Jak se při tepelném dělení kovů chránit před zplodinami

Nemůžete udělat omeletu, aniž byste rozbili pár vajec – a stejně tak se při řezání nevyhnete uvolňování škodlivých plynů a kouře. V závislosti na typu materiálu a použitém plynu se během plazmového, laserového nebo autogenního (oxyfuel) řezání uvolňují do okolí extrémně jemné částice zinku, olova, kadmia, chromu, berylia a dalších látek. Mnohé z nich jsou vysoce zdraví škodlivé a mohou u lidí vyvolat vážná onemocnění. O to důležitější je při řezání plechů zabránit vdechování těchto zplodin. Existuje několik preventivních opatření a řešení, která zde chceme shrnout.

Faktory ovlivňující vznik zplodin

Složení a intenzita vznikajících zplodin závisí na řadě parametrů:

• Složení materiálu
• Technologie řezání (plazmové, laserové, nebo oxyfuel)
• Tloušťka materiálu
• Použitý řezný/technologický plyn (plazmový plyn, dusík, stlačený vzduch)
• Tlak řezného plynu
• Rychlost řezání a délka řezu

Podíváme-li se blíže na tyto faktory, největší význam má složení materiálu – to určuje chemické složení částic uvolněných během řezání. Tyto prachové částice jsou při tepelném dělení sice větší než při svařování, ale stále jsou dostatečně jemné na to, aby pronikly do plic, a mohou být karcinogenní. U laserového řezání jsou částice ještě jemnější kvůli vysoké energetické hustotě procesu a mnohou pronikat přes stěnu buněk.

Zdroj: European Welding Association (EWA), Technical Committee „Health and safety equipment“ (TC HSE), informační dokument, verze 03/2024 „Introduction in methods of prevention and extraction of welding fume“

Kromě jemného prachu vznikají také oxid dusnatý a oxid dusičitý, tedy tzv. nitrózní plyny. Tyto jedovaté plyny mají dráždivé a leptavé účinky a mohou způsobit plicní edém i 24 hodin po jejich inhalaci.

Každá technologie řezání je specifická a představuje trochu jiná rizika, která ale nejsou předmětem tohoto článku. Zde se zaměříme především na řešení, jak tato rizika plynoucí z procesu řezání eliminovat.

Kontrola podmínek na pracovišti

Pokud řežete jen příležitostně, pracujete za jiných podmínek než při řezání ve směnném provozu. Přestože se můžete dočíst, že pro občasné řezání stačí pravidelně větrat, ujistěte se, že máte k dispozici adekvátní OOPP (osobní ochranné pracovní podmínky) – minimálně helmu s ventilací.

Při pravidelném řezání je nezbytný průmyslový filtrační systém, vhodně navržený pro vaše podmínky. Rádi vám představíme některé z nich.

Snížení množství zplodin úpravou procesu

Stejně jako u svařování lze i u tepelných procesů nastavit parametry tak, aby se snížila tvorba emisí.
Například použití trysky 2,4 mm a 150 A umožní rychlý postup, ale produkuje více emisí než řezání tryskou 1 mm při 80 A. Užší svarová spára znamená menší množství zplodin.

Vliv procesních plynů

Laserové řezání produkuje nejméně procesních plynů a používá se hlavně na tenčí plechy (do 10 mm), ale moderní lasery zvládnou i 60 mm. Kvůli radiaci musí laserové řezání probíhat vždy v uzavřeném a izolovaném prostoru. Musí být 100% vyloučeno nebezpečí nechtěného odrazu paprsku. Laserová řezací hlava připevněná k robotu je povolena pouze v uzavřeném prostoru, do kterého nelze během činnosti vstoupit.

Plazmové řezání vyžaduje často dva procesní plyny: plazmový plyn, který přenáší elektrickou energii na obrobek a taví materiál. Druhým je takzvaný ochranný plyn, který působí jako procesní plyn a vyfukuje roztavený materiál. Pokud se jako ochranný plyn používá stlačený vzduch, vznikají také škodlivé plyny: oxid dusnatý a oxid dusičitý. Ty se také nazývají NOx, tj. plynné sloučeniny dusíku a kyslíku. Použitím čistého dusíku jako ochranného plynu můžete zabránit tvorbě škodlivých NOx, protože plazmový plyn neobsahuje kyslík jako reaktant.

K omezení emisí můžete také použít například argon nebo argon-vodík. Je důležité, aby dusík neměl k dispozici kyslík jako reaktant.

Autogenní řezání (oxyfuel) se používá především na řezání konstrukční oceli, obzvlášť na nelegované nebo nízko legovanou ocel. Řezným plynem bývá acetylén, propan a propan-butan. Acetylen má při vdechování narkotické účinky.

Odsávání zplodin – nejúčinnější ochrana zdraví
Emise nelze nikdy zcela eliminovat, proto je odsávání během řezání nejúčinnější ochranou. V dílnách jsou nejlepším řešením řezací stoly s možností odsávání nebo vodní stoly. Obě varianty jsou velmi efektivní.

Řezací stoly s integrovaným odsáváním

Čím blíže k místu vzniku se zplodiny odsávají, tím účinnější je jejich zachycení. Při svařování se tomu říká odsávání u zdroje, kde speciální odsávají hořák přímo zachycuje výpary.

Při tepelném dělení (řezání) jsou zplodiny jsou téměř výhradně foukány směrem dolů, pod materiál. Směrem nahoru unikají plyny pouze při zapalování nebo při průpalu. Proto se doporučuje používat řezací stůl se spodním odsáváním zplodin.

Princip řezacích stolů s integrovaným odsáváním

Obrázek: Řezací stůl se spodním odsáváním, přední a boční pohled

Řezací stoly s integrovaným odsávacím systémem jsou poměrně rozměrné. K zajištění nejúčinnějsí extrakce, bývají stoly rozděleny na jednotlivé segmenty (obrázek vpravo, boční pohled). Použitím tlačítka aktivuje řezací hořák otevření odsávací oblasti přímo pod sebou. To umožňuje nejúčinnější odsávání ve specifických místech, odsávání je aktivní přímo v segmentu, nad kterým se řezací hořák právě nachází.

Struska propadá do sběrné nádoby, zatímco plyny se nasávají do kanálu a dále do filtračního systému (obrázek vlevo, přední pohled).

Doporučujeme řezací stůl HERR® se spodním odsáváním
Účinný, snadná instalace i údržba
https://ex-track.com/herr-downdraft-table-1600×3200/

Foto: Řezací stůl HERR^® se spodním odsáváním 1600 x 3200

Vodní řezací stoly

Obrázek: Vodní řezací stůl

U vodních řezacích stolů je paprsek mířící dolů zachycen ve vodní lázni. Struska a pevné části řezaného materiálu padají do vody. Vodní stůl je naplněn vodou, která sahá do výška přibližně 20 mm pod spodní hranu materiálu. Malé množství zplodin může unikat mezerou mezi mříží a hladinou vody.

Účinnost stolů se suchým odsáváním je obecně vyšší než už vodních stolů. U menších materiálů lze účinnost odsávání zvýšit zakrytím řezací mříže dalším plechem. Vodní řezací stůl nevyžaduje další přídavný filtrační systém, ale voda vyžaduje ošetření chemickými aditivy a kontaminovaná voda musí být průběžně měněna. V závislosti na velikosti stolu, je třeba také vzít v úvahu, že voda přidává na hmotnosti (800-1000 l). S ohledem na podmínky pracoviště, je vodní řezací stůl jednoduché řešení.

Doporučujeme vodní řezací stůl HERR® 1.600 x 3.200 mm
Řešení pro přenosné řezací systémy, ideálně v kombinaci s řezacím systémem EX-TRACK® CNC.
https://ex-track.com/herr-water-table-1600-3200/

Vodní řezací stůl EX-TRACK® 1.000 x 2.000 mm
Malý a vysoce účinný, určen pro řezací systém EX-TRACK® CNC. https://ex-track.com/ex-track-water-table/

Foto: Vodní stůl EX-TRACK^® 1000 x 2000

Malé dílenské stoly

Obrázek: Dílenské stoly

Princip fungování je podobný jako u velkých řezacích stolů s odsáváním. S ohledem na malou řezací plochu se vyrábí bez segmentace. Materiál se pokládá na řezací lamely (mřížku). Všechny jiskry a struska propadají na mřížku a jsou zachyceny tak, aby nebyly nasávány do odsávácího systému. Lehké částice jsou odsávány přes štěrbiny do potrubí a filtračního systému.

Doporučujeme stoly HERR® pro ruční řezání a svařování
https://ex-track.com/herr-hand-plasma-cutting-and-welding-table/

Filtrační systém

Malé částice a výpary, které vznikají při řezání jsou přímo vedeny do filtrační odsávací jednotky (na obrázku vlevo), kde se zachytí ve filtrech. V případě potřeby lze přívod vzduchu otevřít také směrem dolů. Přepážkové desky jsou instalovány přímo za vstupem. Ty zabraňují poškození filtrů jiskrami nebo většími částicemi. Tyto větší částice padají přímo do sběrné nádoby, kde jsou zachyceny.

Obrázek: Filtrační systém
Vlevo: Průtoková cesta odsávacím systémem, kontaminace částicemi
Vpravo: Průtoková cesta s filtrem, bez částic

V závislosti na místních předpisech je vyčištěný vzduch buď vypouštěn přímo do okolí, nebo odváděn ven prostřednictvím stávajícího odsávacího systému. Nejčastěji používané filtrační systémy pro řezání jsou systémy s nízkým podtlakem. Tyto systémy nabízejí vysoký průtok při nízkém statickém tlaku

Je účinnost filtru 99.99 % pro částice ≥ 0.5 µm dostačující?

Přímá odpověď na tuto otázku je NE. Důvod: 98,9 % všech částic je < 0.4 µm. To znamená, že maximálně 1.1 % objemu všech částic je zachycena ve filtru. Při velikosti částic ≥ 0,5 µm lze s účinností filtru 99,99 % zachytit pouze < 10 % všech částic.

Náš tip: Filtrační vložky certifikované podle směrnice DIN 1822 / ISO 29463

Ujistěte se, že váš filtrační systém zachytí také částice menší než 0.4 µm. Filtrační vložky certifikované podle směrnice DIN 1822 / ISO 29463 splňují tyto požadavky. Tyto filtry se často označují také jako filtry pro suspendované částice. Filtry tohoto typu musí splňovat minimálně třídu filtrace E10. Filtrační systémy HERR® splňují třídu filtrace E11.

Doporučujeme účinný filtrační systém:
Filtrační system série 880 se 2 filtry o ploše 20 m² – velmi kompaktní, lehký a mimořádně účinný. Vhodné pro řezací stoly PorVent
https://ex-track.com/central-extraction-system/

Závěrečná doporučení

• Výpary vznikající při řezání jsou zdraví škodlivé a je třeba zabránit jejich vniknutí do dýchacích cest člověka. Nejúčinnějším řešením jsou řezací stoly s integrovaným odsáváním.
• Zda se zvolí řezací stůl se suchým odsáváním a připojeným filtračním systémem nebo vodní stůl, závisí na místních podmínkách a individuálních preferencích.
• Nejdůležitější je, aby emise nepředstavovaly toxickou zátěž pro lidi ani životní prostředí.

Doufáme, že byl tento článek pro vás užitečný. Přečtěte si také další článek k tomuto tématu: Eliminujte znečištění vzduchu při řezání. Pokud potřebujete s něčím poradit, neváhejte se na nás obrátit: support@thermacut.cz

Text:      Thermacut, k. s.,
Photo:   archive of Thermacut, k. s.