BG BAU Berufsgenossenschaft der Bauwirtschaft

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10 Schadstoffabwehrmaßnahmen

Um die Gesundheitsgefährdung des Schweißers durch Schadstoffe am Arbeitsplatz zu minimieren, sind entsprechend der GefStoffV , konkretisiert auch durch die TRGS 500 , technische, organisatorische und in bestimmten Situationen auch persönliche Schutzmaßnahmen zu treffen. Die Effektivität der umgesetzten Schutzmaßnahmen ist lt. GefStoffV , TRGS 528 und TRGS 500 durch die Wirksamkeitskontrolle zu überprüfen.

Da die Höhe der Emissionsraten von einer Reihe von Faktoren beeinflusst (siehe Abschnitt 1.4) und darüber hinaus die Schadstoffkonzentration am Arbeitsplatz von arbeitsplatzspezifischen Faktoren (siehe Abschnitt 4) bestimmt wird, wird empfohlen, die Schutzmaßnahmen entsprechend dem Stand der Technik nach Bild 10-1 umzusetzen.

Zur Einhaltung der Grenzwerte und zur Absenkung der Expositionen an den Arbeitsplätzen ist ein Präventionskonzept entwickelt worden. Das Präventionskonzept hat folgende Schwerpunkte zum Inhalt (siehe auch Anhang ):

Bild 10-1: Stand der Technik aus Expositionsdaten bei schweißtechnischen Arbeiten

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 ]

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 bilden sich zwar insgesamt mehr Chromverbindungen, jedoch weit überwiegend in der dreiwertigen Form (nicht krebserzeugend), kaum in der sechswertigen Form (krebserzeugend).
  • 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.

    Bild 10-2: WIG-Schweißen - Schweißer bei der Arbeit

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

  • 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.

    Bild 10-3: Unterpulverschweißen - Schweißer bei der Arbeit

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

  • 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) gezeigt wird, führen zu einer deutlichen Reduzierung der Emissionswerte.

    Die Messwerte beziehen sich auf eine einheitliche Abschmelzleistung von 4 m/min G3Si1 Ø 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 niedriglegiertem 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)

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

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.

Autogen-
technik
Lichtbogen-
handschweißen
MAG-/MIG-Schweißen
Brennergröße klein    
Sauerstoffverbrauch begrenzt    
Flammenlänge klein    
Schneidgeschwindigkeit (mm/s) niedrig    
Schweißspannung   niedrig*) niedrig*)
Schweißstromstärke   niedrig*) niedrig*)
Lichtbogenlänge   klein  
Schutzgas-
zusammensetzung
    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]


10.1.3.1 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.


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 (Bedienungspersonal 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

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.

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

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).

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).

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 (siehe auch "Gesund und Sicher" 9/2002, "Absaugtechnik - Teil 2").

Bild 10-9: Metall-Schutzgasschweißen (MIG/MAG) mit Absaugung

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


Beschreibung
Abbildung
Saugreichweite 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
Abbildung: Saugrohr 150 mm ohne Flansch
290 mm
217 mm
1705 m3/h
Saugrohr
⇒ 150 mm mit Flansch 400 x 400 mm
Abbildung: Saugrohr 150 mm mit Flansch 400 x 400 mm
337 mm
255 mm
1270 m3/h
Trichter ⇒ 150 mm ohne Flansch Abbildung: Trichter 300 mm ohne Flansch
302 mm
240 mm
1580 m3/h
Trichter ⇒ 300 mm mit Flansch 400 x 400 mm Abbildung: Trichter 300 mm mit Flansch 400 x 400 mm
335 mm
254 mm
1290 m3/h
Asymmetrische Einströmdüse mit Flansch 360 x 290 mm (Kemper) Abbildung: Asymmetrische Einströmdüse mit Flansch 360 x 290 mm (Kemper)
343 mm
248 mm
1220 m3/h
Düsenplatte 400 x 400 mm, r * 40 mm (Kessler+Luch) Abbildung: Düsenplatte 400 x 400 mm
344 mm
258 mm
1220 m3/h

1) Mittelwerte aus 30 Messpunkten in 2 um 90° versetzten Achsen
2) Mittelwerte aus 26 Messpunkten in 2 um 90° versetzen Achsen

Ergebnistabelle mit den gemessenen Saugreichweiten bei 1200 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 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 gereingt) 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.

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 ).

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 bauartgeprüften Schweißrauchabsauggeräten der Schweißrauchabscheideklasse W2 oder W3 erfolgen. Die Anforderungen der TRGS 560 sind hier zu 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 10-11: Erfassungselement am Brenner befestigt

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



Bild 10-12: Brenner mit integrierter Absaugung

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


Bild 10-14: Brenner zum Metall-Schutzgasschweißen (MIG/MAG) mit integrierter Absaugung für automatisierte Anlagen

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).

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).


Bild 10-15a: Brennerintegrierte Absaugung nicht in Betrieb

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


Bild 10-16b: Brennerintegrierte Absaugung in Betrieb

Bild 10-16b: Brennerintegrierte Absaugung in Betrieb
[Quelle Spiegel-Ciobanu, BGI 593, Ausg 2008, DINSE GmbH]


Verfahren
Zusatzwerkstoff
Schweißen an beschichtetem Stahl
Unlegierter und niedriglegierter Stahl, Aluminium-
Werkstoffe
Hochlegierter Stahl, NE-Werkstoffe (außer Aluminium-
Werkstoffe)
Gasschweißen
T
A
A
Lichtbogenhandschweißen
A
A
A
MIG-, MAG-Schweißen
A
A
A
WIG-Schweißen
  - mit thoriumoxidfreien   Wolframelektroden
  - mit thoriumoxidhaltigen   Wolframelektroden

T

A

A/T

A

T

A
Unterpulverschweißen
T
T
T
Laserstrahlauftragschweißen
A
A
-
Thermisches Spritzen
A
A
-

A = Absaugung im Entstehungsbereich der Schadstoffe
T = 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



Verfahren
Grundwerkstoff
Schweißen an beschichtetem Stahl
Unlegierter und niedriglegierter Stahl, Aluminium-
Werkstoffe
Hochlegierter Stahl, NE-Werkstoffe (außer Aluminium-
Werkstoffe)
Flammwärmen, Flammrichten
T1)
T1)
T1)
Flammhärten
T1)
-
-
Flammstrahlen
T1)
-
A
Brennschneiden
T*)1)
-
T*)1)
Brennfugen
A
-
T1)
Flämmen
-
A
-
WIG-Schweißen
  - mit thoriumoxidfreien   Wolframelektroden
  - mit thoriumoxidhaltigen   Wolframelektroden

T

A

T

A

T

A
Laserstrahlschweißen
A
A
A
Laserstrahlschneiden
A
A
A
Plasmaschneiden (ohne Wasserabdeckung)
A
A
A
Lichtbogen-Sauerstoffschneiden
Lichtbogen-Druckluftfugen
A
A
A
Abbrennstumpfschweißen
A
A
A
Andere Widerstandsschweißverfahren
F
T
T
*) 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 bei geringere Lüftung ausreichend bei
  • besonders großen Gasdurchsätzen,
  • besonders hohen Schweißstromstärken,
  • Verunreinigungen von Werkstücken,
  • ungünstigen Raumverhältnissen (z. B. enge Räume, ungünstige Strömungsverhältnisse).
  • besonders kleinen Gasdurchsätzen,
  • besonders niedrigen Schweißstromstärken,
  • 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)


10.2 Persönliche Schutzausrüstungen (PSA)

Persönliche Schutzausrüstungen dienen dem direkten Schutz des Schweißers und sind in vielen Fällen eine notwendige Ergänzung zu den technischen Schutzmaßnahmen:


10.2.1 Schweißerschutzschilde und -schirme

Beim Lichtbogenverfahren müssen Schweißerschutzschilde und -schirme mit Schutzfilter entsprechender Schutzstufe verwendet werden. Sie dienen dem Schutz gegen optische Strahlung, Hitze, Funken und bedingt auch gegen Schadstoffe. Eine richtige Positionierung muss durch den Schweißer erfolgen.


10.2.2 Atemschutzgeräte

Wenn die eingesetzten lüftungstechnischen Maßnahmen, insbesondere die Absaugung im Entstehungsbereich der Schadstoffe, nicht zu einer Einhaltung der Grenzwerte führen, oder die Konzentrationen krebserzeugender Stoffe nicht ausreichend minimiert wurden, sind Atemschutzgeräte auszuwählen und als ergänzende Maßnahme zu verwenden.

Darüber hinaus darf der Einsatz von Atemschutzgeräten nur dann erfolgen, wenn alle organisatorischen und technischen Schutzmaßnahmen erschöpft sind. Generell heißt das, nur kurzfristig und nur in engen Räumen (z. B. Kesseln, Behältern, Schiffs-Doppelbodenzellen) oder anderen Bereichen mit geringem/ungenügendem Luftaustausch.

Bei bestimmten Verfahrens-/Werkstoff-Kombinationen, wie MIG-Schweißen von Aluminium-Werkstoffen, ist erfahrungsgemäß eine Minimierung der Schadstoffkonzentration – durch lüftungstechnische Maßnahmen – nicht ausreichend, um eine Unterschreitung der jeweiligen Grenzwerte für Ozon und Schweißrauch gleichzeitig zu erreichen. Hier sind in Ergänzung zur Lüftung gebläseunterstützte Atemschutzgeräte, z. B. fremdbelüftete Schweißerschutzhelme, zu empfehlen, da bei diesen Geräten eine G 26-Untersuchung entfallen kann und keine Tragezeitbegrenzung zu beachten ist.

Auch bei schadstoffreichen Verfahren, bei denen die Schweißrauche krebserzeugende Stoffe enthalten, wie Cr(VI) oder NiO, ist das verbleibende Restrisiko im Atembereich des Schweißers durch das Tragen von Atemschutzgeräte zu reduzieren.

Auswahl von Atemschutzgeräten bei schweißtechnischen Arbeiten

Bis 30-fache Grenzwertüberschreitung für die alveolengängige Fraktion empfiehlt sich der Einsatz von Halb-/Viertelmasken mit P3-Filter bzw. partikelfilternden Halbmasken FFP3.

Es muss jedoch beachtet werden, dass bei bestimmten Schneid- und Schweißarbeiten weitere Gase, Ozon und CO sowie weitere gas- bzw. dampfförmige Schadstoffe auftreten können. Ferner kann bei nicht ausreichender Lüftung des Arbeitsplatzes der Luftsauerstoff durch die o. g. Gase verdrängt werden und somit die Konzentration auf unter 17 Vol-% fallen. Aus diesem Grund wird Folgendes empfohlen:

  1. Bei ausreichender Sauerstoffversorgung ein Kombinationsfilter, welcher organische und anorganische Gase und Dämpfe zurückhält. Darüber hinaus sollte der Filter für Gase für CO (hier untere Grenze von 19 Vol.-% Sauerstoff) und nitrose Gase geeignet sein. Ein Kombinationsfilter empfiehlt sich, da die aufgeführten Schadstoffe zwar in unterschiedlichen Konzentrationen aber auch gemeinsam auftreten.

Das auftretende Ozon wird durch einen Filter mit Aktivkohle zurückgehalten. Wegen des hohen Gewichts eines solchen Filters kommt als Atemanschluss nur eine Vollmaske in Betracht. Als bessere Alternative wird die Auswahl eines Gebläsefiltergerätes mit Maske oder Helm/Haube genannt. Wenn mit CO und nitrosen Gasen gerechnet werden muss, sollte ein A1B B2 E2 K1 CO NO HG P3-Filter eingesetzt werden. Ist nicht mit CO und nitrosen Gasen zu rechnen, dann reicht ein ABEK2 P3-Filter aus.

  1. Bei nicht ausreichendem oder ungewissem Sauerstoffgehalt der Umgebungsluft muss ein umluftunabhängiges Atemschutzgerät eingesetzt werden.

Hier sollte einem Druckluftschlauchgerät mit Haube der Vorzug gegeben werden.

Bei Arbeiten mit offener Flamme oder solchen Tätigkeiten, bei denen es zu Schweißperlenflug kommen kann, ist bei Verwendung von Atemschutzfiltergeräten, insbesondere mit nicht unmittelbar am Atemanschluss angebrachten Gas- oder Kombinationsfiltern, auf die mögliche Gefährdung durch Entzündung der Filter zu achten (u.a. Entstehung hoher Konzentrationen an Kohlenmonoxid und Kohlendioxid).

Die Untersuchungen an Glasfaserfiltern verschiedener Filterklassen (P1, P2, P3) zeigen, dass für alle drei Leistungsstufen die jeweiligen Anforderungen europäischer Normen an den Durchlassgrad sicher eingehalten werden. Somit bestätigt sich auch für Atemschutzgeräte, was bereits für Schwebstofffilter aus der Filtertechnik bekannt ist. Ungeregelte Bewegung (Diffusion) der ultrafeinen Partikel sorgt für deren Abscheidung in der Tiefe des Filterbetts.

Bei Auswahl der geeigneten Filterklasse lassen sich weit über 99 % der feinen und ultrafeinen Partikel abscheiden. Dagegen ist der leckagefreie Sitz einer Atemschutzmaske das eigentliche Problem bei der Verwendung von Atemschutz.

Beim Einsatz von Atemschutzgeräten wird auf die BG-Regel "Benutzung von Atemschutzgeräten" (BGR 190 ), auf die BG-Information "Zertifizierte Atemschutzgeräte" (BGI 693) und auf die TRGS 528 verwiesen.

Bild 10-19:
Speedglass 9100 FX
Air mit Adflo Gebläseatemschutz
bei Arbeiten
in Zwangslage

Bild 10-19: Speedglass 9100 FX Air mit Adflo Gebläseatemschutz bei Arbeiten in Zwangslage
[Quelle: Fa. 3M]

Bild 10-20:
Speedglass 9100 Air
mit Adflo Gebläseatemschutz

Bild 10-20: Speedglass 9100 Air mit Adflo Gebläseatemschutz
[Quelle: Fa. 3M]

 

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