GBT 43905.4-2024 焊接及相关工艺中烟尘和气体取样的实验室方法 第4部分：焊接材料焊接烟尘排放限值标准立项发展报告

焊接及相关工艺中烟尘和气体取样的实验室方法第4部分：焊接材料焊接烟尘排放限值标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:LaboratoryMethodforSamplingFumeandGasesGeneratedbyWeldingandAlliedProcessesPart4:EmissionLimitsforFumefromWeldingMaterials摘要关键词：焊接烟尘；排放限值；焊接材料；实验室取样；职业健康；标准化Keywords:weldingfume;emissionlimits;weldingmaterials;laboratorysampling;occupationalhealth;standardization1引言焊接技术是现代工业制造的基石工艺，广泛应用于船舶制造、压力容器、钢结构、轨道交通、石油化工、航空航天等众多领域。据统计，我国每年钢材消费量中约50%以上需经过焊接加工，焊接作业从业人员数量庞大，是制造业中职业暴露人群最为集中的行业之一。焊接过程中，焊条、焊丝、焊剂等焊接材料在高温电弧作用下发生熔化和冶金反应，产生大量成分复杂的焊接烟尘。焊接烟尘的化学成分因焊接材料类型、焊接工艺参数和母材材质的不同而存在显著差异，主要包含铁、锰、镍、铬等金属氧化物微粒以及氟化物、硅酸盐等物质。其中，可吸入性烟尘微粒（特别是PM2.5以下粒径的微粒）可深入作业人员肺泡，长期暴露可能引发焊工尘肺、金属烟热、锰中毒等职业性疾病。世界卫生组织国际癌症研究机构（IARC）已将焊接烟尘列为可能致癌物（2B类），世界卫生组织（WHO）亦持续关注焊接作业的职业健康风险。从环境层面看，焊接作业产生的烟尘排放也是大气细颗粒物污染的重要来源之一。随着国家"双碳"战略的深入实施和环保法规的日趋严格，焊接烟尘的源头削减和过程控制已成为焊接行业绿色发展亟待解决的关键问题。为科学评价焊接材料的烟尘产生特性、有效控制焊接作业的烟尘暴露水平，亟需建立统一的焊接材料烟尘排放限值标准。国际上，ISO15011-4已在国际层面确立了焊接烟尘排放率的实验室测定方法，欧盟ENISO15011-4和美国AWSF1.2等标准体系也建立了相应的技术规范。相比之下，我国长期以来缺乏专门针对焊接材料烟尘排放限值的国家标准，现有标准体系对焊接材料环保性能的约束和引导作用明显不足，难以满足行业绿色转型和职业健康保护的实际需要。在此背景下，制定GB/T43905.4-2024《焊接及相关工艺中烟尘和气体取样的实验室方法第4部分：焊接材料焊接烟尘排放限值》国家标准具有重要的现实意义和深远的社会价值。该标准的制定旨在科学统一焊接材料烟尘排放的试验方法和评价指标，推动焊接材料行业向低烟尘、绿色化方向发展，同时为焊接作业场所的职业健康风险评估和环境排放管控提供权威的技术依据。2标准编制背景与政策依据2.1法律法规与政策支撑GB/T43905.4-2024标准的制定紧密对接国家相关法律法规和政策要求。《中华人民共和国职业病防治法》明确规定，用人单位应当优先采用有利于防治职业病和保护劳动者健康的新技术、新工艺、新设备、新材料，从源头上控制和消除职业病危害因素。焊接烟尘作为焊接作业中最为突出的职业病危害因素之一，对其进行源头管控和限值约束是落实法律要求的重要技术手段。《中华人民共和国大气污染防治法》对工业生产企业的大气污染物排放提出了明确要求。焊接作业作为工业生产和建筑施工中的重要产尘环节，其烟尘排放的管控是大气污染防治的重要组成部分。该标准的制定为焊接烟尘的实验室评价和排放控制提供了统一的技术标尺。在产业政策层面，《中国制造2025》明确提出全面推行绿色制造，强化绿色监管，建设绿色工厂，实现制造业高效清洁低碳循环发展。《"十四五"工业绿色发展规划》进一步强调了重点行业污染物排放的控制要求，焊接材料作为量大面广的工业消耗品，其环保性能的标准化评价和管控是推动行业绿色转型的重要抓手。2.2国际标准对标分析本标准在制定过程中充分参考和借鉴了国际标准化组织的相关标准。ISO15011-4:2017《Healthandsafetyinweldingandalliedprocesses-Laboratorymethodforsamplingfumeandgases-Part4:Fumeemissionratefromweldingmaterialsandguidanceforclassification》是国际上焊接烟尘排放率测定的基础性标准，规定了焊接材料烟尘排放率的实验室测定方法及分类指南。本标准在与国际标准保持同步协调的基础上，结合我国焊接材料产业发展现状和焊接作业的实际情况，对焊接材料（包括药皮焊条、药芯焊丝、实心焊丝等）的烟尘排放限值进行了细化和明确。与ISO标准相比，本标准在试验材料选择、试验条件控制、烟尘收集效率要求等方面进行了适应性调整，使标准更具可操作性和适用性。2.3行业需求调研分析在标准制定前期，起草工作组对国内主要焊接材料生产企业、焊接应用单位、科研院所和检测机构进行了广泛调研。调研结果显示，行业内对焊接材料烟尘排放限值标准的需求十分迫切。一方面，焊接材料生产企业需要通过标准化的试验方法来评价和改进产品的低烟尘环保性能，以此作为产品转型升级和差异化竞争的技术依据；另一方面，船舶、桥梁、压力容器等焊接应用大户在焊接工艺评定、焊接材料采购和环境评价中，亟需统一的烟尘排放评价标准作为技术支撑。此外，第三方检测机构、职业卫生技术服务机构以及安全监管管理部门也亟需依据国家标准开展焊接材料烟尘排放的检测与评价工作。现有检测依据不统一、评价尺度不一致的状况，一定程度上制约了行业技术交流和市场监管的有效性。3标准主要内容与技术解析3.1标准适用范围GB/T43905.4-2024规定了焊接材料焊接烟尘排放限值的实验室测定方法及排放限值要求，适用于药皮焊条（手工电弧焊焊条）、药芯焊丝、实心焊丝、焊剂等常见焊接材料类型。标准规定的试验方法在实验室受控条件下进行，通过标准化的焊接工艺参数和烟尘收集装置，定量测定单位质量焊接材料在焊接过程中产生的烟尘量。3.2术语和定义标准中对以下关键术语进行了规范定义：-焊接烟尘：焊接过程中母材和焊接材料在高温作用下熔化、蒸发、氧化等物理化学反应所产生的固体微粒和气溶胶的总称。焊接烟尘的粒径分布范围较广，其中可吸入性微粒（空气动力学直径小于10μm）对作业人员健康危害最为显著。-烟尘排放率：单位质量焊接材料在标准试验条件下焊接时所产生的烟尘质量，通常以g/kg表示。烟尘排放率是评价焊接材料烟尘产生特性的核心指标，也是焊接材料环保分级的基础参数。-排放限值：根据焊接材料类型和分类，规定的烟尘排放率最大允许值。排放限值的确定需综合考虑焊接工艺特点、行业技术水平和健康风险控制要求等多元因素。3.3试验方法要点标准规定的试验方法主要包括以下关键环节：试验装置：采用标准焊接烟尘收集试验系统，包括焊接试验台、烟尘收集罩、过滤系统、气体流量控制装置和称量系统等。收集罩的设计需保证焊接烟尘的全部有效收集，过滤系统采用高效微粒过滤器（HEPA），确保微小粒径烟尘颗粒的完全捕集。试验条件控制：为保证试验结果的重复性和可比性，标准对焊接位置、焊接电流、电弧电压、焊接速度、保护气体成分及流量、环境温湿度等试验参数进行了明确规定。各类型焊接材料依据其产品标准推荐的典型焊接参数进行试验，以确保试验结果能够代表该材料在实际应用中的排放水平。烟尘收集与称量：试验前后对过滤介质进行恒重处理和精密称量，通过差重法计算收集到的烟尘总质量。为保证测量精度，称量过程需在恒温恒湿条件下进行，并设置空白对照试验以排除环境因素干扰。排放率计算：根据焊接材料实际消耗量和收集到的烟尘质量，按公式计算烟尘排放率。试验结果取多次有效试验的平均值，并对试验结果的离散程度进行统计分析以确保数据的可靠性。3.4排放限值指标体系标准按照焊接材料的不同类型和工艺特点，规定了差异化的烟尘排放限值要求（见表1）。限值指标的确定综合考虑了国内主流焊接材料产品的实际排放水平、国际先进标准的参考值以及行业技术进步的空间。表1焊接材料烟尘排放限值（示意）|焊接材料类型|烟尘排放率限值（g/kg）||:---:|:---:||钛钙型药皮焊条|≤8.0||纤维素型药皮焊条|≤10.0||低氢型药皮焊条|≤12.0||药芯焊丝（自保护）|≤12.0||药芯焊丝（气保护）|≤10.0||实心焊丝（气保护）|≤5.0|3.5标准的主要创新点分级分类管理理念：标准摒弃了"一刀切"的单一限值模式，根据焊接材料的类型、药皮/药芯成分体系和焊接工艺特点，制定差异化的排放限值要求，既考虑了不同产品技术路线的客观差异，又为低烟尘环保型焊接材料的研发和应用预留了激励空间。试验条件标准化与可操作性的统一：在保证与国际标准接轨的前提下，对试验细节进行了符合国内实验室条件的适应性优化，提高了标准的可操作性和推广应用便利性。与职业健康防护的有效衔接：标准的限值指标体系与GBZ2.1《工作场所有害因素职业接触限值第1部分：化学有害因素》中焊接烟尘相关物质的职业接触限值进行了有效衔接，使焊接材料的烟尘排放评价与作业场所的职业健康风险评估形成逻辑闭环。4主要起草单位介绍4.1哈尔滨焊接研究院有限公司本标准的主要起草单位之一是哈尔滨焊接研究院有限公司（以下简称"哈焊院"）。哈焊院成立于1956年，是我国焊接技术领域成立最早、规模最大、综合实力最强的综合性焊接技术研究机构之一，是中国焊接学会的挂靠单位，也是全国焊接标准化技术委员会的秘书处承担单位。建院六十余年来，哈焊院始终立足于国家重大工程和基础制造领域的关键焊接技术需求，在焊接工艺、焊接材料、焊接装备、焊接自动化与智能化、焊接质量检测与可靠性评价等方向形成了显著的技术优势和深厚的科研积累。特别是在焊接烟尘治理与职业健康防护技术领域，哈焊院从20世纪80年代起便开展了焊接烟尘成分分析、发生机理与控制技术研究，是国内最早系统开展焊接烟尘研究的科研机构之一。在标准化工作方面，哈焊院作为全国焊接标准化技术委员会秘书处单位，归口管理我国焊接领域的国家标准和行业标准制修订工作，主持和参与制定了大量焊接基础标准、方法标准和产品标准，在国际标准化组织ISO/TC44（焊接及相关工艺技术委员会）中也具有重要的影响力。依托丰富的标准化工作经验和深厚的技术积累，哈焊院在本标准的立项论证、技术方案确定、试验验证和标准文本编制等各阶段发挥了核心主导作用。哈焊院拥有国家焊接材料质量检验检测中心等权威检测平台，配备了国际先进的焊接烟尘分析测试设备。在标准研制过程中，哈焊院联合国内多家骨干焊接材料生产企业和科研院所，组织开展了大规模的实验室间比对试验，对标准中规定的试验方法的重复性、再现性和分辨力进行了系统验证，为标准技术指标的合理确定提供了翔实的实验数据支撑。4.2其他参与单位除哈尔滨焊接研究院有限公司外，本标准还汇聚了国内焊接材料行业领军企业、知名高校和相关检测机构共同参与制定。各参与单位协同完成了行业调研、试验验证、意见征集和技术审查等各项工作，充分体现了产学研用在标准化工作中的深度融合与协同推进。5标准实施的意义与影响5.1对焊接材料行业的影响GB/T43905.4-2024的实施对焊接材料行业产生了深远影响。首先，标准的发布为企业提供了统一的技术评价依据，促使焊接材料生产企业在产品研发中将低烟尘性能作为重要的设计指标，从源头上推动焊接材料的绿色化升级。其次，标准的实施将加速行业优胜劣汰，低烟尘环保型焊接材料的市场竞争力将得到增强，高烟尘排放的落后产品将逐步被市场淘汰。此外，标准提供的分类限值指标体系也为企业产品定位和差异化竞争提供了明确的技术导向。5.2对焊接应用行业的影响对于船舶制造、钢结构桥梁、压力容器、建筑施工等焊接应用较为集中的行业而言，该标准为焊接材料的环保性能评价和采购选型提供了权威依据。应用企业可在焊接工艺评定和供应商准入环节增加烟尘排放指标要求，通过选用低烟尘焊接材料来降低作业场所的烟尘浓度，改善作业环境，减少职业健康风险。同时，低烟尘焊接材料的应用还有助于降低焊接车间的通风除尘系统负荷，节约能源消耗和运行成本。5.3对职业健康与环境保护的促进该标准的发布实施，对于保护焊接作业人员的身体健康、降低焊接烟尘对大气环境的影响具有直接的积极作用。通过标准化手段促进低烟尘焊接材料的推广应用，可以从源头上削减焊接烟尘的产生量和排放量，有效降低作业人员的职业暴露水平，提升职业健康保障能力，同时为大气污染防治作出积极贡献。6标准实施保障措施与展望6.1宣贯培训为使标准得到有效实施，全国焊接标准化技术委员会将组织开展面向焊接材料生产企业、检测机构和应用单位的标准宣贯培训活动。培训内容涵盖标准条款解读、试验操作演示和技术要点分析等，帮助相关单位准确理解标准要求、正确掌握试验方法。6.2实验室能力建设建议具备条件的检测机构按照标准要求配置焊接烟尘测定试验装置，建立和完善质量管理体系，积极参加能力验证活动。通过实验室间比对不断提升检测数据的准确性和可比性，为标准实施提供可靠的检测服务支撑。6.3标准实施效果评估在标准实施一定阶段后，建议组织开展标准实施效果评估工作，系统收集标准在应用过程中的问题和建议，为标准的后续修订和完善提供依据。6.4未来发展方向展望未来，随着社会对职业健康和环境保护要求的不断提高，焊接材料烟尘排放限值标准将不断完善和严格。建议在以下方向持续开展标准化工作：一是逐步扩大标准覆盖的焊接材料范围，将更多新型焊接材料纳入评价体系；二是适时研究制定焊接烟尘中特定有害成分（如六价铬、锰及其化合物等）的专项排放限值标准；三是推动将焊接材料烟尘排放指标纳入绿色产品评价体系和政府采购目录，以市场机制引导行业绿色转型；四是深化国际标准合作，推动我国焊接烟尘排放限值标准的国际化进程，为全球焊接行业的绿色发展贡献中国方案。7结论GB/T43905.4-2024《焊接及相关工艺中烟尘和气体取样的实验室方法第4部分：焊接材料焊接烟尘排放限值》是我国焊接领域烟尘控制标准化工作的重要成果。该标准立足我国焊接材料产业发展现状，科学借鉴国际先进标准经验，系统规定了焊接材料烟尘排放的实验室测定方法和限值指标，填补了我国在该领域的标准空白。标准的发布实施对于引导焊接材料行业绿色转型升级、保障焊接作业人员职业健康、推动大气污染防治具有重要的技术支撑作用。通过确立科学的试验方法和分级分类的限值指标体系，标准有效解决了以往焊接材料烟尘排放评价无标可依、检测方法不统一的突出问题，为行业监管、市场规范和公平竞争提供了权威的技术依据。参考文献[1]全国焊接标准化技术委员会.GB/T43905.4-2024焊接及相关工艺中烟尘和气体取样的实验室方法第4部分：焊接材料焊接烟尘排放限值[S].北京：中国标准出版社,2024.[2