Determination of emission of iron oxides from the welding process on the basis of mathematical models

• Autorzy: Pikulik Karolina Weronika , Mikołajczyk Jarosław Robert

Identyfikatory

DOI

10.26628/wtr.v93i2.1132

Warianty tytułu

PL

Określenie na podstawie modeli emisji tlenków żelaza powstałych w procesie spawania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Oxygen in metals is most often present in the form of oxides, including: FeO, Fe2O3, Fe3O4. The complexity of the welding process means that oxygen compounds can enter both the liquid metal and the atmosphere, causing negative effects. A welder is exposed to harmful emission of oxides entering the human body through the respiratory system or pores in the skin. The essence of the problem is so serious that standards for air purity and determination of amount of oxides at workplaces have been introduced. The article presents the results of research on the influence of the welding current intensity on the emission of air pollutants (in particular the emission of iron oxides) of the inhalable and respirable fractions. The bench tests were carried out on the basis of the applicable standards for air quality at welding stations. Based on the test results, on the basis of the R program, mathematical models of the emission of iron oxides generated during the welding process were developed. It was observed that with the increase of the welding current, the average value of the emission of iron oxides - both the inhalable and respirable fractions - increases. For both fractions, it was also noted that the model values are closer to the values measured in the model No. 1.

PL

Tlen w metalach występuje najczęściej w postaci tlenków, m. in.: FeO, Fe2O3,Fe3O4. Złożoność procesu spawania powoduje, że związki tlenu mogą dostawać się zarówno do ciekłego metalu, jak i do atmosfery, wywołując negatywne skutki. Spawacz narażony jest na szkodliwą emisję tlenków dostających się do organizmu ludzkiego, poprzez układ oddechowy, czy pory w skórze. Istota problemu jest na tyle poważna, że wprowadzono normy dotyczące czystości powietrza oraz oznaczania ilości tlenków na stanowiskach pracy. W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu natężenia prądu spawania na emisję zanieczyszczeń powietrza - w szczególności emisję tlenków żelaza - frakcji wdychanej i respirabilnej. Badania stanowiskowe wykonano w oparciu o obowiązujące normy dotyczące jakości powietrza na stanowiskach spawalniczych. Na podstawie wyników badań, w oparciu o program R, opracowano modele matematyczne emisji tlenków żelaza powstałych w czasie procesu spawania. Zaobserwowano, że wraz ze zwiększeniem prądu spawania wzrasta średnia wartość emisji tlenków żelaza - obydwu frakcji wdychanej i respirabilnej. Dla obydwu frakcji zanotowano także, że wartości modelowe są bliższe wartościom zmierzonym w modelu nr 1.

Słowa kluczowe

EN

welding smoke; respirable fraction; inhalable fraction; iron oxide

PL

dym spawalniczy; frakcja respirabilna; frakcja wdychana; tlenek żelaza

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Welding Technology Review
• Rocznik: 2021
• Tom: R. 93, nr 2
• Strony: 35--42
• Opis fizyczny: Bibliogr. 41 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Pikulik Karolina Weronika

• Laboratorium “BIOCHEMIK” Sp. z o.o., Śmiłowo, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-3669-9322

autor

Mikołajczyk Jarosław Robert

• Stanisław Staszic University of Applied Sciences in Piła, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-9196-0039

Bibliografia

• [1] Bendat J. S., Pierdol A. G.: Metody analizy i pomiaru sygnałów losowych. PWN, Warszawa 1976.
• [2] Biecek P. Analiza danych z programem R. modele liniowe z efektami stałymi, losowymi i mieszanymi. PWN, Warszawa 2013.
• [3] Biecek P. Przewodnik po pakiecie R. Oficyna Wydawnicza GIS, Wrocław 2017.
• [4] Crawley M. The R Book. Wiley-Blackwell 2012.
• [5] Czech S.: Spawanie. Wydawnictwo SANNORT Sp. z o.o., Sandomierz 2019.
• [6] Dobrowolski Z.: Podręcznik spawalnictwa. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 1978.
• [7] Everitt B., Hothorn T.: A Handbook of Statistical Analyses Rusing R. Chapman&Hall/CRC Comp. Science & Data Analysis 2010.
• [8] Gągolewski M.: Programowanie w języku R. Analiza danych, obliczenia, symulacje. Wyd. Naukowe PWN S.A., Warszawa 2016.
• [9] Gillespie C., Lovelace R.: Wydajne programowanie w R. Praktyczny przewodnik po lepszym programowaniu. APN Promise, Warszawa 2018.
• [10] http://www.samochodowkawejherowo.pl/dokumenty/tablice_naprezen (pdf 08.01.2020)
• [11] Instrukcja I-03/PO-02. Sprawdzanie aspiratorów. Dokumentacja zakładowa Laboratorium „BIOCHEMIK” Sp. z o.o., Śmiłowo.
• [12] Jefferson’s Welding Encyklopedia, 18th ed. American Welding Society, 1997.
• [13] Koronacki J., Mielniczuk J.: Statystyka dla studentów kierunków technicznych i przyrodniczych. Wyd. WNT, Warszawa 2018.
• [14] Krzysztofiak M., Urbanek D.: Metody statystyczne. Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1977.
• [15] Krzyśko M.: Statystyka matematyczna. Wydawnictwo Naukowe UAM w Poznaniu, Poznań 1996.
• [16] Linnert G. E.: Welding Metalurgy. 4-th edition. Vol. I - Fundamentals. Miami, Floryda, AWS 1994.
• [17] Luszniewicz A.: Statystyka ogólna. Państwowe Wydawnictwo Ekonomiczne, Warszawa 1987.
• [18] Matczak W., Gromiec J. P.: Zasady oceny narażenia spawaczy na dymy i gazy. Wyd. Medycyny Pracy im J. Nofera. Łódź 2003.
• [19] Matusiak J., Wyciślik J.: Zdrowie i bezpieczeństwo przy produkcji spawalniczej. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa Nr 3/2009
• [20] Matusiak J., Wyciślik J.: Analiza środowiska pracy przy spawaniu metodą MAG elementów ze stali nierdzewnej i stali niestopowej z cynkową powłoką ochronną. Przegląd Spawalnictwa Nr 87/2011.
• [21] Morrison D. F.: Wielowymiarowa analiza statystyczna. Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1990.
• [22] Mistur L.: Spawanie gazowe i elektryczne. Wyd. Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa 1988.
• [23] Mistur L.: Spawanie łukowe w osłonach gazowych wg wytycznych krajowych i europejskich (EWF). Wyd. KaBe, Krosno 2004.
• [24] Norma PN-Z-04008-7:2002+Az1:2004. Ochrona czystości powietrza. Pobieranie próbek. Zasady pobierania próbek w środowisku pracy i interpretacja wyników.
• [25] Norma PN-Z-04469:2015-10. Ochrona czystości powietrza. Oznaczanie tlenków żelaza we frakcji respirabilnej aerozolu na stanowiskach pracy metoda płomieniowej adsorpcyjnej spektrometrii atomowej.
• [26] Opara S.: Norma ISO 14175 - zmiany dla użytkowników gazów osłonowych. Przegląd Spawalnictwa Nr 5/2010, Warszawa 2010.
• [27] Petersen K., Petersena M. :(2008) The matrix cookbook. Technical University of Denmark.
• [28] Pinheiro J., Bates D.: (2009) Mixed-Effects Models in S and S-PLUS. Springer.
• [29] Praca zbiorowa pod red. Szydłowskiego H.: Teoria pomiarów. Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1981.
• [30] Robinson G.: (1999) That BLUP is a good thing: the estimation of random effects. Statistical Science, Vol. 6, No. 1, s. 15÷32.
• [31] Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 27 kwietnia 2000r. w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy przy pracach spawalniczych. Dz. U. 2000r., Nr 40, Poz. 470.
• [32] Rozp. Ministra Zdrowia z dnia 2 lutego 2011r. w sprawie badań i pomiarów czynników szkodliwych w środowisku pracy.
• [33] Seber G.A.F., Lee A.J.: (2003) Linear regression analysis. Wiley, Hoboken, New Jersey.
• [34] Sheather S.J.: (2010) A Modern approach to regression with R. Springer, New York.
• [35] Tasak E.: Metalurgia spawania. Wydawnictwo JAK, Kraków 2008r.
• [36] Wojciechowski W.: Techniki wytwarzania, tom III. Wybrane zagadnienia ze spawalnictwa. Wyd. Politechniki Krakowskiej, 1990.
• [37] Voitkevich V.: Welding Fusem. Formation, properties and biological effects. Abington Publishing, Cambrige 1995.
• [38] Welding Handbook. Vol. I. Welding Technology. 8-th edition. Miami, Florida, AWS 1991.
• [39] Wheeler B.: (2010) Permutation tests for linear models in R. http://cran.r-project.org/web/packages/ lmPerm/vignettes/lmPerm.pdf.
• [40] Zeiles A., Hothorn T.: (2010) Diagnostic checking in regression relationships. http://cran.r-project.org/web/ packages/lmtest/vignettes/lmtest-intro.pdf.
• [41] Żakowski W., Kołodziej W.: Matematyka cz. II. Analiza matematyczna. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 2003.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).