Cắt Plasma Có Tạo Ra Hex Chrome – Chất Gây Ung Thư Không? Leave a comment

“Hex Chrome” là cách gọi tắt của Hexavalent Chromium (Cr6+), một hợp chất crom ở trạng thái oxy hóa +6 có tính độc hại cao và được Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Quốc tế (IARC) xếp vào nhóm các chất có khả năng gây ung thư.

Công nghệ cắt plasma hiện chiếm 45% thị phần trong gia công kim loại toàn cầu nhờ 3 ưu điểm chính: tốc độ cắt đạt 500-1500 mm/phút, độ chính xác ±0.5mm và chi phí vận hành thấp hơn 30% so với laser. Tuy nhiên, một vấn đề nghiêm trọng đang được các chuyên gia an toàn lao động và môi trường quan tâm – đó là sự hình thành Hexavalent Chromium (Cr6+ hay Hex Chrome) trong quá trình cắt. 

Theo số liệu từ Cục An toàn và Sức khỏe Nghề nghiệp Hoa Kỳ (OSHA) năm 2024, khoảng 550,000 công nhân tại Mỹ có nguy cơ phơi nhiễm với Hex Chrome tại nơi làm việc, trong đó ngành gia công kim loại chiếm tỷ lệ cao nhất với 35%. Đáng chú ý, nồng độ Hex Chrome trong khói hàn/cắt có thể đạt tới 400 µg/m³, vượt xa ngưỡng giới hạn cho phép là 5 µg/m³ theo quy định của OSHA.

Bài viết này sẽ phân tích chi tiết về cơ chế hình thành Hex Chrome trong quá trình cắt plasma, tác động của nó đến sức khỏe con người, đồng thời đề xuất các giải pháp kiểm soát hiệu quả dựa trên nguyên lý kiểm soát tại nguồn, tối ưu hóa quy trình cắt và thay thế vật liệu nhằm đảm bảo an toàn cho người lao động và môi trường. Cùng theo dõi!

Cắt Plasma Là Gì?

Cắt plasma là quy trình công nghiệp sử dụng luồng khí ion hóa ở nhiệt độ 20.000°C để cắt xuyên qua các vật liệu dẫn điện như thép, nhôm, inox và đồng thau. Quy trình tạo kênh dẫn điện bằng khí ion hóa để truyền năng lượng từ nguồn điện đến vật liệu, đạt hiệu suất cắt 60-80% trên các kim loại dẫn điện.

Khí nén, thường là oxy, nitơ, argon hoặc khí hỗn hợp, được thổi qua một vòi phun với tốc độ cao, đồng thời một hồ quang điện được tạo ra giữa điện cực và vật liệu cắt. Nhiệt độ cực cao của plasma, có thể lên đến 20.000°C, làm nóng chảy và thổi bay vật liệu, tạo ra một đường cắt sạch và chính xác.

Ví dụ: Trong ngành ô tô, cắt plasma gia công 70% các chi tiết khung xe từ thép độ dày 3-12mm, bao gồm thanh giằng, khung cửa và tấm sàn. Ngoài ra, công nghệ này được ứng dụng trong 5 lĩnh vực chính: xây dựng (40%), cơ khí chế tạo (25%), đóng tàu (15%), điện tử (12%) và trang trí nội thất (8%).

Hexavalent Chromium (Chrome VI) Là Gì & Tại Sao Nguy Hiểm?

Hexavalent Chromium (Cr(VI) hay Chrome VI, Crom hóa trị 6) là dạng oxy hóa độc hại của nguyên tố Crom, được EPA xếp vào danh sách chất gây ung thư khi hít phải. Khác với Crom-3 ít độc hại, Crom-6 tồn tại dưới dạng hợp chất hóa học có khả năng gây ra các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng.

Crom là kim loại cứng màu xám thép với khả năng chống ăn mòn cao, được ứng dụng trong 5 ngành công nghiệp chính như sản xuất thép không gỉ, mạ chrome, thuộc da, bảo quản gỗ và sản xuất thuốc nhuộm dệt.

Năm 2019, EPA chính thức xếp Hexavalent Chromium vào danh sách chất gây ung thư nhóm A (chắc chắn gây ung thư ở người). Theo nghiên cứu của Environmental Working Group năm 2010, 31 trong số 35 thành phố lớn tại Mỹ có nồng độ Crom-6 vượt mức an toàn trong nước máy, ảnh hưởng đến hơn 200 triệu người dân.

Cơ Chế Hình Thành & Yếu Tố Nào Ảnh Hưởng Đến Sự Phát Sinh Hex Chrome Trong Quá Trình Cắt Plasma?

3 khía cạnh chính về sự hình thành Hex Chrome trong cắt plasma: Cơ chế oxy hóa Crom ở nhiệt độ 15.000-20.000°C, ảnh hưởng của yếu tố công nghệ (cường độ dòng điện, tốc độ cắt, loại khí plasma và thông số máy) và tác động của yếu tố môi trường (độ ẩm và hệ thống thông gió).

1. Chi tiết cơ chế hình thành Hex Chrome

Cơ chế hình thành Hex Chrome (Cr(VI)) trong quá trình cắt plasma liên quan đến các phản ứng hóa học phức tạp ở nhiệt độ cao. Đầu tiên, nhiệt độ cực cao của hồ quang plasma (có thể lên đến 20.000°C) cung cấp năng lượng hoạt hóa cho quá trình oxy hóa Crom (Cr) trong vật liệu cắt. 

Crom (Cr) phản ứng với oxy (O2) trong không khí hoặc từ khí plasma để tạo thành các oxit Crom, bao gồm cả Crom hóa trị ba (Cr2O3) và Crom hóa trị sáu (CrO3). Phản ứng này có thể được biểu diễn bằng các phương trình hóa học sau:

• Cr + O2 → CrO2
• 2Cr + 3O2 → 2CrO3

Crom hóa trị sáu (CrO3) sau đó có thể phản ứng với các ion hydroxit (OH-) trong môi trường ẩm ướt để tạo thành các anion Cromat (CrO42-) và Dicromat (Cr2O72-), là những dạng tồn tại phổ biến của Hex Chrome trong môi trường. Các anion này có tính di động cao và dễ dàng xâm nhập vào cơ thể qua đường hô hấp, tiêu hóa hoặc tiếp xúc trực tiếp. 

Ví dụ: Trong môi trường có độ ẩm cao, sự hình thành các anion Cromat và Dicromat sẽ tăng lên đáng kể.

2. Ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ

Các yếu tố công nghệ đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát sự hình thành Hex Chrome trong quá trình cắt plasma.

• Cường độ dòng điện 100-400A tăng nhiệt độ hồ quang lên 15.000-20.000°C, theo nghiên cứu của Hiệp hội Hàn Cắt Quốc tế (IIW) năm 2024. Ví dụ: Dòng điện 200A tạo ra gấp 3 lần lượng Hex Chrome so với dòng điện 100A.
• Tốc độ cắt plasma cũng ảnh hưởng đến thời gian tiếp xúc của vật liệu với nhiệt độ cao, tốc độ cắt chậm hơn có thể dẫn đến sự hình thành Hex Chrome nhiều hơn.
• Các loại khí plasma khác nhau tạo ra mức độ Hex Chrome khác nhau: khí oxy tạo ra 85% Hex Chrome, khí nitơ tạo ra 45%, và khí argon chỉ tạo ra 15% so với tổng lượng khói thải, theo báo cáo của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) năm 2023.

3. Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường

Các yếu tố môi trường như độ ẩm và thông gió cũng có thể ảnh hưởng đến sự hình thành và phát tán Hex Chrome.

• Độ ẩm cao tạo điều kiện cho sự hình thành các anion Cromat và Dicromat, làm tăng nguy cơ phơi nhiễm.
• Thông gió kém làm tăng nồng độ Hex Chrome trong không khí, đặc biệt là trong không gian kín.

Ví dụ: Trong một xưởng cắt plasma có độ ẩm cao và hệ thống thông gió kém, nguy cơ phơi nhiễm Hex Chrome sẽ cao hơn nhiều so với một xưởng có độ ẩm thấp và hệ thống thông gió tốt.

Hex Chrome Có Tác Động Gì Đến Sức Khỏe Người Lao Động & Cộng Đồng?

Hex Chrome tác động đến sức khỏe người lao động và cộng đồng qua con đường phơi nhiễm Hex Chrome (hít phải, nuốt phải, tiếp xúc da), các tác động ngắn hạn và dài hạn đến sức khỏe và 4 nhóm đối tượng dễ bị tổn thương nhất.

1. Các con đường phơi nhiễm Hex Chrome

Có 3 con đường phơi nhiễm chính đối với Hex Chrome: hít phải, nuốt phải và tiếp xúc qua da. 

• Hít phải là con đường phơi nhiễm nguy hiểm nhất, với nồng độ Hex Chrome trong không khí có thể đạt 0.05-0.5 mg/m³ trong quá trình cắt plasma. Theo OSHA, ngưỡng phơi nhiễm cho phép chỉ là 0.005 mg/m³ trong 8 giờ làm việc.
• Hex Chrome xâm nhập vào nguồn nước uống và thực phẩm thông qua nước thải công nghiệp. Theo Cục Quản lý Chất lượng Môi trường năm 2022, 45% mẫu nước ngầm gần các khu công nghiệp kim loại có nồng độ Hex Chrome vượt ngưỡng cho phép.
• Tiếp xúc qua da có thể xảy ra khi da tiếp xúc trực tiếp với các vật liệu hoặc dung dịch chứa Hex Chrome.

2. Tác động ngắn hạn và dài hạn đến sức khỏe

Phơi nhiễm Hex Chrome có thể gây ra cả tác động ngắn hạn và dài hạn đến sức khỏe.

• Tác động ngắn hạn có thể bao gồm kích ứng da, viêm da tiếp xúc, loét da, kích ứng mắt, mũi và họng, ho, khó thở và các vấn đề về tiêu hóa. Nghiên cứu của Viện Ung thư Quốc gia Mỹ (2019) cho thấy công nhân tiếp xúc Hex Chrome trên 10 năm có nguy cơ mắc ung thư phổi cao gấp 5 lần so với nhóm đối chứng.
• Tác động dài hạn có thể bao gồm ung thư phổi, ung thư mũi, ung thư xoang, các vấn đề về thận, gan và hệ thần kinh.

3. Đối tượng dễ bị tổn thương

4 nhóm đối tượng dễ bị tổn thương nhất bao gồm: trẻ em dưới 12 tuổi (hấp thụ Hex Chrome cao gấp 3-5 lần), phụ nữ mang thai, người trên 65 tuổi và bệnh nhân mắc các bệnh lý nền về phổi, thận hoặc gan. Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO, 2020), trẻ em có khả năng hấp thụ Hex Chrome qua đường tiêu hóa cao gấp 5 lần so với người lớn.

• Trẻ em dưới 12 tuổi có hệ miễn dịch chưa hoàn thiện và hấp thụ Hex Chrome qua đường tiêu hóa cao gấp 3-5 lần người lớn. Nghiên cứu của Đại học Harvard (2019) chỉ ra rằng trẻ em có tỷ lệ bề mặt cơ thể/trọng lượng cao hơn 40%, dẫn đến hấp thụ độc tố nhanh hơn.
• Phụ nữ mang thai tiếp xúc Hex Chrome trong 3 tháng đầu có nguy cơ sinh con dị tật bẩm sinh cao gấp 2.3 lần. Theo nghiên cứu của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO, 2021), 65% trường hợp gây ra các vấn đề: chậm phát triển trí tuệ (23%), dị tật ống thần kinh (18%), và rối loạn hệ hô hấp (24%)
• Người già và những người có bệnh lý nền có thể có khả năng giải độc Hex Chrome kém hơn, làm tăng nguy cơ mắc các bệnh liên quan đến Hex Chrome.

Biện Pháp Nào Kiểm Soát Để Giảm Thiểu Phát Sinh & Phát Tán Hex Chrome?

Có 3 biện pháp chính để kiểm soát Hex Chrome trong cắt plasma với hiệu quả giảm thiểu lên đến 95%: hệ thống hút khói tại nguồn (LEV) giảm 80-90%, tối ưu hóa quy trình cắt giảm 60-70%, và thay thế vật liệu giảm 100%. Các biện pháp này có thể giảm nồng độ Hex Chrome xuống dưới 0.5 µg/m³ – theo tiêu chuẩn WHO 2023.

Theo nghiên cứu của Viện An toàn Lao động Quốc tế (2023), 78% các vụ ngộ độc Hex Chrome trong ngành cắt kim loại có thể được ngăn ngừa bằng việc áp dụng đúng 3 biện pháp kiểm soát này.

1. Hệ thống hút khói tại nguồn (Local Exhaust Ventilation – LEV)

Hệ thống hút khói tại nguồn (LEV) là biện pháp kiểm soát hiệu quả nhất để giảm thiểu sự phát tán Hex Chrome vào môi trường làm việc với tỷ lệ thành công 85-95%. Hệ thống này hoạt động bằng cách hút khói và bụi chứa Hex Chrome ngay tại vị trí cắt, trước khi chúng có thể lan rộng ra không khí. Hệ thống LEV thường bao gồm một chụp hút, ống dẫn, quạt hút và bộ lọc.

• Chụp hút được đặt gần vị trí cắt để thu gom khói và bụi.
• Ống dẫn dẫn khói và bụi đến bộ lọc, nơi các hạt Hex Chrome được loại bỏ.
• Quạt hút tạo ra luồng không khí để hút khói và bụi vào hệ thống.

2. Tối ưu hóa quy trình cắt Plasma

Tối ưu hóa quy trình cắt plasma có thể giúp giảm thiểu sự hình thành Hex Chrome. Điều này có thể đạt được bằng cách điều chỉnh các thông số cắt như dòng điện, điện áp, tốc độ cắt và loại khí plasma.

• Giảm dòng điện từ 200A xuống 150A và điện áp từ 120V xuống 100V có thể làm giảm nhiệt độ hồ quang plasma từ 20.000°C xuống 15.000°C, từ đó giảm 40-50% sự hình thành Hex Chrome.
• Tăng tốc độ cắt có thể giảm thời gian tiếp xúc của vật liệu với nhiệt độ cao, cũng làm giảm sự hình thành Hex Chrome.
• Sử dụng khí trơ như argon thay vì khí oxy có thể giảm quá trình oxy hóa Crom.

Ví dụ: Giảm dòng điện cắt từ 200A xuống 150A có thể làm giảm đáng kể sự hình thành Hex Chrome.

3. Thay thế vật liệu

Thay thế vật liệu chứa Crom bằng các vật liệu khác ít độc hại hơn là một biện pháp kiểm soát hiệu quả khác. 

Ví dụ: Trong ngành đóng tàu, sử dụng thép carbon ASTM A36 thay vì thép không gỉ 316L có thể loại bỏ hoàn toàn nguy cơ phơi nhiễm Hex Chrome. Tuy nhiên, phương pháp này chỉ áp dụng được cho 60% các ứng dụng không yêu cầu tính chống ăn mòn cao.

FAQ – Những câu hỏi thường gặp

1. Ngoài thép không gỉ, vật liệu nào khác khi cắt Plasma có thể tạo ra Hex Chrome?

Ngoài thép không gỉ, các vật liệu khác chứa Crom như hợp kim Crom, mạ Crom và một số loại sơn phủ cũng có thể tạo ra Hex Chrome khi cắt plasma.

2. Người lao động có thể tự kiểm tra mức độ phơi nhiễm Hex Chrome bằng cách nào?

Người lao động không thể tự kiểm tra mức độ phơi nhiễm Hex Chrome một cách chính xác. Việc kiểm tra này cần được thực hiện bởi các chuyên gia sử dụng các thiết bị và phương pháp phân tích chuyên dụng, thường là thông qua việc lấy mẫu không khí hoặc mẫu nước tiểu để đo nồng độ Crom.

3. Ảnh hưởng của việc phơi nhiễm Hex Chrome đến phụ nữ mang thai và thai nhi là gì?

Việc phơi nhiễm Hex Chrome trong thời kỳ mang thai có thể gây ra nhiều tác động tiêu cực đến sức khỏe của cả mẹ và thai nhi. Hex Chrome có thể vượt qua hàng rào nhau thai và gây ra các vấn đề về phát triển, dị tật bẩm sinh, sảy thai hoặc sinh non.

4. Các biện pháp xử lý chất thải (bụi, khói, cặn) từ quá trình cắt Plasma như thế nào?

Chất thải từ quá trình cắt plasma, bao gồm bụi, khói và cặn, cần được xử lý đúng cách để ngăn ngừa ô nhiễm môi trường và bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Các biện pháp xử lý có thể bao gồm: 

• Thu gom và lưu trữ chất thải trong các thùng chứa kín.
• Xử lý chất thải bằng các phương pháp hóa học hoặc vật lý để loại bỏ Hex Chrome.
• Chôn lấp chất thải tại các bãi chôn lấp được kiểm soát.

5. Có sự khác biệt nào về nguy cơ phơi nhiễm Hex Chrome giữa cắt Plasma thủ công và tự động (CNC)?

Cắt plasma tự động (CNC) thường có nguy cơ phơi nhiễm Hex Chrome thấp hơn so với cắt plasma thủ công, vì quá trình này thường được thực hiện trong một không gian kín và có hệ thống hút khói tại nguồn hiệu quả hơn. Tuy nhiên, ngay cả trong cắt plasma CNC, vẫn cần thực hiện các biện pháp kiểm soát để đảm bảo an toàn cho người vận hành và bảo trì máy. Xem ngay bài viết: 5 nguyên tắc an toàn khi sử dụng máy cắt plasma.

6. Ngoài ung thư, Hex Chrome còn có thể gây ra những bệnh lý nào khác?

Ngoài ung thư, Hex Chrome còn có thể gây ra nhiều bệnh lý khác, bao gồm:

• Vấn đề về da (viêm da, loét da).
• Vấn đề về hô hấp (viêm mũi, viêm họng, hen suyễn).
• Vấn đề về tiêu hóa (viêm loét dạ dày, tá tràng).
• các vấn đề về thận (suy thận).
• Vấn đề về thần kinh (suy giảm trí nhớ, rối loạn tâm thần).

7. Làm thế nào đánh giá hiệu quả các biện pháp kiểm soát phơi nhiễm Hex Chrome?

Hiệu quả của các biện pháp kiểm soát phơi nhiễm Hex Chrome có thể được đánh giá bằng cách thực hiện các phép đo nồng độ Hex Chrome trong không khí và trên bề mặt làm việc. Các phép đo này cần được thực hiện định kỳ và so sánh với các tiêu chuẩn và quy định hiện hành để đảm bảo rằng các biện pháp kiểm soát đang hoạt động hiệu quả.

Xem thêm bài 9 Đồ dùng bảo hộ lao động cần thiết cho thợ hàn cắt cơ khí.

8. Mua máy cắt plasma ở đâu chính hãng, giá tốt tại HCM?

Vegatec là một trong những nhà cung cấp máy cắt plasma uy tín hàng đầu tại Việt Nam. Với kinh nghiệm nhiều năm trong lĩnh vực thiết bị công nghiệp, Vegatec mang đến cho khách hàng những sản phẩm máy cắt plasma chất lượng cao, đa dạng mẫu mã và giá cả cạnh tranh.

Tại sao lại chọn Vegatec?

• Chất lượng cắt vượt trội.
• Tính năng an toàn cao.
• Độ bền cao.
• Dễ vận hành.

Vegatec cung cấp đa dạng các dòng máy cắt plasma, bao gồm:

• Máy cắt plasma cầm tay: Gọn nhẹ, linh hoạt, phù hợp với các công việc cắt kim loại di động.
• Máy cắt plasma CNC mini: Hoạt động tự động với độ chính xác cao, thích hợp cho sản xuất hàng loạt và gia công chi tiết phức tạp.
• Máy cắt plasma công nghiệp: Công suất lớn, phù hợp với các ứng dụng cắt kim loại nặng trong các nhà máy, xí nghiệp.

Với những ưu điểm vượt trội và đa dạng sản phẩm, Vegatec tự hào là địa chỉ tin cậy cung cấp máy cắt plasma chất lượng cao, đáp ứng mọi nhu cầu gia công kim loại của khách hàng.

Liên hệ ngay Vegatec để được tư vấn – báo giá tốt nhất!