊剂;
如果你不得不使用松香助焊剂,使用综合措施来减少暴露,例如工作场所良好的全面通风,可控温的烙铁,良好的操作姿势,局部通风;
如果切实可行的话,尽可能减少暴露人数,例如使焊锡过程自动化和密闭。
提供PPE,例如手套、护目镜、连体工作服和适当的呼吸防护用品(RPE),并确保所有控制措施同时运行;
让雇员参与——是建立控制措施的好方法。控制措施通常是综合设备以及工人操作方式来减少暴露——正确结合至关重要。即使这个措施很实用,如果没有被正确地使用,那么效果会差强人意。当了解到松香助焊剂烟气会导致职业性哮喘,COSHH增加了一个额外的高标准的控制要求。暴露必须控制在一个低于工作场所暴露限值(WEL)的最低合理可行(ALARP)水平。
(4)注意点
改变生产工艺可能带来新的风险,例如一些导电胶也会导致健康危害,包括职业性哮喘和皮炎。雇主应该从供应商处取得使用产品的安全数据表(SDS),这些SDS能够提供产品成分以及相关健康危害。
(5)让雇员知道
雇员必须了解焊锡烟气的健康风险和减少暴露的控制方法的相关信息。当局部通风设备需要调整和清理的时候,雇员需要被训练如何处理这些情况。局部通风设备的制造商要提供推荐性的维护计划来确保设备按预期运行。接触焊锡烟气的雇员应该要能够了解(能够表明他们的肺对烟气有反应或他们因为接触焊锡助焊剂残留物而产生皮肤问题的)早期症状。
(三)如何进行职业健康监护?雇主应该给雇员提供皮肤检查,必要时进行职业健康监护。
(四)暴露控制当预防或替换不合理可行,风险评估应该确认所有适合的烟气控制措施。
(五)操作姿势焊锡工人应该了解,他们可以通过改变操作姿势来减少烟气吸入的量。工件位置是相对固定的,然而工人可以把头部置于焊锡烟气之外。
图1 升高工件位置
在图1中,工件已经被抬高至能够使员工焊锡时不会吸入烟气。如果你不使用松香助焊剂或其他产生有害烟气的助焊剂,操作者注意操作姿势和足够的通风,便足以应对小规模、小频率的焊锡工作了。在大多数情况下,焊锡要求使用局部通风。当局部排风进行正确设计、正常运行并被被正确的使用,局部通风可以很好地控制焊锡烟气。
还有很重要的一点,记住呼吸防护用品(RPE)不能代替局部通风(LEV)。
(六)局部通风(LEV)的应用大多产品焊锡工艺都需要LEV,而LEV的合理设计主要取决于:
(1)工艺
工件的大小和形状;
工作位置和工艺涉及到的范围,包括在铁件镀锡;
焊锡的种类和规格;
工作以及非工作状态下电烙铁产生的残留物烟气;
焊缝的数量和范围;
在任何能产生焊锡烟气作业(也就是连续、重复作业、临时性作业、一次性作业等等)的接触频率、持续时间和人数;
烙铁的温度(在250-400℃下烟气产生量将翻三倍);
影响回收、过滤和维护的烟气粘度。
(2)工作场所及布置情况
房间大小;
全面通风;
提供新风以置换工作场所空气;
干扰气流及形成原因,比如设备移动以及门窗自然通风产生的干扰气流。
安装时,业主应该检查所有工程控制设备,以确保满足性能要求。新的或者改造的LEV系统应该做一个调试检测,来确保这个系统足以捕捉和排出室内的焊锡,并严格按照规格运行。按照法律要求,应由具有有资质人员对LEV系统至少每14个月做一次完整性检测。
更多的关于调试、安装和维护LEV的信息可以在HSE出版物《Controlling airborne contaminants at work: A guide to local exhaust ventilation》找到。
(七)焊锡中运用LEV系统控制烟气的实例
(1)可移动排风罩
图2展现了一个可移动排风罩,这种类型的LEV控制仅该被运用于较低或者中等的暴露水平。如果使用正确,它能极大的降低暴露风险。但是,它只能有效的捕集距离罩面一小段距离的烟气,该距离一般是1-2个罩口直径,在这个图中大概是50-100mm。超过这个距离,捕集效率下降,导致焊接烟气逸散到工作场所空气中,接触的可能性增大。
为了有效地捕集烟气,每当焊接点移动,排气罩应该重新定位。
图2可移动排风罩
优点
可以设置在最佳位置,
安装方便,
维护简单,可频繁维护,以至于可捕集大量烟气。
缺点
依赖于操作者调整位置,
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排风罩的罩臂需要在较大范围内被连续移动,
操作者和工作台上工件的活动范围受限。
(2)排风柜(半密闭罩)
如果工件尺寸不会过大或者工作位置固定,可以使用排风柜。只要在排风柜内焊锡,接触水平便可降低为0。现有的可移动排风罩可以很简单的改造成排风柜。它们被用于流水线上,流水线上有很多相似的工件一个接一个地被焊锡。这种特殊的密闭罩为设计为安装在流水线上,当装配时,把它往后推,当焊锡时,把它往前拉,电烙铁固定在排风柜内作业。
图3排风柜
优点
对排风柜内的所有烟气都能有效控制,
不需要经常维护,
不依赖于操作者对其进行调整。
缺点

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安装时缺乏灵活性,
可行性较差,
安装和维护成本较大,
可能需要局部照明。
(3)烙铁头部焊锡烟气抽气装置(LVHV)
图4展示的是一个烙铁头焊锡烟气抽气系统。它的工作原理是低流量高风速(LVHV)空气抽取。细小的抽气管口被安装在烙铁上,且总是在捕集焊锡烟气的合适位置上。大多数装置有一个内置风扇和过滤系统,经过过滤的烟气被打回工作场所中。这个装置可以被用于任何暴露水平。它比较适用于尺寸较大或形状不规则工件的焊锡,这些工件不适合排风柜。或者适用于焊缝很长的工件,因为如果用传统排风罩的话就要不停移动排风罩。这个装置可以被固定在小推车上,使其更加便于携带。
图4 烙铁头部焊锡烟气抽气装置
头部抽气使用一个细小的软管固定在烙铁上,在焊点处捕集烟气。管子(典型的是5mm直径)要么是修剪后安装在普通烙铁上,要么是直接集成在特制烙铁上。烙铁头或管口的设计以及烟气有效捕集率应该给予关注。

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优点
作业以及非作业时都能不间断地从烙铁抽除烟气;
安装简单;
减少流量/流速来避免较大的热量损失。
缺点
粘性大的残留物容易堵塞细管,需要经常性维护和清理;
无法控制热工件上的烟气,一旦被从焊接点移开;
对于烟气分布广泛的产品或工件周围有较大扰动气流的,抽风效率较低。
图5 烙铁头部抽气
(4)下吸工作台
图6展示的是一个下吸工作台或抽气表面,该装置也可达到接触水平为0的效果。当整个表面被抽气,焊接烟气被下吸,焊锡无法进入工人呼吸带。这个有效捕集区域足够大以至于当焊点移动时,不需移动捕集装置。这种装置适用于形状不规则的无法放置到排风柜的工件,例如电气或电子设备的零件。他们需要较大的气流来保持良好的控制,但是尺寸过大的工件会堵塞桌面的排气口,降低捕获效率。这种装置不便携。
优点
适用于焊接部分分布广泛的大工件,
适用于形状不规则的工件。
缺点
不是排风柜,所以烟气的捕集有效性不会太高。
不便携。
图6 下吸工作台
(5)烟气扩散器(也称黑盒子)
这些装置通常被误认为或者错误描述为焊锡烟气吸收器。不是所有的焊接烟气都被滤网吸收,焊锡烟气仍然存在于排出的空气中;所以烟气扩散器这个词语是更适合的描述。烟气扩散器被描述为小巧、便携、具有过滤功能、固定在工作台上的装置,这些装置可能会设置在焊锡操作的附近。虽然相对便宜,但是它们是无法有效控制焊锡烟气的。这是因为滤网上的孔很大,所以抽取的空气经过扩散器过滤后任然含有焊锡烟气。

这种装置粗糙的活性炭过滤网经HSE测试后被证实仅能去除烟气中的一小部分有害成分。必须注意,设置这种装置的时候,要远离其他工人,因为烟气扩散器不能捕集通过该装置的所有烟气颗粒,而且会把他们重新释放回工作场所。
这种类型的设备适用于间断性低工作强度、排出空气不会直接吹向其他人焊锡作业,特别是当作业场所有良好的全面通风时,因为这种装置是通过用来将烟气和室内空气进行混合以起到稀释烟气。
优点
便宜,便携;
对于间歇性、低流量工作有用。
缺点
活性炭过滤器仅可过滤一小部分烟气有害成分;
烟气扩散器不能捕集所有烟气颗粒。
图7 烟气扩散器
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