金属打磨问题探讨

金属打磨问题探讨

聂俊

中国核工业华兴建设有限公司

摘要：砂带或砂轮磨光片广泛应用于金属打磨作业，作业过程中产生的火花和大量金属粉尘易造成严重火灾风险，并严重影响环境和职业健康。通过多年调查研究发现：采用金属磨光片替代砂带或砂轮磨光片，可有效减少火花和金属粉尘的产生，并能有效提高金属打磨作业效率。由于市面上尚无金属磨光片用于金属打磨，本文通过类比的方法，对砂轮直磨头和金属直磨头打磨情况进行对比实验，通过对抛射物、空气中粉尘、打磨效率及经济三个方面的分析，论证何种材质直磨头效率更高，对环境和职业健康影响更小。

关键词：磨光片；金属粉尘；环保；职业健康

引言

长期以来，施工现场采用砂带或砂轮磨光片等对金属表面进行打磨，由此而产生的火花会易导致火灾，同时产生大量的金属粉尘不仅污染环境，而且漂浮的金属小颗粒会导致精密设备受损，吸附在不锈钢上会导致不锈钢生锈，更为严重的是人体长期吸入金属粉尘会导致尘肺，甚至是致癌。核电站现场环境较为封闭，空间狭小，设备、不锈钢制品众多、人员密集，采用砂带或砂轮磨光片进行打磨所产生的危害将更为突出。因此对于如何减少金属打磨作业所产生的火花、金属粉尘等是一个亟待解决的环保和职业健康安全问题。

1现状分析

核电站钢结构施工存在大量的金属构件需要打磨，常规的方法是采用砂带磨光片或砂轮磨光片进行打磨，其工作原理是利用高速旋转的砂质表面摩擦金属表面，将金属研磨成金属颗粒从而使金属表面达到预期目标。由于磨光片高速旋转，并与工件产生高速摩擦，接触面温度升高，较大的金属颗粒形成发光发热的火星并随着磨光片的惯性被抛射出去，较为细小的金属颗粒则变为金属粉尘弥散到空气中。

为保证施工安全，在金属打磨时一般会采取防火措施，但由于打磨火花抛射距离较远，一旦防火措施不严密、不到位，施工现场极易因此而产生火险、火灾。

金属粉尘通常很难从源头进行防范，打磨产生的大量金属粉尘将会飘落到精密设备、不锈钢制品上，同时由于核电站一般地处沿海地带，空气湿度较大，由此而导致的粉尘极易生锈，从而对设备和不锈钢制品造成损坏。更为严重的是由于现场作业人员对于金属粉尘的防范较为松懈，施工中并未采取有效的措施防止金属粉尘的吸入，长期在此环境下施工将会导致尘肺，甚至癌症。

通过多年调查研究发现：若采用金属磨光片替代砂带或砂轮磨光片，可有效减少火花和金属粉尘的产生，并能有效提高金属打磨作业效率。

2直磨头类比分析

目前施工现场主要采用砂带或砂轮磨光片进行打磨作业，尚无其它施工机具能够进行有效替代，因此无法直接进行对比分析。而施工现场对于无法采用磨光片进行打磨的角部等狭小区域通常采用直磨头进行处理，目前比较常用的直磨头有金刚砂直磨头和合金钢直磨头，金刚砂直磨头打磨机理和砂轮磨光片基本一致。因此本文将通过利用砂轮直磨头和金属直磨头对金属工件打磨，分别研究各自产生的抛射物、火花、粉尘，以及打磨效率和经济性。

2.1抛射物对比

将工件固定在高度为0.2m的打磨平台上，将抛射物飘落侧的地面清扫干净。先采用砂轮直磨头进行打磨，收集打磨抛射物距离，各距离区间的抛射物的量等信息；再次将抛射物飘落侧地面打扫干净，采用同样方法收集金属直磨头打磨的相关信息，相关对比情况如下，形成抛物线见图1：

由抛射物的分布可知：在打磨高度相同的情况下，采用砂轮直磨头所产生的抛射物能够抛射到更远的距离，产生的抛射物更加离散。

在试验过程中对两种直磨头产生的火花进行观测：采用砂轮直磨头，在工件高度为0.2m的条件下，火花距工件最远距离约为0.3m，火花距地面最大高度约为0.35m；采用金属直磨头，在正常使用情况下无火花产生。

对抛射物颗粒进行查验发现：采用砂轮直磨头打磨产生的抛射物颗粒较金属直磨头所产生的更为细小，更难以收集和清理。

综上，采用金属直磨头产生的抛射物较为集中，距离较近，同时无火花产生，能够有效的减少对环境的污染和产生火灾的风险。

2.2空气中粉尘对比

空气中粉尘的对比可依据砂轮直磨头和金属直磨头所产生的金属粉尘重量进行分析、论证。采用不同磨头打磨相同面积的工件，根据工件和磨头减少的重量、地面可收集金属颗粒物的重量，计算在打磨过程中所产生的金属粉尘的重量，如下表1所示。

由以上可知，采用不同直磨头的效率和直磨头的费用是：

砂轮直磨头：效率=v/t（cm3/min），9/87=0.103cm3/min

经济性=（n/V）*P（元/cm3），2.78元/cm3

金属直磨头：效率=v/t（cm3/min），9/51=0.176cm3/min

经济性=（n/V）*P（元/cm3），2.22元/cm3

可知进行相同量的打磨工作，采用金属直磨头其效率为砂轮直磨头的1.7倍，费用为砂轮直磨头的80%。

3结束语

通过对两种不同直磨头进行对比试验：采用金属直磨头产生的金属抛射物颗粒较大，更为集中，并且通常情况下不产生火花，能够有效降低现场火灾的出现几率；另外采用金属直磨头产生的粉尘明显少于砂轮直磨头，能够减少对现场设备、不锈钢制品的污染，同时能够减少作业人员可吸收金属颗粒的数量，对作业环境和职业健康危害小。

此外金属直磨头可被磁铁吸引的特性，加工制作磁性挡板，如此既可收集铁质工件抛射物又可收集金属直磨头自身产生的铁屑，从而进一步减少粉尘和火灾的产生，对作业环境和员工职业健康的改善具有积极意义。

综上所述，金属直磨头在打磨金属构件优势较为明显，由此引申如果制作并使用金属打磨片替代砂轮打磨片，则能够提高打磨效率，很好的改善施工环境，保证职业健康安全。