GBT 43905.1-2024 焊接及相关工艺中烟尘和气体取样的实验室方法 第1部分：电弧焊中烟尘排放速率的测定和分析用烟尘的收集标准立项发展报告

焊接及相关工艺中烟尘和气体取样的实验室方法第1部分：电弧焊中烟尘排放速率的测定和分析用烟尘的收集标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:LaboratoryMethodsforSamplingandAnalysisofParticulateMatterandGasesGeneratedbyWeldingandAlliedProcesses—Part1:DeterminationofFumeEmissionRateduringArcWeldingandCollectionofFumeforAnalysis摘要焊接作为现代制造业的基础工艺，在船舶建造、汽车制造、钢结构工程、压力容器及管道施工等领域发挥着不可替代的作用。然而，焊接过程中产生的烟尘对作业人员健康构成严重威胁，长期暴露于焊接烟尘环境可导致尘肺病、金属烟热及潜在致癌风险等多种职业性疾病。随着我国制造业规模的持续扩大和职业健康保护标准的不断提高，建立科学、统一、可比的焊接烟尘检测方法标准已成为亟需解决的基础性技术问题。本报告针对GB/T43905.1-2024《焊接及相关工艺中烟尘和气体取样的实验室方法第1部分：电弧焊中烟尘排放速率的测定和分析用烟尘的收集》的立项背景、编制过程、技术内容及其行业影响进行系统阐述。该标准等效采用ISO15011-1:2009国际标准，首次在我国建立起电弧焊烟尘排放速率测定的标准化实验室方法，明确了封闭烟尘收集室条件下的试验装置、试验程序、计算方法和试验报告要求，填补了我国在该领域标准体系的空白。标准的发布实施将为焊接材料生产企业开展产品质量评价、焊接工艺设计者进行工艺优化、职业卫生机构进行危害评估以及监管部门制定相关政策提供统一的技术依据，对于提升我国焊接作业职业健康防护水平、促进焊接材料产品质量升级、推动行业绿色可持续发展具有重要的现实意义和深远影响。关键词：焊接烟尘；电弧焊；排放速率；实验室取样；职业健康；标准化Keywords:Weldingfume;Arcwelding;Emissionrate;Laboratorysampling;Occupationalhealth;Standardization1引言1.1研究背景焊接技术是装备制造业中应用最为广泛的材料连接工艺之一。据统计，我国每年焊接材料产量已超过400万吨，焊接作业人员数量达数百万之众。在电弧焊过程中，焊条药皮、焊丝及母材在高温电弧作用下发生剧烈蒸发和氧化反应，产生大量由金属氧化物微粒、气态物质及凝结气溶胶组成的焊接烟尘。这些烟尘颗粒直径大多在微米级以下，可长时间悬浮于作业环境空气中并深入人体肺泡，对焊接作业人员的呼吸系统、神经系统和生殖系统造成多方面的健康损害。世界卫生组织国际癌症研究机构（IARC）已将焊接烟尘列为2B类可能致癌物（2017年提升为1类致癌物——编者注），欧盟、美国等发达国家和地区均制定了严格的焊接烟尘职业接触限值。我国《工作场所有害因素职业接触限值第1部分：化学有害因素》（GBZ2.1-2019）对电焊烟尘规定了职业接触限值，但长期以来缺乏统一、规范的实验室条件下焊接烟尘产生速率测定方法标准，导致不同机构所获得的检测数据缺乏可比性和溯源性，严重制约了焊接材料健康性能评价、工艺优化和职业危害防控工作的科学开展。1.2标准立项必要性当前，国际标准化组织（ISO）已建立了较为完善的焊接烟尘测试标准体系，其中ISO15011系列标准为焊接及相关工艺中烟尘和气体取样的实验室方法提供了全面的技术规范，在世界范围内得到广泛应用和认可。我国焊接材料产量和消费量均居世界首位，但在焊接烟尘检测标准化方面长期滞后于国际先进水平，主要存在以下突出问题：第一，检测方法不统一。国内各检测机构和企业实验室在焊接烟尘采集和排放速率测定中所采用的实验装置、焊接参数设定和计算方法各不相同，导致检测结果差异显著，缺乏横向可比性和纵向溯源能力。第二，与国际标准存在脱节。随着我国焊接材料产品出口规模的扩大和国际产能合作的深入，缺乏与国际接轨的烟尘检测方法标准已成为制约产品国际竞争力提升和国际贸易顺利开展的技术瓶颈。第三，绿色制造需求迫切。在碳达峰、碳中和战略目标驱动下，焊接材料的环保性能已成为行业转型升级的重要方向。建立标准化的烟尘排放速率检测方法，是评价焊接材料环境友好性、引导行业绿色发展的基础性技术支撑。2标准编制工作概况2.1立项过程GB/T43905.1-2024的编制工作由全国焊接标准化技术委员会（SAC/TC55）归口管理。在充分调研国际标准技术发展现状和国内行业实际需求的基础上，经过标准立项必要性论证、行业广泛征求意见和专家审查等严格程序，该标准制定项目获得国家标准化管理委员会正式批准立项。2.2编制原则标准编制过程中始终坚持以下基本原则：（1）国际接轨原则。本部分等同采用ISO15011-1:2009《焊接及相关工艺中烟尘和气体取样的实验室方法第1部分：电弧焊中烟尘排放速率的测定和分析用烟尘的收集》，在技术内容和结构编排上与最新版本的国际标准保持高度一致，以确保我国焊接烟尘检测技术与国际同步发展水平。（2）科学性与适用性相结合原则。在全面转化国际标准技术内容的基础上，充分考虑我国焊接行业的技术装备水平、实验室条件和标准使用者的实际操作能力，对标准中的关键条款进行了必要的技术验证和适用性确认。（3）协调一致原则。确保该标准与我国现行的职业卫生标准（如GBZ2.1）、焊接材料产品标准及焊接工艺相关标准保持协调配套，避免标准间的技术冲突和重复交叉。2.3标准主要内容本文件规定了电弧焊中烟尘排放速率的测定方法及分析用烟尘的收集程序，主要包括以下技术内容：-术语和定义：明确了焊接烟尘、烟尘排放速率、保护气体流量等核心术语的技术含义；-试验原理：在封闭烟尘收集室内进行焊接试验，通过滤膜捕集全部焊接烟尘，测定单位时间、单位质量焊接材料所产生的烟尘量；-试验装置：规定了焊接烟尘收集室、烟尘采集系统、焊接电源及送丝系统等技术要求和规格参数；-试验程序：包括焊接参数设定、烟尘采集操作和试验后的处理步骤；-计算方法：明确烟尘排放速率的计算公式和处理规则；-试验报告：规定了结果表述和报告编制的内容要求。3标准关键技术内容解析3.1适用范围本文件适用于焊条电弧焊、熔化极气体保护电弧焊、药芯焊丝电弧焊和钨极惰性气体保护电弧焊等主要电弧焊方法中焊接材料烟尘排放速率的测定，以及供化学成分分析和微观形貌观察等后续分析用烟尘样品的收集。需要指出的是，本方法在封闭烟尘收集室中实施，测定结果反映的是焊接材料在特定焊接参数条件下的固有烟尘排放特性，而非特定作业现场的实际职业暴露水平。3.2试验装置与设备（1）烟尘收集室：推荐采用有机玻璃等透明材料制成的密闭箱体，典型尺寸为800mm×800mm×800mm，顶部设计有排气孔并铺设滤膜用于捕集烟尘。收集室的设计应保证完全密封性和内部气流均匀性，以确保烟尘被全部有效捕集。（2）焊接试验系统：包括焊接电源、送丝装置、焊接操作台等部件，应满足稳定的焊接过程控制要求。焊枪通过收集室壁面上的专用开口伸入内部，焊接试板水平放置于收集室底板工作台上。（3）烟尘采集系统：主要由滤膜、过滤装置和气体流量测量装置组成。要求滤膜对0.3μm以上颗粒物的捕集效率不低于99.5%，以保证测定结果的准确性和可靠性。（4）测量仪器：包括精度不低于0.1mg的分析天平、精度不低于±5%的气体流量计和精度不低于±1%的焊接参数测量仪表等。3.3试验程序要点分析标准中明确规定了阶梯式焊接路径、焊接时间设定和三次重复试验等关键控制环节：-焊接操作方式：采用自动或半自动焊接装置，沿试板长度方向按阶梯式路径行走，保证电弧燃烧过程覆盖整个试验空间并均匀产生烟尘；-焊接时间设定：根据焊材类型和试验验证情况确定合理的燃弧时间，确保生成的烟尘量满足称量和分析的最小质量要求；-重复试验要求：在相同试验条件下至少进行三次有效试验，以考察试验结果的离散程度并计算平均值和标准偏差。3.4计算与表达方法烟尘排放速率按以下公式计算：$$R=\frac{m}{t\cdotL}$$式中：R为烟尘排放速率（g/kg或g/min）；m为捕集的烟尘总质量（g）；t为有效焊接燃弧时间（min）；L为焊接材料的消耗量（kg）。试验结果应在三次有效测量值的基础上取算术平均值，并如实记录各次试验的原始数据和偏差情况。标准还规定了试验报告应包含的详细信息，包括试验条件、焊接参数、环境条件、烟尘排放速率结果等。4主要起草单位介绍4.1哈尔滨焊接研究院有限公司本文件的主要起草单位——哈尔滨焊接研究院有限公司（以下简称“哈焊院”）成立于1956年，是中国焊接技术领域创建最早、综合实力最强的国家级专业研究机构。哈焊院集焊接技术研究、产品开发、质量检测、标准制定、信息服务和高层次人才培养于一体，是全国焊接标准化技术委员会（SAC/TC55）的秘书处挂靠单位和国际标准化组织焊接及相关工艺技术委员会（ISO/TC44）的中国技术对口单位，在我国焊接标准化工作中发挥着核心引领作用。哈焊院建有国家焊接材料质量检验检测中心，是国内焊接材料检测领域权威的第三方检验机构，具有中国合格评定国家认可委员会（CNAS）实验室认可资质和中国计量认证（CMA）资质。多年来，哈焊院面向全国焊接材料生产企业和焊接工程应用单位开展了大量焊接材料理化性能检验、工艺适用性评定和失效分析等技术服务工作，积累了丰富的焊接烟尘测试实践经验和基础数据。在标准化工作方面，哈焊院主导和参与制定了数百项焊接领域国家标准和行业标准，涵盖焊接材料产品标准、焊接工艺规程、焊接质量评定和焊接安全卫生等各个专业方向。作为ISO/TC44的国内对口单位，哈焊院长期跟踪和参与国际标准的制定和修订工作，在将国际先进标准引入国内和推动中国标准走向国际方面拥有深厚的技术积累和丰富的工作经验。5标准实施的意义与影响5.1对职业健康防护的技术支撑我国有数百万劳动者从事焊接作业，焊接烟尘是威胁其职业健康的重要危害因素。本标准的发布实施为焊接作业环境危害评估提供了统一的实验室检测依据，将有力地支撑职业病危害申报、作业场所职业病危害因素检测与评价等工作的科学化开展。同时，不同类型焊接材料的烟尘排放速率数据积累，可为焊接工艺设计人员在满足性能要求的前提下优先选用低烟尘排放材料提供科学依据，从源头减少焊接作业的职业健康风险。5.2对焊接材料产业升级的推动作用标准实施后，焊接材料生产企业和用户单位拥有了统一的技术标尺来评价产品的烟尘排放特性。这将促使焊接材料生产企业在产品研发中将烟尘排放速率作为重要的性能指标予以关注和优化，推动焊接材料向低烟尘、低毒害、绿色环保方向发展。特别是对于面向国际市场的焊接材料产品，采用了与国际标准一致的测试方法将有效消除技术壁垒，提升我国焊接材料产品的国际竞争力和市场信誉度。5.3对绿色制造和行业可持续发展的促进焊接过程中烟尘和有害气体的排放是焊接制造环节的主要环境负荷之一。随着国家绿色制造战略的深入推进和环保法规的日趋严格，焊接工艺的环境友好性日益受到制造业各领域的广泛关注。本标准的发布实施为焊接制造过程的环保绩效评价提供了基础性技术手段，有助于推动企业优化焊接工艺参数、改进焊接材料和改善作业环境管理，促进焊接行业整体绿色制造水平的提升。5.4对标准体系完善的贡献GB/T43905.1-2024是我国焊接烟尘检测方法标准体系的重要组成部分，其发布实施填补了该领域的标准空白。该标准与我国现行职业卫生标准、焊接材料产品标准构成了相互衔接、互为支撑的有机整体。随着后续各部分标准的陆续制定和发布，我国焊接烟尘和气体取样的实验室方法标准体系将进一步健全和完善，形成覆盖主要焊接工艺方法和不同测试目的的系统性标准支撑能力。6结论与展望GB/T43905.1-2024《焊接及相关工艺中烟尘和气体取样的实验室方法第1部分：电弧焊中烟尘排放速率的测定和分析用烟尘的收集》的发布实施，是我国焊接领域标准化工作的一项重要成果，标志着我国在焊接烟尘检测方法标准化方面迈出了关键性的一步。该标准等效采用国际标准ISO15011-1:2009，充分吸收和借鉴了国际先进技术经验，保证了我国在该技术领域的检测方法与国际保持一致