Environmental assessment of the arc and the laser welding of austenitic steels

• Autorzy: Wyciślik-Sośnierz Joanna , Matusiak Jolanta

Identyfikatory

DOI

10.17729/ebis.2022.4/7

Warianty tytułu

PL

Ocena ekologiczna procesu spawania łukowego i laserowego stali austenitycznej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents results of research work enabling the environmental assessment of the arc and the laser welding of corrosion resistant austenitic steel X5CrNi18-10 (1.4301). The steel, characterised by high corrosion resistance, favourable mechanical properties and good weldability enjoys growing popularity in many industrial sectors. The application of welding technologies in industry necessitates the performance of tests aimed to identify conditions guaranteeing safe work and protecting workers’ health. Welding and allied technologies belong to the group of processes adversely affecting a work environment. Various welding processes trigger the emission of welding fumes and other pollutants containing numerous substances posing health hazards. The performance of environmental assessment makes it possible to identify and analyse how a given product or a technological process affect the environment. The assessment also enables the comparison of manufacturing processes and technologies in order to indicate those characterised by the lowest environmental impact. The primary ingredients of corrosion resistant steels are chromium and/or nickel. The compounds of the aforesaid chemical elements, present in welding fumes, are rated among substances having a potential or proven carcinogenic effect.

PL

W artykule przedstawiono wyniki prac badawczo-rozwojowych, na podstawie których przeprowadzono ocenę ekologiczną procesu spawania łukowego i laserowego stali odpornej na korozję o mikrostrukturze austenitycznej w gatunku X5CrNi18-10 (1.4301). Stal ta, oprócz wysokiej odporności na korozję, charakteryzuje się również dobrymi właściwościami mechanicznymi. Dzięki tym zaletom znajduje zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu, a głównymi technikami jej łączenia są technologie spawalnicze. Stosowanie w przemyśle technologii spawalniczych związane jest z potrzebą badania i określenia warunków bezpieczeństwa pracy i ochrony zdrowia pracowników. Spawanie i techniki pokrewne należą do grupy procesów wytwórczych oddziałujących negatywnie na środowisko pracy. Podczas różnych metod spajania do środowiska pracy wydzielane są zanieczyszczenia pyłowe i gazowe, które zawierają liczne substancje niebezpieczne dla zdrowia pracowników. Przeprowadzenie oceny ekologicznej pozwala na identyfikację oraz analizę oddziaływania na środowisko konkretnego produktu lub procesu technologicznego. Analiza środowiskowa umożliwia również porównanie procesów i technologii wytwarzania oraz wskazanie tych, które mają najmniejszy wpływ na środowisko. Jest to szczególnie istotne w przypadku stali odpornych na korozję, których podstawowym składnikiem stopowym jest chrom, a większość z tych stali zawiera również nikiel. Związki tych pierwiastków, występujące w pyle spawalniczym, zaliczane są do substancji o udowodnionym lub prawdopodobnym działaniu rakotwórczym.

Słowa kluczowe

EN

austenitic steels; welding; emission of total dust; emission of gases; environmental assessment of the process

PL

stale austenityczne; emisja pyłu całkowitego; emisja gazów; ocena środowiskowa procesu; spawanie

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach
• Rocznik: 2022
• Tom: Vol. 66, No. 4
• Strony: 61--75
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wyciślik-Sośnierz Joanna

• Łukasiewicz Research Network – Instytut Spawalnictwa

autor

Matusiak Jolanta

• Łukasiewicz Research Network – Instytut Spawalnictwa

Bibliografia

• [1] PN-EN 10088-1:2014-12 Stale odporne na korozję. Część 1 Wykaz stali odpornych na korozję.
• [2] Brózda J., Łomozik M., Zeman M.: Wysokostopowe stale odporne na korozję. Poradnik inżyniera. Spawalnictwo. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 2003, pp. 217-232.
• [3] Łabanowski J.: Stale odporne na korozję i ich spawalność, ISBN 978-83-7348-756-7, Gdańsk 2019.
• [4] Rimnac A., Pfatschbacher T.: Trends and Solutions for Future Steel Grade Development, Materials Science Forum ISSN: 1662-9752, 2019, vol. 949, pp. 66-75 doi:10.4028/www.scientific.net/MSF.949.66
• [5] Stainless Steels − Introduction To The Grades And Families https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=470.
• [6] Metody ocen ekologicznych i ekonomicznych technologii. Chemik, 2010, vol. 64, no. 3.
• [7] Zrównoważony rozwój a globalne dobra publiczne w teorii i praktyce organizacji międzynarodowych (edit. by) E. Latoszek, M. Proczek, M. Krukowska, Szkoła Główna Handlowa w Warszawie, ISBN 978-83-8017-122-0, Warszawa 2016.
• [8] Burchart-Korol D.: Zastosowanie oceny cyklu życia (LCA) w analizie procesów przemysłowych, Problemy Ekologii, 2009, vol. 13, no. 6.
• [9] Matusiak J.: Zagrożenia zdrowia spawaczy podczas spawania stali nierdzewnych. Przegląd Spawalnictwa, 2008, no. 3, pp. 3-9.
• [10] Welding fume – a known carcinogen https://www.wilhelmsen.com/contentassets/4a01dfdc0db448c6b9bb02d20ce0daf8/welding-fumes_infographics.png
• [11] Matusiak J., Wyciślik J., Wyciślik A.: Environmental Criteria for Shielding Gas Selection during Arc Welding of Stainless Steels, Solid State Phenomena, 2016, vol. 246, pp. 275-278.
• [12] Agents Classifed by the IARC Monographs, vol.1-129 https://monographs.iarc.who.int/list-of-classifications
• [13] Description of 1.4301 steel https://www.aperam.com/product/304-1-4301/.
• [14] Matusiak J., Rams B., Machaczek S.: Emisja zanieczyszczeń pyłowych i gazowych przy procesach spawania i lutowania. Katalog charakterystyk materiałów spawalniczych pod względem emisji zanieczyszczeń, WAM, Instytut Spawalnictwa, 2004.
• [15] Matusiak J., Wyciślik J.: Ocena zagrożeń chemicznych, pyłowych i fizycznych w środowisku pracy przy innowacyjnych metodach spajania różnych materiałów konstrukcyjnych jako działanie wspomagające kształtowanie bezpiecznych warunków pracy. Multi-annual programme “Poprawa bezpieczeństwa i warunków pracy”, stage II implemented in the years 2011–2013. Coordinator CIOP PIB, Warszawa.
• [16] Wyciślik-Sośnierz J., Matusiak J.: Ocena ekologiczna procesu spawania laserowego i hybrydowego laser + MIG/MAG stali odpornych na korozję o mikrostrukturze austenitycznej. Research work by Łukasiewicz Research Network – Instytut Spawalnictwa Ma-46 (ST-32/21), Gliwice 2021.
• [17] Chang Y., Sproesser G., Neugebauer S., Wolf K., Scheumann R., Pittner A., Rethmeier M., Finkbeiner M.: Environmental and social life cycle assessment of welding technologies. Procedia CIRP 26/2015, pp. 293-298.
• [18] Krause M.: Zarys metodyki oceny ryzyka zawodowego w aspekcie analizy metod badań. Zeszyty Naukowe Wyższej Szkoły Zarządzania Ochroną Pracy w Katowicach, 2016, vol. 12, no. 1, pp. 74-88.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).