機械安全用于確定可接觸熱表面溫度限值的安全數(shù)據(jù)2024-04-25發(fā)布國家標準化管理委員會I前言 Ⅲ引言 12規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 14燙傷閾值 4.1概述 4.2燙傷閾值數(shù)據(jù) 35表面溫度限值的確定方法 95.1識別可接觸的熱表面 95.2分析任務 95.3選擇合適的燙傷閾值 95.4確定不同接觸時間的表面溫度限值 附錄A(資料性)表面溫度限值確定程序 附錄B(資料性)接觸時間 附錄C(資料性)材料的熱慣性 參考文獻 Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件代替GB/T18153—2000《機械安全可接觸表面溫度確定熱表面溫度限值的工效學數(shù)據(jù)》。與GB/T18153—2000相比，除結(jié)構(gòu)調(diào)整和編輯性改動外，主要技術(shù)變化如下：——增加了術(shù)語“可接觸熱表面”(見3.1);——將術(shù)語“燒傷閾”更改為“燙傷閾值”(見3.5,2000年版的3.6),并將全文中的“燒傷”更改為“燙——將接觸時間小于1s的燙傷閾值和接觸時間在1s和10s之間的燙傷閾值合并更改為0.5s~10s接觸時間的燙傷閾值，并細化了要求(見4.2.1,2000年版的4.2.1和4.2.2);——將接觸時間大于或等于1min的燙傷閾值細分更改為10s～1min和接觸時間不小于1min的燙傷閾值(見4.2.2和4.2.3,2000年版的4.2.3);——刪除了說明和結(jié)論(見2000年版的第6章);——增加了表面溫度限值的確定方法(見第5章)。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔識別專利的責任。本文件由全國機械安全標準化技術(shù)委員會(SAC/TC208)提出并歸口。本文件起草單位：寧波緯誠科技股份有限公司、上海巒越精密機械有限公司、東莞市鵬錦機械科技有限公司、萊恩智工合金(廣德)有限公司、廈門業(yè)盛電氣有限公司、蘇州市質(zhì)量和標準化院、南京林業(yè)大學、金華精研機電股份有限公司、廣州澤亨實業(yè)有限公司、四川蜀興優(yōu)創(chuàng)安全科技有限公司、青島雷霆重工股份有限公司、中煤北京煤礦機械有限責任公司、南京理工大學、皮爾磁電子(常州)有限公司、中機生產(chǎn)力促進中心有限公司、嵐圖汽車科技有限公司、中國船舶集團有限公司第七〇三研究所、深圳市灣測技術(shù)有限公司、華中師范大學、江蘇省特種設備安全監(jiān)督檢驗研究院、內(nèi)蒙古科技大學、東莞市億富機械科技有限公司、福建省閩旋科技股份有限公司、深圳淡色顯示科技有限公司、浙江三瑞汽車科技有限公司、沈陽永攀金屬制品有限公司、杭州福達除濕設備有限公司、廣東華匯智能裝備股份有限公司、天津泰正機械有限公司、青島連山鑄造有限公司、四川共拓巖土科技股份有限公司、廣東省水利水電第三工程局有限公司、中機研標準技術(shù)研究院(北京)有限公司、東莞市杜氏誠發(fā)精密彈簧有限公司、青島銘超機械有限公司、廣東普瑞瑪實業(yè)有限公司、東莞市彼聯(lián)機械科技有限公司、義烏市國軍模具有限公司、南安市中機標準化研究院有限公司。趙彬、劉琪、王赫男、應露瑤、陳明珍、付卉青、居榮華、陳呂、趙劍奇、陳卓賢、張思沅、荊東青、朱斌、本文件于2000年首次發(fā)布，本次為第一次修訂。機械領(lǐng)域安全標準的結(jié)構(gòu)如下：——A類標準(基礎安全標準),給出適用于所有機械的基本概念、設計原則和一般特征；——B類標準(通用安全標準),涉及機械的一種安全特征或使用范圍較寬的一類安全裝置：——C類標準(機械產(chǎn)品安全標準),對一種特定的機器或一組機器規(guī)定出詳細的安全要求的標準。根據(jù)GB/T15706,本文件屬于B1類標準。本文件尤其與下列與機械安全有關(guān)的利益相關(guān)方有關(guān)：——健康與安全機構(gòu)。其他受到機械安全水平影響的利益相關(guān)方有：——機器使用人員；——機器所有者；——服務提供人員；——消費者(針對預定由消費者使用的機械)。上述利益相關(guān)方均有可能參與本文件的起草。此外，本文件預定用于起草C類標準的標準化機構(gòu)。本文件規(guī)定的要求由C類標準補充或修改。對于在C類標準的范圍內(nèi)，且已按照C類標準設計和制造的機器，優(yōu)先采用C類標準中的要求。人體皮膚接觸到熱表面是否會發(fā)生燙傷取決于以下因素：——表面溫度；——表面的材料；——皮膚與表面接觸的時間；——表面的結(jié)構(gòu)；——與表面接觸的人(例如兒童或成人)的敏感性。觸碰熱表面可能是有意的，例如操作電動或燃氣驅(qū)動的機器或工具，也可能是無意的，例如人靠近高溫物體時。有意接觸物體與無意接觸物體接觸熱表面的時間會有所不同?？紤]到人類的反應時間及其在人群中的分布，0.5s是健康成年人無意接觸熱表面不致燙傷的最短適用接觸時間。對于故意觸碰，適用的最短接觸時間會長一些。對于本文件的應用，重要的是選擇最能代表接觸熱表面時的真實情況的接觸時間。附錄A給出了應用本文件確定表面溫度限值的程序。IN1機械安全用于確定可接觸熱表面溫度限值的安全數(shù)據(jù)本文件規(guī)定了人體皮膚與機器或工件熱表面接觸時發(fā)生燙傷的燙傷閾值，描述了用于防止皮膚燙傷的熱表面溫度限值的確定方法。本文件未規(guī)定特定機器或工件的熱表面溫度限值，未給出防止疼痛的數(shù)據(jù)。本文件適用于接觸過程中表面溫度基本保持不變(見4.1)且接觸時間不小于0.5s的接觸。本文件不適用于大約全身皮膚10%及以上的大面積皮膚和熱表面接觸的情況。本文件也不適用于超過頭部皮膚10%的接觸，或?qū)е旅娌恐匾课粻C傷的接觸。注：在某些情況下，接觸熱表面的結(jié)果可能更嚴重，例如：——造成呼吸道不暢的燙傷；——全身皮膚10%及以上的大面積燙傷可能因體液損失而損傷循環(huán)系統(tǒng)；——頭部或全身大比例的受熱，即使在沒有燙傷的情況下，可能引起不能接受的熱應激反應。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T15706—2012機械安全設計通則風險評估與風險減小3術(shù)語和定義GB/T15706—2012界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。可接觸熱表面touchablehotsurface皮膚可能觸碰到的溫度不低于43℃的機器或工件表面。T、機器或工件表面的溫度。接觸時間contactperiod皮膚與表面接觸的持續(xù)時長。物體在受熱或受冷過程中，由于其熱量傳遞特性而表現(xiàn)出的特性。注：熱慣性通常以材料的密度(p)、熱導率(K)和比熱容(c)的乘積表示。2在規(guī)定的接觸時間內(nèi)，以皮膚與熱表面接觸無燙傷和引起淺層部分厚度燙傷間的溫度臨界值。注：燙傷嚴重程度分為：——淺層部分厚度燙傷，即除了最淺的燙傷外，表皮完全被破壞，但沒有傷及毛囊、皮脂腺和汗腺；——深層部分厚度燙傷，即真皮和所有皮脂腺的大部分被破壞，只有毛囊或汗腺的深層部分存活；——全厚度燙傷，即皮膚全層已經(jīng)破壞，上皮樣成分全部壞死。4燙傷閾值皮膚與熱表面接觸導致燙傷的表面溫度與表面材料以及皮膚和表面接觸時間長短有關(guān)。燙傷閾值和接觸時間之間的關(guān)系的示意圖見圖1。圖1中幾組材料熱慣性相似，因此燙傷閾值也相似。標引說明：1——塑料的燙傷閾值；2——陶瓷的燙傷閾值；3金屬的燙傷閾值；D——接觸時間；T、——表面溫度，單位為攝氏度(℃)。圖1皮膚接觸熱表面時燙傷閾值與接觸時間關(guān)系示意圖燙傷閾值曲線上的點表明，當皮膚同熱表面接觸時，對應某一具體的接觸時間，有一個介于皮膚無燙傷和發(fā)生淺層部分厚度燙傷之間的表面溫度。通常，曲線以下的表面溫度值不導致燙傷，曲線以上的表面溫度值會導致皮膚燙傷。3圖1僅用于更好地理解，不是精確的燙傷閾值數(shù)據(jù)。圖2～圖6和表1給出了精確的燙傷閾值。圖1～圖6中的短時間接觸燙傷閾值并未以曲線給出，而是用范圍表示，這是因為尚未完全掌握短時間接觸的無燙傷和燙傷發(fā)生瞬間之間的溫度臨界值。燙傷閾值取決于以下因素：——接觸處的皮膚厚度；——皮膚表面的濕度(出汗);——皮膚的沾染物(例如：油脂);——接觸力；——同類材料熱慣性的差別；——燙傷閾值測定的不確定性。與不同類別材料的熱慣性影響相比，上述影響是很微小的。較短時間的接觸燙傷閾值具有不確定性，較長時間的接觸能夠確定燙傷閾值的準確值。對于長時間接觸，各類材料的燙傷閾值數(shù)值不存在差異。4.2燙傷閾值數(shù)據(jù)4.2.1接觸時間在0.5s～10s的燙傷閾值對于短時間接觸(接觸時間為0.5s～<10s),燙傷閾值范圍不以數(shù)字表示，而是以曲線反映燙傷閾值范圍與接觸時間的關(guān)系。熱慣性相同的材料燙傷閾值合并后用一個范圍表示。4.2.1.2無涂層金屬無涂層金屬的光滑表面的燙傷閾值的示意圖見圖2。但是，對于粗糙的金屬表面，該值可能高于光滑表面的值，但不超過圖示燙傷閾值范圍上限2℃。1——無燙傷；2——燙傷閾值；3——燙傷：圖2皮膚接觸裸露(無涂層)金屬光滑熱表面時的燙傷閾值范圍44.2.1.3有涂層金屬涂層對金屬的影響值的示意圖見圖3和圖4,該值反映了燙傷閾值在無涂層金屬基礎上的升高量。為了得到有涂層金屬的燙傷閾值，應將圖3或圖4的燙傷閾值升高量(△T、)與圖2中的無涂層金屬的燙傷閾值(T,)相加。標引說明：a——涂層厚度50μm;D——接觸時間，單位為秒(s);△T,——表面溫度升高量，單位為攝氏度(℃)。圖3蟲膠涂層金屬燙傷閾值范圍升高量5標引說明：a——搪瓷涂層(厚度160μm)/粉末涂層(厚度60μm);c——11型或12型聚酰胺涂層(厚度400μm);D——接觸時間，單位為秒(s);△T,——表面溫度升高量，單位為攝氏度(℃)。圖4搪瓷、粉末或聚酰胺涂層金屬燙傷閾值范圍升高量玻璃、陶瓷和石材(大理石和混凝土)燙傷閾值范圍的示意圖見圖5。大理石和混凝土的燙傷閾值靠近該范圍下限，玻璃的燙傷閾值靠近該范圍上限。6標引說明：1——無燙傷；2——燙傷閾值；D——接觸時間，單位為秒(s);T,——表面溫度，單位為攝氏度(℃)。圖5皮膚接觸玻璃、陶瓷和石材光滑熱表面時的燙傷閾值范圍聚酰胺、有機玻璃、聚四氟乙烯和聚氯乙烯等4種塑料燙傷閾值范圍的示意圖見圖6。注：不同塑料的熱慣性差別很大，是由化學成分決定的。與此處給出的材料熱慣性顯著不同的塑料不能使用圖6的燙傷閾值。7標引說明：1——無燙傷；2——燙傷閾值；3——燙傷；D——接觸時間，單位為秒(s);T,——表面溫度，單位為攝氏度(℃)。圖6皮膚接觸塑料光滑熱表面時的燙傷閾值范圍木材的燙傷閾值范圍的示意圖見圖7。低濕度的軟木，適用該范圍上限的數(shù)值；高含水的硬木，適用該范圍下限的數(shù)值。8標引說明：1——無燙傷；2——燙傷閾值；3——燙傷；D——接觸時間，單位為秒(s);T,——表面溫度，單位為攝氏度(℃)。圖7皮膚接觸木材光滑熱表面時的燙傷閾值范圍4.2.2接觸時間在10s～1min之間的燙傷閾值對于圖2～圖7中所示的特定材料接觸時間為10s的燙傷閾值范圍的邊界線的上限值和下限值(見4.2.1)與表1中與1min接觸時間對應的值(見4.2.3)可以進行線性插值。因此，可以得出接觸時間10s以上的燙傷閾值是一個范圍。該范圍在1min接觸時間處趨近于單一值。4.2.3接觸時間1min及以上的燙傷閾值表面接觸時間1min及以上的燙傷閾值見表1。表1接觸時間1min及以上的燙傷閾值材質(zhì)接觸時間的燙傷閾值℃無涂層金屬有涂層金屬陶瓷、玻璃和石材塑料木材9表1接觸時間1min及以上的燙傷閾值(續(xù))材質(zhì)接觸時間的燙傷閾值℃注1:對于本表中給出的時間段之間的接觸時間，在較短和較長接觸時間的2個燙傷閾值之間進行線性插值便能得出其燙傷閾值。注2:表面溫度51℃時接觸時間為1min的值也適用于表1中未列出的具有高熱慣性的其他材料。注3:只有在人體的較小部分(小于全身皮膚的10%)或是頭部較小部分(小于頭部皮膚的10%)接觸熱表面時，接觸時間不小于8h對應的43℃值適用于所有材料。如果人體多部位或面部重要部位接觸熱表面，即使表面溫度不超過43℃,也會發(fā)生嚴重傷害。5表面溫度限值的確定方法5.1識別可接觸的熱表面應確定機器或工件熱表面的數(shù)量，并收集與機器或工件熱表面相關(guān)的所有必要信息，包括：——表面的可觸及性；——表面溫度的粗略估計(高溫、中溫、低溫);——表面的構(gòu)成材質(zhì)；——表面的紋理；——機器的所有操作條件，包括最壞的情況，即表面溫度最高的情況。5.2分析任務應收集與機器使用相關(guān)的所有必要信息。通過分析或觀察，描述機器使用過程中相關(guān)的活動和任務。應特別注意可能有意和無意接觸熱表面以及可能發(fā)生這種情況的人員類別(使用者和其他人員)。還應確定接觸可能的特性(概率和接觸時間)。通過分析任務，得到以下信息：——接觸到或可能接觸到的表面；——接觸是有意還是無意的；——接觸到或可能接觸到表面的人員；——無意接觸的概率；——有意接觸的頻率；——機器使用過程中的實際功率/溫度范圍。宜考慮機器正常使用、維護、維修等生命周期階段。5.3選擇合適的燙傷閾值為選擇合適的燙傷閾值(見第4章),應根據(jù)5.1和5.2獲得以下信息：——接觸時間；——表面材質(zhì)；按5.3.2和5.3.3給出的步驟選擇燙傷閾值。5.3.2確定接觸時間根據(jù)5.2,可得到以下結(jié)果：a)皮膚與熱表面的接觸是無意的或有意的，例如：接觸控制元件；b)接觸到或可能接觸到熱表面的人員類別：●健康的成年人；●失能人士.附錄B中給出了此類選擇的指南。在痛覺之后對熱表面作出反應并終止與熱表面的無意接觸的能力取決于年齡和體質(zhì)。因此，無意接觸的接觸時間因人而異。a)對于健康的成年人，表B.1適用。通常，應使用1s的最短接觸時間。在絕對沒有運動限制的情況下，接觸熱表面產(chǎn)生疼痛感后能夠以最快速度撤回，可以選擇0.5s的最短接觸時間。如果預期反應時間會延長(例如運動受到限制),則應選擇更長的接觸時間，建議為4s。b)對于兒童，表B.1適用。選擇的最短接觸時間應不小于1s。如果預計會接觸到熱表面并由于年齡問題反應時間會延長，則應選擇至少4s。對于不滿24個月齡的兒童，由于反應不夠快，無法將手從造成燙痛的地方移開，不具備脫離熱表面的能力，接觸時間最長可達15s。c)對于老年人，表B.1適用。如果機器可能供老年人使用，則應選擇1s作為最短接觸時間。如果預期會接觸到熱表面并由于年齡問題反應時間會延長，則應選擇至少4s。d)對于失能人士，如果可能接觸到熱表面，則宜考慮這種特殊情況，同時考慮失能的性質(zhì)和機器的使用，以確定表B.1是否適用，或者是否應該選擇更長的接觸時間。如果有意接觸熱表面，則理想情況下應測量最長接觸持續(xù)時間。如果無法通過測量確定最長持續(xù)時間，則應借助表B.1選擇具有代表性的接觸時間。該持續(xù)時間應作為實際接觸時間的基礎。對于有意接觸熱表面，接觸時間不應短于4s。通常，表B.1適用于健康的成年人、兒童、老年人和失能人士。宜考慮機器是否會被健康成人以外的人群使用，這些人群需要的時間可能比表B.1中規(guī)定的更長。在這種情況下，應相應修改接觸時間。如果機器是專門供失能人士使用的，則宜考慮失能人群的特殊性，并聽取醫(yī)學專家的建議。根據(jù)5.3.2確定的接觸時間以及表面的材料和紋理，按照4.2選取燙傷閾值。得到結(jié)果是較短接觸時間的范圍值或較長接觸時間的單一值。對于圖2、圖5、圖6和圖7,以及表1未明確規(guī)定的材料，有時可以根據(jù)其熱慣性估算。有關(guān)材料的熱慣性(見附錄C)應與金屬、陶瓷制品、玻璃材料、塑料或木材的熱慣性存在可比性，該材料和熱慣性相同的材料組燙傷閾值一致。這樣做的前提是，所討論材料的熱慣性等級可以測量，或是與本文件所給材料熱慣性相比可作足夠準確估算。如果所討論材料傳導特性等級全然不知，不能從本文件中推導出燙傷閾值，這可能特別適用于塑料(例如：發(fā)泡聚苯乙烯),其熱慣性和4.2規(guī)定的塑料材料有顯著的區(qū)別。5.4確定不同接觸時間的表面溫度限值0.5s～1min接觸時間的燙傷閾值范圍可根據(jù)5.3得出。考慮到以下因素，應“微調(diào)”獲取值的范圍。a)接觸或可能接觸表面的人員：●對于健康的成年人、老年人和失能人士，可以選擇接近燙傷閾值范圍中間的值；●對于兒童和兒童專用產(chǎn)品，應選擇接近燙傷閾值范圍下限的值。b)表面紋理：●表面紋理越多，可以選擇越接近燙傷閾值范圍上限的值；●表面越光滑，應選擇越接近燙傷閾值范圍下限的值。注：對于紋理非常高的表面(例如波紋),表面的熱容量與人體皮膚的熱容量相比就很小。c)接觸概率：●接觸熱表面的概率越高，應選擇越接近燙傷閾值范圍下限的值；●接觸熱表面的概率越低，可以選擇越接近燙傷閾值范圍上限的值。d)接觸的后果：●接觸熱表面的后果越嚴重，應選擇越接近燙傷閾值范圍下限的值；●接觸熱表面的后果越不嚴重，可以選擇越接近燙傷閾值范圍上限的值。進行調(diào)整時宜考慮所有這些因素。每個因素的重要性取決于操作環(huán)境，并應相應地進行評估?？梢赃x擇“微調(diào)”后的單個溫度值作為最合適的燙傷閾值。宜將防止燙傷的表面溫度限制值設置為確定的值。注：所選的表面溫度限值能防止燙傷，但可能不足以防止疼痛或不適。5.4.2接觸時間1min及以上對于1min及以上的接觸時間，給出的燙傷閾值不是一個范圍，而是一個單一值(見表1)并且不必注：對于1min及以上的接觸時間，燙傷閾值低于較短時間的燙傷閾值，反應時間不是必需的。接觸熱表面的人首先會感到不適，然后會感到疼痛。通常有足夠的時間來終止皮膚與熱表面的接觸，因而不會發(fā)生燙傷。這適用于成人、兒童、老年人和失能人士。對于無法感受到熱引起的疼痛的人以及行動能力受限的人，需要特別考慮。(資料性)表面溫度限值確定程序圖A.1給出了表面溫度限值的確定程序。開始否是否存在凝傷風險?是是否需要設置表ii溫度限值?是識劑可