Spawanie i ochrona termiczna

Przemysłowa ochrona cieplna podczas spawania i prac gorących

Spawanie, cięcie płomieniowe, lutowanie twarde, szlifowanie i inne prace gorące mogą narażać ludzi, urządzenia oraz sąsiednie powierzchnie na różne rodzaje zagrożeń. Obejmują one promieniowanie ultrafioletowe i podczerwone łuku spawalniczego, promieniowanie cieplne i konwekcję, iskry, gorący żużel, krople ciekłego metalu, bezpośrednie działanie płomienia, gorące odpryski oraz możliwość zapłonu znajdujących się w pobliżu materiałów palnych. Żadna pojedyncza wartość temperatury nie opisuje wszystkich tych rodzajów narażenia.

Wysokotemperaturowe tkaniny techniczne VITCAS mogą być wykorzystywane do wykonywania dostosowanych do konkretnego zastosowania osłon termicznych, kurtyn, koców ochronnych, zdejmowanych pokrowców izolacyjnych i ekranów ochronnych. Dobór materiału musi uwzględniać pełne warunki pracy, geometrię montażu oraz konstrukcję gotowego wyrobu. Odpowiednia osłona tekstylna stanowi uzupełnienie oceny ryzyka, środków kontroli procesu, wentylacji, utrzymania porządku i środków ochrony indywidualnej, ale ich nie zastępuje.

Deklarowane temperatury pracy i dobór materiału

Temperatura pracy ciągłej określa poziom, przy którym materiał jest przeznaczony do długotrwałego użytkowania w określonych warunkach. Temperatura krótkotrwała lub deklarowana temperatura maksymalna dotyczy wyłącznie ograniczonego czasu ekspozycji i nie może być traktowana jako normalna temperatura projektowa dla pracy ciągłej. Rzeczywista temperatura tkaniny zależy od odległości od źródła ciepła, natężenia strumienia cieplnego, orientacji materiału, wentylacji, rodzaju kontaktu, czasu narażenia oraz tego, czy gorące cząstki pozostają na jej powierzchni.

Podane wartości są deklarowanymi parametrami konkretnych produktów, a nie gwarancją ochrony przed określonym procesem spawalniczym lub ciekłym metalem. Gramatura, grubość i splot tkaniny, stan powłoki, kąt nachylenia oraz energia i czas ekspozycji wpływają na rzeczywistą skuteczność ochrony. Przed doborem osłony o znaczeniu krytycznym dla bezpieczeństwa należy sprawdzić aktualne dane techniczne oraz wyniki badań dotyczące konkretnego zastosowania.

Dobór tkaniny do rodzaju narażenia

Iskry, odpryski spawalnicze i gorący żużel

Do wykonywania nieprzezroczystej kurtyny lub uniwersalnego koca spawalniczego elastyczna tkanina z włókna szklanego Loomstate może stanowić praktyczny materiał bazowy. Przy intensywniejszych odpryskach, większym ścieraniu lub miejscowym oddziaływaniu wysokiej temperatury odpowiedniejsze mogą być tkaniny powlekane grafitem lub wermikulitem. Osłonę należy ustawić pod kątem lub ukształtować w taki sposób, aby gorące cząstki z niej spadały zamiast gromadzić się w fałdach, zagłębieniach i na poziomych powierzchniach. Temperatura dopuszczalna dla krótkotrwałego narażenia nie określa odporności na powtarzające się krople ani nagromadzenie ciekłego materiału.

Rozpryski ciekłego metalu

Informacje produktowe wskazują tkaniny z włókna szklanego powlekane grafitem i wermikulitem oraz tkaniny z włókien AES o niskiej biotrwałości jako materiały do wybranych zastosowań związanych z ochroną przed rozpryskami ciekłego metalu. Przydatność zależy jednak od rodzaju metalu lub stopu, jego temperatury, masy kropli, intensywności rozprysku, kąta uderzenia oraz stanu tkaniny. Odporności potwierdzonej dla jednego ciekłego metalu nie należy automatycznie przenosić na inny. W przypadku ochrony personelu lub zabezpieczeń instalacji o krytycznym znaczeniu należy uzyskać odpowiednie wyniki badań.

Promieniowanie cieplne i gorące urządzenia

Tkanina laminowana folią aluminiową zapewnia powierzchnię o niskiej emisyjności, która może ograniczać przenikanie ciepła przez promieniowanie, jeżeli powierzchnia refleksyjna jest czysta, prawidłowo ustawiona i zachowany jest odpowiedni odstęp od źródła ciepła. Powlekane tkaniny szklane sprawdzają się również jako trwałe warstwy zewnętrzne zdejmowanych pokrowców termoizolacyjnych i osłon maszyn. Temperaturę po zimnej stronie należy obliczać dla kompletnego układu z uwzględnieniem grubości izolacji, szwów, elementów mocujących i szczelin powietrznych; nie można jej określić wyłącznie na podstawie temperatury granicznej tkaniny zewnętrznej.

Bezpośrednie działanie płomienia i otwory pieców

Tkaniny z włókna szklanego powlekane wermikulitem, tkaniny krzemionkowe powlekane wermikulitem oraz tkaniny z włókien AES należą do materiałów przeznaczonych do wyższych temperatur w tej grupie zastosowań. Nawet jeżeli deklarowane jest zastosowanie przy bezpośrednim kontakcie z płomieniem, należy określić czas narażenia, prędkość płomienia, atmosferę oraz obciążenia mechaniczne. Kurtyny przy drzwiach pieców wymagają ponadto odpowiednich zakładów, zabezpieczenia krawędzi i zachowania odstępu od ruchomych elementów urządzenia.

Warunki atmosferyczne, oleje i substancje chemiczne

Powłoki neoprenowe, silikonowe, akrylowe i na bazie krzemianu wapnia poprawiają wybrane właściwości środowiskowe lub mechaniczne, jednak każda z nich wpływa na dopuszczalną temperaturę pracy i zachowanie powierzchni. Neopren jest rozwiązaniem do niższych temperatur, stosowanym między innymi na pokrowce zewnętrzne narażone na działanie oleju. Silikon zapewnia odporność na wodę i substancje chemiczne przy ciągłej temperaturze powłoki do 260 °C. Tkanina powlekana krzemianem wapnia łączy wyższą temperaturę pracy ciągłej do 700 °C z odpornością na warunki atmosferyczne i ścieranie. Odporność należy zawsze sprawdzać dla konkretnej substancji chemicznej, a nie wyłącznie na podstawie ogólnej deklaracji.

Nici do szycia i gotowe wyroby tekstylne

Odporność osłony termicznej jest ograniczona przez jej najsłabszy element. Nici wysokotemperaturowe, obszycia, elementy mocujące, oczka, druty, haki i materiał izolacyjny należy dobierać do warunków pracy całego wyrobu. Jeżeli to możliwe, szwy powinny znajdować się poza strefą najbardziej intensywnego narażenia, a zakłady materiału powinny eliminować bezpośrednie drogi przenikania iskier i promieniowania.

Kurtyny spawalnicze, środki ochrony indywidualnej i zabezpieczenia stanowiska pracy

Nieprzezroczysta tkanina odporna na wysoką temperaturę nie jest automatycznie zgodnym z wymaganiami ekranem spawalniczym. W Wielkiej Brytanii HSE zaleca, aby kurtyny i ekrany spawalnicze chroniące osoby znajdujące się w pobliżu przed promieniowaniem łuku spawalniczego były zgodne z BS EN ISO 25980 lub zapewniały co najmniej równoważny poziom ochrony. Zgodność należy potwierdzić dla gotowej kurtyny lub ekranu; sama odporność temperaturowa tkaniny nie potwierdza ochrony przed promieniowaniem ultrafioletowym, widzialnym ani podczerwonym.

Surowa tkanina i nić nie są również automatycznie certyfikowanymi kocami spawalniczymi, odzieżą ochronną ani innymi środkami ochrony indywidualnej. Gotowy produkt wymaga odpowiedniego projektu, wykonania, badań, oceny zgodności, instrukcji i oznakowania właściwych dla deklarowanego zastosowania. Materiały te nie zastępują odpowiednich przyłbic spawalniczych, ochrony oczu, rękawic, odzieży ani ochrony dróg oddechowych.

Osłony tekstylne nie usuwają dymów spawalniczych. Spawanie w pomieszczeniach zwykle wymaga skutecznej miejscowej wentylacji wyciągowej bezpośrednio przy źródle emisji oraz odpowiedniej ochrony dróg oddechowych, jeżeli środki techniczne nie zapewniają wystarczającego ograniczenia narażenia. Bariery należy ustawiać tak, aby nie zakłócały zaprojektowanego przepływu powietrza ani nie powodowały gromadzenia się dymów spawalniczych lub gazów osłonowych w zamkniętej przestrzeni.

Montaż, kontrola i bezpieczeństwo podczas prac gorących

• Oceń proces: określ metodę spawania lub cięcia, natężenie prądu, materiały dodatkowe, rodzaj metalu, czas pracy, odległość źródła od osłony oraz przewidywaną ilość iskier, żużla i rozprysków.
• Usuń materiały palne: zastosowanie osłony tekstylnej nie może być uzasadnieniem dla pozostawienia materiałów palnych w strefie wykonywania prac gorących.
• Zabezpiecz szczeliny: stosuj zakłady pomiędzy panelami oraz zabezpiecz podłogę, tył i boki stanowiska w miejscach, przez które iskry lub promieniowanie mogłyby ominąć niepełny ekran.
• Nie twórz miejsc gromadzenia gorących cząstek: napinaj lub ustawiaj koce pod kątem, aby iskry i krople ciekłego metalu nie gromadziły się w fałdach.
• Chroń krawędzie i szwy: delikatniejsze obszycia, powłoki i punkty mocowania należy umieszczać z dala od obszarów o największym strumieniu cieplnym.
• Zachowaj bezpieczne odstępy: kurtyny nie powinny stykać się z łukiem spawalniczym, elektrodą, palnikiem, gorącym elementem ani ruchomą maszyną, chyba że zostały zaprojektowane do takiego kontaktu.
• Kontroluj przed ponownym użyciem: wymień materiał, jeżeli stwierdzono otwory, kruchość, zeszklenie powierzchni, rozwarstwienie, zanieczyszczenie, uszkodzenie powłoki, rozchodzące się szwy lub osłabione mocowania.
• Stosuj bezpieczną organizację pracy: wykonaj wymaganą ocenę ryzyka i stosuj odpowiednie zezwolenie na wykonywanie prac pożarowo niebezpiecznych. Wytyczne HSE przewidują nadzór przeciwpożarowy w trakcie i po zakończeniu prac gorących, jeżeli materiałów palnych nie można usunąć, zwykle przez co najmniej 30 minut, a w przypadkach, gdy zapłon może być trudny do wykrycia, nawet przez 60 minut.

Najczęściej zadawane pytania

Czym różni się kurtyna spawalnicza od koca spawalniczego?

Kurtyna lub ekran są zazwyczaj zawieszane w celu oddzielenia strefy roboczej i ochrony znajdujących się wokół osób lub urządzeń. Koc układa się na chronionym obiekcie albo w jego pobliżu. Wymagane właściwości różnią się, ponieważ orientacja materiału wpływa na oddziaływanie promieniowania cieplnego, odprowadzanie iskier oraz możliwość gromadzenia się ciekłego metalu na powierzchni tkaniny.

Czy każdą tkaninę żaroodporną można stosować jako ekran spawalniczy?

Nie. Ekran chroniący osoby znajdujące się w pobliżu przed promieniowaniem łuku spawalniczego powinien spełniać wymagania BS EN ISO 25980 lub zapewniać równoważny poziom ochrony, zgodnie z zaleceniami HSE. Sama odporność temperaturowa nie potwierdza właściwości ochronnych przed promieniowaniem optycznym.

Jak interpretować temperaturę pracy ciągłej i krótkotrwałej?

Temperatura pracy ciągłej dotyczy długotrwałej eksploatacji w określonych dla produktu warunkach. Wartość krótkotrwała odnosi się wyłącznie do ograniczonych czasowo wzrostów temperatury. Nie może być stosowana jako normalna temperatura robocza, a żadna z tych wartości nie zastępuje oceny natężenia strumienia cieplnego, czasu narażenia, rodzaju kontaktu i powtarzających się odprysków.

Jaka tkanina nadaje się do ochrony przed iskrami i odpryskami spawalniczymi?

Tkanina z włókna szklanego Loomstate jest elastycznym rozwiązaniem do uniwersalnych nieprzezroczystych osłon i koców. Przy bardziej wymagającym narażeniu na wysoką temperaturę, ścieranie i odpryski można rozważyć tkaniny powlekane grafitem lub wermikulitem. Ostateczny dobór zależy od intensywności procesu, odległości, sposobu ustawienia tkaniny, jej gramatury oraz możliwości pozostawania gorących cząstek na powierzchni.

Jakie tkaniny można rozważyć do ochrony przed rozpryskami ciekłego metalu?

Informacje produktowe wskazują tkaniny z włókna szklanego powlekane grafitem, tkaniny z włókna szklanego powlekane wermikulitem oraz tkaniny z włókien AES o niskiej biotrwałości do wybranych zastosowań związanych z rozpryskami. Przed użyciem należy potwierdzić ich właściwości dla konkretnego metalu lub stopu, jego temperatury, wielkości kropli i intensywności rozprysku.

Czy tkanina z włókna szklanego laminowana folią aluminiową nadaje się do bezpośredniej ochrony przed odpryskami spawalniczymi?

Jej podstawową zaletą jest refleksyjna powierzchnia o niskiej emisyjności służąca do ograniczania promieniowania cieplnego. Nie należy zakładać, że laminowana warstwa aluminiowa jest odporna na bezpośrednie działanie płomienia lub powtarzające się rozpryski ciekłego metalu, jeżeli kompletny materiał nie został odpowiednio przebadany dla takich warunków.

Czy rdzeń szklany odporny do 550 °C oznacza, że tkanina powlekana silikonem może pracować w temperaturze 550 °C?

Nie, jeżeli powłoka silikonowa ma zachować swoje właściwości. Dane produktu wskazują temperaturę pracy ciągłej powłoki do 260 °C i krótkotrwałą do 310 °C, mimo że rdzeń z włókna szklanego jest odporny do 550 °C. W kompletnym materiale powlekanym decydujące znaczenie mają warunki działające na powłokę oraz wymagane właściwości powierzchni.

Jakiej nici należy używać do szycia koca wysokotemperaturowego?

Nić należy dopasować do rodzaju tkaniny, temperatury pracy ciągłej, krótkotrwałych wzrostów temperatury oraz obciążeń mechanicznych. Nić para-aramidowa zapewnia wysoką wytrzymałość do 400 °C, nić z włókna szklanego wzmacniana drutem jest przeznaczona do temperatur do 600 °C, natomiast nić krzemionkowa może pracować w temperaturze do 1000 °C w sposób ciągły i do 1400 °C krótkotrwale.

Czy te tkaniny są certyfikowanymi środkami ochrony indywidualnej?

Nie. Surowe tkaniny i nici są komponentami, a nie automatycznie certyfikowanymi środkami ochrony indywidualnej. Gotowa rękawica, odzież lub inny wyrób ochronny wymaga odpowiedniego projektu, badań i oceny zgodności dla deklarowanego zastosowania.

Czy kurtyna spawalnicza ogranicza dymy spawalnicze?

Nie. Kurtyny mogą zatrzymywać iskry i osłaniać przed promieniowaniem, ale nie usuwają dymów spawalniczych. Należy stosować skuteczną miejscową wentylację wyciągową i, jeżeli jest wymagana, odpowiednią ochronę dróg oddechowych, a układ kurtyn nie powinien pogarszać działania instalacji odciągowej.

Czy tkanina żaroodporna jest całkowicie odporna na ogień?

Tkanina może być niepalna lub trudnopalna, a mimo to przewodzić ciepło, tracić wytrzymałość, ulegać przepaleniu lub umożliwiać przenikanie gorących cząstek przez szwy i krawędzie. Należy opierać się na dokładnie deklarowanych właściwościach materiału i nie traktować określenia „ognioodporny” jako gwarancji nieograniczonej odporności.

Jak prawidłowo ustawić koc spawalniczy?

Jeżeli jest to możliwe, należy go napiąć i ustawić pod kątem, aby iskry i gorące krople spadały z powierzchni zamiast się na niej gromadzić. Należy zapewnić odpowiednie pokrycie i zakłady, umieścić szwy z dala od obszarów największego narażenia oraz zapobiegać kontaktowi koca z łukiem spawalniczym, palnikiem lub gorącym elementem, chyba że taki kontakt został uwzględniony w projekcie wyrobu.

Kiedy należy wymienić tekstylną osłonę termiczną?

Osłonę należy wycofać z użytkowania, jeżeli podczas kontroli stwierdzono otwory, kruche lub zeszklone obszary, rozwarstwienie, ubytki powłoki, wtopione fragmenty metalu, zanieczyszczenie chemiczne, uszkodzone szwy lub osłabione mocowania. Jeżeli uszkodzenia powtarzają się podczas normalnej eksploatacji, należy ponownie zweryfikować dobór materiału i warunki jego zastosowania.