Xử lý khói hàn

Xử lý khói hàn là công việc cần thiết trong quá trình sản xuất. Khói hàn chứa nhiều thành phần bụi và khí độc hại ảnh hưởng đến sức khỏe cũng như môi trường.

Navis Group xin giới thiệu tổng quan về các phương pháp hàn, các loại khí thải phát sinh trong quá trình hàn và phương pháp xử lý khói hàn hiệu quả nhất.

1. Các phương pháp hàn kim loại phổ biến

Hàn là phương pháp nối hai hay nhiều chi tiết kim loại thành một mà không thể tháo rời được bằng cách nung nóng chúng tại vùng tiếp xúc đạt đến trạng thái nóng chảy hay dẻo, sau đó các chi tiết hàn dính chặt với nhau.

Có nhiều cách phân loại phương pháp hàn như:

– Phân loại theo trạng thái hàn: Hàn nóng chảy và hàn áp lực.

– Phân loại theo dạng năng lượng sử dụng: Hàn điện, hàn cơ học, hàn hóa học hoặc kết hợp các phương pháp trên.

Do đó, Navis Group xin giới thiệu các phương pháp hàn được sử dụng phổ biến trong thực tế sản xuất để xác định các nguồn phát thải khói hàn chính.

1.1. Hàn hồ quang tay

Hàn hồ quang là phương pháp hàn nóng chảy dùng nhiệt của ngọn lửa hồ quang sinh ra giữa các điện cực hàn.

Sự cháy của hồ quang phụ thuộc vào điện thế giữa hai điện cực, cường độ dòng điện và khoảng cách của chúng.

Khi hồ quang cháy ổn định, nhiệt độ trong cột hồ quang đạt tới 6000 độ C, ở Ca tốt khoảng 2400 độ C và anot khoảng 2600 độ C.

Hàn hồ quang tay được sử dụng phổ biến do chi phí đầu tư thấp, thiết bị đơn giản, hàn được nhiều vị trí (6G).

Khí thải phát ra từ phương pháp này thường là bụi kim loại, bụi Oxit kim loại, trạng thái ion của kim loại hàn và nhiều hợp chất khí bị oxy hóa của thuốc hàn và kim loại (hợp chất của Carbon, Clo, Lưu huỳnh, Nito, Phốt pho, Ozon…).

1.2. Hàn hồ quang tự động và bán tự động

Hàn hồ quang tự động là quá trình hàn trong đó các khâu của quá trình được tiến hành tự động bởi máy hàn.

Hàn bán tự động là khi chỉ một số khâu trong quá trình hàn được tự động hóa.

Đặc điểm:

– Năng suất hàn cao (gấp 5-10 so với hồ quang tay) nhờ sử dụng dòng điện hàn cao.

– Chất lượng mối hàn tốt và ổn định.

– Tiết kiệm kim loại nhờ hệ số đắp cao.

– Tiết kiệm năng lượng vì sử dụng triệt để nguồn nhiệt.

– Cải thiện điều kiện lao động.

– Thiết bị hàn tự động và bán tự động đắt, không hàn được các vị trí phức tạp.

1.2.1. Hàn hồ quang chìm (SAW- Submerged Arc Welding)

Là quá trình nóng chảy mà hồ quang cháy giữa dây hàn (điện cực hàn) và vật hàn dưới một lớp thuốc bảo vệ.

– Nhiệt lượng hồ quang rất tập trung và nhiệt độ rất cao, tốc độ hàn lớn, hàn được chiều dày lớn mà không cần phải vát mép.

– Chất lượng liên kết hàn cao do bảo vệ tốt kim loại mối hàn khỏi tác dụng của không khí xung quanh.

– Mối hàn có hình dạng tốt, đều đặn, ít khuyết tật như không ngấu, rỗ khí, nứt và bắn tóe.

– Giảm tiêu hao vật liệu hàn (dây hàn).

– Hồ quang được bọc kín bởi thuốc hàn nên không hại mắt và da của thợ hàn.

– Lượng khói độc sinh ra trong quá trình hàn rất ít so với hàn hồ quang tay.

Thành phần khí sinh ra trong quá trình hàn gồm bụi kim loại, Ion kim loại, bụi Oxit kim loại, hợp chất Carbon, Ozone…

1.2.2. Hàn hồ quang nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ (GMAW- Gas Metal Arc Welding)

Là quá trình hàn nóng chảy trong đó nguồn nhiệt hàn được cung cấp bởi hồ quang tạo ra giữa điện cực nóng chảy (dây hàn) và vật hàn.

Hồ quang và kim loại nóng chảy được bảo vệ khỏi tác dụng của không khí bởi một loại khí hoặc hỗn hợp khí.

Khí bảo vệ là khí trơ (Ar, He hoặc hỗn hợp Ar+He) hoặc các khí hoạt tính (CO2, CO2+O2, CO2+ Ar…)

1.2.2.1. Hàn MIG – Metal Inert Gas

Hàn hồ quang nóng chảy trong môi trường khí trơ được gọi là hàn MIG.

– Vì các loại khí trơ có giá thành cao nên thường dùng để hàn kim loại màu, thép hợp kim và các chi tiết yêu cầu chất lượng mối hàn cao.

– Khí Ar thường dùng để hàn các vật liệu thép, khí He thường dùng để hàn các liên kết có kích thước lớn, các vật liệu có tính giãn nở nhiệt cao như Al, Mg, Cu…

Thành phần khí sinh ra trong quá trình hàn gồm bụi kim loại, Ion kim loại, bụi Oxit kim loại, hợp chất Halogen, khí trơ, Ozone…

1.2.2.2. Hàn MAG – Metal Active Gas

Hàn hồ quang bằng điện cực nóng chảy trong môi trường khí hoạt tính (CO2, CO2+O2, CO2+Ar…) được gọi là hàn MAG.

Hàn MAG được sử dụng rộng rãi do:

– CO2 là loại khí dễ kiếm, dễ sản xuất và giá thành thấp.

– Năng suất hàn trong CO2 cao, gấp 2,5 lần so với hàn hồ quang tay.

– Hàn được nhiều vị trí không gian khác nhau.

– Chất lượng hàn cao, sản phẩm ít cong vênh do tốc độ hàn cao, nguồn nhiệt tập trung, hiệu suất sử dụng nhiệt lớn, vùng ảnh hưởng nhiệt hẹp.

– CO2 thường dùng để hàn thep Cacbon trung bình, mối hàn ổn định, cơ tính của liên kết đạt yêu cầu. Nhưng nhược điểm là gây bắn tóe kim loại lỏng.

Thành phần khí sinh ra trong quá trình hàn gồm bụi kim loại, Ion kim loại, bụi Oxit kim loại, hợp chất Halogen, khí trơ, Ozone…

1.2.3. Hàn hồ quang điện cực không nóng chảy trong môi trường khí trơ (GTAW) – TIG

Hàn hồ quang điện cực không nóng chảy trong môi trường khí trơ (GTAW – Gas Tungsten Arc Welding) là quá trình hàn nóng chảy, trong đó nguồn nhiệt cung cấp bởi hồ quang được tạo thành giữa điện cực không nóng chảy và vũng hàn.

Vùng hồ quang được bảo vệ bằng môi trường khí trơ để ngăn tác động của không khí.

Điện cực không nóng chảy thường được dùng là Volfram nên phương pháp này được gọi là hàn TIG (Tungsten Inert Gas).

Hồ quang trong hàn TIG có nhiệt độ rất cao, có thể đạt 6100 độ C. Kim loại mối hàn có thể tạo thành chỉ từ kim loại cơ bản khi hàn những chi tiết mỏng, hoặc được bổ sung từ que hàn phụ.

Ưu điểm của hàn TIG

– Tạo mối hàn có chất lượng cao đối với hầu hết kim loại và phi kim.

– Mối hàn không phải làm sạch sau khi hàn.

– Hồ quang và vũng hàn có thể quan sát được trong khi hàn.

– Không có kim loại bắn tóe.

– Có thể hàn ở nhiều vị trí không gian.

– Nhiệt tập trung cho phép tăng tốc độ hàn, giảm biến dạng liên kết hàn.

Thành phần khí tạo ra trong khi hàn gồm bụi kim loại, các khí trơ, ion kim loại, bụi Oxit kim loại, hợp chất Halogen, Ozone…

1.3. Hàn kim loại bằng khí

Là việc sử dụng nhiệt của ngọn lửa sinh ra khi đốt cháy các khí cháy (C2H2, CH4, C6H6…) hoặc H2 với Oxy để nung chảy kim loại.

Nhiệt độ hàn phụ thuộc vào loại khí cháy với Oxy, thông thường từ 1800 độ C đến 3200 độ C.

– Được dùng để hàn nhiều loại kim loại và hợp kim: Đồng, nhôm, gang…

– Hàn được chi tiết mỏng và các loại vật liệu có nhiệt độ nóng chảy thấp.

– Năng suất thấp, dễ cong vênh vật liệu khi hàn.

Khí sinh ra trong khi hàn thường là CO2, bụi kim loại, bụi Oxit kim loại, hợp chất Halogen…

2. Ảnh hưởng của khói hàn tới sức khỏe

Trong khói hàn chứa rất nhiều các thành phần khí độc hại và bụi như:

Bụi kim loại, bụi Oxit kim loại, khí trơ, hợp chất Halogen, hợp chất của Carbon, Nito, Photpho, Ozone…gây ảnh hưởng đến sức khỏe người lao động cũng như môi trường.

Các loại khí và bụi kim loại có thể gây tổn thương phổi, mắt, da, mũi, họng và là nguyên nhân gây ra ung thư: Ung thư phổi, ung thư họng và nhiều bệnh liên quan khác…

3. Phương pháp xử lý khói hàn

Với thành phần trong khói hàn bao gồm cả bụi và khí độc hại. Do đó cần kết hợp các phương pháp để xử lý cả bụi và khí độc.

Tùy theo điều kiện làm việc, vị trí không gian, bố trí thiết bị trong nhà xưởng mà ta sẽ chọn phương pháp xử lý khói hàn hiệu quả nhất.

Thông thường sẽ dùng phương pháp hấp thụ và hấp phụ để xử lý hoàn toàn khói hàn.

Quý khách có thể tham khảo các phương pháp xử lý bụi và xử lý khí mùi của Navis Group trong các bài viết được trình bày chi tiết khác.