OPREMA ZA VENTILACIJU I SUSTAV FILTERA PRI ZAVARIVANJU I SRODNIM POSTUPCIMA 1. UVOD Postupci zavarivanja i toplinskog rezanja metala se svrstavaju u prljave" radne procese, koji bez upotrebe odgovarajučih zaštitnih mjera jako opterečuju uži i širi okoliš. Kod ovih radnih postupaka se proizvede velika količina štetnih plinova i prašina, koji direktno ugrožava zdravlje radnika i onečišćuje okoliš. Zdravlje radnika najviše ugrožavaju dim i sitna prašina, koji zbog disanja mogu direktno ulaziti u pluća. Na nastanak ovih štetnih plinova i prašine imaju utjecaj više faktora, a naročito kod toplinskog rezanja metala nastaje mnogo prašine (posebno fina prašina kod rezanja plazmom). Moguče udisati- cijelokupna prašina ' j Fina prašina = ulazi u pluća Dim pri zavarivanju Dim pri lemljenju 0,01 μm 0,l μm 1 μm 10 μm 100 μm - Prodire u pluća Ne prodire u pluča Podijela štetnih čestica u tehnici zavarivanja i srodnim postupcima prema veličini dijelova 2. PROPISI Obavezno označavanje proizvoda sa znakom CE u Europskoj uniji (od godine 1995) zahtijeva poštivanje više propisa (direktiva) tako za sigumost opreme, kao i za zaštitu zdravlja i okoline. To važi i za područje zavarivanja i toplinsko rezanje metala, npr.: za proizvođače opreme: direktiva za sigurnost strojeva 89/392/EEC iz godine 1989 sa dopunama 91/392/EEC iz godine 1991 obuhvata i područje sigumosti strojeva za zavarivanje i toplinsko rezanj'e metala za korisnike opreme (za poslodavce je obavezno od godine 1997): sigumostna direktiva 89/655/EEC iz godine 1989, koji obuhvača sigumost i zdravlje kod upotrebe opreme Propisi Europske unije u zaštiti okoliša i koncentraciji štetoih plinova i čestica na radnome mjestu sve su stroži, pa ih pri zavarivanju i srodnim postupcima (npr. toplinsko rezanje metala) nije moguće zadovoljiti bez posebnih zahvata za zaštitu okoliša (npr. odsisivanje na radnom mjestu) ili izborom takvog postupka rezanja, koji ima manje djelovanje na okoliš (npr. rezanje plazmom pod vodom).
Največe dopuštene vrijednosti koncentracija štetnih plinova i čestica na radnome mjestu su određene u posebnim propisima, koji su uglavnom usuglašeni u državama Europske unije. Za područje zavarivanja i toplinskog rezanja metala su takvi propisi kod nas najpoznatiji i najviše korišteni iz Njemačke. Prema tim propisima je za način osiguranja čistoga zraka na radnome mjestu najviše puta zahtijevana ventilacija ili odsisivanje. Propisi ograničavaju i ispust tih štetnih tvari u atmosferu bez propisanog čiščenja (najviše puta se za čiščenje zraka koriste filterske naprave). Postizanje tih vrijednosti je razmjeroma teško i skupo. ažnije granične vrijednosti za pojedine štetne tvari na radnom mjestu (MAK-maksimalna dozvoljena koncentracija) je slijedeća: Oblici Škodljivost Nastaje pri: Granična vrijednost Cestice aluminijski oksid za pluća rezanju aluminija plazmom i laserom 6 mg/m3 željezni oksid za pluća rezanju željeznih materiala plazmom i laserom 6 mg/m3 cinkov oksid otrovan materijali s prevlakom 5 mg/m3 kadmijev oksid izaziva rak materijali s prevlakom 0,015 mg/m3 krom i V spojevi izaziva rak visokolegirani materijali 0,05 mg/m3 niklov oksid izaziva rak visokolegirani materijali 0,5 mg/m3 Plinovi ugljikov monoksid otrovan plinsko rezanje 33 mg/m3 ugljikov dioksid otrovan plinsko rezanje 9000 mg/m3 ozon otrovan plinsko rezanje 0,2 mg/m3 dušikov monoksid otrovan plazma, plinsko i lasersko rezanje 30mg/m3 dušikov dioksid otrovan plazma, plinsko i lasersko rezanje 9 mg/m3 fosgen otrovan rezanje PVC i materijala, koji sadrže klor 0,4 mg/m3 Važnije granične vrijednosti za dozvoljene emisije prašine, koji se smiju ispuštati uatmosferu iz filterskih naprava je slijedeća: Najveći dopušteni sadržaj čestica u izlaznom zraku Masena koncentracija pri protoku mase do 500 g/h 0,005 g/nr' Masena koncentracija pri protoku mase preko 500 g/h 0,15 g/m3 Najveći dopušteni sadržaj praškastih anorganskih materijala u izlaznom zraku Klasa 2 (kobalt/nikl i spojevi), maseni protok preko 5 g/h 0,001 g/mj Klasa 3 (krom i spojevi), maseni protok preko 25 g/h 0,005 g/mj
2.1. Preporučena riješenja za zadovoljavanje propisa za zaštitu okoline i radnog mjesta kod zavarivanja: Radna mjesta za zavarivanje je potrebno opremiti sa primjemim sistemom za odsivanje plinova i prašine i upotrebiti filterske naprave, koji izpunjavaju slijedeće zahtjeve: - filterski ulošči moraju imati dobar efekat filtriranja (kvaliteta mora biti potvrđena sa certifikatom po BIA ili po EN 1822), a za vraćanje zraka u proizvodnu halu moraju imati: o klasu Wl po BIA (učinak pročiščavanja više od 95%): kod zavarivanja čelika, koji sadrži manje od 5% Cr-Ni, o klasu W2 po BIA (više od 99,5%): kod zavarivanja čelika, koji sadrži 5% - 30% Cr-Ni, o klasu W3 po BIA (više od 99,9%): pri zavarivanju čelika, koji ima više od 30% Cr-Ni, - upotreba tipskih suhih filterskih uložaka cilindričnog oblika, - namještanje filterskih uložaka mora biti takav, da je kontrola i zamjena jednostavna, - filterski uložci morajo imeti dugi životni vek i kod čiščenja sa stisnutim zrakom,..odsesovalnofilterska naprava mora omogučavati jednostavni nadzor djelovanja i imati ugrađen sistem za automatsku pročiščavanje filterskih uložaka s komprimiranim zrakom - ispod filtra mora biti zatvorena posuda za sakupljanje prašine. 2.2. Preporučena riješenja za zadovoljavanje propisa za zaštitu okoline i radnog nijesta kod toplinskog rezanja metala: Pri toplinskom rezanju potrebno je poštivati niz propisa i preporuka. Noviji zakonski propisi iz ovog područja zahtijevaju relativno niske vrijednosti za dopuštenu koncentraciju štetnih plinova i čestica (prašine), koje nastaju pri toplinskom rezanju metala (plinsko ili plazma rezanje). Za postizanje tih propisanih uvjeta na radnome mjestu praktično ni u jednom slučaju ne zadovoljava opća ventilacija ili prozraćivanje. Kada se radi o stalnim radnim mjestima i rezanje traje više vremena, propisi zahtijevaju: Postupak: nelegirani i niskolegirani čelik, aluminij Osnovni materijal visokolegirani čelik, ueželjezni materiali, osim aluminija površinsko zaštičeni čeliki Plinsko rezanje ventilacija odsisivanje ventilacija Rezanje plazmom odsisivanje odsisivanje odsisivanje Pri rezanju limova plazmom, u usporedbi s plinskim rezanjem, oslobađa se veća količina štetnih plinova i sitnih čestica, pa se naročita pozornost mora posvetiti zaštiti radnog okoliša. To je posebno izraženo pri rezanju plazmom pri upotrebi kisika, gdje se oslobađa vrlo velika količina štetnih plinova, a neki su od njih i vrlo otrovni (npr. pri rezanju visokolegiranih materijala, koji sadrže Cr, Ni, Cojitd.). Dozvoljene vrijednosti moguće je dostići jedino s primjenom suvremenog radnog stola za rezanje ploća, koji omogućuje odsisivanje s donje strane, što je povezano s odgovarajuće proračunanim filtarskim i
odsisnim uređajem. Odsisivanjem se omogućuje zdraviji radni prostor i ostvaruje se humanije radno mjesto, premda štetne plinove i čestice nije dopušteno ispuštati u okoliš bez odgovarajučeg čiščenja odnosno filtriranja. 3. PRIMJERI IZ PRAKSE - zaštita okoline i radnog mjesta kod zavarivanja: Najbolje rezultate dobijemo, ako upotrebimo efikasno odsisivanje plinova i prašine na zavarivačkim radnim mjestima i filtriranje odsisanega zraka (po radnom mjestu se mora računati sa potrebnom kapacitetom odsisivanja od 800 dolooo m3/h). Zavisno od namjeni uporabe naprave za odsisivanje mogu biti stabilne ili mobilne i priređene za jedan, dva ili više radnih mjesta. Optimalno rješenje su stalna radna mjesta sa upotrebom radnih stolova za zavarivanje sa kombiniranim načinom odsisivanja (donje i odsisivanje sa strane ili gornje i odsisivanje sa strane) i centralnog sistema za odsivanje i filtriranje. U praksi se naj'više upotrebljavaju slijedeći načini odsisivanja: a) kod zavarivanja na privremenim radnim mjestima i pri zavarivanju u zatvorenim prostojrijama (npr.. rezervari) se priporućuje upotreba ovakve fleksibilne cjevi za odsisivanje, koji je direktno spojen na prenosivi (prijevozni) ventilator.
b) kod zavarivanja u sredini pogona se obično upotrebljavaju mobilne odsisivačko-filterske naprave s jednim ili dvjema gibljivima rukama za odsisivanje c) za privremena zavarivačka radna mjesta u blizini stijena (do 2 radna mjesta) se obično upotrebljavaju viseće odsisno-filterske naprave s jednim ili dvjema gibljivima rukama za odsisivanje
d) Stol za zavarivanje, koji ima kombinirani način odsisivanja e) centralno odsisivanje s filtrom za fiksna radna mjesta 4. PRIMJERI IZ PRAKSE - zaštita okolinc i radnog mjesta kod toplinskog rezanja metala: 4.1. PREPORUČENO RIJEŠENJE ODSISIVANJA PRI UPORAB IPORTALNIH CNC REZAČA (postupak rezanja je plinsko ili plazmom): Optimami rezultati se postižu ako se odsisivanje plinova i čestica učini na mjestu toplinskog rezanja (plinski/plazma postupak), uz filtriranje odsisanog zraka na slijedeći način: - za portalni CNC rezač, koji je opremljen pištoljima za plinsko ili plazma rezanje, upotrijebiti suvremeni radni stol uz odsisivanje s donje strane, uzimajuči u obzir veličinu ploče i broj reznih glava; - radni stol s odsisivanjem s donje strane povezati na odsisni kanal, - odsisni kanal spojiti na uređaj za odsisivanje i filtriranje, koji mora osigurati odsisivanje i čiščenje zraka prema valjanim propisima o zaštiti okoliša (za odsisivanje na radnim mjestima, ali također i za izbacivanje filtriranog/očiščenog zraka u atmosferu).
4.2. OPIS SUVREMENOG RADNOG STOLA ZA REZANJE SA SEGMENTNIM ODSISIVANJEM S DONJE STRANE: Većina čestica i plinova, koji nastaju pri toplinskom rezanju usmjerena je prema dolje, ispod ploče koja se reže. Poprečni odsisni kanali moraju biti tako oblikovani i postavljeni da ne uvlače veće dijelove, ali moraju - osim prema dolje usmjerenih čestica i plinova, učinkovito usisati i čestice i plinove koji se odbijaju od dna i bočnih stijena reznog stola. Prostor između poprečnih odsisnih kanala mora biti odvojen pregradama, jer inače dolazi do velikih gubitaka pri odsisivanju. Naime, ventilator može vući zrak iz susjednog prostora, pa čestice lete i izvan područja odsisivanja. Pri rezanju plazmom mogu se istovremeno otvoriti i dva poprečna kanala (uvjet za ispunjavanje novih EU propisa za uzdužno rezanje). Preporučujemo uporabu takvih radnih stolova za rezanje sa segmentiranim odsisivanjem s donje strane, koji imaju uobičajenu izvedbu kanala s korakom 500 mm, pneumatsko otvaranje zaklopki kojim sam upravlja CNC rezač, policu za nalaganje ploča lima i posudu za otpadni materijal s mogučnošču podizanja pri čiščenju. 4.3. OPIS SUVREMENOG SUSTAVA ZA ODSISIVANJEI PROČIŠČAVANJE ZRAKA, KOJI SE PREPORUČUJE KOD TOPLINSKOG REZANJA METALA: Suvremeni odsisivački-filterski sistemi, koji se preporučuju za upotrebu kod toplinskog rezanja metala moraju imati slijedeće karakteristike: - sastavljene iz posebne jedinice za sakupljanje grubih čestica (mehanski ciklon) i centralne filterske jedinice za čiščenje zraka (u tom dijelu su ugrađeni suhi tipski filterski ulošci cilindričnog oblika), - filterski uložci moraju biti tako smješteni, da omogučavaju jednostavnu kontrolu i zamjenu, filterski uložci moraju imati dobar učinak filtriranja (odvajanja čestica), kvalitet potvrden (certifikat po BIA ili po standardu EN 1822 odnosno EN 60335-2) i imati dugi vijek trajanja pri čiščenju komprimiranim zrakom, - odsisivačko-filterska naprava mora omogučiti jednostavno kontrolu rada i imati ugrađen sistem za automatsku čiščenje filterskih uložaka (patrona) s suhim komprimiranim zrakom, pod filtrom mora biti ugradena posuda za sakupljanje prašine.
ModuIno građeni sistemi 4.4. UPUTE ZA ODABIRANJE JACINE ODSISNO-FILTERSKE NAPRAVE KOD TOPLINSKOG REZANJA METALA: Za izbor snage ventilatora i veličine odsisno-filterske naprave potrebno je znati: a) Izvedbu radnog stola za rezanje s odsisivanjem s donje strane (npr. standardni razmak između poprečnih odsisnih kanala je s korakom 500 mm); b) Veličinu radnog stola odnosno izmjere ploča koje se obrađuju (npr. l,5m x 3m, 2m x 4m, 2m x 6m, 2,5m x 6m, 3m x 6m, itd.); c) Konfiguraciju CNC rezača: postupke toplinskog rezanja i broj reznih glava, te vrstu i debljinu materiala, koji će se rezati, kao i jačinu naprave za rezanje plazmom, npr.:
- plinski s 4 glave (konstmkcij'ski čelik debljine do 150 mm), - plinski s 2 glave (konstmkcijski čelik debljine do 300 mm), - plazma s 1 glavom (male snage za konstmkcijski i CrNi čelik debljine do 10 mm), - plazma s 1 glavom (srednje snage za konstmkcijski i CrNi čelik debljine do 20 mm), - plazma s 1 glavom (velike snage za konstrukcijski i CrNi čelik debljine do 50 mm), - kombinirano: plazma s 1 glavom (konstrukcijski i CrNi čelik debljine do 50 mm) i plinski s 2 glave (konstmkcijski čelik debljine do 150 mm), itd. - Temeljem ovih podataka moguće je odabrati odgovarajući i provijereni odsisno-filterski uređaj. 4.5. PRIMJER IZ PRAKSE: Izvedba odsisivanja na srednje velikom portalnom CNC rezaču (plinsko i plazma rezanje): Portalni CNC rezač omogučava rezanje ploča širine do 2.500 mm i dužine do 6.000 mm. Stoga se je u projektu odlučilo, da se uporabi radni stol tipa X Broj glava za rezanje: 1 kom za plazma rezanje do 160 A (radi odvojeno) 2 kom za plinsko rezanje (može raditi i istovremeno) Vrst materijala: nelegirani čelik, visokolegirani čelik (uključui'uči CrNi), ne reže se Al Stanje površina koje se režu: ploče su neobojane i bez ulja Debljina materijala: plazma: max. 30 mm, plinsko: max. 150 mm Odsisivanje: radi neprekidno tijekom rezanja Mjesto postavljanja odsisno-filterskog uređaja je u neposrednoj blizini CNC rezača
Prema iskustvenim podacima. za ovakav primjer (dvije glave za plinsko rezanje i jedna glava za plazma rezanje s strujama do 200A) je optimalno, da se upotrebi suvremeni odsisivačko-filterski uredaj s kapacitetom najmanje 5.800 m3/h. Temeljem opisanih podataka odabran je odsisivačko-filterski uredaj tipa X, koji sadrži odvojenu pročistačku jedinicu. Uređaj omogućuje učinak odsisivanja do 6.000m3/h i opremljen je ventilatorom snage 7,5 kw, koji se lako pričvrsti na odsisni uređaj. Srednji pročišćivački dio sadrži 9 kom filterskih uložaka tipa X koji svaki ima po 21 m2 aktivne filtrirane površine (ukupno 189 m2 aktivne pročišćivačke filtrirne površine). Slika CNC rezača s radnim stolom Odsisivačko-filterski uređaj