第4章　热处理安全与环保

4.1　热处理生产过程中的安全问题

热处理生产过程中的安全十分重要，没有健全的、完善的安全卫生条件保证，生产就不能正常进行，就不能生产出优质、可靠性大、竞争力强的产品，因此，世界各国都非常重视热处理的安全问题。

热处理生产的安全牵涉的专业面很广，它既有一般热加工过程的高温作业的危险因素和有害因素，又有燃料和工艺材料的化学毒性，所用设备的高压电、电磁辐射和高密度能束等，还有粉尘、噪声外来因素，把这些危害因素归纳起来，全方位地进行预防处理、排除，使热处理永远处于安全状态，保证生产正常进行。

4.1.1　热处理生产中的危险因素

在热处理生产中潜伏着许多危险因素，如易燃易爆物质，粉尘、毒性物质及高频、高压电等。这些危害都可以对人或物造成不同程度的损害。因此，了解它们产生的根源、特性、危害程度以及防范措施，对于热处理安全生产、保护劳动者的身心健康、预防职业病等都具有特别重要的意义。

危险因素是指对人造成伤亡或对物造成突发性破坏的因素。热处理生产中常见的化学性危险因素有易燃、易爆和毒性物质，物理性危险因素有高压电、炽热物体及腐蚀介质、制冷剂、坠落物体或迸出物。其来源及危害程度见表4-1。

4.1.2　热处理生产中的有害因素

有害因素是指危害操作工身心健康，导致职业病或造成慢性病损坏的因素。与上述危险因素的主要区别在于损害形式不同，有害因素为缓慢性的，而危险因素为突出性的。热处理生产中常见的有害因素有热辐射、电磁辐射、噪声、雾霾、粉尘和有害气体等，其来源和有害程度见表4-2。

4.1.3　热处理生产厂房及作业环境

热处理生产厂房一般应建成独立的建筑物或位于大型厂房的一端、一侧，但要用隔墙隔开。厂房结构的外墙、隔墙、地面、棚顶应采用防火耐热结构。地面强度根据生产对象及批量，应承重1～5t/m2的载荷，地面所铺材料要求耐热、耐蚀、耐冲击，按工艺要求可分别选用花网钢砖或铸铁砖、混凝土、耐酸水泥和水磨地面。厂房要有足够的高度，并合理开设天窗。厂房内和产生危害物质的区域，如浴炉、淬火槽、清洗槽等处应有足够能力的抽风装置。厂房应能满足危险工作区域的特殊要求。氰盐浴、高频设备、中频机组、激光、喷砂和喷丸等设备应隔成独立的房间。气体分配站、液氨、液化石油气储罐应放在车间外部的专用房间内，并与车间保持一定的距离。液体碳氮共渗、氮碳共渗和酸洗车间的顶棚、墙壁、地面应光滑、防潮、并便于清洗。厂房应配备气体除尘装置和污水处理设施，使污水达标排放。地坑内不得渗出地下水。井式炉和油槽的地坑应彼此隔开。厂房内的煤气、乙炔、氧气等各种架空管道应排列整齐，并保持一定的距离，按国家规定涂上安全色彩。要定期检查管道及阀门，不得有泄漏现象。厂房应设避雷装置、足够数量的消防栓、灭火器及其他的消防设备设施。车间内设安全线、疏散出口通道，出入口应能满足人员紧急疏散和消防车出入的要求。

热处理作业环境应满足下列条件。

①车间内工作地点的夏季温度不得超过表4-3的规定。当工作地点的温度超过35℃时，应采取有效的防暑降温措施。

②工作场地空气中有害物质的最高允许浓度见表4-4。

③工业企业的噪声标准应符合表4-5的规定，A声级最高不得超过115dB。

①A声级指测声仪（声级仪）中安装滤波器（称A计权网络），中、低频声按比例衰减通过，而100Hz以上的声音无衰减地通过。这种被网络计权的声压级称为A声级。

④按各操作岗位的光照度要求可划分为一般照明、局部照明和混合照明。厂房应备有应急照明灯。

⑤车间内生产设备、物料存放点应方便人员操作，并设有宽度不小于1.5m的人行通道和不小于3m的车行通道。

⑥设备至墙壁间的距离应大于1m，设备之间的距离应大于表4-6的规定。

①不适用于连续淬火生产线。

⑦对危及人身安全的设备及区域，应设置醒目的安全标志牌、报警设施及保护设施。

⑧电磁辐射。高、中频感应加热会对某些人群造成中枢神经系统功能障碍和植物神经失调，要求对设备进行屏蔽，使作业区的电场强度<20V/m，磁场强度不超过5A/m。

对于高频电磁辐射，按GB 8702的规定，职业照射在每天8h工作期间，任意连续6min，按全身平均的比吸收率（指生物体每单位质量所吸收的电磁辐射功率，即吸收剂量率）应小于0.1W/kg，公众照射在24h内，任意连续6min，按全身平均的比吸收率应小于0.02W/kg。

4.1.4　热处理设备的安全

（1）电阻炉的安全

①必须配备炉门（盖）打开时自动切断主回路电源的联锁装置。

②带电部分要有良好的绝缘性，不带电部分要接地。

③打开和提升炉门时，电热体和风扇要同时断电。

④渗碳炉要有良好的密封性。通气（或有机液体）井式炉炉压不低于200Pa，箱式炉、推杆式炉炉压不低于20Pa。

⑤可控气氛炉前室顶部必须设安全防爆阀，截面积不小于0.05m2，动作压力不大于500Pa。

⑥通水冷却的电阻炉应安装水温、水压和流量继电器，出现异常情况时，应能断电，及时报警。

（2）燃油、燃气炉的安全

①燃油、燃气炉管道应设总阀门，每台设备上设分阀门。

②通入炉内的气、油管道要有压力调节阀、截止阀。

③燃烧器前应有火焰递止器，工作炉应设防爆装置。

④燃烧器的工作噪声，氮氧化物的排放量和燃料与空气混合均匀性等技术指标应符合有关规定。

⑤设置的可燃气散放排气管应高于屋顶2m以上。

（3）感应加热装置的安全

①高频设备必须屏蔽，其上的观察窗应敷金属网，对裸露在外的变压器也应屏蔽，作业部位高频辐射的电场强度不应超过20V/m，磁场强度不超过5A/m。

②高压部分有防触电的特别保护装置，当外壳打开时，主回路电源应自动切断，设备场所设警示牌，设备外壳必须接地。

③中频电机应配备空载限制器。

④控制按钮和开关要置于明显的和容易触到的位置。同一台设备供数个工作点时，可采用集中控制的工作台，但每个工作点须设急停按钮。

（4）真空炉的安全

①真空炉的抽气系统中应配备与电源联锁的自动阀门，在发生停电事故时关断抽气管路，防止空气和真空泵油进入炉内。

②设备应配备安全防爆装置。

③所有的抽空装置必须有排气管道，并将气体排放到室外。

④储气罐应配备安全阀。

⑤传递工件的各个运行机构应有可靠的联锁装置。

⑥控制柜应有电源急停装置。

（5）可控气氛炉的安全

①吸热式气体发生炉或工作炉要配备温度高于760℃又能通气的安全控制系统，气氛炉有一定的密封性要求。

②可燃气体和制备气氛在一定的混合比下有爆炸的危险（在密封容器及有火种的情况下），设备应具有安全防爆装置。

③吸热式、放热式、氨制备气体发生炉的管路必须安装火焰逆止器。

④各种气体发生炉都应具备在用气量发生变化时（即使降为0时）仍不影响正常工作的措施（包括产气的成分及安全）。

（6）淬火、回火油槽的安全

①等温、分级淬火和回火油槽必须配备加热、冷却、搅拌和溢流、回流系统，并应设置等容积的泄油罐和与之相匹配的排油泵。

②淬火、回火油槽的工作温度至少比其闪点低50℃以上，淬火油槽的容量要与淬火件的质量相匹配。

③油槽在非工作状态时，加热器应安装在油面以下150mm处。

④配备必要的灭火设施及器具，以应对突发事故。

4.1.5　热处理工艺作业的安全

（1）整体热处理作业安全

①工件装炉不得超高、超长、超宽，放置要平稳。

②电阻炉应有一定的绝缘电阻（三相电热元件对地的绝缘电阻不小于0.5MΩ，控制电路对地的绝缘电阻不小于1MΩ）。

③电阻炉工件进、出炉时，必须切断电源，风扇出故障应停用待修。

④燃气、油炉应经常检查管路的漏气、漏油及烧嘴的燃烧情况，调整好油、气与空气的燃烧比。检查风机属正常状态下才能对烧嘴点火，燃气炉烧嘴点火时，先开炉门及空气，排除残余可燃气后，点火开可燃气；停止烧嘴燃烧时，先关可燃气后再关空气。

⑤一般情况下，保护气氛炉的炉温低于760℃时不得向炉内通可燃气体。

⑥盐浴炉启动时，要防止已熔化的部分盐浴发生飞溅现象，添加的新盐、工件、夹具、脱氧剂等必须预先烘干，几种配比的新盐须混匀，并沿坩埚边缘缓慢加入，严禁密封的空心工件进入盐浴炉加热，管件加热时，管口不准正对着人。

⑦硝盐浴的使用温度不得超过600℃，硝盐炉最好采用电加热，控制仪表应有超温保护，不允许在硝盐炉中处理镁合金，并严禁木炭、油污、氰化物进入硝盐浴，也不准硝盐带入中、高温盐浴中。

（2）表面处理作业安全

①感应加热淬火作业安全。

a.高频淬火场地应铺设耐25kV高压的绝缘橡胶板和设防护遮栏，操作人员应穿绝缘鞋。

b.严格按设备的操作规程操作，当设备运转正常后方可进行淬火操作。

c.感应器不应在空载的情况下送电。

d.在淬火过程中出现异常情况时，应立即按下急停按钮，切断电源，检修前应先放电。

e.高、中频冷却用水的温度不得低于空气的露点温度。

②火焰淬火作业安全。

a.氧、乙炔、丙烷气瓶应与火源保持10m以上的直线距离，并避免曝晒、热辐射及电击；气瓶应有防冻措施。当瓶口结冻时可用热水解冻，严禁用火烤，不得用有油污的手套开启氧气瓶，应装有专用的气体减压阀，乙炔的最高工作压力不得超过0.147MPa；瓶中的气体不可用尽，瓶内的残余压力不得小于98kPa。

b.火焰淬火用来输送氧气、乙炔气、丙烷气的软管应选用不同颜色的胶管，乙炔瓶必须直立放置。

c.与乙炔接触的仪表、管子等零件，禁止用纯铜或铜的质量分数超过70％的铜合金制造，乙炔管路应设防回火截止阀，并定期清理。

d.点燃喷火嘴时，应先开乙炔（丙烷）气，点着后再开氧气。

③激光热处理作业安全。工件表面预先施加吸光涂层，但禁止使用燃烧时产生油烟及反喷物的涂料。

（3）化学热处理作业安全

①正确使用各种渗剂。

②废气必须点燃。

③固体渗碳、固体渗硼及粉末渗金属的场地应设抽风排气系统，空气中粉尘的含量不得超过国家相关标准。

④可控气氛炉的通气方法参照整体热处理的有关规定。

（4）真空热处理作业安全

①通电前应测量电热元件对地的绝缘电阻，应不低于10MΩ时方可送电（低电压大电流加热的内热式真空炉不低于2MΩ，其他高压外热式不低于10MΩ）。

②对多室真空炉，应避免热闸阀反向受力，加热室压力应低于预备室压力。

③在向炉内通入氢或氮氢混合气时，炉内必须达到规定的泄漏率，不得有漏气现象。

④使用高真空油扩散泵时，扩散泵的真空度达到10Pa时方可通电加热扩散泵油，而停泵时扩散泵油必须完全冷却后方可停止抽真空。

⑤炉温高于100℃时，不得向炉内充入空气或打开炉门。

⑥停炉前炉温必须低于一定的温度（150℃）时方可停电断水。

4.1.6　生产物料和剩余物料

根据GB12801《生产过程中安全卫生要求总则》，在制订热处理车间有关的生产过程、卫生标准时，必须对选用生产物料的原则，对危险因素和有害因素的生产物料、剩余物料的储存和运输作出规定和提出安全措施。

（1）生产物料　生产物料是指生产需要的原料、材料、燃料、辅料和半成品。热处理生产所需要的物料种类繁多，按存在的危险因素和有害因素来划分，则可分为两种：一种是不存在有害因素的，如钢铁等金属半成品、盐浴用的氯化钠、淬火用的水基等；另一种是存在危险因素的，该种生产物料即为热处理生产过程中常见的危险因素、有害因素的来源之一，在安全生产中必须给予高度重视。

①选用生产物料的原则。从安全生产的角度出发，选用生产物料的原则主要是优先采用无毒和低毒的工艺材料，限制和禁止使用剧毒的盐类。

②危险和有害生产物料的储存。对危险和有害的生产物料必须严格按产品的安全要求使用和储存。有关使用方面的安全要求将在此后的有关章节中阐述，这里仅就储存方面的安全要求作简单叙述。

a.应根据生产的需要在车间仓库内存放适量的危险和有害的生产物料。车间的库房只作为供日常消耗物品的储存场所，大批量的生产物料储存在总厂的各类库房中。对剧毒的氰化钠应设专人（两人以上）管理，并有严格的领用手续，领用的数量仅限当日消耗量。

b.生产物料的包装容器应符合要求，如易燃的有机液体应储存在金属容器内，要有醒目的标识牌，必要时列出注意事项。

c.存放物品的货架、容器应具有足够的强度、刚度和耐蚀性能。

d.储存地点应通风良好，不受潮、不曝晒，远离火源及热源，避免机械撞击，并配制符合规定的照明和消防器材。

e.应按各类物品的特性要求分别储存，如氧气瓶不能与油脂类、乙炔放在一起，有机物渗剂不得与氧化剂放在一起等。

f.储油地（罐）应设避雷装置。

g.搬运有毒有害生产物料时应穿戴必须的劳保用品。

③对煤气中含硫量的要求。根据规定，对城市煤气、发生炉煤气和天然气要求含硫量不得超过180mg/m3。这是因为这几种气体燃烧中如果含硫量过高，会严重腐蚀炉衬，影响生产装置的安全。气体硫化物一般以硫化氢的形式存在。硫化氢散入大气中会造成严重的环境污染，影响人身健康，故对这几种物料提出了含硫量的最高限值。

（2）剩余物料　剩余物料是指生产过程中的余料和生产过程中产生的废品、废料，涵盖气态、液态和固态物质。与生产物料一样，剩余物料也可以分为存在危险因素和有害因素与不存在危险因素和有害因素两种。如生产过程中出现的废品是钢铁制件，不会对人或设备造成危害。而气体渗碳炉排出的废气CO等则属于危害的剩余物料。危害和有害剩余物料的处置大体上有如下几种方法。

①有毒的气体燃烧产物应点燃；喷砂、喷丸产生的粉尘应经水洗等无害处理后排放；盐浴炉蒸发气体应经抽风罩排放，使车间工作场地空气中的有害物质的最高容许浓度不得超过JB/T 5073《热处理车间空气中有害物质的限值》的规定。

②及时检修输送管路，不得使用渗漏的容器，避免有毒气体和液体的泄漏。

③带油脂的淬火废液和清洗废液的处置应符合下列要求。

a.在车间外设废水处理池，处理后的油脂含量应不大于50～100mg/L，COD（化学需氧量）为100～300mg/L后方可排入厂区总下水道至厂区进行集中处理。

b.若厂区无集中处理设施，应进一步处理至油脂不大于100mg/L，COD不大于100mg/L，pH=6～9后方可排放。

c.含有氯化钡和亚硝酸钠的废水应进行无害化处理后方可排放。

d.对不能再用的老化淬火油，应交有关废品再生部门处理，不得随意废弃。

e.对含有氰化物及其他有毒的可溶性废盐、废渣，应按国家有关规定进行处理或上缴环保部门集中处理。