焊接电流对焊接烟尘气溶胶粒径分布的影响（一）

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焊接烟尘是以气溶胶的形式存在于大气环境中的，细小的气溶胶颗粒对环境及人体具有严重的影响。
通过对焊接烟尘的分粒径收集，来研究焊接电流改变对焊接烟尘气溶胶粒径分布的影响，以更好地控制焊接烟尘。

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　　大气颗粒物对人体的危害主要取决于其浓度、化学组成及粒径。大量研究表明对人体产生危害的多环芳烃和重金属主要富集在细粒子当中，而水溶性硫酸及硫酸盐、硝酸及硝酸盐和铵盐等成分主要以细粒子的形态存在。毒理学的试验表明金属元素是大气颗粒物中造成危害的可能性组分。研究表明金属元素可以产生活性氧化物，活性氧化物在体外和体内催化细胞炎性反应路径；可溶性Zn是有毒元素；Pb导致人群特别是儿童的严重的神经上和血液的负效应；砷、镍、镉通过空气吸入导致人体的致癌效应；钒的化合物主要是五价氧化物与人体呼吸道健康效应有关；暴露在高含量Mn的颗粒物中导致神经损伤，高含量的Cu会刺激呼吸系统。而细小颗粒与大粒径的颗粒物相比，更容易提供比表面积，这为一些化学物质、细菌、病毒提供了载体。并且细小颗粒由于不能被鼻孔、喉咙所阻挡，能够通过呼吸系统被吸入沉积到肺泡，甚至通过肺换气到达其他器官，如果长期吸入细颗粒物的污染空气，会导致呼吸系统和其他系统和结构的损害。

　　焊接烟尘同大气颗粒物具有相同的性质和危害，因此气溶胶粒径越细小的焊接烟尘对人体及环境的危害越大。研究焊接烟尘的气溶胶粒径分布，可以直观地表现出各个粒径尺度下气溶胶的物相、含量，焊接烟尘中有毒有害物质主要存在的粒径尺度级别，以及通过改变焊接方法、焊接材料使得粒径分布发生的改变。这对于降低焊接材料对环境负荷的影响具有重要意义。通过分粒径研究焊接烟尘气溶胶，了解有害物质所处在的粒径范围，可以更加有针对性的改变焊接工艺参数或者焊丝药芯成分配比，以此来降低该粒子尺度下的气溶胶含量，从而进一步降低有害物质的排放。

　　分粒径烟尘收集设备

　　1.烟尘收集系统

　　对于焊接烟尘的收集存在多种不同的收集方法，各国对于焊接烟尘发尘率的测定都制定了相关的标准，我国对于烟尘采集和发尘率的测试在《焊条检验、包装和标记》国家标准GB1225-76中规定了半密封抽气捕集法，本试验利用该标准所用设备（如图1中集尘器筒体部分），与外加设备——气溶胶颗粒采样仪，联用形成实现焊接烟尘分级收集的收集系统。

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    2.气溶胶颗粒采样仪

    对不同粒径下焊接气溶胶的研究首先需要将焊接烟尘中不同粒径的气溶胶粒子分级收集，这样可以更好地分析不同粒径下气溶胶的各种特性及粒子分布谱特征。测定焊接气溶胶粒子大小和分布的方法主要是利用光学显微镜或电镜的分级计数法和利用冲击采样器的分级测重法等，随着科技的进步，相对于传统的气溶胶采集方法来说，又产生了很多现代的气溶胶测量技术，包括空气动力学粒度仪、低切割粒径冲击式采样仪、电子级联冲击器（ECI）、气溶胶化学成分自动分析仪、以及20世纪70年代由Knutson提出的利用电迁移率测试技术的DMPS法。

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本试验选用芬兰DEKATI公司生产的LOW PRESSURE IMPACTOR（气溶胶颗粒采样仪）对焊接烟尘按不同粒径分做13级进行收集(如表1)。

 

表一