GB/T 33434-2016 船舶电弧焊烟尘排放率测定方法

　　ICS 47. 020. 01 U 06

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 33434—2016

　　船舶电弧焊烟尘排放率测定方法

　　Determination offumeemission rateduring arcwelding ofshipbuilding

　　2016-12-30发布 2017-07-01实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

　　GB/T 33434—2016

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1. 1—2009给出的规则起草 。

　　本标准由中国船舶工业集团公司提出 。

　　本标准由全国海洋船标准化技术委员会(SAC/TC12)归 口 。

　　本标准起草单位 :广船国际有限公司 、中国船舶工业综合技术经济研究院 、昆山京群焊材科技有限公司 。

　　本标准主要起草人 :李红菊 、马金军 、杨剑锋 、江泽新 、武晶 、童天旺 。

　　船舶电弧焊烟尘排放率测定方法

　　1 范围

　　本标准规定了船舶电弧焊烟尘排放率测定的一般要求 、试验程序 、测定结果计算及试验报告 。

　　本标准适用于实验室环境下焊条电弧焊 、气体保护焊焊接烟尘排放率及烟尘排放量的测定 。

　　2 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件 。

　　2. 1

　　烟尘 particulate fume

　　焊接过程产生的烟雾或尘埃 。

　　2.2

　　烟尘排放率 emission rateofparticulate fume

　　单位时间内产生的烟尘量 。

　　2.3

　　烟尘排放量 emission load ofparticulate fume

　　每 100 g熔敷金属产生的烟尘量 。

　　3 一般要求

　　3. 1 环境条件

　　测定电弧焊烟尘排放率 、烟尘排放量的环境条件应满足如下要求 :

　　a) 环境温度为室温 ;

　　b) 相对湿度不大于 75% 。

　　3.2 测量仪器仪表

　　测定电弧焊烟尘排放率 、烟尘排放量的仪器仪表包括 :

　　a) 测量焊接电流 、电压的钳表 ;

　　b) 记录时间的秒表 ,测量误差低于 0. 1 s;

　　c) 干伸长度测量块 ,测量误差低于 1 mm;

　　d) 称量的天平 ,测量精度为 1 mg;

　　e) 气体流量计 ,测量误差低于 1 L/min;

　　f) 测量温度 、湿度的温湿度计 。

　　以上仪器仪表均应计量合格并在有效期内 。

　　3.3 试验设备

　　3.3. 1 试验装置

　　试验装置为可由薄钢板制成的一个半封闭装置 , 内部表面应光滑 ,避免烟尘的沉积 。装置内的尖角

　　GB/T 33434—2016

　　和凸起不应削弱空气通过的流速 。试验装置的型式参见附录 A。

　　3.3.2 抽尘装置

　　能提供一定的空气流速 ,流量控制在 700 L/min~ 1 000 L/min。

　　3.3.3 过滤装置

　　3.3.3. 1 过滤装置应固定在试验装置的上端部分 ,并与抽尘装置相连 。

　　3.3.3.2 过滤装置应配有玻璃纤维滤纸或石英纤维滤纸(统称滤纸) ,用于收集排放率(量) 测定时产生的烟尘 ,滤纸符合下列要求 :

　　a) 有足够的韧性 ,测定过程中不应产生撕裂或穿孔 ;

　　b) 结构宜紧密 ,对 0. 3 μm 以上的颗粒吸附率应达到 99. 5% ,操作过程尽量不产生烟尘流失 ;

　　c) 滤纸的有效表面积应不小于 80 cm2 。

　　3.4 焊接试件

　　3.4. 1 试验所用母材应采用与焊接材料熔敷金属的化学成分及力学性能相匹配的材料 。

　　3.4.2 适用于直线焊接的试件规格宜为 500 mm×50 mm×10 mm(长 ×宽 ×厚) ;也可采用其他规格 ,但应能满足收集不少于 100 mg烟尘焊接所需焊缝长度的要求 。

　　3.4.3 试件应打磨干净 ,表面不应有油 、锈 、污渍等 。

　　3.4.4 试件的焊接位置为平焊 ,主要采用表面堆焊的形式 。

　　4 试验程序

　　4. 1 焊条电弧焊

　　4. 1. 1 准备工作

　　试验装置放置在无干扰的环境中 , 固定焊接试件 ,试件与焊条之间的角度宜为 80 °。确保焊接过程中焊接试件不会移动 、弯曲或伸缩 。重复使用同一焊接试件时 ,每次开始焊接前 ,需重新固定试件 ,生成新的焊缝 。

　　4. 1.2 设定焊接参数

　　焊接电流和电弧电压的设定参照焊接材料制造商推荐的参数 。

　　4. 1.3 确定烟尘排放率测试时间

　　4. 1.3. 1 烟尘排放率测试时间的确定 , 以收集不低于 100 mg烟尘的燃弧时间为极限 。

　　4. 1.3.2 预先设定燃弧时间为 60 s,精度为 0. 1 s,如果收集的烟尘超过 100mg,则以 60 s燃弧时间为烟尘排放率测试时间 。

　　4. 1.3.3 燃弧时间超过 60 s,若收集的烟尘少于 100 mg,则估算至少产生 100 mg烟尘需要消耗的焊条数量 ,并焊接消耗相应数量的焊条 ; 以收集不少于 100 mg烟尘的燃弧时间为烟尘排放率测试的时间 。

　　4. 1.4 测定烟尘排放率

　　4. 1.4. 1 按下列步骤测定烟尘排放率 :

　　a) 称量恒重 、洁净的滤纸质量(W1 ) ,精确到 1 mg,将滤纸安装在过滤装置上 ;

　　b) 固定焊接试件前 ,称量焊接试件的质量(m1 ) ,精确到 1 mg;

　　c) 启动抽尘装置 ,开始焊接 ,启动秒表 , 达到确定的烟尘排放率测试时间 , 或者当焊条完全消耗时 ,停止焊接 ,关闭秒表 ,记下燃弧时间(s) ;

　　d) 让抽尘装置继续运行 ,抽尘时间至少 30 s,试验装置内的烟尘已被清除 。关掉抽尘装置 ,取出滤纸 ,取出滤纸时防止烟尘流失 ,再次恒重称量吸附烟尘的滤纸质量(W2 ) ;

　　e) 焊接完毕 ,对焊接试件进行脱渣处理 ,称量焊接试件质量(m2 ) ;

　　f) 若测试试验需要多根焊条才能收集足够的烟尘 ,则重复上述过程 ,用同一滤纸收集烟尘 ,计算总燃弧时间 。

　　4. 1.4.2 在相同条件下 ,按照 4. 1. 4. 1 的试验步骤重复测定 3 次 ,计算烟尘排放率 3 次测定的算数平均值 。如果任一结果与平均值相差大于 10% ,则重新测定两次 ,取 5 次结果的算数平均值 。 如果任一结果与新的平均值相差仍大于 10% ,检查整个操作流程 ,确保所有设备运行正常 ,再重复整个操作流程 。

　　4. 1.4.3 烟尘排放率测试中 ,每次试验完毕 ,清理干净试验装置内壁后 ,再进行另一次试验 。

　　4.2 气体保护焊

　　4.2. 1 准备工作

　　气体保护焊可采用手工焊或自动焊装置进行烟尘收集 。试验装置放置在无干扰的环境中 ,重复使用同一焊接试件时 ,每次开始焊接前 ,需重新固定试件 ,生成新的焊缝 。

　　4.2.2 确定试验条件

　　4.2.2. 1 确定焊接试验条件的步骤如下 :

　　a) 连接测量焊接电流 、电弧电压的监测设备 ;调整保护气体流量至要求值(由焊接材料制造商推荐) ;

　　b) 准备记时秒表 ;

　　c) 固定焊接试件 ,确保焊接过程中焊接试件不会移动 、弯曲或伸缩 ;试验过程中 ,干伸长度应保持不变 ;

　　d) 确定焊枪的角度 ,试件和焊丝之间的角度宜为 80 °,紧固焊枪 ;通过起降焊枪 ,设置干伸长度 ;

　　e) 设置焊接速度 ,保证焊缝表面质量 ; 通常情况下 , 焊接速度为 250 mm/min~ 300 mm/min或参照焊接材料制造商推荐的参数 ;

　　f) 设置与焊接速度相匹配的焊接电流和电弧电压 ,焊接试验焊缝 ;

　　g) 重复 c) ~f) 。在 60 s燃弧时间内重新焊接试验焊缝 ,并记录测试期内的平均焊接电流和电弧电压 。

　　4.2.2.2 按照 4. 2. 2. 1 获得的试验条 件 , 进 行 验 证 试 验 , 在 60 s燃 弧 时 间 内 产 生 的 焊 缝 不 应 有 气 孔 等缺陷 。

　　4.2.3 确定烟尘排放率测试时间

　　烟尘排放率测试时间的确定按 4. 1. 3。

　　4.2.4 测定烟尘排放率

　　按照 4. 2. 2 确定的试验条件 ,烟尘排放率测定步骤按 4. 1. 4。

　　5 测定结果计算

　　5. 1 烟尘排放率按式(1)计算 ,结果精确到 0. 1 mg/s;每组试验应取算术平均值并保留一位小数作为测

　　定结果 。

　　Fs ……………………( 1 )

　　式中 :

　　Fs — 烟尘排放率 ,单位为毫克每秒(mg/s) ;

　　W1 — 烟尘收集前滤纸质量 ,单位为毫克(mg) ;

　　W2 — 烟尘收集后滤纸质量 ,单位为毫克(mg) ;

　　T — 燃弧时间的数值 ,单位为秒(s) 。

　　5. 2 烟尘排放量按式(2)计算 ,结果精确到 1 mg/100g;每组试验应取算术平均值并保留一位小数作为测定结果 。

　　Fs ……………………( 2 )

　　式中 :

　　Fs1 — 烟尘排放量 ,单位为毫克每 100克(mg/100g) ;

　　m1— 焊接前焊接试件质量 ,单位为克(g) ;

　　m2— 焊接后焊接试件质量 ,单位为克(g) 。

　　6 试验报告

　　6. 1 试验报告的基本内容包括 :

　　a) 试验标准 ;

　　b) 试验日期 ;

　　c) 试验地点 ;

　　d) 试验人员 ;

　　e) 试验环境条件 ;

　　f) 材料名称或牌号 ;

　　g) 样品标识 ;

　　h) 焊接条件 ;

　　i) 试验结果 。

　　6.2 试验报告的格式参见附录 B。

　　附 录 A

　　(资料性附录)

　　试验装置

　　A. 1 试验装置型式

　　试验装置型式和适用范围见表 A. 1。

　　表 A. 1 试验装置和适用范围

　　A.2 A型试验装置

　　A 型试验装置见图 A. 1,底面尺寸为 500 mm×500 mm ,环绕高为 100 mm ,锥高为 300 mm。安装一个直径为 200 mm ,高为 300 mm 的堆栈在试验装置的顶部 。在堆栈的顶部是过滤装置 ,用于收集排放的烟尘 。 图 A. 1所示的装置仅适用于自动焊试验 ,若修改后可嵌入手孔 ,则可用于手工焊试验 。

　　单位为毫米

　　说明 :

　　1— 抽尘装置 ; 3— 堆栈 ;

　　2— 过滤装置 ; 4— 试验装置本体 。

　　图 A. 1 A型试验装置

　　A.3 B 型试验装置

　　B 型试验装置见图 A. 2,底面直径为 600 mm ,高为 600 mm。B 型试验装置 300 mm 直径的上半部分 ,顶部嵌入抽尘装置 ,底部安装过滤装置 ,用于收集排放的烟尘 。B型试验装置有两个橡胶密封手孔 ,有一个大型观察窗及保护屏 。 图 A. 2所示的装置适用于自动焊试验和手工焊 。

　　单位为毫米

　　说明 :

　　1— 观察窗口和保护屏 ;

　　2— 焊枪 ;

　　3— 可调架子 ;

　　4— 焊极的延伸 ;

　　5— 干伸长度 ;

　　6— 转盘

　　7— 支撑桌子 ;

　　8— 加劲环 ;

　　9— 试验装置本体 ;

　　10— 过滤装置 ;

　　11— 抽尘装置 。

　　图 A.2 B 型试验装置

　　A.4 C型试验装置

　　C 型试验装置见图 A. 3,底面尺寸为 700 mm×700 mm ,高为 500 mm。C 型试验装置上半部分直径为 300 mm ,顶部安装过滤装置 ,用于收集排出的烟尘 。从底面到过滤装置的高度约为 800 mm。抽尘装置附在柜子顶部 ,有一个带保护屏的观察窗 口 ;在一侧有手孔 ,便于手工焊接 。 图 A. 3 所示的装置适用于手工焊 。

　　单位为毫米

　　说明 :

　　1— 抽尘装置 ;

　　2— 通风 口 ;

　　3— 焊接平台 ;

　　4— 试件 ;

　　5— 手孔 ;

　　6— 试验装置本体 ;

　　7— 观察窗 口 ;

　　8— 过滤装置 。

　　图 A.3 C型试验装置

　　附 录 B (资料性附录)试验报告格式

　　推荐的电弧焊烟尘排放率(量)试验报告格式见图 B. 1。

　　图 B. 1 电弧焊烟尘排放量(率)试验报告格式

　　参 考 文 献

　　[1] ISO 15011-1:2009 Health and safety in welding and allied processes—Laboratory method forsamplingfumeand gases—Part1:Determination offumeemission rateduring arcwelding and col- lection offume for analysis.

　　[2] JISZ 3930 Determination of emission rate of particulate fumein arc welding.

　　[3] AWS F1. 2—2006 Laboratory Method for Measuring Fume Generation Rates and Total Fume Emission ofWelding and Allied Processes.