技術通報 298期_熱切割機的風險評估需知 2024.02.05

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前言

架構及切割方式

熱切割機的危害種類介紹及防護措施

安全需知

結論

參考資料

 

▋ 前言
　　目前熱切割機不在職安署的列管範圍內，但熱切割機其應用範圍很廣，尤其是應用於製造領域，像是金屬件的切割、汽車零件的生產，以及建築領域中的外牆裝飾雕刻等。但在操作上也是有一定的風險，因此可用ISO 12100 來做熱切割機的風險評估，面向來看從操作員和其他可以進入機台危險區域的人員面臨的風險，同時考慮到機器使用壽命期間在各種條件下（如調機、生產、設定等）可能發生的危險，評估包括控制系統故障影響的分析。在機器的預期使用（包括維護、設置、清潔）之後，應對合理可預見的誤用、與機器相關的重大危險的識別及風險進行評估。

 

▋ 架構及切割方式
　　主要應用於熱切割或雕刻使用（如oxy-fuel (CO2) 或plasma arc）的機械。而其設計架構為龍門、懸臂式、軌道式的機台。
熱切割的加工方式為利用不同來源的熱量使材料熔化或氧化並高速射流去除液態材料，同時此機械的功能及安全性皆已齊備，可以隨時使用進行加工作業。
常見的三種切割方式如下：

1. 火焰切割(Flame Cutting)：火焰切割也稱為“氧燃料切割”，是一種熱切割工藝，其中氧氣與乙炔或丙烷等燃料源一起使用，以增強火焰，產生足夠的能量來熔化金屬。在此過程中產生的中性火焰用於加熱金屬或任何其他材料，一旦熔化，高流量的氧氣/ 燃料流就會切斷材料並吹走熔化的物質。
2. Plasma Cutting：與使用氧氣- 燃料混合物的火焰切割不同，等離子切割利用電弧作為熱源。電弧用於電離和加熱氣體，形成等離子體，其溫度非常高，以至於材料在等離子體流內蒸發。
3. Laser Cutting：利用雷射能量熔化金屬。在此過程中，雷射諧振腔內會形成單色相干光束，功率增強至 2-30KW，然後透過透鏡聚焦到工件上。然後，從透鏡發出的雷射會燃燒、熔化並汽化金屬材料的目標部分，便開始進行切割。

 

▋ 熱切割機的危害種類介紹及防護措施
　　熱切割機的潛在危害包括：機械性危害，電氣性危害，熱危害，噪音危害，振動危害，輻射危害，使用及處理的材料和物質的危害，忽略人體工學的危害，外在因素影響所引起的危害等。其他的危害與一般機械設備相同。防護方式都可考表一的標準來做評估。
熱切割機的危害種類及防護措施：

1. 機械危害：主要是怕操作者在機台運行中，被機台的移動部件碰撞而受傷，在標準中有提到機台的加工移動速度要≤15m/min，可裝設緊急停止、緊急跳線閘線、光電式安全裝置，來預防碰撞到後能馬上將機台停止。外部機器的運動範圍安全區域應根據ISO 13854 和 ISO 13857 來設置圍籬以隔離危險源。
2. 電氣危害：所使用到的電氣設備應根據IEC 60204-1 進行設計; 等離子切割裝置應根據IEC-60974-1 設計。
3. 熱危害：為避免被高溫工件燙傷，應穿戴個人防護裝備，並在機台上要貼標示提醒及手冊中要清楚說明須配戴個人防護具。
4. 噪音危害：機台的設計應參考ISO 15667 和 ISO/TR11688-1 設計，機台的標示和手冊應說明若噪音大於80dB，則必須配戴個人防護具。
5. 輻射危害：應切割過程中會發出高光（紅外線可見光和紫外光），所以操作人員在操作時必須配戴護目鏡( 符合 EN175) 及適當的防護裝置的服裝( 符合ISO 11611)，並在機台上要貼標示提醒及手冊中要清楚說明須配戴個人防護具。
   若需使用雷射定位器，則使用最大功率為 2 類雷射器及選擇1 mW。
   任何雷射應安裝在無法直視的位置。
6. 材料/ 物質危害：在切割過程產生氣體和煙霧室有害的，因此要確保工作場域是通風的並裝置排氣裝置，而排氣裝置的效率應根據ISO 15012-4 進行監控，如果檢測到排氣裝置性能不足，則要停止加工。
   在充滿水的工作台進行切割( 鋁)，可能導致產生氫氣。如果氫氣無法排出會存在爆炸的潛在風險，應採取適當措施避免氫氣積聚。在操作手冊應指明適當/ 預防措施來避免此風險。
   機台所有的導氣部件應滿足切割過程環境產生的要求，並根據ISO/TR 28821、ISO 3821、ISO 5171、ISO 5172、ISO 5175、ISO 7289、ISO 7291、ISO 8207 使用的規範來做設計以便降低危害。
7. 人因工程：機台設計應符合人體工程學原理，以避免在使用過程中過度用力、不正確的姿勢，特別是工具、工件應易於移動。若超過10 公斤要使用輔助工具。
   控制面板的按鈕、標示、照明都要符合人因工程設計，如控制面板的照明至少要500 lux 以上，視覺顯示要清晰正確，應減少反射和眩光。
8. 環境危害：機台會產生電磁干擾，故在機台設計時應參考EN61000 系列標準來設計，來降低此類危害風險。
   在周圍環境或高處作業會有滑倒、絆倒等風險，因此可以依據ISO 14122 系列標準提供扶手、防滑地墊、階梯、平台、欄杆等防護措施，在機台要貼出相關警示並在操作說明書說明。

 

▋ 安全需知
　　在了解危害種類後，對於製造商來說在安全方面必須做到以下四點

1. 執行機械整體（包括所有機械零組件及附屬設備）的風險評估與分析。
2. 針對危害因子給予安全防護措施。
3. 對所有安全防護措施進行認証和驗證。
4. 提供使用者足夠的使用資訊包含在機台上及手冊。包含
   1. 製造商的名稱和地址
   2. 機台安裝方式
   3. 機台的測試方法及檢查方式
   4. 維修、保養、防護裝置說明
   5. 對於變更機器零件或增加選配部件後，若會影響到安全功能，要做的測試及檢查方式
   6. 安全操作、設置和維護說明，包含操作員須達到的技能培訓方式
   7. 控制系統說明包含電氣、液壓、氣壓迴路圖
   8. 故障或異常的信息及排除方法
   9. 機台使用的油品、冷卻劑的規格、使用方式
   10. 機台的標示、個人防護具的規格、穿戴方式
   11. 機台的配置圖、地基圖
   12. 機台的基本資訊如尺寸、重量、配件等

對於使用者來說

1. 要孰悉機台的操作方式、充分閱讀了解手冊的內容；並確實遵守規則。
2. 針對機台可能發生的危害，在操作時要特別注意並配戴適當的個人防護具。
3. 了解機台的安全防護裝置的操作方法及位置。

 

▋ 結論

1. 熱切割的在安全設計階段可以參考EN ISO 17916:2016 來做安全設計，再依照ISO 12100 評估方式列出危害種類後，再給予預防對策，並把安全裝置裝置機台上。上述提到的對策、資訊、說明，都要寫在操作手冊中，以便使用者能知悉。
2. 操作者在操作機台前，最主要的工作是，要詳讀手冊（包含機台操作方法及安全裝置配置），甚至至要符合能操作的資格，讓自己避免掉操作機台產生的危害。

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▋ 參考資料

1. EN ISO 17916：2016
2. https://in.messer-cutting.com/company/blogs/thermal-cutting-process