При думках про ручне зварювання часто виникають образи блискучих дугових розрядів, летючих іскор та піднімаючого диму. Вражаючі сцени, подібні до таких, формують імідж зварювання — часто сприймається як небезпечне та суворе. Однак образ занадто обмежений: насправді видимі ризики, такі як дугове випромінювання, гарячі бризки металу або зварювальний дим, за допомогою сучасного захисного спорядження та чітких стандартів безпеки можна дуже добре контролювати. Професійні зварювальники та зварювальниці добре оснащені — шоломами, рукавицями та захисним одягом, що надійно захищає їх від зовнішніх впливів. Проте часто недооцінюється невидима небезпека: електричний струм.
Вже короткий момент неуважності може мати серйозні наслідки: несподіваний окрик — рефлекторне обертання, і незахищена рука тягнеться до сталевого електрода. Наслідок: тіло стає частиною ланцюга. Ізолювальні робочі черевики або зварювальна килимка з нітрилової гуми у таких випадках переривають струмоплин і надійно захищають.
Електричний струм завжди обирає в тілі найкоротший шлях між входом та виходом. Якщо цей шлях проходить, наприклад, через обидві руки, струм проходить не лише через руки й тулуб, але також через життєво важливі органи, такі як серце — з потенційно смертельними наслідками (рисунок 1).
Увага до напруги холостого ходу
У той час як у звичайних електричних пристроях частини під напругою захищені від дотиків, під час дугового зварювання існує підвищений ризик: напруга холостого ходу може стати небезпечною напругою доторку — особливо тоді, коли одночасно торкаються заготовки (маса) та електрод або ізольовані частини тримача електрода. У такому випадку говорять про «протікання» струму через людське тіло.
Для напруги холостого ходу діють — залежно від умов застосування — встановлені граничні значення. Електрична небезпека для людини починається вже при напругах понад 25 В змінного струму (ефективне значення) або 60 В постійного струму, якщо одночасно можливий достатній струмовий потік.
Навіть незначні сили струму небезпечні для життя
Коли електричний струм проходить крізь людське тіло, він дратує м'язи, нерви та серцево‑судинну систему. Можливі наслідки варіюються від м'язових судом та зупинки дихання до так званих струмових ознак — маленьких, точкових опіків на місцях входу та виходу струму. Вже за силу струму 30 мА існує гостра загроза життю. Поріг відпускання становить при змінному струмі від 10 до 15 мА, при постійному — близько 50 мА. Якщо цей поріг перевищено, можуть мати місце судоми, які не дозволяють людині випустити живі частини без сторонньої допомоги — особливо високий ризик для зварювальників у повсякденній роботі.
Змінний струм вважається значно небезпечнішим за постійний, оскільки може порушити ритм серця та викликати фібриляцію шлуночків. Часто
недооцінюють також, що вже при низьких струмах від 1 до 10 мА достатньо, щоб викликати неконтрольовані рефлекторні рухи, що часто призводять до вторинних нещасних випадків. Наприклад, такі неконтрольовані реакції можуть призвести до падіння з драбини або до інших травм.
Окрім сили струму, тривалість впливу на людське тіло також відіграє вирішальну роль у ризику травм. Чим довше триває струмовий потік, тим серйознішими є наслідки для здоров'я. З цієї причини для зварювальників обов'язково потрібно носити відповідне захисне спорядження. В Європі зварювальні рукавички повинні відповідати вимогам норми EN 12477, а взуття — класу захисту S3 згідно EN ISO 20345.
Як визначати небезпеку?
Сила струму (I) залежить від прикладної напруги (U) та опору (R) і підпорядковується закону Ома (U = R x I). Якщо потрібно визначити силу струму, можна прийняти як опір тіла (без захисного спорядження) від руки до руки або від руки до ноги приблизно 1 000 Ом. Якщо зварювальний апарат за паспортом має напругу холостого ходу 50 В, то згідно з законом Ома (I = U / R) через тіло може протекти небезпечний струм 50 мА.
Увага при зварюванні з використанням кількох зварювальних апаратів
Коли зварювальники одночасно працюють кількома зварювальними апаратами над одним виробом або над з’єднаними провідними деталями, виникаюча напруга доторку — зокрема напруга холостого ходу — може досягати недопустимо високих значень. Такий небезпечний стан часто не виявляється одразу.
«Особливо на будівельних майданчиках це не рідкість», — розповідає Франц Біхлер, тренер зварювання Fronius International. «Раніше ми часто зварювали довгі деталі довкола у двох або трьох осіб — також з різною полярністю, щоб досягти оптимальних результатів. Якщо в таких ситуаціях заземлення некоректне, сумарна напруга може протікати через тіло зварювальника — з небезпечними для життя наслідками, такими як удар струмом, порушення серцевого ритму або важкі опіки.»
Під час зварювання змінним струмом (AC) впливають як полярність ланцюгів, так і мережеве підключення до пристроїв, що зумовлює відповідну напругу холостого ходу. За несприятливих умов напруга дотик може збільшитися до суми всіх напруг холостого ходу використаних пристроїв. Тому перед початком робіт обов'язково слід виміряти напругу між зварювальними пальниками або електрододержателями. Вимірювання виконується мультиметром, при цьому обидва вимірювальні щупи слід прикласти безпосередньо до зварювальних пальників (електрододержателів) – (рисунок 2).
Роботодавець має обов'язки щодо захисту та інформування
Ефективні заходи захисту можуть запобігати нещасним випадкам на роботі. Відповідальність за їх впровадження зазвичай лежить на роботодавця. Міжнародні норми та правила — зокрема ISO (International Organization for Standardization), ASME (American
Society of Mechanical Engineers), AWS (American Welding Society) та DIN (Deutsches Institut für Normung) — становлять основу безпечних умов праці.
Зварювальники повинні обов'язково бути проінформовані про потенційні небезпеки. Відстань між кінцями зварювання має бути такою, щоб уникнути одночасного контакту з двома пальниками або електрододержателями. Якщо це неможливо, робочі зони повинні бути ізольовані перегородками. Додатково має бути за допомогою відповідних вимірювань переконатися, що сумарна напруга не перевищує дозволений максимум напруги холостого ходу.
Що варто враховувати під час зварювання?
Перед початком робіт зварювальники повинні переконатися, що використовувані зварювальні пристрої перебувають у бездоганному стані. Непотрібні або залишені без нагляду — вимикайте та відключайте від електромережі. Роботу слід виконувати згідно з захистом, зазначеним на паспорті пристрою, з дотриманням відповідної інструкції з експлуатації.
Пристрої з ступенем захисту IP21 дозволено використовувати лише у сухих внутрішніх приміщеннях. Для використання на відкритому повітрі потрібен щонайменше ступінь захисту IP23. Заземлювальні кабелі слід якнайближче підключати до зварювальної ділянки — або безпосередньо до заготовки, або до її опори.
У разі несправностей слід негайно відключити живлення — або шляхом вимкнення, або витягування мережевого штекера. Пошкодження зварювальних апаратів, мережевих кабелів або комплектів шлангів слід терміново повідомити зварювальний нагляд. Несправні пристрої не повинні використовуватися або відкриватися самовільно — особливо не шляхом зняття захисного кожуха.
Небезпека через перенесені зварювальні струми
Неправильне поводження з зварювальними пристроями може призвести до значних небезпек. Особливо критично — неправильно підключені заземлювальні кабелі або неуважно залишені електрододержувачі. Такі помилки можуть призвести до перегорання захисних провідників, зварювальних апаратів або інших електричних пристроїв. Оскільки захисні перерви зазвичай не видно зовні, вони становлять значний ризик для всіх, хто працює з ушкодженими пристроями.
Найпоширеніші причини розриву захисного проводу та пов’язаних з цим нещасних випадків — недбалість та відсутність уваги. Типові приклади — неізольовані електрододержувачі, які лежать на зварювальному апараті, або електроінструменти, які залишаються на зварювальному столі під час зварювальних робіт (малюнки 3 та 4).
Однак той, хто дотримується діючих норм щодо захисних заходів, може ефективно захиститися від перенесених зварювальних струмів. Зворотній шлях зварювального струму (маса) має бути безпосередньо на заготовці або її опорі — або за допомогою зажимів або магнітних притягувальних елементів. Інші деталі, такі як металеві прути, ланцюги або кранівні троси, не повинні використовуватися як зворотний провідник.
Якщо за винятком слід зварювати заготовки на підвішеному крана-гачку, потрібно ретельне екранування — наприклад за допомогою сухих текстильних мотузок або ізоляційного вузла. Якщо під час зварювальних робіт застосовуються зняті робочі кошики, вони повинні бути ізольовані
відповідним чином. Якщо одночасно зварюють та працюють з електроінструментами, використання слід лише захищене ізоляцією.
Робота під підвищеною електричною загрозою
На робочих місцях із обмеженою рухливістю існує підвищений ризик електричної небезпеки. Це стосується особливо, коли зварювальники змушені працювати у примусових позах — наприклад на колінах — і контактують із електропровідними частинами. Такі області, повністю або частково оточені електропровідними матеріалами, також становлять небезпеку. Навіть випадкові або неминучі дотики можуть призвести до ураження електричним струмом.
Для спрощеної оцінки того, чи існує підвищена загроза при дуговому зварюванні, використовується таке правило: якщо вільний простір між протилежно розташованими провідниками менше двох метрів — за довжиною, шириною, висотою чи діаметром — слід говорити про підвищену електричну небезпеку.
Особливу обережність слід дотримуватися на мокрих, вологих або гарячих робочих місцях. У таких умовах електричний опір шкіри, захисного одягу та використаних допоміжних засобів може суттєво зменшитися через вологу або піт. До «мокрих» відносяться робочі місця, де одяг просочений та стає провідним — що значно підвищує ризик ураження електричним струмом.
Захисні заходи при підвищеній електричній загрозі
При роботі під підвищеною електричною небезпекою дозволяється використовувати лише дозволені зварювальні пристрої з символом [S]. Додатково потрібні особливі заходи захисту: зварювальники повинні бути захищені ізолюючими підкладками або проміжками від електропровідних елементів та вологих підлог і стін.
Якщо така ізоляція неможлива через додаткові небезпеки — наприклад ризик падіння — або через тісні просторові умови, дозволяється працювати лише в сухому, непошкодженому робочому одязі. У ситуаціях, де постійно сухий одяг не може забезпечити безпеку, для дугового зварювання заборонено застосовувати все, крім джерел постійного струму.
Напруга холостого ходу використаних пристроїв має бути якнайнижчою — залежно від завдань зварювання та характеристик пристроїв — і не перевищувати 75 В. Зварювальні пристрої не повинні знаходитися в безпосередній зоні небезпеки. Для дистанційного керування цими пристроями слід застосовувати захищену низьковольтну напругу.
Крім того, потрібно забезпечити, щоб зварювальники не працювали самі — обов'язковий відповідальний нагляд зварювальників. Зварювання під підвищеною електричною загрозою дозволяється лише кваліфікованим фахівцям.
Підсумок та висновки
Безпека повинна бути першочерговою під час зварювання. Неправильне використання зварювальних пристроїв може мати серйозні наслідки — особливо через високі напруги холостого ходу, перенесені зварювальні струми або роботу під підвищеною електричною загрозою. Такі ризики можна значно зменшити, якщо ретельно дотримуватися відповідних заходів захисту.
Особлива увага потрібна на мокрих, вологих або гарячих робочих місцях, оскільки там захисна дія одягу та обладнання може бути знижена. У разі виникнення порушень слід негайно вжити відповідних заходів, щоб уникнути травм та
