DGUV Information 209-016 - Schadstoffe beim Schweißen und bei verwandten Verfahr...

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Abschnitt 10.1, 10.1 Technische Schutzmaßnahmen
Abschnitt 10.1
Schadstoffe beim Schweißen und bei verwandten Verfahren (bisher: BGI 593)
Titel: Schadstoffe beim Schweißen und bei verwandten Verfahren (bisher: BGI 593)
Normgeber: Bund
Amtliche Abkürzung: DGUV Information 209-016
Gliederungs-Nr.: [keine Angabe]
Normtyp: Satzung

Abschnitt 10.1 – 10.1 Technische Schutzmaßnahmen

Die nachfolgend aufgeführten technischen Schutzmaßnahmen sind einzeln oder in Kombination zu wählen.

10.1.1 Auswahl schadstoffarmer Verfahren

  • Beim Lichtbogenhandschweißen von Chrom-Nickel-Stahl werden hochlegierte umhüllte Stabelektroden verwendet. Bei diesem Verfahren entstehen hohe Rauchmengen, die sechswertige - krebserzeugende - Chromverbindungen (hier: Chromate) in kritischen Konzentrationen enthalten. Es bietet sich die Möglichkeit an, auf Metall-Aktivgasschweißen (MAG) umzustellen. Beim MAG-Schweißen mit Massivdraht bilden sich zwar insgesamt mehr Chromverbindungen, jedoch weit überwiegend in der dreiwertigen Form (nicht krebserzeugend), kaum in der sechswertigen Form (krebserzeugend).

VerfahrenSchweißzusatz-
werkstoff bzw.
Werkstoff
Schweißrauch
in mg/m3
Chrom (VI)-Verb.
in mg/m3
Nickel u. s. Verb.
in mg/m3
Ozon
in mg/m3
Stickoxide
in mg/m3
Gasschweißen (Autogenschweißen)unlegierte, niedrig leg. Stählepartikelförmige Emissionen nicht relevantNicht angebbar1)Nicht angebbar1)
LBHunlegierte, niedrig leg. Stähle≤ 3 (A)
≤ 10 (E)
Nicht relevantNicht angebbar1)Nicht angebbar1)
hoch legierte Stähle≤ 3 (A)
≤ 10 (E)
≤ 0,03 (E)≤ 0,05 (E)  
MAG/MIGunlegierte, niedrig leg. Stähle≤ 3 (A)
≤ 10 (E)
Nicht relevant≤ 0,2Nicht angebbar1)
hoch legierte Stähle≤ 3 (A)
≤ 10 (E)
≤ 0,02 (E)≤ 0,1 (E)  
UP-Schweißen ≤ (A)Nicht relevantNicht relevant
WIG-Schweißen2) ≤ 1 (A)
≤ 2 (E)
≤ 0,01 (E)≤ 0,01 (E)≤ 0,1Nicht angebbar1)
Widerstandsschweißen ≤ 2 (A)
≤ 4 (E)
Nicht relevantNicht relevant
Thermisches Spritzen (Flamm-, Lichtbogen-, Plasmaspritzen) ≤ 2 (A)
≤ 10 (E)
≤ 0,01 (E)≤ 0,05 (E)Nicht angebbar1)Nicht angebbar1)
Brennschneiden ≤ 3 (A)
≤ 10 (E)
Nicht relevantNicht angebbar1)NO: ≤ 2,5 NO2:≤ 2
1) Stand der Technik nicht angebbar, da Daten zur Festlegung eines Wertes nicht in ausreichender Menge vorliegen. Es gilt Nummer 5.1 Abs. 9.
2) Siehe auch BGI 790-012
3) Branchen- und arbeitsplatzspezifische Abweichungen sind möglich.
4) Für die Angaben in Tabelle 2 gilt folgende Voraussetzung: Es finden weniger als 5% expositionsrelevante Nebenarbeiten wie Schleifen, Trennen, Putzen, Polieren statt.

Bild 10-1: Stand der Technik aus Expositionsdaten bei schweißtechnischen Arbeiten3,4
Die Angaben beziehen sich auf Arbeitsplätze mit Schweißrauchabsaugung. [Quelle: Tabelle 2 TRGS 528]

Bild 10-2: WIG-Schweißen, ein schweißraucharmes Verfahren
[Quelle: Spiegel-Ciobanu, BGI 593 Ausg.2008]

Bild 10-3: Unterpulverschweißen, ein schadstoffarmes Verfahren
[Quelle: Spiegel-Ciobanu, BGI 593 Ausg.2008]

  • Im Vergleich zum Lichtbogenhandschweißen, Metall-Aktivgasschweißen (MAG) und Metall-Inertgasschweißen (MIG) entwickelt sich beim Wolfram-Inertgasschweißen (WIG) wesentlich weniger Rauch (Bild 10-2). Das WIG-Verfahren kann daher als schadstoffarmes Verfahren bezeichnet werden. Es empfiehlt sich gerade bei der Bearbeitung von Werkstoffen, die viel Chrom und Nickel enthalten.

  • Beim Unterpulverschweißen wird der Schweißprozess unter einer Pulverschicht durchgeführt (Bild 10-3). Dadurch entstehen nur geringe Schadstoffmengen. Außerdem ist der Bediener verfahrensbedingt in der Regel nicht so nahe an der Schweißstelle. Aus diesen Gründen empfiehlt sich anstelle von anderen Lichtbogenschweißverfahren - wo technisch machbar - das Unterpulverschweißen.

  • Impulsbetrieb beim Schutzgasschweißen (Impulsschweißen) führt zur Senkung der Schweißrauchemission von 50 % bis zu 90 %.

  • Die Anwendung der energiereduzierten Kurzlichtbogen-Verfahren wie in den Grafiken (Bilder 10-4 und 10-5 auf Seite 71) gezeigt wird, führen zu einer deutlichen Reduzierung der Emissionswerte.

    Die Messwerte beziehen sich auf eine einheitliche Abschmelzleistung von 4 m/min G3Si1 1,2 mm. Die verwendeten Schutzgase sind in ihrer chemischen Zusammensetzung und nach der Nomenklatur der DIN EN ISO 14175 (Schweißzusätze - Gase und Mischgase für das Lichtbogenschweißen und verwandte Prozesse) angegeben.

  • Der ColdArc® -Prozess entwickelt bei gleicher Abschmelzleistung deutlich weniger Emissionen als der Kurzlichtbogenprozess. Die Reduzierung der Schweißrauchemission beträgt bis zu 75 %.

  • Laserstrahlbrennschneiden von unlegiertem und niedrig-legiertem Stahl führt zu niedrigeren Schadstoffemissionen als autogenes Brennschneiden.

  • Laserstrahlhochdruckschneiden (mit N2) anstelle von Laserstrahlbrennschneiden (mit O2). Beim Laserstrahlhochdruckschneiden können die Schadstoffemissionen bei gleichem Werkstoff und gleicher Blechdicke um den Faktor 2 bis 15 geringer sein als beim Laserstrahlbrennschneiden.

  • Flammspritzen sollte, soweit möglich, dem Lichtbogenspritzen wegen der geringeren partikelförmigen Schadstoffemission vorgezogen werden. Demgegenüber steht hier die Gefahr durch nitrose Gase, die nicht zu vernachlässigen ist.

10.1.2 Auswahl schadstoffarmer Werkstoffe

  • Die beim Löten entstehenden Rauche und die damit zusammenhängende Belastung können durch eine sorgfältige Auswahl von Werkstoffen (z. B. niedrigschmelzende hoch silberhaltige Lote) verringert werden. Besondere Aufmerksamkeit ist beim Hartlöten mit Nickelbasisloten und cadmiumhaltigen Loten (aufgrund der krebserzeugenden Wirkung von Cadmium- oder Nickeloxid) geboten. Insbesondere ist zu prüfen, ob im Einzelfall Nickelbasislote und cadmiumhaltige Lote nicht durch weniger gefährliche Lote ersetzt werden können.

  • Schadstoffarme Werkstoffe, z. B. die Anwendung hochlegierter Stabelektroden beim Lichtbogenhandschweißen oder von Fülldrähten beim Schutzgasschweißen, die geringere Anteile an Chrom(VI)-Verbindungen im Schweißrauch emittieren.

Die Auswahl von Zusatzwerkstoffen, die geringe Anteile an Kalium-, Calcium-, oder Natrium-Wassergläser als Bindemittel enthalten und stattdessen z. B. Lithium-Wassergläser verwenden, reduziert den Anteil an Chrom(VI)-Verbindungen im Schweißrauch um etwa 30-50%.

Bild 10-4: Vergleich ColdArc® -Kurzlichtbogen (4 m/min)
[Quelle: Rose, S., [26]]

Bild 10-5: Vergleich ColdArc® -Kurzlichtbogen-Impulslichtbogen; Einfluss des Schutzgases auf die Schweißrauchemission
[Quelle: Rose, S., [26]]

 

10.1.3 Optimierung der Arbeitsbedingungen

Die Entstehung der Schadstoffe und ihr Eindringen in den Atembereich können durch die Wahl günstiger Schweißparameter (Bild 10-6) und durch die Verbesserung der übrigen Arbeitsbedingungen verringert werden.

10.1.3.1 Wahl günstiger Schweißparameter

Die Wahl günstiger Schweißparameter kann wesentlich zur Schadstoff-Minimierung beitragen. Erhöhte Werte der Schweißspannung, der Schweißstromstärke und der Schutzgasmenge sind zu vermeiden.

10.1.3.2 Verwendung thoriumoxidfreier Wolframelektroden beim WIG-Schweißen

Thoriumoxidfreie Wolframelektroden für das WIG-Schweißen mit andersartigen Oxidzusätzen (z. B. cer- oder lanthanhaltige) sind bereits in DIN EN 26848 genormt und verfügbar.

10.1.3.3 Wahl günstiger Parameter beim Laserstrahlauftragschweißen

Beim Laserstrahlauftragschweißen kann eine Minimierung der Schadstoffe erfolgen durch

  • möglichst niedrige Energie pro eingebrachtem Pulver unter Berücksichtigung des Prozessergebnisses und

  • optimale Auswahl der Pulver hinsichtlich der Korngrößenverteilung.

10.1.3.4 Wahl günstiger Parameter beim Laserstrahlschneiden

Beim Laserstrahlschneiden kann eine Minimierung der Schadstoffe im Rahmen der optimalen Parameter erfolgen durch

  • niedrigere Laserstrahlleistung,

  • kurze Linsenbrennweite bei Dünnblechen und

  • geringen Schneiddruck.

10.1.3.5 Oberflächenzustand des Werkstückes

Bei Schweiß- oder Schneidarbeiten an oberflächenbeschichteten Werkstücken entstehen aus der Beschichtung weitere Schadstoffe, die durch folgende Maßnahmen vermieden werden können:

  • Beschichtungsdicken auf 15 bis 20 µm begrenzen,

  • Beschichtungen im Schweißbereich entfernen und

  • Verunreinigungen auf der Werkstückoberfläche (z. B. Öle, Fette, Lacke, Lösemittelreste) mit Reinigungsmittel entfernen.

10.1.3.6 Körperhaltung des Schweißers

Der Arbeitsplatz des Schweißers und die Positionierung des Werkstückes sollen so sein, dass

  • der waagerechte Abstand zwischen der Schweißstelle und dem Kopf des Schweißers möglichst groß ist und

  • der senkrechte Abstand möglichst klein ist.

Damit werden die mit der Thermik aufsteigenden Schadstoffe aus dem Atembereich des Schweißers weitgehend ferngehalten.

VerfahrenAutogentechnikLichtbogenhandschweißenMAG-/MIG-Schweißen
Parameter
Brennergrößeklein  
Sauerstoffverbrauchbegrenzt  
Flammenlängeklein  
Schneidgeschwindigkeit (mm/s)niedrig  
Schweißspannung niedrig*)niedrig*)
Schweißstromstärke niedrig*)niedrig*)
Lichtbogenlänge klein 
Schutzgaszusammensetzung  höhere Anteile von Edelgas (z. B. Ar)
Schutzgasdurchfluss  niedrig*)
*) unter Berücksichtigung von Herstellerangaben

Bild 10-6: Wahl günstiger Parameter bei verschiedenen Verfahren
[Quelle: Spiegel-Ciobanu, BGI 593 Ausg. 2008]

 

10.1.4 Technische Schutzeinrichtungen

Zur Verminderung der Schadstoffemission und -immission können spezielle technische Schutzeinrichtungen verwendet werden.

10.1.4.1 Brenner-Ablegeeinrichtung mit Gasabsperrung

An ortsfesten Arbeitsplätzen der Autogentechnik besteht die Möglichkeit, Brenner-Ablageeinrichtungen zu verwenden, die mit selbsttätig wirkenden Gasabsperrungen ausgerüstet sind. Dadurch wird während der Arbeitspausen die Bildung größerer Mengen von nitrosen Gasen vermieden.

10.1.4.2 Wasserschutzvorrichtungen beim Plasmaschmelzschneiden
(mit Wasservorhang/Luft-Wasser-Dusche oder Wasserschutzglocke)

Das Plasmaschmelzschneiden mit Wasservorhang kommt in der Praxis meistens in Verbindung mit einem Wasser-Schneidtisch und einem Wasserinjektionsschneidbrenner zur Anwendung. Die Schadstoffemission wird dadurch zwar reduziert, jedoch nicht vermieden.

10.1.4.3 Wasserabdeckung beim Plasmaschmelzschneiden

Das Plasmaschmelzschneiden unter Wasserabdeckung wird heute mit zahlreichen kleineren und größeren Anlagen durchgeführt. Durch dieses Verfahren reduzieren sich Schadstoffemission und Schallemission ganz wesentlich.

Je nach Anwendungsfall (Blechdicke, Werkstoffart) können die partikelförmigen Schadstoffemissionen bei vergleichbaren Schneidaufgaben bis zum 500-fachen reduziert werden. Die Emission von Gasen, besonders nitrosen Gasen (beim Plasmaschneiden mit Argon/Stickstoff/Wasserstoff als Plasmagas) ist etwa um die Hälfte verringert.

10.1.4.4 Brennschneiden und Plasmaschmelzschneiden auf der Wasseroberfläche

Das Blech wird auf der Wasseroberfläche eines Schneidbeckens platziert. Um den Brenner kann eine konzentrische Absaugung installiert werden, wodurch sich die Schadstoffemissionen verringern.

Ein Vergleich zwischen Plasmaschneiden in der Atmosphäre, Plasmaschneiden über Wasserbad und Plasmaschneiden unter Wasser zeigt folgende Emissionsverminderung:
für Staub= 100:10:1
für NOx= 4:2:1

10.1.4.5 Wasserabdeckung beim Brennschneiden

Untersuchungen zum Brennschneiden mit Wasserabdeckung haben eine drastische Verringerung der Schadstoffemissionen im Vergleich zum Brennschneiden an Atmosphäre gezeigt:

  • die partikelförmigen Emissionen werden um mehrere Größenordnungen verringert,

  • auch die Emission gasförmiger Schadstoffe verringert sich ganz erheblich.

10.1.4.6 Arbeiten in geschlossenen Kabinen

Thermisches Spritzen wird in geschlossenen Kabinen empfohlen, möglichst automatisiert (Bedienpersonal außerhalb).

Plasmaspritzen in geschlossenen Kabinen ist heute Stand der Technik (Bild 10-7).

Auch bei der Lasermaterialbearbeitung wird eine Einhausung des Bearbeitungsbereiches empfohlen. Nach dem Stand der Technik sind Anlagen zum Laserstrahlschweißen und -schneiden eingehaust und schützen somit vor der Laserstrahlung und vor Schadstoffen.

Bild 10-7: Geschlossene Kabine zum Plasmaspritzen
[Quelle: Spiegel-Ciobanu, BGI 593 Ausg.2008]

 

10.1.5 Lüftung

Die praxisbezogenen Erfahrungen zeigen, dass die Lüftung häufig die einzige Möglichkeit zur Schadstoffminimierung ist.

a) Freie Lüftung (natürliche Lüftung)

Hier erfolgt der Luftaustausch zwischen Raumluft und Außenluft durch den Druckunterschied infolge Wind oder Temperaturdifferenzen zwischen außen und innen.

Der Luftaustausch erfolgt über Fenster, Türen, Dachreiter usw. Freie Lüftung kann nur bei geringem Gefährdungsgrad (bestimmt durch Menge, Konzentration, Schadstoffart) als Lösung dienen.

Als Beispiel dient WIG-Schweißen mit thoriumoxidfreien Wolframelektroden kurzfristig.

b) Technische (maschinelle) Lüftung

Als technische (maschinelle) Lüftung wird der Luftaustausch zwischen Raumluft und Außenluft durch Strömungsmaschinen (z. B. Ventilatoren oder Gebläse) bezeichnet.

Um eine wirksame technische Lüftung in Räumen oder Hallen zu erreichen, muss z. B. beim Schweißen - Thermik der Schadstoffe von unten nach oben - die Luftführung so ausgewählt werden, dass im oberen Raumbereich Abluft abgeführt wird, während die Zuluft unten einströmt.

10.1.5.1 Absaugung

Bei Verfahren der Schweißtechnik, bei denen mit hohen Schadstoffkonzentrationen und/oder mit kritischen Stoffen in der Luft am Arbeitsplatz gerechnet werden muss, ist der Einsatz von Absaugeinrichtungen (Bild 10-8) zum direkten örtlichen Erfassen der entstehenden Schadstoffe die wirksamste Schutzmaßnahme. Hier sind alle Verfahrens-/Werkstoff-Kombinationen zu erwähnen, von denen erfahrungsgemäß eine mittlere, hohe und sehr hohe Gefährdung (siehe Abschnitt 5 dieser BG-Information) ausgeht.

Ziel ist die möglichst weitgehende Erfassung und sichere Ableitung der Schadstoffe sowie ein hoher Wirkungsgrad des Filtersystems.

Bild 10-8: Beispiel einer stationären Absaugung
[Quelle: Spiegel-Ciobanu, BGI 593 Ausg.2008, Bild Fa. KEMPER]

Das Erfassungselement ist für die Effektivität der Absaugung entscheidend (Bild 10-9 auf Seite 75).

Die Auswahl der Form, die korrekte Dimensionierung und Anordnung der Erfassungselemente muss der thermisch bedingten Bewegung der Schweißrauche und deren Menge entsprechen und ist von der jeweiligen Arbeitssituation abhängig (siehe Richtlinie DVS/VDI 6005).

Das Erfassungselement muss immer in der Nähe des Entstehungsbereiches der Schadstoffe angebracht werden, so dicht wie möglich.

Bei flexiblen Erfassungselementen spielt die Bereitschaft des Schweißers zur richtigen Positionierung eine große Rolle.

Erfassungselemente mit Flansch sind effektiver als die bisherigen konventionellen Formen ohne Flansch (Bild 10-10 auf Seite 76).

Bild 10-9: Metall-Schutzgasschweißen (MIG/MAG) mit Absaugung
[Quelle: Fa. KEMPER]

Untersuchungen auf dem Prüfstand zeigen, dass bereits das Nachrüsten von Trichterhauben mit einem 50 mm breiten Flansch eine um etwa 10 % erhöhte Saugreichweite in alle Richtungen bzw. einen um etwa 20 % reduzierten Luftmengenbedarf ermöglichen kann 1) .

1)

Siehe auch: "Gesund und Sicher" 9/2002, "Absaugtechnik - Teil 2"

Bei der Abscheidung von Schadstoffen spielen die eingesetzten Filtersysteme eine entscheidende Rolle.

Die Auswahl dieser Filtersysteme ist neben anderen Faktoren auch von der chemischen Zusammensetzung der Schadstoffe abhängig.

Für die Filtration von metallischen Stäuben können selbstabreinigbare (mit Druckluft gereinigte) Oberflächenfilter empfohlen werden.

Die Abscheidung von Gasen und insbesondere von organischen Komponenten ist äußerst schwierig und muss dem Einzelfall (Prozess, Werkstoff) angepasst werden. Die Absaugeinrichtungen erfordern eine wirksame Ausfilterung der Schadstoffe für den Umluftbetrieb und für die Umwelt. Verschiedene Filtersysteme - mechanische, elektrostatische - stehen zur Verfügung.

Die zur Auswahl stehenden Absaugeinrichtungen lassen sich unterscheiden in

  • stationäre Absauganlagen und

  • mobile Absauggeräte.

Die stationären Absauganlagen eignen sich für wiederkehrende schweißtechnische Arbeiten an ortsfesten Stellen (z. B. Serienproduktion). Durch Rohrleitungen wird die erfasste Luft nach außen geleitet (z. B. in einem größeren zentralen System). Die Erfassungselemente sind je nach Aufgabe starr angeordnet oder mit flexiblen Schläuchen nachführbar.

Es gibt unterschiedliche Bauformen für diese Anlagen. Schneidtische werden in der Regel mit unterer Absaugung ausgeführt. Hier wirkt die Untertischabsaugung der Thermik den Schadstoffen entgegen. Zusätzlich kann eine Absaugung nach hinten oben angebracht werden. Absaugtische an Brenn- oder Plasmaschneidanlagen sollen sektionsweise wirken und sich dann auf den jeweiligen Schweißrauchentstehungsbereich konzentrieren.

Beispiel:
Beim Laserstrahlschweißen mit Untertischabsaugung und optimalem Raumluftwechsel wird der AGW für die alveolengängige Fraktion des Staubes (Feinstaub) um das 10-fache unterschritten. Dadurch kann eine dauerhaft sichere Einhaltung dieses Grenzwertes erreicht werden.

Kabinen mit Absaugung zum Schweißen und thermischen Spritzen:

Kabinen mit integrierter Absaugung haben sich in der Praxis gut bewährt. Der Arbeitsbereich wird von den Kabinenwänden möglichst eng umschlossen. Die durch die Kabinenöffnung einströmende Raumluft wird auf der gegenüberliegenden Kabinenwand abgesaugt. Innerhalb dieser Kabinen sollten die Schadstoffe durch spezielle Erfassungseinrichtungen unmittelbar an der Entstehungsquelle erfasst und abgeführt werden.

BeschreibungAbbildungSaugreichweite bei 1200 m3/h
(wx = 0,3 m/s)1)
Saugreichweite bei 1200 m3/h
(wx = 0,5 m/s)2)
Erforderlicher
Volumenstrom für
wx = 0,4 m/s
x = 300 mm
Saugrohr
→ 150 mm
ohne Flansch
290 mm217 mm1.705 m3/h
Saugrohr
→ 150 mm
mit Flansch
400 400 mm
337 mm255 mm1.270 m3/h
Trichter
→ 300 mm
ohne Flansch
302 mm240 mm1.580 m3/h
Trichter
→ 150 mm
mit Flansch
400 400 mm
335 mm254 mm1.290 m3/h
Asymetrische Einströmdüse
mit Flansch
360 290 mm
(Kemper)
343 mm248 mm1.220 m3/h
Düsenplatte
400 400 mm
r* 40 mm
(Kessler + Luch)
344 mm258 mm1.220 m3/h
1) Mittelwerte aus 30 Messpunkten in 2 um 90 versetzten Achsen
2) Mittelwerte aus 26 Messpunkten in 2 um 90 versetzten Achsen
Ergebnistabelle mit den gemessenen Saugreichweiten bei 1.200 m3/h. Zur vereinfachten Lesbarkeit wird die mittlere Saugreichweite angegeben.

Bild 10-10: Untersuchungen auf dem Prüfstand; Ergebnistabelle der gemessenen Saugreichweiten bei 1200 m3/h
(GS 9/2002 "Absaugtechnik - Teil 2")

 

Bei Laserstrahlmaterialbearbeitung bieten Kabinen ebenfalls guten Schutz gegen Schadstoffe und optische Strahlung.

Der Abscheider kann entweder an das zentrale Absaugsystem angeschlossen sein oder die Kabine kann ihren eigenen Abscheider haben.

Mobile Schweißrauch-Absauggeräte eignen sich an wechselnden Arbeitsplätzen und sind in vielen Bereichen einsetzbar. Diese Geräte arbeiten mit Umluftbetrieb, d. h., dass die erfasste und gefilterte Luft in den Arbeitsraum zurückgeführt wird. Mobile Absauggeräte können mit unterschiedlichen Erfassungseinrichtungen kombiniert und betrieben werden:

  • Schutzgasschweißbrenner mit integrierter Absaugung,

  • Schutzschild mit integrierter Absaugung,

  • nachführbare Erfassungseinrichtungen (Absaugrüssel).

Früher erfolgte die Absaugung und deren Regulierung durch eine Ringdüse; die neue Variante, mit drehbar am Brenner befestigter Absaugeinrichtung, kann den örtlichen Gegebenheiten und der Schweißsituation besser angepasst werden. Es wird ein größerer Erfassungsgrad ohne nennenswerte Beeinträchtigung des Schutzgasmantels erreicht.

Auch vorhandene Brenner können damit nachgerüstet werden.

Bei Luftrückführung ist eine ausreichende Frischluftzufuhr sicherzustellen. Der Anteil der rückgeführten Luft darf maximal 50 % des Zuluftanteils betragen.

Lufttechnische Anlagen mit Rückführung dürfen eingesetzt werden, wenn sie bauartgeprüft sind oder wenn durch Einzelmessungen die erforderliche Wirksamkeit überprüft wurde (siehe auch TRGS 560).

Bild 10-11: Erfassungselement am Brenner befestigt
[Quelle Spiegel-Ciobanu, BGI 593 Ausg. 2008, DINSE GmbH]

Bei Erfassung von weniger als 85 % ist der Anteil der nicht erfassten Gefahrstoffmenge bestimmend (siehe TRGS 560). Bei der Absaugung von Schweißrauchen mit krebserzeugenden, erbgutverändernden oder fruchtbarkeitsgefährdenden Anteilen der Kategorie 1 oder 2 darf die Luftrückführung nur mit bauartgeprüfte Schweißrauchabsauggeräte der Schweißrauchabscheideklasse W2 oder W3 erfolgen. Die Anforderungen der TRGS 560 sind hierzu berücksichtigen. Mobile Schweißrauch-Absauggeräte erfüllen die Anforderungen, wenn sie vom Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA) geprüft und im IFA-Handbuch unter Sachgruppe "510215 - Mobile Schweißrauchabsauggeräte - Positivliste" veröffentlicht sind.

Heute werden beim Schweißen mobile Filterabsauggeräte, die dem Stand der Technik entsprechen, mit Erfolg eingesetzt.

Brennerintegrierte Absaugungen sind für MIG/MAG-Verfahren geeignet. Diese ermöglichen die zwangsläufige Erfassung der Schadstoffe direkt im Entstehungsbereich. Sie können sowohl in stationären als auch in mobilen Anlagen verwendet werden (Bild 10-12).

Bild 10-12: Brenner mit integrierter Absaugung
[Quelle Spiegel-Ciobanu, BGI 593 Ausg. 2008, DINSE GmbH]

Bild 10-13: Arbeitskopfintegrierte Absaugung für Nd:YAG-Laser
[Quelle: Heinz-Piest-Institut, PHI-Absaugdüse MK 5]

Bild 10-14: Brenner zum Metall-Schutzgasschweißen (MIG/MAG) mit integrierter Absaugung für automatisierte Anlagen
[Quelle Spiegel-Ciobanu, BGI 593 Ausg. 2008, DINSE GmbH]

Auch für Nd:YAG-Laser wurden arbeitskopfintegrierte Absaugdüsen entwickelt (siehe Bild 10-13 auf Seite 77).

Durch Auslegung für Hochvakuum kommt man mit kleinen Durchmessern der Erfassungselemente und Rohr-/Schlauchleitungen aus, da die für die Lüftung benötigten Luftvolumen klein sind.

10.1.5.2 Zuluftanlagen/Raumlüftung

Im Allgemeinen ist es bei schweißtechnischen Verfahren in Hallen zur Beseitigung der Schadstoffe erforderlich, Zu- und Abluftanlagen einzusetzen. Die mit Schadstoffen belastete Luft muss in geeigneter Weise durch unbelastete Luft ersetzt werden.

Für Verfahrens-/Werkstoff-Kombinationen, bei denen von einer niedrigen Gefährdung auszugehen ist (z. B. UP-Schweißen, siehe Abschnitt 5 dieser BG-Information), kann in der Regel bei länger dauernden Schweißarbeiten eine technische Raumlüftung ausreichend sein.

10.1.5.3 Zuordnung von lüftungstechnischen Maßnahmen zu Verfahren und Werkstoffen der Schweißtechnik

In der ehemaligen BG-Regel "Schweißrauche" (BGR 220) wurde für die Regelfälle wichtiger Verfahren der Schweißtechnik unterschieden zwischen Lüftung in Räumen bei Anwendung von Verfahren, bei denen der Schadstoffgehalt vorwiegend vom eingesetzten

  • Zusatzwerkstoff oder

  • Grundwerkstoff

abhängig ist (Bilder 10-15 bis 10-18 auf den Seiten 78 - 79).

Bild 10-15a: Brennerintegrierte Absaugung nicht in Betrieb
[Quelle Spiegel-Ciobanu, BGI 593 Ausg 2008, DINSE GmbH]

Bild 10-15b: Brennerintegrierte Absaugung in Betrieb
[Quelle Spiegel-Ciobanu, BGI 593 Ausg 2008, DINSE GmbH]

VerfahrenZusatzwerkstoffSchweißen an
beschichtetem Stahl
Unlegierter und niedriglegierter
Stahl, Aluminium-Werkstoffe
Hochlegierter Stahl, NE-Werkstoffe
(außer Aluminium-Werkstoffe)
 
GasschweißenTAA
LichtbogenhandschweißenAAA
MIG-, MAG-SchweißenAAA
WIG-Schweißen   
- mitthoriumoxidfreien WolframelektrodenTA/TT
- mitthoriumoxidhaltigen WolframelektrodenAAA
UnterpulverschweißenTTT
LaserstrahlauftragschweißenAA-
Thermisches SpritzenAA-
A = Absaugung im Entstehungsbereich der SchadstoffeT = technische (maschinelle) Raumlüftung

Bild 10-16: in Anlehnung an die ehemalige BG-Regel "Schweißrauche" (BGR 220, Tabelle 8): Lüftung in Räumen bei Verfahren mit Zusatzwerkstoff

 

VerfahrenGrundwerkstoffSchweißen an
beschichtetem Stahl
Unlegierter und niedriglegierter
Stahl, Aluminium-Werkstoffe
HochlegierterStahl, NE-Werkstoffe
(außer Aluminium-Werkstoffe)
 
Flammwärmen, FlammrichtenT1)T1)T1)
FlammhärtenT1)--
FlammstrahlenT1)-A
BrennschneidenT*)1)-T*)1)
BrennfugenA-T1)
Flämmen-A-
WIG-Schweißen   
- mit thoriumoxidfreien WolframelektrodenTTT
- mit thoriumoxidhaltigen WolframelektrodenAAA
LaserstrahlschweißenAAA
LaserstrahlschneidenAAA
Plasmaschneiden (ohne Wasserabdeckung)AAA
Lichtbogen-Sauerstoffschneiden, Lichtbogen-DruckluftfugenAAA
AbbrennstumpfschweißenAAA
Andere WiderstandsschweißverfahrenFTT
*) Abweichend gilt bei automatisierten Brennschneidanlagen A
1) Bei diesen Arbeiten steht die Entwicklung von nitrosen Gasen im Vordergrund der Gefährdung. Bei Arbeiten länger als 1/2 Stunde sowie in Räumen mit weniger als 100 m3 Raumvolumen pro Brenner ist A erforderlich, sofern nicht die Konzentration der nitrosen Gase (MAK-Wert = 0,5 ppm jeweils für NO und NO2) zumindest stichprobenartig kontrolliert wird und bei Überschreitung des Luftgrenzwerts unverzüglich Schutzmaßnahmen (zeitweise Einstellung der Arbeit, Verwenden von Atemschutz) ergriffen werden.
A = Absaugung im Entstehungsbereich der Schadstoffe
F = freie (natürliche) Lüftung
T = technische (maschinelle) Raumlüftung

Bild 10-17: In Anlehnung an die ehemalige BG-Regel "Schweißrauche" (BGR 220, Tabelle 9): Lüftung in Räumen bei Verfahren ohne Zusatzwerkstoff

 

intensivere Lüftung erforderlich beigeringere Lüftung ausreichend bei
- besonders großen Gasdurchsätzen,- besonders kleinen Gasdurchsätzen,
- besonders hohen Schweißstromstärken,- besonders niedrigen Schweißstromstärken,
- Verunreinigungen von Werkstücken,
- ungünstigen Raumverhältnissen
(z. B. enge Räume, ungünstige Strömungsverhältnisse).
- günstigen Raumverhältnissen (z. B. hohe Hallen, günstige Strömungsverhältnisse),
- günstigen Strömungsverhältnissen
(z. B. bei Dachöffnungen und Luftzufuhr im Bodenbereich),
- Beschichtungen, für die durch ein neutrales Gutachten nachgewiesen ist,
dass gesundheitsgefährliche Stoffe nur in geringem Maße entstehen.

Bild 10-18: Abweichend von den Angaben in den Tabellen der Bilder 10-16 und 10-17 kann intensivere Lüftung erforderlich oder - bei messtechnischem Nachweis - geringere Lüftung ausreichend sein (ehemalige BGR 220, Tabelle 10)