目前制造业的飞速发展，焊接技术成为不可或缺的材料加工方式之一。钢结构焊接过程中母材以及焊丝中所产生的烟尘含有毒性巨大的六价态铬［Cr（Ⅵ）］元素，会严重危害作业人员的身体健康，并引发各类呼吸道疾病，因此开展降低烟尘中Cr（Ⅵ）含量的研究不仅是保证焊接工人健康的重要途径，也是发展绿色焊材的关键。综述了焊接烟尘中Cr（Ⅵ）的形成机理、危害及治理措施，分析了实际生产中焊接烟尘治理Cr（Ⅵ）存在的问题，指出了钢结构母材和焊材所产生的焊接烟尘的研究难点及今后的发展方向。

随着经济的飞速发展，焊接钢结构产量大幅增加，加之高效焊接方法和药芯焊材等高发尘工艺及材料的普及，烟尘中的Cr（Ⅵ）含量问题日益凸显。因此，为了确保焊接人员的身体健康与环境安全。2006年美国职业安全与健康管理局（OSHA）新颁布了焊接烟尘中Cr（Ⅵ）的允许暴露极限值，要求从业人员8 h工作环境中Cr（Ⅵ）的质量浓度从52 µg/m3降至3 µg/m3。美国国家职业安全与健康研究所（NIOSH）声明在1周的工作时间内10 h暴露的Cr（Ⅵ）质量浓度极限值是1 µg/m3。2010年OSHA将8 h接触Cr（Ⅵ）质量浓度极限值降至0.2 µg/m3。但现实作业中，面临焊接作业强度高且为较封闭的空间场合，烟尘中的Cr（Ⅵ）质量浓度远超标准要求的最低极限浓度，对人体危害和环境污染的问题非常严峻。因此，大幅降低烟尘中的Cr（Ⅵ）含量，改善焊接从业人员的工作环境，已成为焊接行业亟待解决的关键问题。

1 焊接烟尘中的Cr（Ⅵ）生成机理及其危害

1.1 生成机理

在高温电弧作用下，母材和焊材同时发生复杂的物理和化学变化，焊材端部的铬或液态熔池中的铬及熔渣激烈蒸发，产生的高温高压蒸汽从熔滴表面或电弧区吹出并射向四周，进入周围空气迅速被氧化和冷凝，变成微小的固态颗粒。因铬与氧的结合力很强，快速转化为Cr（Ⅲ）和Cr（Ⅵ），而Cr（Ⅲ）会进一步被氧化成Cr（Ⅵ）。这些微小分散的颗粒悬浮物分布于电弧周围，最终形成焊接烟尘。

1.2 Cr（Ⅵ）的危害

焊接作业生成大量有害六价态铬，主要以颗粒的形式悬浮在作业空间，并以金属氧化物的形式存留，具有成分复杂、粘性大及粒径不统一的特点，且在空气中扩散。

科研人等人采用体内、体外生物测定的方法，对不同烟尘类型下小鼠体内肺细胞中的特征参数进行了研究。三种方法中的不锈钢焊接烟尘特征参数尤为突出，Cr（Ⅵ）含量最高，可溶性占比最高。同时在体外进行了细胞培养（在含有三种烟尘类型的无菌磷酸盐盐水中），随着烟尘浓度的上升，细胞的褶皱变形越大，Cr（Ⅵ）含量越高，细胞损害越大。S. S. Wire等人采用海狮的肺细胞进行生物遗传病学研究，实验发现，随着Cr（Ⅵ）质量浓度的上升，细胞分裂及染色体突变的概率增大，即质量浓度为10 µg/cm2时，细胞分裂及染色体突变的概率几乎为39%和56%。Beate Pesch等人分析了焊接烟雾中Cr（Ⅵ）引发的肺癌风险，分析来自2个病例，并对照3 418例肺癌病例和3 488例健康男性，结果表明，肺癌病例体内Cr（Ⅵ）的浓度均明显高于参考健康男性，焊工的头皮毛发样本含量较高，且随着接触焊接烟雾时间的累积，与焊接相关的肺癌风险也增加，但当前拟合回归模型预估风险处于定性分析。科研人等研究K2Cr2O7对小鼠的影响，研究表明随着Cr（Ⅵ）质量浓度增加，小鼠体重下降，且高浓度时小鼠肝脏显著肝窦充血、瘀血、渗血，可能出现坏死病。

2 焊接烟尘中Cr（Ⅵ）的治理措施

2.1 绿色焊接工艺

焊接工艺主要包含焊接方法的选择和焊接参数的设置。

2.1.1 焊接方法

不同的焊接方法直接决定着不同的烟尘发尘量。Sowards J W分别采用焊条电弧焊（SMAW）、熔化极气体保护焊（GMAW）、药芯焊丝电弧焊（FCAW）和脉冲熔化极气体保护焊（p-GMAW）四种焊接方法研究焊接烟尘中的Cr（Ⅵ）含量。研究发现，SMAW排放的烟尘中Cr（Ⅵ）含量最高。Yoon C S等人研究了SMAW和GMAW两种焊接方法对烟尘中Cr（Ⅵ）的影响，结果表明SMAW烟尘中的Cr（Ⅵ）质量浓度高于GMAW，但SMAW烟尘中Cr（Ⅵ）总质量数低于GMAW。Jane Blunt等人研究了多种焊接方法对烟尘发尘量的影响，按影响严重的程度依次排序为：SMAW＞GMAW＞TIG＞氧乙炔焊＞SAW。Mtusiak J等人研究了SMAW、GMAW和TIG三种焊接方式下烟尘中的Cr（Ⅵ）质量浓度和Cr质量浓度，结果表明烟尘中Cr（Ⅵ）的质量浓度排序为：SMAW＞GMAW＞TIG，这是由于TIG焊中的Cr（Ⅵ）只来源于母材；其他两种焊接模式下的焊材中含有大量K、Na氧化物，不仅增大了发尘量，且促进Cr向Cr（Ⅵ）转化。Dennis J H等人研究了单层、双层气体保护法对不锈钢GMAW中Cr（Ⅵ）和臭氧浓度的影响，结果表明双层气体保护可显著降低臭氧浓度，但Cr（Ⅵ）浓度并未降低。