Schleifen (DGUV Information 209-002)
Abschnitt 3.2 – 3.2 Maßnahmen gegen Brand- und Explosionsgefährdungen
Beim Schleifen bestehen prinzipiell Brand- und Explosionsgefährdungen, da durch Schleiffunken (Abb. 27) brennbare Stoffe entzündet werden können. Ein erhöhtes Risiko besteht, wenn beim Schleifen oder Polieren brennbarer Stoffe (Leichtmetalle, Holz, Kunststoffe, Metalle) feinkörnige Schleifstäube entstehen oder vorhanden sind oder wenn nicht wassermischbare Kühlschmierstoffe verwendet werden.
Abb. 27 Schleiffunken als Zündquelle
Der grundlegende Vorteil von Handmaschinen ist ihre Einsatzmöglichkeit an nahezu beliebigen Orten. Daher ist es aber an jedem Einsatzort erforderlich, zu ermitteln, ob eine Brand- und Explosionsgefährdung vorhanden ist, und bei Bedarf geeignete Maßnahmen zu ergreifen.
3.2.1
Schleiffunken als Zündquelle
Schleiffunken, die bei der Bearbeitung von Werkstücken entstehen, können eine Zündquelle für Brände und Explosionen sein.
Beispiele für schwere Brandschäden - verursacht durch Schleiffunken - finden sich besonders in Kfz-Werkstätten, Karosseriereparaturbetrieben und Lackierereien, in denen mit leicht entzündlichen Flüssigkeiten umgegangen wird. Weitere Brandschäden können auftreten, wenn Schleifstäube an der Entstehungsstelle abgesaugt werden und dabei auch Funken in die Absauganlage gelangen, die Anlage aber nicht über eine wirksame Funkenfalle verfügt.
Besondere Sicherheitsvorkehrungen sind bei Schleifarbeiten an oder in der Umgebung von Tanks, Fässern und Rohrleitungen erforderlich, die brennbare oder explosionsfähige Stoffe enthalten oder enthalten haben.
Brennbare und explosionsfähige Stoffe müssen vor Arbeitsbeginn aus der Arbeitsumgebung beseitigt werden. Dies betrifft unter anderem Staubablagerungen des beim Schleifen entstehenden Staubs, Pappe, Packmaterial, Textilien, Holz und Holzspäne, aber auch brennbare Flüssigkeiten und Gase.
Bei Arbeiten an Tanks, Fässern und Rohrleitungen muss durch Lüftungsmaßnahmen und gegebenenfalls Freimessen sichergestellt werden, dass keine explosionsfähige Atmosphäre mehr vorhanden ist. Vertiefende Hinweise dazu enthält die DGUV Regel 113-004 "Arbeiten in Behältern, Silos und engen Räumen".
An Schleifarbeiten angrenzende Arbeitsbereiche müssen immer vor Funkenflug geschützt werden, zum Beispiel durch Stellwände oder Vorhänge.
Um beim Entstehen von Bränden sofort eingreifen zu können, sind geeignete Feuerlöscheinrichtungen (z. B. CO2-Löscher) bereit zu halten. Die Bedienpersonen sollten durch regelmäßige Übungen mit der Benutzung der Feuerlöscher vertraut sein.
Zum Schutz des Gesichts und der Augen vor Funkenflug und herumfliegenden Partikeln oder Spänen müssen ein Schutzvisier, entsprechende Sicherheitsschuhe und schwer entflammbare Kleidung getragen werden. Besonderes Augenmerk sollte auch auf die Kleidung gelegt werden. Durch Verschmutzungen (z. B. Öle) kann auch schwer entflammbare Kleidung leicht entflammt werden. Daher sollte immer auf saubere Arbeitskleidung geachtet werden. Verschmutzte Kleidung muss gereinigt werden.
Bedienpersonen müssen durch Unterweisung auf mögliche Brand- und Explosionsgefährdungen hingewiesen werden und die erforderlichen Maßnahmen zur Beseitigung der Gefahren kennen.
3.2.2
Schleifen von Leichtmetallen
Die beim Schleifen und Polieren von Leichtmetallen wie Magnesium, Aluminium, Titan und deren Legierungen anfallenden Stäube sind brennbar. Bei entsprechender Verteilung in der Luft, zum Beispiel durch Aufwirbeln der Stäube, können explosionsfähige Gemische (explosionsfähige Atmosphäre) entstehen. Bei vielen brennbaren Stäuben reicht bereits eine gleichmäßig über die gesamte Bodenfläche verteilte Staubablagerung von weniger als 1 mm Schichtdicke aus, um beim Aufwirbeln einen Raum normaler Höhe vollständig mit explosionsfähigem Staub/Luft-Gemisch auszufüllen.
Das Risiko von Bränden und Explosionen beim Schleifen von Magnesium ist noch wesentlich höher einzuschätzen als bei Aluminium oder Titan. Dies liegt unter anderem daran, dass Magnesium, besonders in Form von Staub, ein sehr reaktionsfreudiges Metall ist und sogar zur Selbstentzündung neigt. Magnesium verbrennt mit extrem hoher Temperatur und reagiert, intensiver als Aluminium und Titan, mit Wasser. Dabei wird Wasserstoff freigesetzt, sodass sich ein explosionsfähiges Wasserstoff-Luft-Gemisch bilden kann (Knallgas). Obwohl die Reaktionsfreudigkeit von Aluminium und Titan im Vergleich zu Magnesium geringer ist, verursachen auch ihre Schleifstäube diese Gefährdungen.
Die erforderlichen Schutzmaßnahmen zur Verringerung von Brandlast, zur Vermeidung von explosionsfähiger Atmosphäre und von Zündquellen sowie die notwendigen Maßnahmen zur Brandbekämpfung und zur Verhinderung der Brandausbreitung müssen daher sorgfältig geplant werden.
Die Bearbeitung dieser Werkstoffe erfordert insgesamt ein sehr hohes Maß an Sachkunde. Vor der erstmaligen Bearbeitung ist eine Gefährdungsbeurteilung erforderlich. Dabei ist auch zu klären, ob explosionsgefährdete Bereiche auftreten können und ob eine Zoneneinteilung sowie die Erstellung eines Explosionsschutzdokuments erforderlich sind.
Die Bearbeitung von Leichtmetallen macht die Anwendung spezieller Verfahren zur Staubbeseitigung erforderlich. Dazu müssen die Maschinen und Absauganlagen sowie Abscheider mit entsprechenden Einrichtungen für den Brand- und Explosionsschutz ausgerüstet sein.
Mögliche Verfahren sind:
Nassbearbeitung
Trockenbearbeitung mit Nassabscheidung des Schleifstaubs durch sofortiges Benetzen (dieses Verfahren kommt insbesondere an Bandschleifmaschinen zur Anwendung, z. B. beim Schleifen und Polieren von Armaturen und Beschlägen)
Trockenbearbeitung mit Nassabscheidung des Schleifstaubs im Nassabscheider Trockenbearbeitung mit Trockenabscheidung des Schleifstaubs (nicht zulässig bei der Bearbeitung von Magnesium)
Trockenbearbeitung mit Trockenabscheidung des Schleifstaubs (nicht zulässig bei der Bearbeitung von Magnesium)
Die sichere und zuverlässige Funktion der Einrichtungen zur Staubbindung und Absaugung muss stets gewährleistet sein. Sie sind daher zu überwachen und mit dem Antrieb der Schleifspindel zu koppeln (zu verriegeln).
In diesem Zusammenhang kommt der regelmäßigen Reinigung und Wartung dieser Einrichtungen eine besondere Bedeutung zu. Grundsätzlich verhindert die ausreichend hohe Strömungsgeschwindigkeit in Absaugrohren die Bildung von Staubablagerungen. Dennoch auftretende Staubablagerungen, unter anderem in der Maschine und im Rohrleitungssystem der Absaugeinrichtung, müssen gefahrlos beseitigt werden. Sie stellen ein sehr hohes Gefährdungspotenzial dar, wenn sie, zum Beispiel durch Erschütterungen, beim Anlauf oder bei Instandhaltungsarbeiten, aufgewirbelt und durch eine Zündquelle gezündet werden. Zündquellen jeder Art, wie Schleiffunken, brennende Zigaretten oder funkenreißende Werkzeuge beim Entfernen von Ablagerungen, sind unbedingt zu vermeiden.
Mangelnde Sorgfalt bei der regelmäßigen und sachgerechten Reinigung und Wartung hat in der Vergangenheit schon zu schwersten Explosionsunfällen beim Aluminiumschleifen geführt.
Beim wechselweisen Bearbeiten von Leichtmetallen und funken-reißenden Werkstücken können Brand- und Explosionsgefahren entstehen durch:
gleichzeitiges Auftreten von brennbarem Staub oder explosionsfähigen Staub/Luft-Gemischen und wirksamen Zündquellen und
gefährliche Reaktionen zwischen den unterschiedlichen Werkstoffstäuben und -schlämmen.
Wenn diese Gefahren nicht sicher vermieden werden, ist die Bearbeitung nicht zulässig.
Bei der Nassabscheidung von Aluminium- und Magnesiumstaub kann es zu Wasserstoffbildung auch im Abscheider kommen. Dies ist bei der Wahl des Aufstellorts und möglicher weiterer Maßnahmen zu bedenken.
Aufgrund der großen Reaktionsfähigkeit der Leichtmetalle muss der Einsatz ungeeigneter Löschmittel, wie Wasser, Löschschaum, Kohlendioxid und Stickstoff, auf jeden Fall verhindert werden.
Geeignete Löschmittel bei Leichtmetallbränden sind:
trockener Sand
trockene Graugussspäne
spezielle Abdecksalze
Löschpulver der Brandklasse D
Besonders die Trockenbearbeitung von Leichtmetallen erfordert spezielle Schutzausrüstung, vorzugsweise schwerentflammbare, möglichst glatte und leicht abwerfbare Schutzkleidung ohne Außentaschen, oder Schutzschürzen sowie gegebenenfalls Schutzbrillen und Schutzhandschuhe. Arbeitskleidung, die mit Stäuben von Leichtmetallen in Berührung kommt, sollte zur Vermeidung von Kleiderbränden regelmäßig in angemessenen kurzen Zeitabständen gereinigt werden. Leichtmetallstäube dürfen niemals mit einem Druckluftstrahl von der Arbeitskleidung abgeblasen werden, weil dadurch die Brandgefahr noch deutlich erhöht wird!
Geeignete Informationsquellen sind unter anderem:
DGUV Regel 109-001 "Schleifen, Bürsten und Polieren von Aluminium - Vermeiden von Staubbränden und Staubexplosionen"
DGUV Regel 109-011 "Umgang mit Magnesium"
DGUV-Information FB HM-051 "Trockenschleifen von Magnesium"
3.2.3
Schleifen von sonstigen Metallen
Beim Schleifen von anderen Metallen als Magnesium, Aluminium oder Titan ist das Risiko von Bränden und Explosionen deutlich geringer als bei den genannten Leichtmetallen. Dennoch muss beachtet werden, dass auch feine Schleifstäube aus diesen Metallen brennbar und im richtigen Mischungsverhältnis mit Luft explosionsfähig sein können.
Größere Ablagerungen von Metallstäuben sind deshalb generell zu vermeiden. Auch diese Metallstaubablagerungen müssen wegen der direkten Gesundheitsgefährdung durch Metallstäube möglichst nah an der Entstehungsstelle mit brand- und explosionsgeschützten Industriesaugern erfasst und abgesaugt und vom Arbeitsplatz entfernt werden. Im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung sind deshalb ähnliche Schritte notwendig wie beim Schleifen der Leichtmetalle. Besonders beim Trockenschleifen und bei der Trockenabsaugung mit Trockenabscheidung muss im Einzelfall geprüft werden, ob auch diese Absauganlagen brand- und explosionsgeschützt auszuführen sind.
3.2.4
Schleifen von Holz, Kunststoffen und anderen brennbaren Werkstoffen
Auch durch Holzstaub und Schleifstaub von Kunststoffen besteht grundsätzlich eine Brand- und Explosionsgefährdung. Allein wegen der Gesundheitsgefährdungen müssen auch Holz-stäube an ihrer Entstehungsstelle möglichst vollständig erfasst und abgesaugt werden. Handlungshilfen sind in der DGUV Information 209-045 "Absauganlagen und Silos für Holzstaub und -späne" enthalten.
3.2.5
Verwendung brennbarer Kühlschmierstoffe
Bei der Verwendung nicht wassermischbarer Kühlschmierstoffe, z. B. Mineralöle, kann es zu Bränden oder Verpuffungen im Bearbeitungsbereich kommen, wenn sich dort zündfähige Ölnebel-Luft-Gemische bilden und diese, zum Beispiel durch einen Funken oder eine heiße Oberfläche, gezündet werden.
Begünstigt wird die Entstehung solcher Ölnebel durch hohe Bearbeitungsgeschwindigkeiten und hohe Kühlschmierstoffdrücke und -temperaturen.
Maßnahmen zur Herabsetzung der Gefährdung sind zum Beispiel:
Verwendung von Kühlschmierstoffen mit möglichst hoher Viskosität, hohem Flammpunkt und niedrigem Verdampfungsverlust
geringere Bearbeitungsgeschwindigkeit
mengenmäßig große und gezielt auf die Bearbeitungsstelle ausgerichtete Kühlschmierstoffzufuhr (Schwallkühlung)
Überwachung der Kühlschmierstoffzufuhr
Installation automatischer Feuerlöscheinrichtungen im Bearbeitungsraum
Installation von Druckentlastungseinrichtungen bei vollständig gekapselten Maschinen, um im Falle einer Verpuffung eine Druckentlastung in ungefährliche Bereiche zu gewährleisten und die Maschine stillzusetzen
Die letztgenannte Maßnahme setzt natürlich voraus, dass die Maschinenverkleidung selbst eine gewisse Mindestdruckfestigkeit und auch Dichtheit aufweist. (z. B. Labyrinthdichtungen an Schließkanten beweglicher trennender Schutzeinrichtungen).
Detaillierte Informationen mit Gefährdungsbeurteilung, Schutzmaßnahmen, Handlungsanleitungen und Checklisten sind in der DGUV Information 209-026 "Brand- und Explosionsschutz an Werkzeugmaschinen" enthalten.