อันตรายจากไฟฟ้าในงานเชื่อมโลหะ (Dangers in Electric Welding)

เผยแพร่เมื่อ: 22/01/2564....,
เขียนโดย คุณวุฒินันทน์ ปัทมวิสุทธิ์ 
กรรมการ สมาคมส่งเสริมความปลอดภัยและอนามัยในการทำงาน  (ประเทศไทย) ในพระราชูปถัมภ์ (SHAWPAT)
กรรมการสาขาวิศวกรรมเครื่องกล/วิศวกรรมความปลอดภัย วิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ์ (วสท.)
อุปนายก สมาคมผู้ตรวจสอบอาคาร (BSA)

เรื่อง อันตรายจากไฟฟ้าในงานเชื่อมโลหะ

(Dangers in Electric Welding)

          สถิติอุบัติเหตุจากงานเชื่อม
          ช่างเชื่อมไฟฟ้าจัดเป็นหนึ่งในอาชีพที่มีความเสี่ยงสูงโดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมก่อสร้าง ซึ่งพบว่ามีอัตราการประสบอันตรายที่รุนแรง อาทิ ไฟฟ้าดูด, ผิวหนังเสียหายจากความร้อนสูง, การสูญเสียความสามารถในการมองเห็น และ สมองและระบบทางเดินหายใจถูกทำลายจากมลพิษในงานเชื่อม ผู้บริหาร เจ้าหน้าที่ความปลอดภัยในการทำงาน และผู้ที่รับผิดชอบควรจะต้องตระหนักถึงอันตรายและมีมาตรการลดความเสี่ยงตามกฎหมายและมาตรฐานด้านความปลอดภัยจากข้อมูลของหน่วยงานบริหารอาชีวอนามัยและความปลอดภัยแห่งสหรัฐอเมริกา (OSHA) พบข้อมูลที่น่าตกใจว่ามีคนงาน 1 ใน 250 คนจะเสียชีวิตจากการบาดเจ็บจากงานเชื่อม หรือคิดเป็นจำนวนมากกว่า 2,000 คนที่ประสบอันตรายร้ายแรงในงานเชื่อมทีเดียว!

          หลักการทำงานของงานเชื่อมอาร์กโลหะด้วยไฟฟ้า
                    งานเชื่อมอาร์กโลหะด้วยไฟฟ้าเป็นหนึ่งในงานเชื่อมพื้นฐานที่มีการใช้งานกันอย่างแพร่หลาย ปัญหาที่พบมากคือไฟฟ้าดูดในกระบวนการเชื่อมในงานก่อสร้างหรืองานบำรุงรักษา ซึ่งจะทำให้มีความเสี่ยงในการทำงานเชื่อมที่ค่อนข้างสูงทั้งจากไฟฟ้าดูดและความไม่สมบูรณ์ของระบบการจ่ายไฟฟ้า
                    โดยทั่วไป งานเชื่อมอาร์กจะรับพลังงานไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายไฟฟ้าวงจรหลัก (Primary circuit) ที่แรงดัน 230 หรือ 400 โวลต์ และจ่ายกระแสไฟฟ้าวงจรเชื่อม (Secondary circuit) ที่แรงดันต่ำ 10 – 40 โวลต์ ที่จุดเชื่อมอาร์ก โดยเครื่องเชื่อมไฟฟ้าจะมีหม้อแปลงไฟฟ้ากระแสสลับลดแรงดันไฟฟ้าเพื่อเพิ่มกระแสไฟฟ้าในงานเชื่อมให้สูงขึ้น หรือจะใช้วงจรเรียงกระแส (Rectifiercircuit) ในกรณีใช้ไฟฟ้ากระแสตรง หรืออาจใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าทั้งชนิดขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์หรือมอเตอร์ก็ได้

          แนวทางการติดตั้งอุปกรณ์ในงานเชื่อมอาร์กโลหะด้วยไฟฟ้า  
ตามมาตรฐานงานเชื่อมของสหราชอาณาจักร HSE guideline No 118 - Electrical Safety in Arc Welding ได้ให้แนวปฏิบัติในการทำงานเชื่อมไฟฟ้าไว้ดังนี้

• การเชื่อมต่อระหว่างแหล่งจ่ายพลังงานไฟฟ้าและชิ้นงานเชื่อมควรจะต่อให้มีระยะใกล้ที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้
• ใช้อุปกรณ์และสายไฟฟ้าที่มีฉนวนเพียงพอกับกระแสไฟฟ้าที่ใช้
• ไม่ใช้ชิ้นส่วนอื่นๆ เป็นตัวนำไฟฟ้าในงานเชื่อมเว้นแต่ใช้ชิ้นงานที่เชื่อมเป็นตัวนำไฟฟ้า
• ให้ใช้อุปกรณ์แคล้มป์ยึดจับชิ้นงานในตำแหน่งใกล้จุดเชื่อมอาร์กเป็นระยะที่สั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

          เมื่อมีการเชื่อมอาร์กโลหะด้วยไฟฟ้า จะมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านสายเชื่อมและไหลกลับผ่านสายไฟฟ้าที่ต่อกับอุปกรณ์แคล้มป์ยึดจับชิ้นงาน จึงมีความจำเป็นที่การยึดจับชิ้นงานจะต้องดีเพียงพอที่จะให้กระแสไหลผ่านได้โดยสะดวก เพื่อไม่ให้เกิดความร้อนสูง (Overheat) และเกิดประกายไฟที่จุดเชื่อมอาร์ก  ดังนั้นหากชิ้นงานเชื่อมมีคราบสนิม สี หรือสิ่งสกปรกจะต้องได้รับการขัดหรือทำความสะอาด เพื่อให้จุดยึดจับชิ้นงานอย่างมั่นคงและแนบติดกับผิวโลหะอย่างแนบสนิท

          ความเสี่ยงจากไฟฟ้า: ไฟฟ้าดูด (Electric shock)
                    ในงานเชื่อมอาร์กโลหะด้วยมือ ความเสี่ยงจากไฟฟ้าจะเกิดจากการสัมผัสกับชิ้นส่วนทางไฟฟ้าที่ไม่มีฉนวนหรือสิ่งปกคลุมในวงจรเชื่อม ถึงแม้ว่าแรงดันที่ใช้ในการเชื่อมอาร์กจะไม่สูง โดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 10 – 40 โวลต์ แต่แรงดันที่จะกระตุ้นให้เกิดการอาร์กอาจจะสูงขึ้น โดยเครื่องเชื่อมอาร์กทั่วไปอาจมีแรงดันวงจรเปิด (Open circuit voltage: OCV)ขณะไม่มีโหลดสูงขึ้นถึง 80 โวลต์ แม้จะยังไม่สูงมากนักเมื่อเทียบกับแรงดันจ่ายทั่วไปที่ 220/230 โวลต์ แต่ตามมาตรฐานคณะกรรมาธิการระหว่างประเทศว่าด้วยมาตรฐานสาขาอิเล็กทรอเทคนิกส์ (International Electrotechnical Commission: IEC) กำหนดค่าแรงดันที่ปลอดภัยไว้ที่ 50 โวลต์สำหรับไฟฟ้ากระแสสลับในสภาวะแวดล้อมที่แห้ง ซึ่งในบางสภาวะที่ชื้นหรือเปียก แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับในระดับ 80 โวลต์ก็เพียงพอที่จะทำให้เกิดอันตรายถึงชีวิตได้!  จึงจำเป็นยิ่งที่จะต้องหลีกเลี่ยงการทำงานในสภาวะแวดล้อมที่ไม่เหมาะสม เช่น มีความชื้นสูง มีน้ำขัง พื้นเปียก มีฝนตก เป็นต้น รวมทั้งหลีกเลี่ยงการสัมผัสอุปกรณ์เชื่อม ลวดเชื่อม ชิ้นงานเชื่อมด้วยมือเปล่า โดยใช้อุปกรณ์คุ้มครองความปลอดภัยส่วนบุคคล (PPE) ที่เหมาะสม เช่น ถุงมือหนัง, รองเท้านิรภัยชนิดสวม และ PPE สำหรับงานเชื่อมอื่นๆ
                    นอกจากนี้ยังอาจพิจารณาเลือกใช้ ‘อุปกรณ์ลดแรงดัน (Voltage reduction devices: VRD) ซึ่งจะช่วยลดแรงดันลงไปอยู่ในระดับต่ำในขณะไม่ใช้งาน (No load current)  โดยตามมาตรฐานออสเตรเลีย (Australian Standards) กำหนดให้แรงดันต้องลดลงน้อยกว่า 25 โวลต์สำหรับไฟฟ้ากระแสสลับ  ซึ่งหากมีอุปกรณ์ชนิดนี้จะช่วยให้มีความปลอดภัยในการทำงานมากขึ้น โดยอุปกรณ์ควรจะต้องสอดคล้องกับมาตรฐานสากล เช่น BSEN 60974-1,  CSA W117.2:19,AS 1674.2 2003

          ความเสี่ยงจากไฟฟ้า: กระแสไฟฟ้าจรจัดจากงานเชื่อม (Stray welding currents)
          ความเสี่ยงจากไฟฟ้าในขณะทำการเชื่อม ยังอาจเกิดได้อีกทางหนึ่งจากกระแสไฟฟ้าจรจัดจากงานเชื่อม (Stray welding currents) ซึ่งมาจากการไหลกลับของกระแสไฟฟ้าจากจุดเชื่อมชิ้นงานผ่านเข้าสู่เครื่องเชื่อมโดยไม่ผ่านทางแคล้มป์จับชิ้นงานและสายเชื่อม โดยอาจไหลกลับได้ในหลายทาง เช่น

• หลักดินของเครื่องเชื่อมหรืออุปกรณ์ไฟฟ้าที่อยู่ใกล้เคียง
• ลวดสลิง โซ่ หรืออุปกรณ์เกี่ยวรัดที่เป็นโลหะ
• ท่อและข้อต่อที่เป็นโลหะ
• ตลับลูกปืนของมอเตอร์

          หากมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านหลักดินอาจมีผลให้สายดินชำรุดเสียหาย ซึ่งจะหมายถึงอุปกรณ์ไฟฟ้าจะไม่มีระบบสายดินอีกต่อไป และจะส่งผลต่อความปลอดภัยในการทำงานกับอุปกรณ์ดังกล่าวได้
          เมื่อมีการเชื่อมบนโครงสร้างอาคารหรือท่อโลหะ แคล้มป์จับชิ้นงานควรจะยึดจับชิ้นงานใกล้จุดเชื่อมให้มากที่สุดเท่าที่จะทำได้ และอาจมีการใช้วัสดุโลหะที่ใกล้จุดเชื่อมเป็นทางผ่านกระแสไฟฟ้าจรจัดได้ในบางกรณีที่มีความจำเป็นอย่างยิ่ง เพื่อให้กระแสไฟฟ้าไหลกลับเข้าตู้เชื่อมได้ทดแทน เช่น สายเชื่อมที่มีฉนวนชำรุดอันอาจเป็นอันตรายต่อผู้ปฏิบัติงาน และไม่สามารถหาสายเชื่อมใหม่ได้

          หลักปฏิบัติและการหลีกเลี่ยงอุบัติเหตุจากงานเชื่อม (Safe practice and accident avoidance)

• เครื่องเชื่อมและอุปกรณ์ที่ใช้ในงานเชื่อม จำเป็นยิ่งที่จะต้องได้รับรองมาตรฐาน อุปกรณ์จับลวดเชื่อมต้องมีฉนวนปกคลุมตลอดทุกจุดที่เป็นโลหะ สายเชื่อมและอุปกรณ์ต่อเชื่อมต้องหุ้มด้วยฉนวนที่หนาเพียงพอกับกระแสไฟฟ้าที่ใช้ 
• อุปกรณ์แคล้มป์ยึดจับชิ้นงานต้องจับยึดชิ้นงานให้ใกล้จุดเชื่อมเท่าที่จะเป็นไปได้ หลีกเลี่ยงการใช้โครงเหล็ก รางโลหะ ท่อ เหล็กรูปพรรณ เป็นส่วนหนึ่งของทางผ่านของกรนะแสไฟฟ้าไหลกลับเข้าเครื่องเชื่อม
• ตรวจสอบความต้องการระบบสายดินสำหรับชิ้นงาน เมื่อมีการใช้แหล่งจ่ายไฟฟ้าแบบฉนวนสองชั้น (Double insulation) จะสามารถลดโอกาสเกิดกระแสไฟฟ้าจรจัดได้โดยการไม่ต่อระบบสายดินที่ชิ้นงานเชื่อม
• ลวดเชื่อม อุปกรณ์จุดเชื่อมต่อ อุปกรณ์จับลวดเชื่อม ควรจะได้รับการตรวจสอบ บำรุงรักษา เปลี่ยนทดแทน ชิ้นส่งที่ชำรุดหรือมีการสึกหรอเป็นระยะๆ

References:

• https://www.arnolditkin.com/personal-injury-blog/2019/july/welding-accident-statistics-in-2019/
• https://www.mromagazine.com/features/reducing-electrical-hazards-in-maintenance-welding/
• https://www.twi-global.com/technical-knowledge/job-knowledge/health-safety-and-accident-prevention-electrical-hazards-power-source-and-installation-028
• https://www.twi-global.com/technical-knowledge/job-knowledge/health-safety-and-accident-prevention-electrical-hazards-power-source-and-installation-028
• https://www.thesafetymag.com/ca/news/opinion/new-welding-safety-standard-published/187111