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

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Abschnitt 4.4, 4.4 Erkenntnisse aus der Forschung zur Ermitt...
Abschnitt 4.4
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 4.4 – 4.4 Erkenntnisse aus der Forschung zur Ermittlung der Partikelkenngrößen beim Schweißen von verzinkten Blechen

Mit Hilfe der Fumebox-Methode (siehe auch Abschnitt 1.10 dieser BGI), auf der Grundlage der DIN EN 15011 wurden im ISF Abschnitt der RWTH Aachen [16] feuer- und elektrolytisch verzinkte Blechen gelötet und geschweißt mit den Verfahren MIG-Löten, Widerstandspunktschweißen (WPS) und CO2-Laserstrahlschweißen, um auch hier die ultrafeinen Partikel und deren Partikelkenngrößen zu ermitteln.

Im Hinblick auf die

  • Emissionsraten

  • Anteil-Partikel-Fraktion D < 100 nm

  • Partikelanzahlkonzentration

  • Partikeloberflächenkonzentration

sind hier die Ergebnisse wie folgt dargestellt:

Ergebnisse MIG-Löten von verzinkten Blechen [16]

Abhängig von den gewählten Werkstoffen und Parametern:

  • Die Emissionsraten liegen zwischen 1,3 - 9,0 mg/s

  • Der Zinkanteil liegt zwischen 30% und 60%.

  • Die Partikelfraktion mit einem Mobilitätsdurchmesser kleiner 100 nm liegt zwischen 28% und 55%.

  • Die mittlere Partikelanzahlkonzentration liegt in der Größenordnung von 106 -107 [Partikel/cm3].

  • Die mittlere Partikeloberflächenkonzentration liegt in der Größenordnung von 1012-1013 [nm2/cm3].

Ergebnisse beim Widerstandspunktschweißen von verzinkten Blechen [16]

Abhängig von den gewählten Werkstoffen und Parametern:

  • Die Emissionsraten liegen zwischen 0,07 - 0,43 mg/s.

  • Der Anteil der Partikel mit Mobilitätsdurchmesser kleiner als 100 nm liegt in etwa bei 99%.

  • Die mittlere Partikelanzahlkonzentration liegt in der Größenordnung von 105-106 [Partikel/cm3].

  • Die mittlere Partikeloberflächenkonzentration liegt in der Größenordnung von 1010-1011 [nm2/cm3].

Ergebnisse beim CO2-Laserschweißen von verzinkten Blechen [16]

Abhängig von den gewählten Werkstoffen und Parametern:

  • Die Emissionsraten liegen zwischen 2,56 - 4,97 mg/s.

  • Der Anteil der Partikel mit Mobilitätsdurchmesser kleiner als 100 nm befindet sich zwischen 40% und 60%.

  • Die mittlere Partikelanzahlkonzentration liegt in der Größenordnung von 107 [Partikel/cm3].

  • Die mittlere Partikeloberflächenkonzentration liegt in der Größenordnung von 1012-1013 [nm2/cm3].

Eine Minderung der Emissionsraten - bei Verfahren mit Emissionsraten über 1 mg/s - durch gezielte Schutzmaßnahmen bedeutet gleichzeitig auch eine Reduzierung der Primärpartikelemissionsrate und der Agglomeratemissionsrate.

Die gezielte Anwendung von wirksamen Absaugsystemen, deren Erfassungselemente im Schweißrauchentstehungsbereich positioniert werden, führen zur Unterschreitung der festgelegten Arbeitsplatzgrenzwerte und somit zur Minderung der ursprünglich hohen Gefährdung durch Schweißrauche bei Verfahren mit mittleren, hohen und sehr hohen Emissionsraten.

 MIG-Löten
verzinkter Bleche
Widerstandspunktschweißen
verzinkter Bleche
CO2-Laserschweißen
verzinkter Bleche
Mittelwert der
Massenemissionsraten
1,3 - 9,1 [mg/s]0,07 - 0,18 [mg/s]
16,2 - 83,7 [µg/Punkt]
2,56 - 4,97 [mg/s]
Mittelwert der Anteile
der Partikel-Fraktion
D < 20 nm
8,2 - 12,8 %39,05 - 78,65 %9,00 - 12,11 %
D < 50 nm10,65 - 16,78 %81,56 - 95,88 %12,99 - 14,98 %
D < 100 nm26,49 - 55,14 %96,66 - 99,55 %40,38 - 55,16 %
Mittelwert der mittleren
Partikelanzahlkonzentration
5,03E+06 - 2,56E+07
[Partikel/cm3]
5,70E+05 - 1,75E+06
[Partikel/cm3]
1,21E+07 - 2,22E+07
[Partikel/cm3]
Mittelwert der mittleren
Partikeloberflächenkonzentration
2,85E+12 - 2,61E+13
[nm2/cm3]
1,92E+10 - 1,12E+11
[nm2/cm3]
9,09E+12 - 1,50E+13
[nm2/cm3]
Mittelwert der aus Absaug-
volumenstrom und Partikelanzahl-
konzentration ermittelten
Agglomeratanzahl-Emissionsraten
1,91E+11 - 9,73E+11
[Partikel/s]
1,51E+11 - 5,28E+11
[Partikel/Punkt]
6,88E+11 - 1,89E+12
[Partikel/s Schweißstromzeit]
4,59E+11 - 8,44E+11
[Partikel/s]

Bild 4-8: Überblick über die gemessenen Partikelkenngrößen
[Quelle: Lenz, K., [16]]