Schweißrauchbelastung effektiv verringern mit Lösungen von EWM

Beim Schweißen entstehen Rauchgase, die als gesundheitsgefährdend eingestuft werden. Strenge Arbeitsplatzgrenzwerte sollen den Gesundheitsschutz sicherstellen.

Beim Schweißen entstehen Rauchgase. Diese resultieren aus dem verwendeten Zusatzwerkstoff sowie weiteren chemischen Reaktionen und werden als gesundheitsgefährdend eingestuft. Dabei ist die Zusammensetzung der Schweißrauche ebenso komplex wie ihre Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und damit ihre Gefährlichkeit. Unterschieden wird zwischen dem E-Staub, der eine Partikelgröße von 10 mm und kleiner hat und dem alveolengängigen Staub (A-Staub) mit Partikeln der Größe bis zu 10 µm, die sich in den feinen Lungenbläschen absetzen können. Auch die zusätzlich im Schweißrauch enthaltenen, ultrafeinen und leichten Nanopartikel stellen eine Gefahr für die Mitarbeiter dar. Dieser Feinstaub dringt sogar durch Zellmembranen und gelangt so direkt in den Blutkreislauf. Darüber hinaus sind im Rauchgas toxisch wirkende Metallverbindungen enthalten. So besitzt Mangan beispielsweise eine nervenschädigende Wirkung und Chrom(VI)-Verbindungen sowie Nickeloxide sind krebserregend.

EWM bietet unter anderem mit dem Schweißmanagementsystem Xnet ein geeignetes System zur Analyse sowie Prozessverbesserung.

Strenge Vorschriften zur Verbesserung der Arbeitsbedingungen

Die geltenden Verordnungen und Richtlinien zum Arbeitsschutz werden stetig weiterentwickelt und Gefahrstoffgrenzwerte werden neu definiert. Um die Einhaltung dieser strengen Vorgaben realisieren zu können, wurde 2019 ein Aktionsbündnis gegründet, das sich mit zahlreichen Maßnahmen zur Verbesserung des Arbeitsschutzes beim Schweißen beschäftigt. Dazu arbeiten zahlreiche Institutionen, darunter Industrieverbände, Forschungseinrichtungen, Gewerkschaften, das Institut für Prävention und Arbeitsmedizin der DGUV (IPA) sowie das Institut für Arbeitsschutz der DGUV (IFA), die staatliche Gewerbeaufsicht und weitere Interessenverbände zusammen. Sie erarbeiten Handlungshilfen und entwickeln Maßnahmen zur Minderung der Schweißrauchexposition. Einmal jährlich werden die Ergebnisse der Arbeitsgruppen auf dem Schweißrauch-Kolloquium vorgestellt. „Es wird seit Jahren eine umfangreiche Ursachenforschung betrieben“, schildert Dipl.-Wirtsch.-Ing. Boyan Ivanov, Technischer Vertriebsleiter bei EWM. „Wir von EWM sind von Beginn an dabei und stellen mit unserem Schweißmanagementsystem Xnet sowie unseren effizienten und emissionsarmen Schweißgeräten geeignete Systeme zur Analyse sowie Prozessverbesserung zur Verfügung.“

Energiereduzierende Verfahren wie die MIG/MAG-Schweißverfahren forceArc und forceArc puls von EWM zählen zu den schadstoffarmen Schweißverfahren. Sie zeichnen sich durch einen wärmeminimierten Impulslichtbogen aus.

Maßnahmen zur Minderung der Schweißrauchexposition

Einfluss auf die Produktion von Schadstoffen in der Schweißtechnik haben viele Faktoren. So ist die Höhe der Belastung durch den Schweißrauch und die darin enthaltenen Metalle wie Chrom, Nickel und Mangan stark von dem angewandten Schweißverfahren und den eingesetzten Zusatzwerkstoffen abhängig. Dabei zählen energiereduzierende Verfahren zu den schadstoffarmen Schweißverfahren. Als Beispiel sind hier die MIG/MAG-Schweißverfahren forceArc und forceArc puls von EWM zu nennen, die über einen wärmeminimierten Impulslichtbogen verfügen. Die Technische Universität Dresden hat in einer Studie nachgewiesen, dass die Emissionen beim Einsatz von forceArc im Vergleich zum Schweißen mit einem herkömmlichen Sprühlichtbogen um bis zu 40 % reduziert werden können. Der spezielle Lichtbogen führt zu einem tieferen, aber schmaleren Einbrand und kleineren Schmelzbad. Damit verbunden ist eine geringere Schweißrauchexposition. Auch das Schweißverfahren coldArc reduziert die Schweißrauchmengen im Vergleich zu herkömmlichen Standard-Schweißverfahren mit Kurzlichtbogen, bei denen grundsätzlich viel Schweißrauch entsteht, wenn der Schweißzusatzwerkstoff das Werkstück berührt. „Die besondere Behandlung des Kurzschlusses mit einer völligen Kontrolle des Tropfenübergangs im coldArc-Verfahren führt zu einer deutlichen Reduzierung der Rauchgasmenge“, betont Ivanov.

Die beim Schweißen eingesetzten Zusatzwerkstoffe müssen immer auf den jeweiligen Schweißprozess abgestimmt sein, aber auch hierbei lassen sich Emissionen minimieren. So sind Elektroden erhältlich, die weniger Schweißrauch produzieren. Zum einen lässt sich also die Menge an Schweißrauch durch den Zusatzwerkstoff beeinflussen, zum anderen aber über die Legierung auch dessen Zusammensetzung. „Während im niedriglegierten Schweißzusatz der Mangananteil ausschlaggebend ist, sollte bei hochlegiertem Schweißdraht auf die gesundheitsschädlichen Chromverbindungen und bei Aluminiumlegierungen auf Mangan- und Magnesiumbestandteile geachtet werden“, erläutert Ivanov.

Energiereduzierende Verfahren wie die MIG/MAG-Schweißverfahren forceArc® und forceArc puls® von EWM zählen zu den schadstoffarmen Schweißverfahren. Sie zeichnen sich durch einen wärmeminimierten Impulslichtbogen aus.

Nicht nur die Technik ist entscheidend

Zusätzlich zu Schweißverfahren und Zusatzwerkstoff hat auch das Schutzgas Einfluss auf die Rauchgasentwicklung. Mit geeigneten Maßnahmen wie der Optimierung der Schweißparameter lässt sich ebenfalls eine Minimierung erzielen. So führt beispielsweise schon eine Verringerung der Spannung um 0,5 V zu einer niedrigeren Emissionsrate. „Allerdings muss auch die schweißende Person Verantwortung übernehmen und den gesamten Prozess unterstützen“, betont Ivanov. „Die beste Technik ist nutzlos, wenn sie nachher falsch angewendet wird, beispielsweise Parameter nicht richtig eingestellt werden. Daher hat es sich das Schweißrauch-Kolloquium zur Aufgabe gemacht, die gewonnenen Erkenntnisse hinsichtlich der Schweißrauchreduktion in der Branche zu verbreiten.“ Merkblätter und Richtlinien geben entscheidende Handlungsempfehlungen. Auch Infoveranstaltungen und Schulungen sollten genutzt werden, um beispielsweise die Schweißaufsicht für die Thematik zu sensibilisieren.

Absaugung am Entstehungsort des Schweißrauchs

Eine wesentliche Rolle bei der Erhöhung des Gesundheitsschutzes für Schweißer spielt die Schweißrauchabsaugung, mit der sich eine effiziente Ableitung des Gases realisieren lässt. Dabei sollte so viel Schweißrauch wie möglich erfasst werden. Ideal ist daher eine Absaugung direkt im Entstehungsbereich des Schweißrauchs. Besonders geeignet ist die Punktabsaugung, bei der der Rauch an seinem Entstehungsort aufgenommen, im Schlauchpaket zum Absauggerät geleitet und dort aufgefangen wird. Bei der Hallenabsaugung und der Hallenlüftung dagegen zieht der Schweißrauch z. B. auch direkt am Kopf des Schweißers vorbei und führt so zu einer unerwünschten Gesundheitsbelastung. Brennerintegrierte oder auf den Brenner aufgesetzte Absaugrohre dagegen erlauben eine unmittelbare Erfassung der Schweißrauche am Entstehungsort. „Wir haben uns intensiv mit dieser Thematik beschäftigt und neue Schweißrauchabsaugbrenner für das WIG- und MIG/MAG-Schweißen nach DIN EN ISO 21904 entwickelt, um einen optimalen Schutz für den Schweißer zu gewährleisten“, unterstreicht Ivanov. „Aber auch mit dem Schweißrauchabsauger-Kit, das einfach und schnell montiert werden kann, lässt sich die Gesundheitsbelastung erheblich minimieren.“ Mit einem speziellen Schweißhelm, der die Luft vor dem Einatmen filtert, kann sich der Schweißer zusätzlich schützen.

Gesamtpaket mehrerer Maßnahmen verspricht Erfolg

Letztendlich ist eine Kombination aus mehreren Maßnahmen erforderlich, um die Schweißrauchexposition erfolgreich zu mindern und damit die geforderten Grenzwerte einzuhalten. Unternehmen stehen vor einer großen Herausforderung und müssen eine Vielzahl technischer, organisatorischer und personenbezogener Schutzmaßnahmen ergreifen. Idealerweise steht ihnen dabei ein erfahrener Experte zur Seite, der als Komplettanbieter die wichtigsten Bereiche abdeckt und in vielen Belangen des Arbeitsschutzes unterstützen kann. „Es finden gerade konkrete Untersuchungen und Praxistests mit unseren Schweißgeräten statt, basierend auf unseren emissionsarmen Verfahren und unter Einbeziehung weiterer sinnvoller Maßnahmen“, erklärt Ivanov und ergänzt: „Wir erhoffen uns positive Ergebnisse bei der Bekämpfung der Rauchentwicklung und der Reduzierung der Emissionen, um den Unternehmen Wege aufzuzeigen, wie sie die strengen Grenzwerte einhalten können, ohne unverhältnismäßig hohe Investitionen tätigen zu müssen.“

SCHWEISSEN: Halle 19, Stand 0420