فیوم ها با کندانسه شدن از حالت بخار فلزها ایجاد می شوند . فیوم های جوشکاری عموما قطری کمتر از یک میکرون ( یک میلیونیوم متر ) دارند . که به قسمت آلئولی ریه ها  وارد می شوند . کلیه فرایندهای جوشکاری تولید فیوم می کنند اما میزان آن با توجه نوع فرایند جوشکاری متفاوت است .

خطرهای فیوم ها برای سلامتی افراد به موارد ذیل بستگی دارد :

1- میزان فیوم تولید شده

2- حضور فلزات یا گازهای خاص

مکانیسم اصلی تولید فیوم عبارتست از :

1- تبخیر سازی عناصر یا اکسید های ناشی از ناحیه قوس ( نزدیک نوک الکترود )

2- کندانسه شدن سریع بخارات مربوط به ذرات جامد

منابع اصلی تولید فیوم عبارتند از :

1- فلز الکترود

2- مواد فلاکس

3- روکش ها ، باقی ماندها ، روغن ها ، زنگ زدگی ها ، رنگ های با پایه حلال ، بتن ها یا ( آسترهای ) روی فلز اصلی

الف ) فرایند الکترود مصرف شدنی : در این فرایند ، الکترود مصرف می شود و فیوم تولید شده ناشی از الکترود ، روکش الکترود یا فلاکس است . فلز اصلی در حال جوش سهم اندکی را در این فیوم دارد .

ب) فرایند الکترود مصرف نشدنی : دراین فرایند نسبت به فرایند الکترود ذوب شدنی فیوم کمتری تولید می شود . فیوم تولید شده ناشی از فلز در حال جوش و میله پر کننده است .

عوامل موثر بر میزان تولید فیوم :

الف ) ولتاژ :

 با افزایش ولتاژ ، فیوم بیشتری تولید می شود.

ب) طول قوس :

با افزایش طول قوس ، فیوم بیشتری تولید می شود .

ج) جریان :

با افزایش جریان ، فیوم بیشتری تولید می شود .

 استثناء: در این مورد جوشکاری قوسی با الکترود فلزی محفوظ در گاز روی آلمینیوم است که در آن جریان بیشتر، فیوم کمتری تولید می کند .

د ) قطر الکترود :

استفاده از الکترود هایی با قطر کمتر باعث افزایش تولید فیوم می گردد.

ر) نوع قطبیت الکترود :

در جوشکاری با قطب مثبت برق DC فیوم تولید شده 30% بیشتر از قطب منفی یا AC می باشد.

ز) گاز محافظ :

ترکیب گاز محافظ به طور قابل ملاحضه ای بر تولید فیوم اثر گذار می باشد .

مخلوط گاز آرگون و دی اکسید کربن فیوم کمتری ( تا 25 % ) نسبت به گاز دی اکسید کربن به تنهایی تولید می کند .

ژ) ترکیب فلز اصلی ، فلاکس و پر کننده ها ( مراجعه به شناسه ایمنی مواد شیمیائی )

سیستمی توسط انجمن جوشکاری آمریکا ایجاد شده تا کلیه الکترود ها و میله های جوشکاری ذوب شدنی ( مصرف شدنی ) را طبقه بندی نماید . هر میله جوشکاری یا الکترود ساخته شده در شناسه ایمنی مواد شیمیائی آن ارائه شده است . لذا جوشکاران تشویق می شوند تا به اطلاعات ارائه شده در شناسه ایمنی مواد شیمیائی مراجعه نمایند .

س) تجزیه و عملیات کاری جوشکار:

هر چه فاصله بین قطعه کار و نوک الکترود افزایش یابد ، فیوم بیشتری تولید می شود .

ش) هر چه سرعت تغذیه مفتول افزایش یابد ، فلز بیشتری استفاده و فیوم بیشتری تولید می گردد.

ص) رطوبت :

در محیطهای مرطوب به دلیل جذب آب توسط فلاکس ، میزان فیوم تولید شده افزایش می یابد .

ض) موقعیت ( وضعیت ) جوش :

موقعیت ( وضعیت ) افقی تخت ، فیوم کمتری را نسبت به وضعیت بالای سر یا عمودی تولید می نماید .

1- جوشکاری قوسی با الکترود پوشش دار ( SMAW )

الف ) جوشکاری فولاد نرم توسط MIG :

فیوم های تولید شده در جوشکاری فولاد نرم عمدتا دارای آهن و منگنز است . علاوه بر این فلزات مقادیر اندکی نیز آلمینیوم ، کلسیم ، مس ، منیزیم ، سدیم و روی نیز در فیوم موجود می باشد. در بررسی های به عمل آمده مقادیر بسیار کمی نیز کرم ، پتاسیم ، نیکل و سرب نیز در فیوم ها یافت شده است .

جوشکاری فولاد نرم فیوم بیشتری را نسبت به فولاد ضد زنگ یا آلیاژهای نیکل تولید می نماید. اما غلظت کرم و نیکل آن پائینتر است . گازهایی که در این فرایند تولید می شود ازن و دی اکسید نیتروژن است .

ب) فولاد ضد زنگ :

فیوم های جوشکاری مربوط به فولاد ضد زنگ مقادیر بیشتری کرم ویا نیکل و منگنز دارد اما نسبت به جوشکاری فولاد نرم آهن کمتری دارد . فلورایدها در این فرایند تولید می شود .  

2- جوشکاری فلزات تحت پوشش گاز محافظ بی اثر(MIG ) :

انجام این جوشکاری روی فلزات ضد زنگ باعث تولید فیوم های فلزی و گازهای ذیل می گردد.

فلزات شامل : نیکل ، کرم و منگنز      

گازها شامل : ازن و اکسید نیتروژن

3- جوشکاری با قوس الکتریکی و الکترود تنگستن تحت پوشش گاز محافظ بی اثر  (TIG ) :

این نوع جوشکاری روی آلمینیوم باعث تولید فلزات و گازهای ذیل می گردد.

فلزات شامل : اکسید آلمینیوم

گازها شامل : ازن و اکسید نیتروژن

توجه : آلمینیوم سریعتر از فولاد نرم به بخار تبدیل می شود و از این رو فیوم بیشتری تولید می کند .

4- جوشکاری قوسی زیر پودری ( SAW ) :

این جوشکاری روی فولاد نرم باعث تولید فیوم های فلزات و گازهای ذیل می گردد.  

فلزات شامل : فیوم های فلزی ( بسته به ترکیب قطعه کاری در حال جوشکاری )

گازها شامل : فلوراید

این جوشکاری عمدتا برای آلیاژ فولادی که مقدار کمتری کربن در آن به کار رفته است استفاده می شود . تشکیل فیوم در این نوع جوشکاری در مقایسه با انواع جوشکاری کمتر است . فلوراید تولید شده برای سلامتی خطر قابل ملاحضه ای دارد .

5- جوشکاری با قوس پلاسما ( PAW ) :

در این جوشکاری فلزات مختلفی وجود دارد .

فلزات شامل : فیوم های فلزی ( بسته به ترکیب قطعه کاری در حال جوشکاری )

گازها شامل : ازن و اکسیدهای نیتروژن

 6- برش کاری با پلاسما (  PAC ) :

برش کاری با قوس پلاسما فیوم و گاز بیشتری را نسبت به جوشکاری با قوس پلاسما تولید می کند .

فلزات شامل : فیوم های فلزی ( بسته به ترکیب قطعه کاری در حال جوشکاری )

گازها شامل : ازن و اکسیدهای نیتروژن

بعضی از فرایندهای جوشکاری فیوم بیشتری را نسبت به سایر فرایندهای جوشکاری تولید می نمایند که شامل موارد ذیل است  که از بالا به پائین کمتر می شود .

7- جوشکاری تر پودری (FCAW )

8- جوشکاری با قوس الکتریکی و الکترود پوشش دار ( SMAW )

9- جوشکاری فلزات تحت پوشش گاز بی اثر)  MIG )

10- جوشکاری با الکترود تنگستن تحت پوشش گاز بی اثر ( TIG )

باید توجه داشت که غلظت کمتر فیوم ها می تواند نتیجه زیادتر بودن گازهای ازن یا دی اکسید نیتروژن باشد.

اثرهای مواجهه با فیوم های بر سلامت افراد

1- اثرهای کوتاه مدت: یکی از اثرهای کوتاه مدت بر سلامتی افراد تب فیوم فلزی      می باشد .

تب فیوم فلزی پس از مواجهه با غلظت های زیاد منگنز ، مس ، روی بروز می دهد و این شرایط زمانی رخ می دهد که فرد فیوم تازه تولید شده را استنشاق نماید و علائم 8 تا 12 ساعت پس از مواجهه بروز و معمولا 24 تا 48 ساعت بعد فروکش می کند و با علائمی نظیر تب ، سردرد ، سرفه ، درد در ناحیه قفسه سینه ، سرماخوردگی درد عضلانی و احساس مزه فلزی .

2- اثرهای بلند مدت :

 الف : سیدروزیس : آهن جزء اصلی آلیاژ در تولید فولاد می باشد طی جوشکاری قطعات فولادی فیومهای اکسید آهن از فلز اصلی و از الکترود مصرفی تولید می شوند که اثرات حاد اولیه مواجهه تحریک مجاری بینی ، گلو و ریه ها می باشد و مواجهه طولانی مدت ممکن است باعث ایجاد رنگ دانه قرمز در ریه ها گردد. که یک عارضه خوش خیم بوده و رسوب آن در ریه ها خطرناک نبوده و عملکرد ریه ها را مختل     نمی کند .

ب : منگنز : مواجهه مزمن با منگنز باعث ایجاد مشکلاتی در سیستم عصبی مرکزی می گردد ( نظیر بیماری پارکینسون ) و در مسمومیت حاد مخاط سیستم تنفسی تحریک شده و ممکن است باعث فارنژیت و برنشیت می گردد . در مسمومیت مزمن شروع مسمومیت آرام و علائم اولیه اختصاصی نیستند علائم شامل سردرد ، سستی ، خواب آلودگی ، درد مفاصل و ماهیچه ها است ، اختلالات روانی ، بی ثباتی روحی نظیر خنده یا گریه بی دلیل ، بی ارادگی ، بی خوابی و به دنبال آن اختلال در حرف زدن و علائم عصبی ویژگی بارز مسمومیت می باشد. عدم تعادل در گام برداشتن و تعادل بدنی و افزایش ترشح بزاق و تعریق .

ج : کادمیوم : مصرف گسترده ای را به عنوان روکش ضد زنگ روی فولاد دارد ونیز عنصری آلیاژی می باشد. مواجهه با غلظتهای فیوم ها باعث ایجاد تحریک ریوی شدید ، ادم ریوی و در برخی موارد مرگ می گردد . مواجهه طولانی مدت با مقادیر اندک   می تواند منجر به آمفیزم گردیده و باعث صدمه دیدن کلیه می گردد. بعد از مواجهه طولانی مدت با کادمیوم ممکن است قسمتهای مختلفی از جمله کلیه ، ریه ، استخوان و سیستم خون ساز تحت تاثیر قرار گیرد . همچنین کادمیوم می تواند باعث اختلال در عملکرد مجاری کلیه و سبب ایجاد سنگ کلیه گردد. سایر اثرهای مربوط به مواجهه با کادمیوم شامل از بین رفتن حس بویائی ، زخم شدن مخاط بینی ، زرد شدن دندان و کم خونی گردد.  

د : کرم : مواجهه با کرم السراسیون پوست ، سوراخ کردن غضروف بینی و افزایش ریسک سرطان ریه مرتبط است البته عوارض مذکور مربوط به کرومات ها و اسید کرومیک است که در دماهای حاصل جوشکاری به ندرت یافت می شود .

ر: فلوراید ها : در روکش بسیاری از فلاکسهای مورد استفاده در جوشکاری یافت می شود که سبب تحریک چشمها ، بینی و گلو می گردد . مواجهه مکرر با غلظت های زیاد فلوراید ممکن است باعث ادم ریوی و آسیب به استخوانها گردد به نحوی که ممکن است باعث کاهش تراکم استخوانی گردد. ( استئوسکلروز)

ز : سرب : فیومهای اکسید سرب در اثر برشکاری یا جوشکاری آلیاژهای سرب دار یا فلزاتی که روکشی از رنگهای سربی دارند تولید می شود. استنشاق و بلع فیومهای اکسید سرب و سایر ترکیبات سرب سبب مسمومیت با علائمی شامل احساس مزه فلزی در دهان ، کاهش اشتهاء ، احساس تهوع ، دردهای عضلانی در شکم و بی خوابی می باشد . اثرهای مزمن فیومهای سرب شامل آنمی و ضعف عمومی ( عمدتا در عضله های مچ می باشد ) وسرب اثرات نامطلوبی بر سیستم عصبی مرکزی ، سیستم گردش خون ، سیستم تناسلی ، کلیه ها و عضلات وارد می سازد .

ژ: روی : روی در مقادیر زیادی در تولید برنج  ، فلزات گالوانیزه کاربرد داشته و ایجاد بیماری تب فلزی شبیه بیماری آنفولانزا می نماید .

س: سرطان ریه : در مقالات ریسک سرطان ریه در جوشکاران 40% بیشتر گزارش شده است .

2- گازها : گازها شامل ( ازن ، منواکسید کربن ، دی اکسید کربن ، اکسیدهای نیتروژن، هیدروژن کلراید و فسژن در فرایند جوشکاری به دلایل زیر به وجود می آید :

·        تجزیه گازها محافظ یا فلاکس

·        فعل و انفعال پرتو فرا بنفش یا گرمای زیاد با گازهای هوا

·        گاز محافظ

الف : ازن : در نتیجه یونیزاسیون اکسیژن توسط پرتو فرابنفش جوشکاری قوس به وجود می آید .                                         ₃O2        3O₂+ UV

ازن گازی ناپایدار است که مجاری تنفسی تحتانی را درگیر می کند در افراد سالمی که در معرض کم ازن قرار دارند تغییرات ناآگاهانی در آزمونهای عملکرد ریه آنها ایجاد می شود و افراد در معرض تماس حاد با ازن از درد زیر جناغ سینه ، سرفه و تنگی نفس شکایت می کنند .

ب : منواکسید کربن : در اثر پرتو فرابنفش در دی اکسید کربن در گاز محافظ به وجود می آید .                              CO+O₃ 3        3CO₂+ UV                      

ج : دی اکسید کربن : در اثر تجزیه فلاکس تولید می شود که از نظر فیزولوژیکی     بی اثر و باعث توقف برون ده قلبی و یا تغییر عملکرد هموگلوبین نمی شود اما در غلظتهای زیاد باعث کاهش اکسیژن هوای تنفسی شده و فشار نسبی مورد نیاز جهت برقراری اشباع خون از اکسیژن برای تنفس بافتها را کاهش می دهند .

د : اکسیدهای نیتروژن : در اثر گرم شدن آرگون یا نیتروژن جو در حضور پرتو فرابنفش ایجاد می گردد و شامل دی اکسید نیتروژن NO₂ و اکسید نیتروژن NO می باشد که NO₂ گاز قالب در فیوم است NO₂ در هوای سرد به رنگ زرد ، در درجه حرارت معمولی اتاق سرخ قهوه ای و در موقع گرم شدن شکلاتی رنگ است در غلظتهای کم باعث سردرد وزوز کردن گوشها ، سرفه ، تپش قلب ، تنگی نفس ، سیانوز ، سوزش چشمها ، بی قراری و بیخوابی می گردد. اکسیدهای نیتروژن با آب موجود در مجاری تنفسی تحتانی ترکیب و اسید نیتریک تولید می کند . نیتراتهاو نیتریتها یی که از تجزیه اسید نیتریک حاصل می شود باعث التهاب و تخریب بافت موضعی می شود NO₂ در غلظتهای بالا سبب ادم ریوی می گردد .

ر: هیدروژن کلراید و فسژن : این گازها در اثر واکنش بین پرتو فرابنفش و بخارات ناشی از هیدرو کربنهای کلرینه حلالها به وجود می آید در تماس با مقادیر بیش از حد مجاز و تماس های شدید با هیدروژن کلراید علائم تنفسی به صورت سرفه ، تنگی نفس ظاهر می شود که به طور کلی گاز مذکور برای راههای هوایی فوقانی و مخاط ملتهمه محرک است .

فسژن : به علت حلالیت کم در آب فقط به صورت خفیف باعث تحریک چشمها و راههای هوایی فوقانی می شود . فسژن رسوب کرده در ریه ها به طور آهسته به اسید کلریدریک و دی اکسید کربن هیدرولیز می شود . چندین ساعت بعد از تماس ( 8 ساعت ) تنگی نفس احساس گرفتگی قفسه سینه ، سرفه خشک ممکن است ایجاد گردد.

روشهای نمونه برداری و حدود مجاز مواجهه :

فیومهای جوشکاری : جهت ارزیابی غلظت آلاینده های مربوط به فیوم های جوشکاری دو روش وجود دارد.

1- روش گراویمتری یا وزن سنجی : که انجمن متخصصین بهداشت صنعتی آمریکا ACGIH برای فیومهای جوشکاری ، برای کل ذرات حد تماس  TLV- TWA 5 mg/m³ ( مقادیر حدود مجاز – میانگین وزنی زمانی ) را توصیه نموده است . روش گراویمتری کل وزن تمام آئروسلها از جمله فلزات موجود در دود ایجاد شده ناشی از فرایند جوشکاری را تعیین می نماید .

2- فرایند جوشکاری مختلف نظیر فولاد ضد زنگ یا فولاد نرم ( کم کربن ) مقادیر متفاوتی از فلزات خاص را تولید می نماید تعیین غلظت یک فلز از فیوم جوشکاری نیازمند ارزیابی فرایندهای جوشکاری می باشد.

این ارزیابی شامل آلیاژ در حال جوش ، فرایند ، الکترود یا سیم های مورد استفاده و استفاده مناسب از روش آنالیز NOISH می باشد.

2- گازها : برای نمونه برداری از ازن می توان از دستگاه زیر استفاده نمود

الف : ازن

پمپ نونه بردار هوا با لوله های حساس رنگی

ازن سنج قابل حمل با ویژگی قرائت مستقیم

ب : فلوراید : برای نمونه برداری از گاز مذکور از وسایل زیر استفاده می شود

پمپ نمونه بردار فردی با فیلتر و پد آغشته

ج: منواکسید کربن ، دی اکسید کربن ، اکسیدهای نیتروژن ، اسید هیدرو کلریک ، فسژن

برای نمونه برداری از گازهای مذکور می توان از پمپ نمونه بردار هوا با لوله های رنگی استفاده نمود ضمنا وسایل قرائت مستقیم برای بعضی از گازها نیز وجود دارد .

اقدامات پایه ای کنترل در جوشکاری

1- جایگزینی : عبارتست از الکترود های جوشکاری کم خطر اما بدون تغییر در خصوصیات جوش یا ویژگیهای متالوژیکی

2- تهویه : دستور العمل انتخاب سیستم کنترلی جهت فیوم ها

ارزیابی فیوم کمک می نماید تا ریسک ارزیابی گردیده و اقدامات کنترلی مناسبی به منظور به حد اقل رساندن فیوم های خطرناک تولید شده توسط فرایندهایی نظیر جوشکاری ، برشکاری ، لحیم کاری ، کنده کاری استقرار یابد این روش ارزیابی ، روشی سریع وساده ای به منظور تعیین نوع تهویه مورد نیاز جهت کاهش ریسک اثرهای نامطلوب وارد بر سلامتی کارگران در معرض این فیومها ی خطرناک می باشد.

برای ارزیابی جدولی طراحی شده که این ارزیابی شامل سه مرحله است که در هر یک می بایست عدد مناسب F را از جدول انتخاب کرد و سپس این اعداد را باهم جمع تا عدد کل F به دست آید سپس طبق جدول ارائه شده در انتهای ارزیابی نوع تهویه مورد نیاز مشخص می گردد.

 توصیه های کلی :

طرح هود باید بر مبنای میزان کاری آن انتخاب شده باشد ( به عنوان مثال هود های محصور کننده در کنترل آلاینده های جوشکاری بیشترین کارائی را دارند در حالی که تهویه عمومی از کارائی کم برخوردار است .

برنامه ریزی های مربوط به سیستم های تهویه ای را با جابجائی مواد تلفیق نمائید .

از پردهای جوشکاری یا سایر موانع جهت جلوگیری از انتشار آلاینده ها استفاده کنید .

از جریان مجدد هوای فیلتر شده از هود جوشکاری در مکان های شلوغ خود داری نمایید زیرا موثرترین وسایل فیلتر کننده نیز به اندازه کافی گازها را جدا نمی کنند .

سرعت روبرو ( در جلوی  هود ) برای هودهای محصور کننده حدود              ft/min  130-100 است البته در مواردی که انتشار عرضی آلاینده وجود دارد سرعت های بیشتری ممکن است مورد نیاز باشد .

سرعت ربایش برای هودهایی غیر از هودهای محصور کننده  ft/min 170-100  است

تهویه عمومی :

در تهویه عمومی با استفاده از فن ها هوای زیادی به محیط کار وارد می گردد تهویه عمومی آلایندهای موجود در محیط کار را رقیق می نماید اما معمولا آن را از محیط کار خارج نمی نماید . این نوع تهویه معمولا زمانی در محل نصب می نماید که آلاینده سمی نباشد و به طور یکنواخت تولید گردد. جوشکاری MIG فولاد کم کربن عمدتا فیوم های اکسید آهن تولید می کند که به عنوان یک فیوم سمی تلقی نمی گردد. شرایط ذیل در مواردی که نمی توان از تهویه موضعی استفاده نمود توصیه شده است .

قطر الکترود ( بر حسب اینچ )                 دبی مورد نیاز ( فوت مکعب بر دقیقه )

          32/5                                                                 1000

          16/3                                                                1500

           4/1                                                                3500

          8/3                                                                 4500    

 الف ) برای نواحی باز که فیوم جوشکاری می تواند از منطقه تنفسی فرد دور شود :

فوت مکعب هوای مورد نیاز =  الکترود مصرفی ( پوند بر ساعت ) × 800

ب ) برای نواحی بسته یا موقعیتهایی که فیوم به سرعت از منطقه تنفسی فرد دور     نمی شود .

فوت مکعب هوای مورد نیاز = الکترود مصرفی ( پوند بر ساعت ) × 1600

منبع : ایمنی و بهداشت در جوشکاری تالیف دکتر محمد جواد جعفری