автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.04, диссертация на тему:Разработка метода повышения безопасности труда при проведении сварочных работ

61- i

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО

ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА Им. И.М. ГУБКИНА

УДК 614.8:621.791:622.279

САЖИН ЕВГЕНИЙ БОРИСОВИЧ

РАЗРАБОТКА МЕТОДА ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ СВАРОЧНЫХ РАБОТ (НА ПРИМЕРЕ ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ)

05.26.04 - «Промышленная безопасность»

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор A.B. ФОМОЧКИН

Москва 1999 г.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ....................................................................................4

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ИССЛЕДОВАНИЙ СОСТОЯНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ СВАРОЧНЫХ РАБОТ................8

1.1. Оценка условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса...................................8

1.2. Анализ методов комплексной оценки условий труда.......................................................34

1.3. Профессиональный отбор работников...............41

1.4. Выводы..................................................................50

ГЛАВА 2. СОСТОЯНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО

ТРАВМАТИЗМА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ СВАРОЧНЫХ РАБОТ В ГАЗОНЕФТЯНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ............................ 52

2.1. Постановка задачи.............................................52

2.2. Результаты анализа факторов производственного травматизма................................54

2.3. Выводы...............................................................75

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДА КОМПЛЕКСНОЙ

ОЦЕНКИ УСЛОВИЙ ТРУДА ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ СВАРОЧНЫХ РАБОТ В ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ.................................... 78

3.1. Постановка задачи................................................78

3.2. Основные результаты исследований

условий труда сварщиков..................................80

3.3. Метод комплексной оценки условий

труда.........<........................................................98

3.4. Метод определения класса профессионального риска сварщиков.............................. 120

3.5. Организационные мероприятия и технические средства защиты...................................130

3.6. Выводы...............................................................153

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДА ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОТБОРА СВАРЩИКОВ..................155

4.1. Постановка задачи..............................................155

4.2. Определение профессионально значимых качеств сварщиков.............................................157

4.3. Выбор методик оценки профессионально важных качеств сварщиков...............................163

4.4. Математический аппарат обработки данных исследований контрольной

группы сварщиков..............................................169

4.5. Выводы...............................................................189

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ........................................................................... 190

ЛИТЕРАТУРА .................................................................................. 194

ПРИЛОЖЕНИЕ 1.............................................................................. 209

ПРИЛОЖЕНИЕ 2.......................................................................... 245

Введение.

Сварка, наплавка и резка металлов занимают значительное место в современном промышленном производстве России, а профессия сварщика является одной из наиболее массовых. Несмотря на уменьшение в последние годы общей численности сварщиков из-за резкого сокращения производства в таких емких для данной профессии отраслях, как судостроение, среднее и тяжелое машиностроение, строительство, монтаж трубопроводов и т.д., число сварщиков составляет 1 млн. человек. При общем уменьшении работающих происходит и изменение структуры сварочных мест: доля ручной дуговой сварки выросла с 42 до 54%, при этом в промышленности она составляет более 35%, а в строительстве - около 81%. Уровень механизации сварочных

I

работ неуклонно снижается, практически не строятся новые автоматизированные и роботизированные линии, нет новых разработок высокопроизводительного оборудования.

В Российской Федерации (РФ) по данным Минтруда более 40 тыс. сварщиков (4%) выполняет работу в особо опасных и вредных условиях - в емкостях, резервуарах, колодцах и т.п. В нефтегазовой отрасли такой характер работ выполняет значительно большая часть сварщиков (до 20%). Для этой специальности характерны высокий уровень травматизма и профессиональных заболеваний. Именно поэтому в докладе Минтруда РФ на 1 Всероссийском совещании по охране труда (г. Москва, 3-8 июля 1996 г.) данная профессия была выде-

I

лена из многих десятков других вредных и опасных специальностей. Кроме того, по данным Госгортехнадзора и МВД РФ, сварочные работы и производства являются источниками многочисленных аварий, пожаров, несчастных случаев! приносящими существенные экономические и людские потери.

В России сегодня нет национальных стандартов по безопасности труда работающих в сборочно - сварочных производствах, отсутствуют или не в полной мере представлены разделы по безопасности в большинстве технологических регламентов и паспортах на электросварочное оборудование. Единственным требованием к рабочему

I

месту сварщика являются санитарно - гигиенические нормативы, которые не обеспечиваются в большинстве сборочно - сварочных производств. Так, в воздухе рабочих помещений концентрация сварочного аэрозоля составляет 30-115 мг!м3, оксидов азота достигает 3-26 предельно допустимых концентраций (ПДК), оксидов хрома - 3-10 ПДК, оксидов никеля - 1-6 ПДК. Традиционно не соответствует предельно допустимому уровню (ПДУ) освещенность как на стационарных, так и на нестационарных рабочих местах. Шумовое воздействие превышает допустимое в течение рабочего дня на 5-17 дБ А [1].

Вибрация на зачистных машинах, рубильных молотках и другом вспомогательном оборудовании выше допустимой, а отсутствие постоянного контроля приводит к еще более значительным превышениям. Сварочные работы сопровождаются излучением в оптическом диапазоне длин волн, интенсивность ультрафиолетового излучения при этом достигает 10-100 ПДУ, инфракрасного - 0,5-7 ПДУ. Постоянные и особенно непостоянные рабочие места сварщиков имеют слабую организацию. В течение смены > 20% времени сварщик работает в неудобном (вынужденном) положении тела.

Неблагоприятным воздействием условий труда объясняется 5% потерь рабочего времени для сварщиков и 4,9% - для рабочих- сварщиков. Из них воздействием запыленного и загазованного воздуха вызывается 47 и 45%, микроклимата - 24 и 23%, шума и вибрации - 22 и 28% потерь, соответственно. Показатели профзаболеваемости распределяются следующим образом (на 1000 работающих): на электро-

сварщиков приходится 3,6 случая; на сборщиков - 1,3; слесарей- монтажников и маляров по 1,9 [2].

Специфическими особенностями сварки на объектах нефтегазовой промышленности являются: выполнение работ на наружных площадках в различных климатических зонах; ведение сварки на высоте, в замкнутых и труднодоступных местах; использование большого арсенала способов сварки, сварочных материалов, свариваемых металлов и сплавов; необходимость сварки конструкций, загрязненных нефтью и нефтепродуктами. Комбинированное воздействие на рабочих сварочных профессий опасных и вредных производственных факторов химической, физической и психофизиологической природы, имеющих, как правило, значительную интенсивность, способствуют развитию профессиональных заболеваний, созданию травмоопасных и аварийных ситуаций.

В Федеральном законе «Об обязательном страховании от несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний» предусматривается дифференцирование страховых взносов, исходя из уровня профессионального риска отраслей (подотраслей) экономики [3]. Впервые при оценке промышленной безопасности отраслей экономики введен показатель профессионального риска, который должен основываться на уровнях риска конкретных технологических процессов, производств, работ, специальностей и учитывать состояние условий труда, а также данных производственного травматизма, аварийности и профзаболеваемости.

Одним из направлений человеческой деятельности по обеспечению промышленной безопасности является обеспечение безопасности человека в техносфере. В промышленно развитых странах мира оно определяет систему профессионального отбора и обучения работников [4]. Это связано с тем, что, согласно данным международной ста-

тистики, главным виновником .несчастных случаев является, как правило, сам работающий человек. Поскольку с развитием техники опасность растет быстрее, чем человеческое противодействие ей, то возрастает цена ошибки, происходит адаптация человека к опасности и к нарушению правил. Средства, вкладываемые в обеспечение промышленной безопасности, не учитывают в полной мере физические, психофизиологические и личностные характеристики человека, как пользователя техники. Более того, Ь совершенствованием техники, повышением ее надежности и безопасности, недостатки человеческого фактора становятся более заметными, так как на общем фоне аварий и травм ошибки человека приорретают все больший удельный вес [59].

Исходя из вышеизложенного в диссертационной работе предусматривалось решение следующих задач:

1) разработка метода оценки условий труда сварщиков, позволяющего учитывать комплексное влияние гигиенических показателей и факторов травмобезопасности;

2) разработка метода определения профессионального риска сварщиков, позволяющего дифференцировать страховые взносы при страховании от несчастных случаев на производстве и профзаболеваний;

3) разработка метода профессионального отбора сварщиков, позволяющего учитывать их психофизиологические и личностные характеристики.

Глава 1. Анализ исследований состояния безопасности

труда при проведении сварочных работ 1.1. Оценка условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса

При выполнении сварки, наплавки, резки, напылении и пайки металлов на работающих могут воздействовать вредные и опасные производственные факторы. К вредным производственным факторам относятся: повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны; ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное излучение сварочной дуги, а также инфракрасное излучение сварочной ванны и свариваемых изделий; электромагнитные поля; ионизирующие излучения; шум; ультразвук; статическая нагрузка на руку.

При сварке, наплавке, рерке и напылении в зону дыхания работающих могут поступать сварочные аэрозоли, содержащие в составе твердой фазы окислы различных металлов (марганца, хрома, никеля, меди, титана, алюминия, железа, вольфрама и др.), их окислы и другие соединения, а также токсичные газы (окись углерода, озон, фтористый водород, окислы азота и др.), при пайке - аэрозоль флюсов и припоев, содержащий свинец, кадмий, цинк, олово, углеводороды, окись углерода и др. Количество и состав сварочных аэрозолей, их токсичность зависят от химического состава сварочных материалов и свариваемых металлов, вида технологического процесса. Воздействие на организм выделяющихся вредных веществ может явиться причиной острых и хронических профессиональных заболеваний и отравлений.

Интенсивность излучения сварочной дуги в оптическом диапазоне и его спектр зависят от мощности дуги, применяемых материалов, защитных и плазмообразующих газов. При отсутствии защиты

возможны поражения органов зрения (электроофтальмия, катаракта и т.п.) и ожоги кожных покровов. Отрицательное воздействие на здоровье может оказать инфракрасное излучение предварительно подогретых изделий, нагревательных устройств (нарушение терморгуляции, тепловые удары).

При контактной сварке работающие могут подвергаться воздействию переменных магнитных полей, а при высокочастотной сварке -электромагнитных полей. При работе электронно - лучевых установок, проведении гамма - и рентгеновского просвечивания сварных швов, использовании торированных вольфрамовых электродов возможно воздействие на работающих ионизирующих излучений.

Источниками повышенного шума являются плазмотроны, пневмоприводы, генераторы, вакуумные насосы и т.д., а ультразвука -ультразвуковые генераторы, рабочие органы установок и т.д. При ручных и полуавтоматических методах сварки, резки, наплавки и пайки имеет место статическая нагрузка на руки, в результате чего могут возникнуть заболевания нервно - мышечного аппарата плечевого пояса. К опасным производственным факторам относятся воздействие электрического тока, искры и брызги, выбросы расплавленного металла и шлака; возможность взрыва баллонов и систем, находящихся под давлением; движущиеся механизмы и изделия.

Неправильная эксплуатация электрооборудования может привести к поражению электрическим током. Применение открытого газового пламени, открытых дуг и струй плазмы, наличие искр, брызг и выбросов расплавленного металла и шлака при сварке и резке не только создают возможность ожогов, но и повышают опасность возникновения пожара. Опасность создают использование при сварке и резке горючих газов и кислорода, а также эксплуатация сосудов, работающих под давлением, не равным атмосферному.

При выполнении сварочных работ на высоте и отсутствии соответствующих предохранительных средств и ограждений возможно падение работающих. Движущиеся машины, механизмы, изделия при отсутствии защитных устройств могут привести к травмированию работающих. Характеристика основных процессов сварки, наплавки, резки, напыления и пайки по вредным и опасным производственным факторам дана в табл. 1.1. [10].'

Среди гигиенических проблем в современном сварочном производстве приоритет принадлежит профилактике вредного влияния сварочного аэрозоля на работающих. Об этом свидетельствуют данные о профессиональной заболеваемости сварщиков. Почти 80% вновь выявляемых случаев заболеваний приходится на пневмокониоз, хронический бронхит, интоксикации1 металлами и газами, т. е. на заболевания, вызываемые действием сварочного аэрозоля [11]. Сварочные аэрозоли (СА) представляют собой дисперсную систему, в которой дисперсной фазой являются мелкир частицы твердого вещества - твердая составляющая сварочного аэрозоля (ТССА), а дисперсной средой - газ или смесь газов - газообразная составляющая сварочного аэрозоля (ГССА).

В работе [12] изучались процессы образования аэрозоля с помощью скоростной киносъемки, методом меченых атомов, рентгеновской и электронной дифрактометрией. Метод меченных атомов позволил установить, что возможность участия элементов основного металла в образовании аэрозоля незначительна, по-видимому, вследствие более низкой температуры поверхности ванны по сравнению с торцом электрода и каплями электродного металла. Поэтому можно утверждать, что главным источником образования ТССА является испарение металла с торца электрода.

Таблица 1.1.

Характеристика сварочных и газопламенных работ по опасным и вредным производственным факторам.

Вредные производственные факторы Опасные производственные

факторы

Виды работ Вред- Излучение в Элект- Маг Иони- Ш Ульт Стати- Элек Искры, Движу- Системы,

ные оптическом ромаг- нит- зирую- У ра ческая три- брызги, щиеся находя-

веще- диапазоне нитные ные щие м звук нагруз- чес выбросы механизмы щиеся под

ства поля поля излу чения ка на руку кии ток расплав ленного металла и изделия давлением

УФ вд ик

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Ручная дуговая сварка штуч- XX XX XX XX X X XX XX X

ными электродами

Сварка под флюсом:

полуавтоматическая XX - X - - - X - X XX - XX -

автоматическая XX - X - - - X - - XX - XX -

Дуговая сварка в защитных

газах:

полуавтоматическая XX XX XX XX - - - X - XX XX XX XX XX

автоматическая XX XX XX XX — — — X — - XX XX XX XX

Электрошлаковая сварка XX X X XX — — — X — — XX XX XX —

Контактная сварка (точеч

ная, рельефная, шовная и XX - - X X X - X - X XX X XX X

ДР-)

Контактная стыковая сварка XX - - X X X - X - X XX X XX X

оплавлением

Электронно - лучевая X XX XX - - - XX X - - XX - X X

сварка

Сварка трением - - - - - - - X - - Хх XX XX -

Продолжение таблицы 1.1.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Диффузионная сварка — — — — XX — — X XX — Хх — XX X

Ультразвуковая сварка X — — — — — — XX XX — X — X -

Сварка токами повышенной частоты — - XX — — — — - XX — X —

Газовая сварка X XX XX XX — — — X — X X XX X XX

Плазменная сварка XX X XX XX — — X X X — XX XX X XX

Кислородная, кислородно флюсовая резка XX X XX XX - — — XX X X X XX X XX

Плазменная резка XX X XX XX — — X XX XX XX XX XX X XX

Лазерная сварка и резка X X X XX - — — X — — XX — X XX

Наплавка XX X XX X — — — — — X XX X X X

Пайка XX — — — — — — — — — XX — — —

Напыление XX XX X X - — — XX XX - XX XX X X

ю

Примечание, хх - интенсивный фактор; х - умеренный фактор; (- ) - незначительный фактор или его отсутствие; УФ - ультрафиолетовое излучение; ВД- видимое излучение; ИК - инфракрасное излучение.

Интенсивность выделения аэрозоля при сварке на переменном токе периодически изменяется в соответствии с частотой изменения полярности тока независимо от частоты переноса капель. При этом количество выделяющегося аэрозоля зависит от величины сварочного тока: оно практически равно нулю, когда мгновенная величина сварочного тока близка к нулю и достигает своей максимальной величины при максималь�