第4章　熱處理安全與環保

4.1　熱處理生產過程中的安全問題

熱處理生產過程中的安全十分重要，沒有健全的、完善的安全衛生條件保證，生產就不能正常進行，就不能生產出優質、可靠性大、競爭力強的產品，因此，世界各國都非常重視熱處理的安全問題。

熱處理生產的安全牽涉的專業面很廣，它既有一般熱加工過程的高溫作業的危險因素和有害因素，又有燃料和工藝材料的化學毒性，所用設備的高壓電、電磁輻射和高密度能束等，還有粉塵、噪聲外來因素，把這些危害因素歸納起來，全方位地進行預防處理、排除，使熱處理永遠處于安全狀態，保證生產正常進行。

4.1.1　熱處理生產中的危險因素

在熱處理生產中潛伏著許多危險因素，如易燃易爆物質，粉塵、毒性物質及高頻、高壓電等。這些危害都可以對人或物造成不同程度的損害。因此，了解它們產生的根源、特性、危害程度以及防范措施，對于熱處理安全生產、保護勞動者的身心健康、預防職業病等都具有特別重要的意義。

危險因素是指對人造成傷亡或對物造成突發性破壞的因素。熱處理生產中常見的化學性危險因素有易燃、易爆和毒性物質，物理性危險因素有高壓電、熾熱物體及腐蝕介質、制冷劑、墜落物體或迸出物。其來源及危害程度見表4-1。

4.1.2　熱處理生產中的有害因素

有害因素是指危害操作工身心健康，導致職業病或造成慢性病損壞的因素。與上述危險因素的主要區別在于損害形式不同，有害因素為緩慢性的，而危險因素為突出性的。熱處理生產中常見的有害因素有熱輻射、電磁輻射、噪聲、霧霾、粉塵和有害氣體等，其來源和有害程度見表4-2。

4.1.3　熱處理生產廠房及作業環境

熱處理生產廠房一般應建成獨立的建筑物或位于大型廠房的一端、一側，但要用隔墻隔開。廠房結構的外墻、隔墻、地面、棚頂應采用防火耐熱結構。地面強度根據生產對象及批量，應承重1～5t/m2的載荷，地面所鋪材料要求耐熱、耐蝕、耐沖擊，按工藝要求可分別選用花網鋼磚或鑄鐵磚、混凝土、耐酸水泥和水磨地面。廠房要有足夠的高度，并合理開設天窗。廠房內和產生危害物質的區域，如浴爐、淬火槽、清洗槽等處應有足夠能力的抽風裝置。廠房應能滿足危險工作區域的特殊要求。氰鹽浴、高頻設備、中頻機組、激光、噴砂和噴丸等設備應隔成獨立的房間。氣體分配站、液氨、液化石油氣儲罐應放在車間外部的專用房間內，并與車間保持一定的距離。液體碳氮共滲、氮碳共滲和酸洗車間的頂棚、墻壁、地面應光滑、防潮、并便于清洗。廠房應配備氣體除塵裝置和污水處理設施，使污水達標排放。地坑內不得滲出地下水。井式爐和油槽的地坑應彼此隔開。廠房內的煤氣、乙炔、氧氣等各種架空管道應排列整齊，并保持一定的距離，按國家規定涂上安全色彩。要定期檢查管道及閥門，不得有泄漏現象。廠房應設避雷裝置、足夠數量的消防栓、滅火器及其他的消防設備設施。車間內設安全線、疏散出口通道，出入口應能滿足人員緊急疏散和消防車出入的要求。

熱處理作業環境應滿足下列條件。

①車間內工作地點的夏季溫度不得超過表4-3的規定。當工作地點的溫度超過35℃時，應采取有效的防暑降溫措施。

②工作場地空氣中有害物質的最高允許濃度見表4-4。

③工業企業的噪聲標準應符合表4-5的規定，A聲級最高不得超過115dB。

①A聲級指測聲儀（聲級儀）中安裝濾波器（稱A計權網絡），中、低頻聲按比例衰減通過，而100Hz以上的聲音無衰減地通過。這種被網絡計權的聲壓級稱為A聲級。

④按各操作崗位的光照度要求可劃分為一般照明、局部照明和混合照明。廠房應備有應急照明燈。

⑤車間內生產設備、物料存放點應方便人員操作，并設有寬度不小于1.5m的人行通道和不小于3m的車行通道。

⑥設備至墻壁間的距離應大于1m，設備之間的距離應大于表4-6的規定。

①不適用于連續淬火生產線。

⑦對危及人身安全的設備及區域，應設置醒目的安全標志牌、報警設施及保護設施。

⑧電磁輻射。高、中頻感應加熱會對某些人群造成中樞神經系統功能障礙和植物神經失調，要求對設備進行屏蔽，使作業區的電場強度<20V/m，磁場強度不超過5A/m。

對于高頻電磁輻射，按GB 8702的規定，職業照射在每天8h工作期間，任意連續6min，按全身平均的比吸收率（指生物體每單位質量所吸收的電磁輻射功率，即吸收劑量率）應小于0.1W/kg，公眾照射在24h內，任意連續6min，按全身平均的比吸收率應小于0.02W/kg。

4.1.4　熱處理設備的安全

（1）電阻爐的安全

①必須配備爐門（蓋）打開時自動切斷主回路電源的聯鎖裝置。

②帶電部分要有良好的絕緣性，不帶電部分要接地。

③打開和提升爐門時，電熱體和風扇要同時斷電。

④滲碳爐要有良好的密封性。通氣（或有機液體）井式爐爐壓不低于200Pa，箱式爐、推桿式爐爐壓不低于20Pa。

⑤可控氣氛爐前室頂部必須設安全防爆閥，截面積不小于0.05m2，動作壓力不大于500Pa。

⑥通水冷卻的電阻爐應安裝水溫、水壓和流量繼電器，出現異常情況時，應能斷電，及時報警。

（2）燃油、燃氣爐的安全

①燃油、燃氣爐管道應設總閥門，每臺設備上設分閥門。

②通入爐內的氣、油管道要有壓力調節閥、截止閥。

③燃燒器前應有火焰遞止器，工作爐應設防爆裝置。

④燃燒器的工作噪聲，氮氧化物的排放量和燃料與空氣混合均勻性等技術指標應符合有關規定。

⑤設置的可燃氣散放排氣管應高于屋頂2m以上。

（3）感應加熱裝置的安全

①高頻設備必須屏蔽，其上的觀察窗應敷金屬網，對裸露在外的變壓器也應屏蔽，作業部位高頻輻射的電場強度不應超過20V/m，磁場強度不超過5A/m。

②高壓部分有防觸電的特別保護裝置，當外殼打開時，主回路電源應自動切斷，設備場所設警示牌，設備外殼必須接地。

③中頻電機應配備空載限制器。

④控制按鈕和開關要置于明顯的和容易觸到的位置。同一臺設備供數個工作點時，可采用集中控制的工作臺，但每個工作點須設急停按鈕。

（4）真空爐的安全

①真空爐的抽氣系統中應配備與電源聯鎖的自動閥門，在發生停電事故時關斷抽氣管路，防止空氣和真空泵油進入爐內。

②設備應配備安全防爆裝置。

③所有的抽空裝置必須有排氣管道，并將氣體排放到室外。

④儲氣罐應配備安全閥。

⑤傳遞工件的各個運行機構應有可靠的聯鎖裝置。

⑥控制柜應有電源急停裝置。

（5）可控氣氛爐的安全

①吸熱式氣體發生爐或工作爐要配備溫度高于760℃又能通氣的安全控制系統，氣氛爐有一定的密封性要求。

②可燃氣體和制備氣氛在一定的混合比下有爆炸的危險（在密封容器及有火種的情況下），設備應具有安全防爆裝置。

③吸熱式、放熱式、氨制備氣體發生爐的管路必須安裝火焰逆止器。

④各種氣體發生爐都應具備在用氣量發生變化時（即使降為0時）仍不影響正常工作的措施（包括產氣的成分及安全）。

（6）淬火、回火油槽的安全

①等溫、分級淬火和回火油槽必須配備加熱、冷卻、攪拌和溢流、回流系統，并應設置等容積的泄油罐和與之相匹配的排油泵。

②淬火、回火油槽的工作溫度至少比其閃點低50℃以上，淬火油槽的容量要與淬火件的質量相匹配。

③油槽在非工作狀態時，加熱器應安裝在油面以下150mm處。

④配備必要的滅火設施及器具，以應對突發事故。

4.1.5　熱處理工藝作業的安全

（1）整體熱處理作業安全

①工件裝爐不得超高、超長、超寬，放置要平穩。

②電阻爐應有一定的絕緣電阻（三相電熱元件對地的絕緣電阻不小于0.5MΩ，控制電路對地的絕緣電阻不小于1MΩ）。

③電阻爐工件進、出爐時，必須切斷電源，風扇出故障應停用待修。

④燃氣、油爐應經常檢查管路的漏氣、漏油及燒嘴的燃燒情況，調整好油、氣與空氣的燃燒比。檢查風機屬正常狀態下才能對燒嘴點火，燃氣爐燒嘴點火時，先開爐門及空氣，排除殘余可燃氣后，點火開可燃氣；停止燒嘴燃燒時，先關可燃氣后再關空氣。

⑤一般情況下，保護氣氛爐的爐溫低于760℃時不得向爐內通可燃氣體。

⑥鹽浴爐啟動時，要防止已熔化的部分鹽浴發生飛濺現象，添加的新鹽、工件、夾具、脫氧劑等必須預先烘干，幾種配比的新鹽須混勻，并沿坩堝邊緣緩慢加入，嚴禁密封的空心工件進入鹽浴爐加熱，管件加熱時，管口不準正對著人。

⑦硝鹽浴的使用溫度不得超過600℃，硝鹽爐最好采用電加熱，控制儀表應有超溫保護，不允許在硝鹽爐中處理鎂合金，并嚴禁木炭、油污、氰化物進入硝鹽浴，也不準硝鹽帶入中、高溫鹽浴中。

（2）表面處理作業安全

①感應加熱淬火作業安全。

a.高頻淬火場地應鋪設耐25kV高壓的絕緣橡膠板和設防護遮欄，操作人員應穿絕緣鞋。

b.嚴格按設備的操作規程操作，當設備運轉正常后方可進行淬火操作。

c.感應器不應在空載的情況下送電。

d.在淬火過程中出現異常情況時，應立即按下急停按鈕，切斷電源，檢修前應先放電。

e.高、中頻冷卻用水的溫度不得低于空氣的露點溫度。

②火焰淬火作業安全。

a.氧、乙炔、丙烷氣瓶應與火源保持10m以上的直線距離，并避免曝曬、熱輻射及電擊；氣瓶應有防凍措施。當瓶口結凍時可用熱水解凍，嚴禁用火烤，不得用有油污的手套開啟氧氣瓶，應裝有專用的氣體減壓閥，乙炔的最高工作壓力不得超過0.147MPa；瓶中的氣體不可用盡，瓶內的殘余壓力不得小于98kPa。

b.火焰淬火用來輸送氧氣、乙炔氣、丙烷氣的軟管應選用不同顏色的膠管，乙炔瓶必須直立放置。

c.與乙炔接觸的儀表、管子等零件，禁止用純銅或銅的質量分數超過70％的銅合金制造，乙炔管路應設防回火截止閥，并定期清理。

d.點燃噴火嘴時，應先開乙炔（丙烷）氣，點著后再開氧氣。

③激光熱處理作業安全。工件表面預先施加吸光涂層，但禁止使用燃燒時產生油煙及反噴物的涂料。

（3）化學熱處理作業安全

①正確使用各種滲劑。

②廢氣必須點燃。

③固體滲碳、固體滲硼及粉末滲金屬的場地應設抽風排氣系統，空氣中粉塵的含量不得超過國家相關標準。

④可控氣氛爐的通氣方法參照整體熱處理的有關規定。

（4）真空熱處理作業安全

①通電前應測量電熱元件對地的絕緣電阻，應不低于10MΩ時方可送電（低電壓大電流加熱的內熱式真空爐不低于2MΩ，其他高壓外熱式不低于10MΩ）。

②對多室真空爐，應避免熱閘閥反向受力，加熱室壓力應低于預備室壓力。

③在向爐內通入氫或氮氫混合氣時，爐內必須達到規定的泄漏率，不得有漏氣現象。

④使用高真空油擴散泵時，擴散泵的真空度達到10Pa時方可通電加熱擴散泵油，而停泵時擴散泵油必須完全冷卻后方可停止抽真空。

⑤爐溫高于100℃時，不得向爐內充入空氣或打開爐門。

⑥停爐前爐溫必須低于一定的溫度（150℃）時方可停電斷水。

4.1.6　生產物料和剩余物料

根據GB12801《生產過程中安全衛生要求總則》，在制訂熱處理車間有關的生產過程、衛生標準時，必須對選用生產物料的原則，對危險因素和有害因素的生產物料、剩余物料的儲存和運輸作出規定和提出安全措施。

（1）生產物料　生產物料是指生產需要的原料、材料、燃料、輔料和半成品。熱處理生產所需要的物料種類繁多，按存在的危險因素和有害因素來劃分，則可分為兩種：一種是不存在有害因素的，如鋼鐵等金屬半成品、鹽浴用的氯化鈉、淬火用的水基等；另一種是存在危險因素的，該種生產物料即為熱處理生產過程中常見的危險因素、有害因素的來源之一，在安全生產中必須給予高度重視。

①選用生產物料的原則。從安全生產的角度出發，選用生產物料的原則主要是優先采用無毒和低毒的工藝材料，限制和禁止使用劇毒的鹽類。

②危險和有害生產物料的儲存。對危險和有害的生產物料必須嚴格按產品的安全要求使用和儲存。有關使用方面的安全要求將在此后的有關章節中闡述，這里僅就儲存方面的安全要求作簡單敘述。

a.應根據生產的需要在車間倉庫內存放適量的危險和有害的生產物料。車間的庫房只作為供日常消耗物品的儲存場所，大批量的生產物料儲存在總廠的各類庫房中。對劇毒的氰化鈉應設專人（兩人以上）管理，并有嚴格的領用手續，領用的數量僅限當日消耗量。

b.生產物料的包裝容器應符合要求，如易燃的有機液體應儲存在金屬容器內，要有醒目的標識牌，必要時列出注意事項。

c.存放物品的貨架、容器應具有足夠的強度、剛度和耐蝕性能。

d.儲存地點應通風良好，不受潮、不曝曬，遠離火源及熱源，避免機械撞擊，并配制符合規定的照明和消防器材。

e.應按各類物品的特性要求分別儲存，如氧氣瓶不能與油脂類、乙炔放在一起，有機物滲劑不得與氧化劑放在一起等。

f.儲油地（罐）應設避雷裝置。

g.搬運有毒有害生產物料時應穿戴必須的勞保用品。

③對煤氣中含硫量的要求。根據規定，對城市煤氣、發生爐煤氣和天然氣要求含硫量不得超過180mg/m3。這是因為這幾種氣體燃燒中如果含硫量過高，會嚴重腐蝕爐襯，影響生產裝置的安全。氣體硫化物一般以硫化氫的形式存在。硫化氫散入大氣中會造成嚴重的環境污染，影響人身健康，故對這幾種物料提出了含硫量的最高限值。

（2）剩余物料　剩余物料是指生產過程中的余料和生產過程中產生的廢品、廢料，涵蓋氣態、液態和固態物質。與生產物料一樣，剩余物料也可以分為存在危險因素和有害因素與不存在危險因素和有害因素兩種。如生產過程中出現的廢品是鋼鐵制件，不會對人或設備造成危害。而氣體滲碳爐排出的廢氣CO等則屬于危害的剩余物料。危害和有害剩余物料的處置大體上有如下幾種方法。

①有毒的氣體燃燒產物應點燃；噴砂、噴丸產生的粉塵應經水洗等無害處理后排放；鹽浴爐蒸發氣體應經抽風罩排放，使車間工作場地空氣中的有害物質的最高容許濃度不得超過JB/T 5073《熱處理車間空氣中有害物質的限值》的規定。

②及時檢修輸送管路，不得使用滲漏的容器，避免有毒氣體和液體的泄漏。

③帶油脂的淬火廢液和清洗廢液的處置應符合下列要求。

a.在車間外設廢水處理池，處理后的油脂含量應不大于50～100mg/L，COD（化學需氧量）為100～300mg/L后方可排入廠區總下水道至廠區進行集中處理。

b.若廠區無集中處理設施，應進一步處理至油脂不大于100mg/L，COD不大于100mg/L，pH=6～9后方可排放。

c.含有氯化鋇和亞硝酸鈉的廢水應進行無害化處理后方可排放。

d.對不能再用的老化淬火油，應交有關廢品再生部門處理，不得隨意廢棄。

e.對含有氰化物及其他有毒的可溶性廢鹽、廢渣，應按國家有關規定進行處理或上繳環保部門集中處理。