Abschnitt 3.5 - 3.5 Schweißen
3.5.1 Gasschweißen
Verfahren der Autogentechnik werden häufig in der Fertigung und auf Baustellen des Metallbaus eingesetzt. Selbst dann, wenn vorwiegend Gasschweißen, Flammlöten und Brennschneiden zur Anwendung gelangen, sind weitere Verfahrensvarianten, wie Flammrichten, Flammwärmen oder auch Flammstrahlen, im Einsatz. Als Brenngas wird meist Acetylen eingesetzt. Für einige Verfahren wie Flammlöten, Flammwärmen und Brennschneiden kann auch Flüssiggas (z. B. ein Gemisch aus Propan und Butan) eingesetzt werden. Zum Erreichen hoher Flammentemperaturen und Flammenleistungen wird zusätzlich Sauerstoff zugeführt. Wichtig ist, dass die eingesetzten Geräte (Brenner, Düseneinsätze, Druckregler, Sicherheitseinrichtungen, Schläuche) auf die eingesetzten Gase abgestimmt sind.
Abb. 54
Gasschweißen
Abb. 55
Gasflaschen
Rechtliche Grundlagen | |
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Weitere Informationen | |
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Gefährdungen |
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Der Einsatz von Verfahren der Autogentechnik ist mit zahlreichen Gefahren verbunden. Diese führen zu folgenden Gefährdungen:
Brand- und Explosionsgefahren
durch Gemische aus Brenngas und Luft bzw. Sauerstoff
durch die offene Flamme, Schlackespritzer und heiße Bauteile
Gefährdung durch UV-Strahlung, Blendwirkung auf die Augen durch die offene Flamme (Hautverbrennungen, Wärmewirkung auf die Augen, spätere Krebserkrankungen)
Gefährdungen durch die eingesetzten Gase in Bezug auf die Verdrängung der Atemluft in geschlossenen oder schlecht durchlüfteten Räumen (z. B. in engen Räumen wie Behältern, Vertiefungen). Sie können je nach Zusammensetzung und Mischungsverhältnis leichter oder schwerer als Luft sein, sodass sich in Behältern je nach Zusammensetzung oben oder unten Gasansammlungen bilden können.
Gefährdungen durch entstehende Gefahrstoffe, wie Schweißrauche und nitrose Gase. Werden unlegierte Stähle geschweißt, besteht der Schweißrauch überwiegend aus Eisenoxidpartikeln. Gelangen sie in die Lunge, können sie die Lungenfunktion schädigen. Andere Stoffe in Rauchen können toxisch (z. B. Kupfer- und Zinkpartikel) oder krebserzeugend (z. B. Chrom(VI)-Verbindungen) wirken.
Das Zünden und Brennen der Flamme erzeugt einen Schallpegel, der das Gehör schädigen kann.
Maßnahmen |
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Setzen Sie nur Schweißfachkräfte ein, die für das anzuwendende Schweißverfahren ausgebildet worden sind. Stellen Sie den Schweißfachkräften geprüfte Geräte und Sicherheitseinrichtungen sowie entsprechende Absaug- und Lüftungsmaßnahmen zur Verfügung. Rüsten Sie die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter mit der notwendigen PSA aus und sorgen Sie dafür, dass diese PSA auch benutzt wird.
Sorgen Sie dafür, dass bei längeren Arbeitsunterbrechungen, wie Essenspausen und Schichtwechsel, folgende Maßnahmen durchgeführt werden:
Schließen Sie die Gasversorgung.
Entfernen Sie Schläuche und Brenner aus Vertiefungen, Behältern oder engen Räumen, um gefährliche Ansammlungen von Brenngasen oder Sauerstoff bei eventuellen Leckagen zu verhindern.
Schließen Sie die Flaschenventile oder Entnahmeventile in zentralen Versorgungsleitungen.
Beste Praxis
Geprüfte Sicherheitseinrichtungen mit Mehrfachfunktion (Schutz vor Gasrücktritt, Gasnachströmen und Flammenrückschlag) sind für die verwendeten Brenngase und für Sauerstoff einzusetzen.
Beste Praxis
PSA muss so ausgewählt werden, dass sie vor optischer Strahlung und auch vor Verbrennungsgefahr schützt.
Schutz vor Flammenstrahlung
Durch die Brennerflamme werden optische Strahlen im UV-Bereich, im sichtbaren Bereich und im Infrarotbereich emittiert. Die UV-Strahlung führt zur Hautrötung (Sonnenbrand) und kann zu Hautkrebs führen. Stellen Sie sicher, dass die Beschäftigten ihre Haut mit Schutzkleidung bedecken. Zusätzlich können spezielle Hautschutzcremes mit sehr hohem Lichtschutzfaktor aufgetragen werden, deren Schutzwirkung jedoch zeitlich stark begrenzt ist.
Die sichtbare Strahlung blendet durch ihre hohe Intensität nicht nur die Schweißfachkraft selbst, sondern auch andere Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter in der Nähe. Vermeiden Sie das direkte Hineinsehen in die Flamme. Sorgen Sie dafür, dass alle Schweißfachkräfte Augenschutzfilter verwenden. Die Infrarotstrahlung wird als Wärmestrahlung empfunden. Das führt zur Austrocknung der Haut. Vor dieser Art der Strahlung sind besonders die Augen zu schützen.
Abb. 56
Maßnahmen beim Schweißen unter Brandgefahr
Schutz vor thermischen Gefährdungen
Zwischen dem Auftraggeber, der die speziellen Gegebenheiten seines Unternehmens kennt, und dem Auftragnehmer, der die verfahrensspezifischen Gefährdungen kennt, sind erforderliche Maßnahmen abzustimmen. Besteht Brandgefahr bzw. wird unter erhöhter elektrischer Gefährdung geschweißt, ist das Ergebnis dieser Abstimmung im Schweißerlaubnisschein zu dokumentieren und der ausführenden Schweißfachkraft zur Kenntnis zu geben.
Bei regelmäßig wiederkehrenden, gleichartigen schweißtechnischen Arbeiten, bei denen sich eine Brandentstehung durch das Entfernen brennbarer Stoffe und Gegenstände nicht verhindern lässt, sind diese Maßnahmen in den Betriebsanweisungen festzulegen. Die Maßnahmen nach Abb. 56 müssen umgesetzt werden.
Beim Brennschneiden, autogenen Fugenhobeln oder Nietkopfabtrennen ist vor allem der durch Funkenflug gefährdete Bereich zu beachten.
Stellen Sie Ihrem Schweißpersonal Schutzkleidung für das Schweißen nach DIN EN ISO 11611 zur Verfügung und sorgen Sie dafür, dass diese getragen wird. Bei Arbeiten in engen Räumen muss die Schutzkleidung schwer entflammbar sein. Je nach Arbeitsaufgabe und Schweißposition (zum Beispiel Arbeiten an einem Schweißtisch) kann zusätzlich auch das Tragen einer Schürze aus Leder erforderlich sein. Besonders beim Überkopfschweißen sind Kopf und Nacken, zum Beispiel durch schwer entflammbare Kopfhauben, ausreichend zu schützen. Zum Schutz des gesamten Gesichts wird die Verwendung eines Kopfschirms empfohlen, der auch in fremdbelüfteter Ausführung zur Verfügung steht.
Schutz vor freiwerdenden Gefahrstoffen
Unterweisen Sie die Beschäftigten in Bezug auf emissionsarmes Arbeiten.
Bestimmen Sie freiwerdende Rauche und Gase entsprechend ihrer Zusammensetzung und Menge. Saugen Sie die Gefahrstoffe nahe der Entstehungsstelle ab und setzen Sie angemessene Be- und Entlüftung des Arbeitsraums um.
Stellen Sie eine ausreichende Be- und Entlüftung der Arbeitsbereiche sicher, um eine Ansammlung von Prozessgasen zu verhindern.
Kann eine Gefährdung durch Gefahrstoffe nicht verhindert werden, ist der Schutz durch individuelle Schutzmaßnahmen, wie das Bereitstellen und Verwenden persönlicher Schutzausrüstung (zum Beispiel Atemschutz, fremdbelüftete Schutzvisiere für das Schweißen und Brennschneiden), sicherzustellen.
Formiergase mit mehr als 4 % Wasserstoff (H2) sind zündfähig. Werden Gase mit mehr als 10 % H2-Gehalt verwendet, müssen sie an ihren Austrittsstellen kontrolliert abgefackelt werden, um eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre an der Schweißstelle zu vermeiden.
Schutz vor Lärm
Die erforderlichen Lärmschutzmaßnahmen sind vom jeweiligen Lärmbereich abhängig. Prüfen Sie, ob durch Auswahl geeigneter Brenner oder lärmgeminderter Werkzeuge für die Nahtvor- und Nahtnachbereitung eine Lärmreduzierung möglich ist. Stellen Sie entsprechend Gehörschutz (bei Schweißarbeiten über Schulterhöhe schwer entflammbar) zur Verfügung.
3.5.2 Lichtbogenschweißen
Lichtbogenschweißen ist auf Baustellen das Verfahren, mit dem metallische Bauteile gefügt werden. Die zahlreichen Anwendungen haben zu einer stetigen Weiterentwickelung der Verfahren und damit zu einer Verfahrensvielfalt geführt. Von besonderer technologischer und wirtschaftlicher Bedeutung sind dabei unter anderem das Lichtbogenhandschweißen, das Metallaktivgas-, das Metallinertgas- und das Wolframinertgasschweißen.
Abb. 57
Lichtbogenschweißen
Abb. 58
Isolierte Ablage des Stabelektrodenhalters
Rechtliche Grundlagen | |
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Weitere Informationen | |
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Gefährdungen |
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Lichtbogenschweißen ist mit zahlreichen Gefahren verbunden, zum Beispiel:
Durchströmung des Körpers mit elektrischem Strom. Das kann zu Muskelverkrampfung bis hin zum Herzstillstand und inneren Verbrennungen sowie Sekundärunfällen nach Schreckreaktionen führen, zum Beispiel Sturz von der Leiter.
UV-Strahlung und Verblitzen der Augen durch den offenen Lichtbogen. Neben akuten Verletzungen, wie Hautverbrennungen und Verblitzen der Augen, besteht auch hier das Risiko späterer Krebserkrankungen.
Der offene Lichtbogen, Schlackespritzer und heiße Bauteile können zu Hautverbrennungen und zu Bränden und Explosionen durch brennbare oder explosionsgefährliche Materialien aus der Umgebung führen.
Prozessgase können in geschlossenen oder schlecht durchlüfteten Räumen (z. B. in engen Räumen wie Behältern, Vertiefungen) zur Verdrängung der Atemluft führen. Sie können, je nach Zusammensetzung und Mischungsverhältnis, leichter oder schwerer als Luft sein, sodass sich in Behältern, je nach Zusammensetzung, oben oder unten Gasansammlungen bilden können.
Beim Schweißen entstehende Gefahrstoffe, wie Schweißrauche und nitrose Gase, können zu akuten Vergiftungen führen und langfristig Erkrankungen auslösen. Die Gesundheitsgefahren sind unter anderem abhängig von den eingesetzten Werkstoffen und Verfahren, denn diese beeinflussen die Menge und Zusammensetzung der Rauche und Gase. Werden unlegierte Stähle geschweißt, besteht der Schweißrauch überwiegend aus Eisenoxid-Partikeln. Gelangen sie in die Lunge, können sie die Lungenfunktion schädigen. Andere Stoffe in Rauchen können toxisch (z. B. Kupfer- und Zinkpartikel) oder krebserzeugend (z. B. Chrom(VI)Verbindungen und Nickeloxid) wirken.
Das Zünden und Brennen des Lichtbogens erzeugt einen Schallpegel, der das Gehör schädigt.
Maßnahmen |
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Sorgen Sie dafür, dass für das anzuwendende Schweißverfahren nur ausgebildete Schweißfachkräfte eingesetzt werden.
Stellen Sie den Schweißfachkräften geprüfte Stromquellen und ausreichende Absaug- und Lüftungsmaßnahmen zur Verfügung.
Rüsten Sie die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter mit der notwendigen PSA aus und sorgen Sie dafür, dass diese PSA auch verwendet wird.
Sorgen Sie dafür, dass bei längeren Arbeitsunterbrechungen, wie Essenspausen und Schichtwechsel, folgende Maßnahmen durchgeführt werden:
Trennen Sie die Schweißgeräte vom Netz, um Gefährdungen durch die Leerlaufspannung zu verhindern.
Entfernen Sie Schlauchpakete und Lichtbogenbrenner aus Vertiefungen, Behältern oder engen Räumen, um gefährliche Ansammlungen von Schutzgasen bei eventuellen Leckagen zu verhindern.
Schließen Sie die Flaschenventile oder Entnahmeventile in zentralen Versorgungsleitungen.
Schutz vor elektrischer Körperdurchströmung
Beim Lichtbogenschweißen können nicht alle spannungsführenden Teile isoliert werden (zum Beispiel kein Berührungsschutz gegenüber der Schweißelektrode). Sorgen Sie dafür, dass eine isolierende Ausrüstung wie Schutzkleidung für das Schweißen, Sicherheitsschuhe und Handschuhe getragen werden und eine isolierende Unterlage verwendet wird. Die Schweißstromrückleitung muss direkt und übersichtlich geführt sein und gut leitend am Werkstück oder an der Werkstückaufnahme angeschlossen werden. Verwenden Sie keine Stahlkonstruktionen, Gleise, Rohrleitungen, Stangen und Ähnliches zur Rückleitung des Schweißstroms. Setzen Sie bei erhöhter elektrischer Gefährdung nur Schweißstromquellen mit dem Symbol oder den bisherigen Symbolen bei Wechselstromquellen und bei Gleichstromquellen ein.
Schutz vor Lichtbogenstrahlung
Schützen Sie den gesamten Körper vor Strahlungseinwirkung, um Haut- und Augenschäden zu vermeiden und verwenden Sie einen entsprechenden Gesichtsschutz.
Beste Praxis
Hier hat sich Augen- und Gesichtsschutz mit automatisch verdunkelndem Schweißfilter und klarem Visier besonders bewährt. Die richtige Schutzstufe der Augenschutzfilter muss in Abhängigkeit vom Schweißverfahren und von der Stromstärke gewählt werden.
Alle Hautpartien, die nicht von der Schutzkleidung bedeckt sind, müssen bei Bedarf durch die Schutzhaube und unter Verwendung einer speziell für das Schweißen angefertigten UV-Hautschutzcreme geschützt werden.
Schutz vor thermischen Gefährdungen
Zwischen dem Auftraggeber, der die speziellen Gegebenheiten seines Unternehmens kennt, und dem Auftragnehmer, der die verfahrensspezifischen Gefährdungen kennt, sind die erforderlichen Maßnahmen abzustimmen. Besteht Brandgefahr bzw. wird unter erhöhter elektrischer Gefährdung geschweißt, ist das Ergebnis dieser Abstimmung im Schweißerlaubnisschein zu dokumentieren und der ausführenden Schweißfachkraft zur Kenntnis zu geben.
Bei regelmäßig wiederkehrenden, gleichartigen schweißtechnischen Arbeiten, bei denen sich eine Brandentstehung durch das Entfernen brennbarer Stoffe und Gegenstände nicht verhindern lässt, sind diese Maßnahmen in den Betriebsanweisungen festzulegen. Folgende Maßnahmen müssen eingesetzt werden: Siehe Abschnitt 3.5.1 Gasschweißen Abbildung 56 Maßnahmen beim Schweißen unter Brandgefahr.
Stellen Sie Ihren Schweißfachkräften Schutzkleidung für das Schweißen nach DIN EN ISO 11611, aus schwer entflammbaren Baumwollgeweben oder hitzebeständigem Leder, zur Verfügung und sorgen Sie dafür, dass sie verwendet wird. Je nach Arbeitsaufgabe und Schweißposition (zum Beispiel Arbeiten an einem Schweißtisch) kann zusätzlich auch das Tragen einer Schürze aus Leder erforderlich sein. Besonders beim Überkopfschweißen müssen Kopf und Nacken durch schwer entflammbare Kopfhauben entsprechend geschützt werden.
Schutz vor freiwerdenden Gefahrstoffen
Wählen Sie emissionsfreie oder emissionsarme Verfahren aus und verwenden Sie emissionsreduzierende Schweißstromquellen.
Bestimmen Sie die freiwerdenden Rauche und Gase entsprechend ihrer Zusammensetzung und Menge, saugen Sie die Gefahrstoffe nahe der Entstehungsstelle ab und setzen Sie angemessene Be- und Entlüftung des Arbeitsraums um.
Stellen Sie eine ausreichende Be- und Entlüftung der Arbeitsbereiche sicher, um eine Ansammlung von Prozessgasen zu verhindern.
Kann eine Gefährdung durch Gefahrstoffe nicht verhindert werden, ist der Schutz durch individuelle Schutzmaßnahmen, wie dem Bereitstellen und Verwenden von persönlicher Schutzausrüstung (zum Beispiel Atemschutz, fremdbelüftete Schutzhelme für das Schweißen), sicherzustellen.
Formiergase mit mehr als 4 % Wasserstoff (H2) sind zündfähig. Werden diese Gase mit mehr als 10 % H2-Gehalt verwendet, müssen sie an ihren Austrittsstellen kontrolliert abgefackelt werden, um eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre an der Schweißstelle zu vermeiden.
Schutz vor Lärm
Die erforderlichen Lärmschutzmaßnahmen sind vom jeweiligen Lärmbereich abhängig. Prüfen Sie, ob durch Auswahl geeigneter Brenner oder lärmgeminderter Werkzeuge für die Nahtvor- und Nahtnachbereitung eine Lärmreduzierung möglich ist. Stellen Sie Gehörschutz (bei Schweißarbeiten über Schulterhöhe schwer entflammbar) zur Verfügung.
Beste Praxis
Für den gewerblichen Einsatz sind nur Schweißstromquellen zugelassen, die nach DIN EN 60974-1 gebaut sind. Schweißstromquellen, die in trockenen Bereichen eingesetzt werden, müssen mindestens der Schutzart IP 21 entsprechen, ungeschützt im Freien eingesetzte Stromquellen mindestens der Schutzart IP 23. Für wechselnden Einsatz, wie auf Baustellen üblich, empfiehlt sich generell die höhere Schutzart.
3.5.3 Gasversorgung
Die Versorgung mit den erforderlichen Gasen (Brenngase, Sauerstoff, Formiergase, Schutzgase) erfolgt bei Einzelarbeitsplätzen und geringem Verbrauch aus Einzelflaschenanlagen. Den Eigenschaften der verwendeten Gase entsprechend werden sie unter Druck (Argon und Gemische, Helium, Sauerstoff, Wasserstoff ), als unter Druck verflüssigte Gase (Propan, Butan, Kohlendioxid) oder als gelöstes Gas (Acetylen) in den Flaschen gespeichert.
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Weitere Informationen | |
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Gefährdungen |
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In der Schweißtechnik gehen von allen Gasen Gefährdungen aus. Während es bei Brenngasen vorwiegend Brand- und Explosionsgefahren sind, ist Sauerstoff verbrennungsfördernd. Unbemerkt austretende Schutzgase können vor allem in engen Räumen mit geringem Luftaustausch zur Verdrängung der Umgebungsluft und damit zum Sauerstoffmangel führen.
Dazu zählen auch Gefährdungen durch die Speicherung der Gase unter Druck, und bei Acetylen, als instabilem Gas, entsteht die Möglichkeit des Selbstzerfalls, auch ohne dass Sauerstoff vorhanden ist.
Maßnahmen |
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Seien Sie besonders umsichtig im Umgang mit Druckgasflaschen. Achten Sie vor allem beim Transport darauf, dass die Flaschenventile durch die vorgesehenen Ventilschutzeinrichtungen (Schutzkappe, Schutzkragen, Schutzbügel) sicher vor Beschädigung oder unbeabsichtigtem Öffnen geschützt sind.
Überschreitet der Bedarf die zulässige Entnahmemenge der Einzelflaschen, setzen Sie Flaschenbatterieanlagen oder Bündelanlagen ein. Während Einzelflaschenanlagen meist den Arbeitsplätzen zugeordnet werden, ist für Flaschenbatterieanlagen und Bündelanlagen in der Regel ein gesonderter Aufstellplatz außerhalb des Arbeitsraums vorzusehen.
Die Verteilung an die einzelnen Arbeitsplätze erfolgt über Rohrleitungen. Berücksichtigen Sie bei der Materialauswahl und Dimensionierung die Gasarten, die maximalen Arbeitsdrücke und die erforderlichen Prüfdrücke. Bevorzugen Sie auf Dauer technisch dichte Rohrverbindungen (Schweiß- oder auch Hartlötverbindungen).
Sorgen Sie für einen sicheren Umgang mit Gasflaschen. Beachten Sie dabei folgende Maßnahmen:
Transportieren Sie die Flaschen nur mit angebrachten Ventilschutzeinrichtungen.
Sichern Sie die Druckgasflaschen gegen Umfallen.
Führen Sie eine Dichtheitsprüfung nach jedem Flaschenanschluss durch.
Füllen Sie die Gase niemals selbst um.
Minimieren Sie die Anzahl der Flaschen in den Arbeitsräumen.
Verwenden Sie nur geprüfte Sicherheitseinrichtungen.
Schulen und unterweisen Sie die Mitarbeiter und Mitarbeiterinnen regelmäßig im richtigen Umgang mit Druckgasflaschen.