金属加工液(MWFs)危害概述

一、前言

   码字工去机械加工企业经常会碰到切削液、切削油等，但是对于其危害认知、评估、控制方法都一头雾水。尽管国外对于MWFs很早就关注了，对于国内职卫人来说MWFs还是比较陌生。小编现利用Google搜集和整理了如下小短文，希望对大家日常码字工作有所帮助。

二、什么是金属加工液？

   金属加工液（Metalworking Fluid，MWFs）是一个统称，在各种金属加工工艺，如研磨、切削、成型等等过程中用到的、对加工工件和刀具起到冷却、润滑、防锈、清洗等作用的液体，因此根据使用的工艺场合不同包含了很多种类：切削液、冲压油、淬火液、磨削液、成型油、拉伸油等，而每一种金属加工工艺又有多种加工液，因此，金属加工液包含的种类很多。

    金属加工液的作用是在金属加工过程中，降低金属加工时被加工的金属和刀具或者模具之间的摩擦，及时带走加工区内产生的热量以降低切削温度，并把加工时产生的料屑带走，延长刀具的使用寿命，从而提高生产效率, 而且能改善工件表面粗糙度，提高金属产品的表面精度和产品质量。

三、金属加工液的种类和成份

   金属加工液是复杂的化学产品，里面的成分主要是基础液和各种添加剂。基础液有油类、水，起到润滑、冷却、清洗、溶解添加剂的作用，添加剂赋予金属加工液各种性能，根据需要的功能不同，添加剂的种类也不同。添加剂和基础液要在科学、平衡的配比，选择合适的添加剂种类搭配，才能最终生产出性能合格的金属加工液产品。金属加工液的种类主要包括以下四大类：

1.金属加工油（Straight Oils）: 纯油型，不含水，例如切削油。金属加工油使用油类做基础液，也就是基础油，可以用作基础油的油类包括矿物油（石油馏分），动植物油，或者合成油类。纯油型金属加工油的成分是基础油，里面含有多种添加剂，买来就可以使用，无需加水稀释。油型切削油具有良好的润滑性，但是冷却性能差。

2.可溶性油（Soluble Oils ）：又称乳化油(emulsifiable oils)，这种类型含有油，一般矿物油含量在30%～85%，还有一些添加剂，其中包括乳化剂，帮助油分散在水里，形成乳状液。使用时用水稀释母液，形成不透明的乳化液。其性能兼具纯油型所具有的润滑性，又具有水所具备的冷却性。

3.半合成金属加工液（Semi-synthetic fluids）: 这一类金属加工液含油量较少，只含有5%～30%的矿物油，30%～50%的水，还有各种添加剂。油基经水稀释后呈透明或半透明状，半合成液实际上也是一种乳化液，只是其油相的液滴较小，看起来呈透明或半透明状。半合成液的润滑性不如可溶性油，但是其冷却性能和清洗性能好，使用于高速切削及磨削加工。

4.全合成金属加工液（Synthetic fluids）: 这一类金属加工液完全不含矿物油，只含有水，以及各种能在水里溶解的添加剂。合成液具有极好的冷却和清洗作用，一般来说，凡是乳化液和半合成液可以用的地方都可以使用合成液。合成液容易过滤并能循环使用，不容易滋生细菌变臭，使用寿命长。

虽然各种类别的金属加工液在成分上差别较大，但是每一种都含有一些添加剂，常用的添加剂种类如下：

（1）硫化物或者氯化物。

（2）防锈防腐蚀剂：帮助金属防锈、防止金属腐蚀，例如磺酸钙、磺酸钠、脂肪酸、硼酸、胺类添加剂。

（3）极压添加剂（EP）：常在加工难加工材料的金属加工液中添加极压添加剂，常用的极压添加剂是含硫、氯、磷等有机化合物。这些添加剂在高温、高压的边界润滑状态下，可以防止工件和刀具、模具之间产生直接的金属干摩擦，达到减少摩擦的目的。

（4）抑雾添加剂（Anti-mist agents）：例如聚异丁烯聚合物。油雾是金属加工业的一个大问题，对员工的身体健康造成很大问题，也困扰着金属加工车间的管理，抗雾剂有助于抑制油雾产生。

（5）乳化剂（Emulsifiers）：如三乙醇胺（triethanolamine）， 石油磺酸钠（sodium petroleum sulphonate），脂肪酸盐、非离子表面活性剂（non-ionic surfactants)等等。

四、金属加工液变质问题

   如果储存时间较长，金属加工液里会产生亚硝胺，亚硝胺是一种致癌物，水基金属加工液在长期储存中会缓慢生成亚硝胺，另外，盛装金属加工液的容器也可能引起亚硝胺物质生成。生产商和营销商需要与钢桶供应商进行核对，确保供应商在最后的防锈冲洗液中不使用亚硝酸钠。防锈剂中的亚硝酸盐会与金属加工液中的仲胺发生反应，从而形成亚硝胺致癌物。空气中的氮氧化物也会和金属加工液缓慢发生反应生成亚硝胺。金属加工液里的亚硝胺对环境和操作人员都是一种威胁，因此要做好废液回收工作。

   在使用中，如何管理金属加工液很重要。如果使用和维护不当，容易导致金属加工液受到污染，滋生细菌，尤其是水基金属加工液，导致金属加工液变质。因为细菌会破坏乳化剂的性能，同时导致金属加工液变性。职业卫生方面，被细菌污染的金属加工液使用过程可以形成生物气溶胶，对操作人员健康有影响。金属加工液在加工过程中可能会混入金属碎屑，例如镍、铬等。

   另外，金属加工油（Straight Oils）在使用过程中在高温作用下可能会产生多环芳烃（PHAs）。

五、金属加工液的暴露途径

 1吸入：金属加工液使用过程产生的雾、气溶胶、蒸气可以被吸入。暴露取决于：

（1）加工类型。

（2）金属加工液添加方式（如手工、通过软管\管道输送、雾化）。

（3）加工设备的密闭和通风情况。

 较高的暴露一般是由于：

（1）操作人员靠近金属加工设备

（2）使用高速切削或者深切削工艺

（3）金属加工设备密闭较差

（4）通风较差

2皮肤接触：金属加工液通过皮肤接触可以导致接触性皮炎。工人在更换金属加工件时，如果没有采取有效的手部防护，可以直接接触金属工件表面的金属加工液。

3食入：工人在现场吸烟、喝水、吃东西等都可能造成消化道食入暴露。

六、金属加工液的健康危害

   金属加工液导致接触性皮炎是最常见的健康危害。气溶胶进入呼吸道可以引起上呼吸道刺激、哮喘、过敏性肺炎等。

七、职业接触限值以及检测方法

1中国

    中国的GBZ 2.1-2007未制订MWFs的职业接触限值，在GB/T 27946-2011中制订了油雾（总颗粒物）的PC-TWA为5mg/m³,PC-STEL为10mg/m³。检测方法按照GB/T 27946-2011。

2美国

    根据NIOSH 1998年的出版的《What You Need To Know About Occupational Exposure to Metalworking Fluids》的REL，MWFs胸腔性颗粒物限值为0.4mg/m³，总颗粒物限值为0.5mg/m³，适用于全部金属加工液。金属切削液检测方法按照NIOSH 5524,油雾检测方法可按照NIOSH 5026。

  美国OSHA制订了矿物油（油雾，总颗粒物）的限值为5mg/m³，检测方法按照OSHA的ID-128。

   实际工作根据金属加工液的种类来确定检测方法，如果是碰到金属加工油（纯矿物油），那么可以检测油雾（总颗粒物），碰到半合成和全合成金属加工液可以按照NIOSH 5524进行测定（目前国内还做不了，那只能做个简单的定性分析了）。至于金属加工液中的其他化学助剂，可以进行识别和检测（像乙醇胺等一般测不出）或者做个简单定性分析。

八、金属加工液危害控制

1替代

  如果可能尽可能选用低毒性的金属加工液。

2工艺设计和操作

（1）金属加工液使用低压输送。

（2）金属加工液使用抑雾剂。

（3）降低金属加工液流速。

（4）金属加工液原料桶及回收系统加盖，避免被微生物污染。

（5）正确维护设备（避免金属加工液泄漏造成污染）。

（6）加工停止后，停止金属加工液的供给。（只在工件加工时提供）。

（7）尽量不使用压缩空气对工件进行吹扫（吹扫会增加MWFs逸散）。

3隔离

   确保设备有完整外壳或者挡板，工人尽可能远离设备。

4局部排风

  设置有效的局部排风以及油雾回收系统，尽量采用密闭排风罩。

九、个人防护(PPE)

   手套（但是要考虑安全问题，手套容易被设备卷入）、防护眼镜、防护服、呼吸防护用品。金属加工液产生的气溶胶多半是油性颗粒物，故需要选择符合GB 2626的KP系列，或者符合42 CFR-84的R\P系列，或者符合欧盟EN 149；2001的FFP系列（全系列都可以防护油性及非油性颗粒物），浓度较低时可以使用随弃型半面罩，浓度较高可以选择PAPR或者SAR。

十、相关参考资料

（1）加拿大职业卫生安全中心有关金属加工液问答

https://www.ccohs.ca/oshanswers/chemicals/metalworking_fluids.html

（2）NIOSH有关金属切削液暴露的出版物

http://www.cdc.gov/niosh/docs/98-116/pdfs/98-116.pdf

（3）NIOSH 5524金属切削液检测方法

http://www.cdc.gov/niosh/docs/2014-151/pdfs/methods/5524.pdf

（4）OSHA油雾检测方法

https://www.osha.gov/dts/sltc/methods/partial/id128/id128.pdf