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„Das Verhüten von Unfällen darf nicht als eine Vorschrift des Gesetzes aufgefasst werden,
sondern als ein Gebot menschlicher Verpflichtung und wirtschaftlicher Vernunft.“
Werner von Siemens (1880)
Auf dieser Home gibt es Kurzinformationen über Gesundheitsgefahren beim Schweissen.
  
Gesundheitsgefahren beim Schweißen
Es liegt was in der Luft
Schweißen ist ein Verfahren zum Vereinigen von Werkstoffen unter Anwendung von Wärme oder Kraft oder von beiden mit oder ohne Schweißzusatz. Die dabei entstehenden Verbindungen werden wegen der dichten und festen Vereinigung der Werkstoffe als unlösbare Verbindungen bezeichnet.
Der gegenteilige Prozess, das Zerlegen von Werkstoffen oder -stücken wird thermisches Schneiden oder Trennen genannt.
Als Energiequellen finden unterschiedliche Brenngase mit Luft oder Sauerstoff und elektrischer Strom (Lichtbogen) Verwendung.
Soweit die technische Beschreibung der Vorgänge.
Den größten Anwendungsbereich für das Schweißen bieten metallische Werkstoffe, deren Vielfalt aufgrund unterschiedlicher Legierungsbestandteile und Eigenschaften auch die Entwicklung unterschiedlicher Schweißverfahren erforderlich machte.
Schweißen ist aber viel mehr, vorallem für den Schweißer. Es ist auch der Umgang mit scharfkantigen, schweren Teilen, Arbeiten in ungünstiger Körperhaltung, Lärm, der Einsatz umfangreicher persönlicher Schutzausrüstung (PSA) und die mögliche Einwirkung von Gefahrstoffen, die durch den Schweißvorgang freigesetzt werden.
Welche Gefahren gibt es?
Neben den mechanischen Gefahren, die bei der Vorbereitung des Schweißgutes und beim Handling auftreten, und den elektrischen Gefahren sind es vor allem Gefahrstoffe, die zu einer Beeinträchtigung der Gesundheit führen können. Nicht nur beim Verbinden von Werkstoffen auch beim thermischen Trennen (z.B. autogenes Brennschneiden oder Lichtbogenbrennschneiden) werden Gefahrstoffe freigesetzt.
In welcher Form treten Gefahrstoffe auf?
Bei schweißtechnischen Verfahren entstehen Gefahrstoffe als Gase und als Partikel (Rauch, Staub).
Während gasförmige Stoffe ungehindert in die Lunge gelangen können, wird von den im Atembereich vorhandenen Partikeln lediglich der Teil eingeatmet, der eine Teilchengröße von bis zu 100 µm besitzt. Diesen Anteil bezeichnet man als „einatembare Fraktion“ (DIN EN 481).
Ein Teil dieser einatembaren Fraktion ist so klein (bis zu 10 µm), dass er bis zu den Lungenbläschen (Alveolen) vordringt. Dieser Anteil wird als „alveolengängige Fraktion“ bezeichnet.
Die beim Schweißen entstehenden Partikel besitzen durchweg einen Durchmesser, der kleiner als 1 µm ist und sind damit alveolengängig. In der Praxis werden diese Gefahrstoffe als „Schweißrauche“ bezeichnet.
Die beim thermischen Schneiden entstehenden partikelförmigen Stoffe sind nur teilweise alveolengängig.
Um welche Gefahrstoffe handelt es sich?
Sowohl Schweißverfahren als auch Werkstoffe, aber in besonderem Maße Schweißzusätze beeinflussen die Art und die Menge der gebildeten Gefahrstoffe.
Als partikelförmige Stoffe entstehen z.B.:
- Eisenoxide (FeO, Fe2O3, Fe3O4),
- Aluminiumoxid,
- Manganoxide,
- Fluoride (z.B. CaF2, KF, NaF),
- Barium-Verbindungen (z.B. BaCO3, BaF2),
- Chrom(VI)-Verbindungen,
- Nickeloxide.
Als Gase entstehen:
- Kohlenmonoxid,
- Stickstoffoxide NOx (z.B. NO, NO2),
- Ozon.
Werden beschichtete oder verunreinigte Teile geschweißt, entstehen daraus zusätzliche Belastungen.
Gesundheitsgefahren
Gase oder partikelförmige Gefahrstoffe können auf unterschiedlichen Wegen die Gesundheit des Menschen beeinträchtigen:
- direkt am Einwirkungsort, z.B durch Reizung oder Verätzung der Atemwege oder
- systemisch, d.h durch Aufnahme in den Körper und anschließenden Angriff auf bestimmte Zielorgane.
Viele der im Schweißrauch enthaltenen Stoffe haben – in Abhängigkeit von ihrer Konzentration im Atembereich – toxische Wirkungen, die von leichten bis zu lebensgefährlichen Vergiftungen reichen oder sogar zum Tod führen können.
Hierzu gehören z.B. die Gase Kohlenmonoxid, Stickstoffmonoxid und -dioxid, Ozon wie auch die Oxide der Metalle Kupfer, Blei oder Zink.
Eisenoxide können nach langzeitiger Aufnahme hoher Konzentrationen zu Belastungen der Atemwege und der Lunge führen (z.B. Bronchitis, Siderose). Durch die Einwirkung hoher Konzentrationen von Aluminiumoxid kann es zu Bindegewebsvermehrungen kommen.
Einige Stoffe sind als krebserzeugende (kanzerogene) Stoffe eingestuft und können bösartige Geschwülste verursachen. Für die Schweißtechnik sind Nickeloxide, sechswertige Chromverbindungen sowie Cadmium, Cobalt und Beryllium und ihre Verbindungen von Bedeutung.
Überwachung
Wer Gefahrstoffe einsetzt oder Verfahren anwendet, bei denen Gefahrstoffe entstehen können, hat zu prüfen, ob die Gesundheit der Beschäftigten durch eine Einwirkung der Gefahrstoffe beinträchtigt werden kann. In der Praxis geschieht dies durch Arbeitsbereichsanalysen, die das Ziel haben, die Einhaltung von Grenzwerten zu überwachen. Bei Schweißarbeiten sind diese Feststellungen ohne Gefahrstoffmessungen in der Regel nicht möglich.
Für Schweißarbeitsplätze gelten die beiden Werte des allgemeinen Staubgrenzwertes für die alveolengängige Fraktion von 3 mg/m3 und für die einatembare Fraktion von 10 mg/m_. Ausnahmeregelungen, d.h eine Erhöhung des Grenzwertes von 3 mg/m3 auf 6 mg/m3 sind möglich, wenn der Unternehmer nachweist, dass er trotz Anwendung der technischen Möglichkeiten den Grenzwert nicht einhalten kann.
Neben dem allgemeinen Staubgrenzwert ist auch die Einhaltung der Grenzwerte (MAK- und TRK-Werte) für einzelne Inhaltsstoffe zu überwachen.
Da Schweißrauche aus vielen Inhaltsstoffen bestehen können, wird bei der Arbeitsplatzüberwachung meistens mit Leitkomponenten gearbeitet. Unter dem Begriff Leitkomponente versteht man einen Stoff, der bezüglich der Wirkung und Menge in einem Gemisch dominant ist.
Typische Leitkomponenten sind:
- Chrom-VI-Verbindungen, partikelförmig, insbesondere beim Lichtbogenhandschweißen mit hochlegierten Stabelektroden sowie beim Metall-Aktiv-Gasschweißen mit hochlegierten Fülldrähten.
- Nickeloxid, partikelförmig, insbesondere beim Metall-Inertgasschweißen mit Nickelbasis-Zusatzwerkstoffen.
- Eisenoxid, partikelförmig, beim Lichtbogenhandschweißen mit unlegierten oder niedriglegierten umhüllten Stabelektroden.
- Fluoride, bei basischer Umhüllung/Füllung.
- Barium-Verbindungen, meistens bei den selbstschützenden Fülldrähten.
Einflussfaktoren
Neben Werkstoffen, Schweißzusätzen, Oberflächenbeschichtungen bzw. -verunreinigungen nehmen beim Elektroschweißen auch die Faktoren Strom, Spannung, Stromart, Elektrodendurchmesser, Umhüllungsart, Elektrodenanstellwinkel Einfluss auf die Gefahrstoffsituation. So entstehen bei gleichen Verfahren und Werkstoffen höhere Gefahrstoffemissionen, wenn mit höheren Werten für Strom und Spannung gearbeitet wird, Wechselstrom statt Gleichstrom zum Einsatz kommt und Elektroden mit größeren Durchmessern verwendet werden. Bei rutilumhüllten Elektroden werden die niedrigsten, bei zelluloseumhüllten Elektroden dagegen die höchsten Gefahrstoffemissionen festgestellt. Beim Auftragschweißen treten höhere Gefahrstoffemissionen auf als beim Verbindungsschweißen.
Schutzmaßnahmen
Um die Gesundheitsgefährdung des Schweißers durch Gefahrstoffe zu minimieren, sind technische, organisatorische und in bestimmten Situationen auch persönliche Schutzmaßnahmen zu treffen.
Eine Reduzierung der Gefahrstoffemissionen ist bereits durch den Einsatz schadstoffarmer Verfahren möglich. So lässt sich z. B. bei der Bearbeitung von hochlegiertem Stahl durch die Anwendung des Metall-Aktivgas-Schweißverfahrens (MAG) anstelle des Lichtbogenhandschweißens mit umhüllten Stabelektroden die Bildung von krebserzeugenden Chrom(VI)-Verbindungen vermeiden. Beim MAG-Schweißen bilden sich überwiegend Chrom(III)-Verbindungen, die nicht krebserzeugend sind.
Auch die Auswahl von schadstoffarmen Werkstoffen sollte in Betracht gezogen werden.
Die hohe Schweißrauchkonzentration beim MAG-Schweißen kann durch die Anwendung der Impuls-Lichtbogen-Technik deutlich reduziert werden.
Auch die Wahl günstiger Schweißparameter führt zu einer Verringerung der Schadstoffe im Atembereich des Schweißers.
Einrichtungen, wie z.B. Brenner-Ablegeeinrichtungen mit Gasabsperrung in der Autogentechnik, die die Bildung nitroser Gasen unterdrücken, sowie Wasserschutzvorrichtungen beim Plasmaschmelzschneiden, die insbesonderen die Schweißrauche reduzieren, sind in das Schutzmaßnahmenkonzept zu integrieren.
Erfahrungen aus der Praxis zeigen jedoch, dass lufttechnische Maßnahmen häufig die einzige Möglichkeit der Gefahrstoffminimierung darstellen. Es bieten sich an:
- Absaugung (örtliche und Brennerintegrierte Lüftung)
- technische Lüftung (Raumlüftung)
- Kombinationen
Bei den Absaugungen kommt es darauf an, die Erfassungselemente möglichst nahe an der Entstehungsstelle einzusetzen. Die richtige Anwendung von MAG/MIG-Brennerintegrierten Absaugungen führt in vielen Situationen zu einer Minimierung der Schadstoffbelastung.
Arbeitsmedizinische Vorsorge
Sofern an Arbeitsplätzen eine Staubkonzentration von 3 mg/m3 (A-Staub) nicht eingehalten werden kann, sind für die Beschäftigten arbeitsmedizinische Vorsorgeuntersuchungen vorzusehen. Zusätzlich müssen die Konzentrationen von einzelnen Gefahrstoffkomponenten berücksichtigt werden.
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