מאת:ד"ר אשר פרדו, מנהל מחלקת מחקר של המוסד לבטיחות ולגיהות
תאריך:29/01/2017
חיתוך בקשת פלסמה הוא תהליך של חיתוך מתכת, בד"כ פלדה, אלומיניום, פליז ונחושת באמצעות זרם גז מיונן מואץ ובלחץ גבוה היוצר טמפרטורות מעם 20,000 מעלות צלסיוס. העברת האנרגיה של הגז המיונן והמוליך אל משטח מתכת מוליך דרך נקב צר יוצר חיתוך מהיר ואיכותי במתכת הרבה יותר מחיתוך המבוסס על להבת דלק-חמצן. חיתוך פלסמה מתבצע בד"כ ע"י מכונות ממוחשבות (CNC), אך גם בעבודה ידנית עם כלים מתאימים. הגז יכול להיות ארגון, חמצן, חנקן ועוצמת הזרם החשמלי המסופק יכולה להיות בתחום שבין עשרות למאות אמפר. חיתוך פלסמה נמצא בשימוש בתהליכים שונים וביניהם עיבוד מתכת, תיקון מכוניות, הנצלה ומיחזור של גרוטאות מתכת.
חיתוך פלסמה גורם לפליטת קרינה בלתי מייננת בתחום האולטרה-סגול והאינפרה-אדום, ואור נראה בעוצמות גבוהות. הקרינה האולטרה סגולה הנפלטת בחיתוך פלסמה מתפרשת על שלושת התת תחומים שלה, UV-A, UV-B, UV-C, ואורכי הגל שלה נעים בתחום 200 – 400 ננומטר. אורכי הגל של תחום האור הנראה בקרינה נעים בין 400 – 760 ננומטר ואלו בתחום האינפרה-אדום נעים בין 760 – 10,000 ננומטר.
חשיפת עיניים לקרינה אולטרה-סגולה ואינפרה אדומה כמו גם לעוצמה גבוהה של אור נראה עלולה לגרום לנזק לעדשה ולרשתית במנגנון תרמי או פוטוכימי. כדוגמה לתהליך ולסיכונים הטמונים בו יובא תרחיש שנבדק (ארה"ב) בעבודה במכונה לחיתוך לוחות פלדה בפלסמה (CNC) שפועלת בעוצמת זרם של 130 אמפר 95% מהזמן וב- 260 אמפר לחיתוך פלדה עבה. חלקי הפלדה מונחים על שולחן המכונה באמצעות עגורן או מלגזה. סביב המכונה מעברים מורשים לעובדים הנעים באזור העבודה לתפעול והשגחה.
הבדל עקרוני בפוטנציאל החשיפה לקרינה קיים בין עבודה בקשת פלסמה גלויה לבין קשת פלסמה מכוסה במסך/וילון מחומר פלסטי או חומר אחר מתאים למיסוך הקרינה. בתרחיש המתואר כאן היתה הקשת חשופה בעת פעולה עד להוראה ממפקח עבודה למסך אותה. מובן מאליו שעוצמת הקרינה המתפזרת באזור הסמוך כאשר הקשת גלויה גבוהה הרבה יותר ממצב ממוסך. משך השהייה של העובד בסביבת המכונה כאשר היא פועלת ומרחק העובד מקשת החיתוך הם גורמים בעלי חשיבות בהערכת כלל החשיפה לקרינה הבלתי מייננת. כהוראת בטיחות מוגנות העיניים ע"י משקפיים בעלי עדשות מסננות קרינה ואור בוהק, או קסדת מגן הכוללת את ההגנה על העיניים. אולם יש להתאים את ציוד המגן לעיניים על פי עוצמת הקרינה והבזקי אור נראה כיוון שההגנה עלולה להיות בלתי מספיקה. מסיבה זו יש לתת סדר עדיפות למיסוך הקרינה במקור כלומר באמצעים הצמודים לראש החיתוך במכונה. סדר הפעולות של מפעיל המכונה חשוב כדי להבין מה הם קטעי הפעולה בהם עלולה להתרחש חשיפה לקרינה. בתחילת העבודה המפעיל מטעין את שולחן המכונה בלוח פלדה המיועד לחיתוך. לאחר מכן הוא מבצע איפוסים והתאמות כדי להגיע לנקודת החיתוך במדוייק. המשך הפעולה הוא תהליך ממוחשב, אך העובד מנווט את החיתוך לעתים באופן ידני באמצעות ידית הכוונה (joystick) מלוח הבקרה הנמצא בקצה המכונה. בעמדת הבקרה הזו מבצע העובד גם רישומים שונים. בתום החיתוך מסירים את הלוח שנעשו בו חתכים ע"י מלגזה או עגורן. עובדים אחרים משנעים לוחות מתכת באזור הסמוך למכונה ובאזור זה מבצעים גם פעולות ריתוך.
קטעי ההפעלה בתהליך וסיבות נוספות שבגללם עלולים עובדים להחשף לקרינה מקשת החיתוך במכונה הם:
- ביצוע איפוס והתאמה של נקודת החיתוך ההתחלתית בלוח הנחתך. העובד מפעיל את קשת הפלסמה לצורך היישור והאיפוס. בפעולה זו המפעיל פותח את הוילון הכהה המכסה את הקשת.
- תנועה סביב המכונה להשגחה או ביצוע פעולות אחרות. המפעיל אמנם אינו צופה ישירות בקשת, אך שדה הקרינה קיים גם סביב המכונה.
- ביצוע חיתוכים מסויימים בזוויות שונות. מפעיל נוטה לעמוד קרוב למקור החיתוך כדי לצפות טוב יותר בחתך.
- נוכחות עובדים אחרים באזור המכונה כאשר הם בלתי מוגנים, או הפעלת מספר מכונות חיתוך פלסמה במקביל.
- תקני החשיפה המרבית המותרת לתחומי האולטרה-סגול, אור נראה (בעיקר כחול) ואינפרה אדום הם תלויי זמן ולכן אם עובד חשוף להספק קרינה מסויים מעל משך הזמן המותר להספק זה הוא חשוף חשיפת יתר העלולה לגרום לנזק.
- ככל שהמרחק בין המפעיל או עובדים אחרים לבין קשת החיתוך במכונה קצר יותר עוצמת הקרינה המגיעה לעובד גבוהה יותר (חוק ריבוע המרחק).
במקרה הנדון נבדקו רמות הקרינה הבלתי מייננת ובהתאם חושבה דרגת ההצללה והמיסוך הדרושה למגיני העיניים. הצפיפות האופטית היחסית (OD) חושבה כיחס בין תוצאת המדידה של רמת הקרינה האפקטיבית לבין הרמה המרבית המותרת לחשיפה:
דרגת הסינון של מגיני העיניים הנדרשת על פי יחס הצפיפות האופטית חושבה לפי נוסחה אחרת. ערך גבוה מ- 1 מראה שיש צורך בהגנה אופטית כדי על העיניים.
רמות הקרינה נמדדו במרחקים שונים מקשת הפלסמה כדי לבדוק את אפקט המרחק מהמקור על עוצמת הקרינה. כמו כן, נערכה מדידת הרמות עם וללא מגן ממסך סביב הקשת.
עד מרחק של מטר אחד מקשת הפלסמה שהופעלה בזרם של 130 אמפר היו רמות הספק הקרינה בתחום האור הנראה גדולות מתקן החשיפה כאשר הקשת היתה גלויה באופן מלא או חלקי, אך לא כאשר הקשת היתה ממוסכת ע"י מגן מחומר פלסטי שהוצב סביבה בחצי עיגול (º180(. רמת הספק הקרינה עקב הבזקי אור שחרגו מגבולות מסך ההגנה היתה גבוהה מהמותר גם במרחק של כ- 3-4 מהקשת. במרחקים גבוהים יותר לא היתה חריגה בקרינה גם אם הקשת לא היה מכוסה. לעומת זאת, העלאת עוצמת הזרם ל- 260 אמפר גרמה לעלייה מהירה ברמת הקרינה בתחום האור הנראה, שהיתה חריגה ללא מיסוך הקשת גם במרחק של 12 מטר ממנו. רמות הספק הקרינה האולטרה סגולה בתת התחומים B ו- C היו גבוהות מהמותר עד מרחק של 10 מטר ומעלה מהקשת כאשר היא לא היתה ממוסכת הן בעוצמת זרם של 130 אמפר והן כאשר עוצמת הזרם היתה 260 אמפר. גם כאשר הקשת היתה ממוסכת התקבלו הספקי קרינה אולטרה סגולה חריגים. הספקי קרינה נמוכים ובלתי חורגים מהמותר גם במרחקים קצרים נמדדו לגבי קרינה אולטרה-סגולה בתת התחום A ובתחום הקרינה האינפרה אדומה.
אין ספק שנוכחות אביזר מגן ממסך סביב קשת הפלסמה ב- º180 ממתן את הקרינה הנפלטת למרחק. תמונה מס' 1 מציגה חיתוך פלסמה ללא ממסך קרינה ותמונה מס' 2 מציגה את הממסך סביב קשת הפלסמה. יש צורך להשתמש בציוד מגן אישי להגנת העיניים כאשר המפעיל/עובד נמצא באזור מכונת החיתוך. ציוד המגן האישי הנדרש לעבודה בחיתוך פלסמה כולל כובע קשיח (הגנה על עור הקרקפת), מגיני עיניים בעלי יכולת למיסוך עוצמת קרינה בדרגות שונות, אפוד מגן זוהר, בגדי עבודה בעלי שרוולים ארוכים, מגיני זרועות, נעלי בטיחות בעלות כיפת מתכת.
 |
| תמונה מס' 1: חיתוך פלסמה ללא מעטפת מגן. (באדיבות google) |
 |
| תמונה מס' 2: מגן מחומר פלסטי ממסך סביב ראש חיתוך (צילום באדיבות NIOSH) |
מקור:
https://www.cdc.gov/niosh/hhe/reports/pdfs/2016-0027-3260.pdf