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溶接の基礎講座
ものづくりにおける接合方法の1つに、「溶接」があります。
本連載では「溶接」について、金属が接合するメカニズムから溶接の種類、また溶接の仕方まで、現場で使える知識をご紹介していきます。
第1章 溶接の基礎

1-6 溶接作業における安全対策

ガスやアークなど高温の熱源を使用し、金属が溶ける温度状態で切断や溶接の作業を行う場合の共通的な安全上の問題として、(1)高温の熱源から放出される赤外線や紫外線による目や皮膚の障害、(2)作業で発生するガスや金属蒸気、ヒュームによる中毒症やじん肺、(3)溶けた金属から発生するスパッタなどによる火災や爆発、など共通する問題と、 (1)電気を使用するアークでは感電事故、(2)ガスを使用する場合では、ガス自体の爆発やガスボンベの破裂事故、など個々での問題も発生します。

1. 赤外線や紫外線による皮膚の障害

熱や光による日焼けは、これらを直接受ける場合だけでなく周りの金属や壁などで反射されたものによっても起こります。また、火傷は、こうした熱や光の他、溶接を完了した直後の溶接材に触れることや、高温のスパッタを浴びることでも発生します。そこで、溶接作業では、革あるいは難燃性布の保護具で全身を確実に保護します。

2. 目の障害

溶接用の熱源からは、強い可視光線や赤外線、紫外線が出ています。これらの光を長時間、直接見ていると、「作業を終えて寝ようとすると目がゴロゴロし、痛くて眠れなくなる炎症を起こします(こうした場合は、濡れ手ぬぐいなどで目を良く冷やします)」。さらに、こうした炎症を幾度となく繰り返したり、遮光性の悪い遮光ガラスを使用して長い期間溶接作業に従事していると、目の障害なども発生する危険性があります。したがって、これらを防止するため、日ごろから次の注意が必要です。

(1)溶接・溶断作業に従事する場合では、表6-1に示す適度な暗さと有害光線の侵入を防ぐ遮光ガラスを取り付けたハンドシールドやヘルメットを使用します(この遮光ガラスには、金属の溶けている状態が良く見極められる暗さと有害光の侵入を防ぐ機能を持つことが必要で、JISやDINの認証マーク付きのものが推奨されます)。なお、実作業では、操作性の優れるハンドシールドが好まれますが、「品質良い溶接にはヘルメットの使用」が推奨されます(これらを両立できる液晶形ヘルメットなども有効でしょう)。

(2)直接的な溶接作業でなくアーク光の中で作業するような場合では、作業に悪影響を及ぼさない程度の小さい遮光度の保護眼鏡を着用すると良いでしょう(透明の保護眼鏡の着用でも効果があります)。なお、保護眼鏡は、壁面などからの散乱光の侵入を考慮して「両サイドガード付きの保護眼鏡」が推奨されます。

表6-1 各種溶接、溶断作業で必要な遮光ガラス

遮光度No 被覆アーク溶接 半自動アーク溶接 ガス溶接・溶断
3〜4 70L/時間以下
5〜6 30A以下の作業 ※溶接は1時間当たりの酸素使用量、
切断は1時間当たりのアセチレン使用量
7〜8 35〜75Aの作業
9〜11 75〜200Aの作業 100A以下の作業
12〜13 200〜400Aの作業 100〜400Aの作業
3. ヒュームによる中毒症やじん肺

アーク溶接作業中のアークの周りには、ガスやヒュームで構成される煙が見えます。この中のヒュームは、金属の蒸気やその蒸気と酸素、窒素が化合した酸化物、窒化物で、これを多量に吸い込むと中毒症を起こします。また、長期間体内にたまると、じん肺になる危険性もあります(したがって、常時こうした作業に従事する場合は、じん肺などの定期診断を受ける必要があります)。また、亜鉛メッキ鋼板や鉛を含む塗料で塗装した材料、銅や真ちゅうなどの溶接では重金属が蒸発し、これを吸い込むと強い寒気を感じる中毒症を起こします。

一方、煙中のガスは、主として炭酸ガスや水蒸気です。しかし、これらのガスの一部は分解し一酸化炭素や一酸化窒素となり、身体に害を及ぼします。また、大きな電流で行うアルミニウム合金材のミグ溶接では、ガスやヒュームでのどを痛め、強くせきこむこともあるのです。

こうしたことから、溶接作業では、

(1)「粉じん災害防止規則」により、作業場周囲の通風や換気の配慮が必要になります(特に危険性の高い狭い場所での作業では、事前に局所排気装置の設置などを十分検討しておくことが必要でしょう)。

(2)アーク溶接中の作業者は、ヒュームやガスの吸入防止のため、防止効果がJIST8151「防じんマスク」規格に合格した防じんマスクを着用しておくことが必要です。

(3)ヒュームや危険ガスの発生が多い狭い場所での作業や十分な換気ができない作業では、防毒マスクの着用なども必要でしょう。

(4)圧力容器内など密閉されていた場所で長時間ガシスールドアーク溶接するような場合,酸素欠乏症になることがあります。したがって、こうした場所での溶接作業では、「酸素欠乏症等防止規則」に基づく「空気中の酸素の濃度を18%以上に保つような換気」などにも注意が必要です。

4. 感電事故

人が導電部に触れ感電した時の電撃の危険度は、電流の大きさや通電時間、電流の経路、電流の種類(直流、交、周波数)によって異なります。中でも、危険度の大きいのが電流の大きさで、筋肉のけいれんや神経の麻ひ(痔)で運動の自由を失わない限界の電流値(離脱電流)は、商用交流電源の時、大多数の人が離脱できる安全限界は成人男子で9mA,女子で6mAと云われています。

また、人の電気抵抗は、皮膚が乾燥している状態では10000オウム程度、水に濡れていると1/25にまで低下すると云われている。

こうしたことから、(社)日本電気協会では、「人体が著しく濡れている状態」で「金属製の装置や構造物に人体の一部が常時触れている状態」に対する許容接触電圧を25V以下とし、自動電撃防止装置の安全電圧の目安としています。

5. 火災・爆発事故

飛散したスパッタで作業周りの燃えやすい油や布、ガスボンベなどに引火し、火災や爆発を生じます。こうした火災や爆発の防止には、危険性のあるものは置かない作業場の整理整頓が重要で、移動の難しいものには難燃性が十分に確認されたシートによる保護を行います。

6. 作業に必要な安全教育

作業中の危険性が特段に高いガスあるいはアークを使用する作業では、作業に従事しようとする前に安全に作業ができるよう学科と実技の教育を受け、教育を修了したことの証明書を取得しておくことが労働安全衛生法に定められています。

「ガス溶接技能講習」では、ガス炎による溶接や切断作業だけでなく、ガス炎を利用する予熱やガスガウジングなどの作業をする場合にも必ず所持しておくことが必要です(違反すると作業者だけでなく事業者も罰せられることとなります)。この講習は労働基準局長が認定した指定機関で行なわれ、学科8時間、実技5時間の講習を受け、最後に行われる修了試験の合格者に対して修了証が交付されることになっています。

一方、「アーク溶接作業特別教育」でも、「ガス溶接技能講習」の場合と同じような要領で学科11時間、実技10時間以上の教育を行うことが義務付けられています。この他、レーザ光による災害、ロボット取り扱い中の誤動作による災害に対する安全教育も、これらの作業に従事する予定の作業者を専門の講習会に参加させ,教育を受けさせることが必要になっています。

執筆: 溶接道場 安田 克彦

『溶接の基礎講座』の目次

第1章 溶接の基礎

第2章 溶接方法と溶接材料

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