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Gefahren beim Schweißen: Die wichtigsten Risiken und Sicherheitstipps werden erklärt

Zuletzt aktualisiert:
Mai 4, 2024
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Inhaltsverzeichnis

I. Gefahren beim Schweißen

In der Sicherheitstechnik werden Faktoren, die die Produktionssicherheit beeinflussen, als Gefahrenfaktoren bezeichnet.

Die Vielfalt der modernen Schweißverfahren bringt es mit sich, dass Schweißer häufig mit brennbaren und explosiven Gasen und Materialien, Elektromotoren, Elektrogeräten und Maschinen in Berührung kommen und sogar in ungünstigen Umgebungen wie engen Räumen, großen Höhen oder unter Wasser arbeiten. Zu den Hauptgefahren beim Schweißen gehören daher Feuer, Explosionen, Stromschläge, Verbrühungen, akute Vergiftungen, Abstürze aus großer Höhe und das Aufschlagen von Gegenständen.

Die Hauptgefahren beim Gasschweißen und -schneiden sind Feuer und Explosion. Stromschlag beim Lichtbogenschweißen ist eine häufige Hauptgefahr bei verschiedenen Schweißverfahren, bei denen elektrische Energie in Wärmeenergie umgewandelt wird, und auch beim Widerstandsschweißen besteht die Gefahr von Maschinenschäden. Besondere Gefahren bestehen auch in verschiedenen speziellen Arbeitsumgebungen, wie z. B. die Gefahr eines Absturzes bei Schweiß- und Schneidarbeiten in großer Höhe.

II. Schädliche Faktoren bei Schweißarbeiten

In der Sicherheitstechnik werden Faktoren, die die menschliche Gesundheit beeinträchtigen, als schädliche Faktoren bezeichnet.

Die beim Schweißen auftretenden gesundheitsschädlichen Faktoren lassen sich in zwei Hauptkategorien einteilen: physikalische und chemische Schadfaktoren. Unter Schweißbedingungen wirken sich schädliche Faktoren langfristig auf den menschlichen Körper aus und stellen ein Gesundheitsrisiko dar. Zu den physikalischen Schadfaktoren, die in der Schweißumgebung auftreten können, gehören Lichtbogenstrahlung, hochfrequente elektrische Felder, Strahlung, Wärmestrahlung, Metallspritzer, Lärm usw., und zu den chemischen Schadfaktoren gehören Schweißrauch und schädliche Gase. Die schädlichen Faktoren der verschiedenen Schweißverfahren sind in Tabelle 13-1 aufgeführt.

Tabelle 13-1 Schädliche Faktoren der verschiedenen Schweißverfahren

SchweissverfahrenSchädliche Faktoren
Lichtbogen-StrahlungHochfrequentes elektrisches FeldStaub und RauchSchädliche GaseMetallspritzerStrahlungLärm
StabelektrodenschweißenSaure Elektrode1-211--
Elektrode mit niedrigem Wasserstoffgehalt1-312--
Hocheffiziente Eisenpulver-Elektrode1-411--
Elektroschlacke-Schweißen--1----
Unterpulverschweißen--21---
CO2-Gas

Metall-Schutzgasschweißen
Feiner Draht1-111--
Grober Draht2-212--
Rohrförmiger Draht2-311--
Wolfram-Inertgas-Schweißen221211-
Metall-SchutzgasschweißenSchweißen von Aluminium und Aluminiumlegierungen3-231--
Schweißen von rostfreiem Stahl2-121--
Messing schweißen2-321--
Plasma-LichtbogenschweißenMikrostrahl11-1-1-
Hoher Strom21-1-1-
PlasmaschneidenWerkstoff Aluminium3123212
Werkstoff Kupfer3134212
Rostfreier Stahl3122112
Elektronenstrahlschweißen-----3-
Gasschweißen (Schweißen von Messing, Aluminium)--11---
HartlötenFlammhartlöten---1---
Salzbadlöten---4---

1. Die Zahlen in der Tabelle geben den Grad der Auswirkung an (zur Orientierung): ① gering; ② mittel; ③ stark; ④ am stärksten.

2. Wolfram-Inertgas-Schweißen, Plasma-Lichtbogen-Schweißen und Schneiden, bei der Verwendung von thorierten Wolfram-Elektroden gibt es leichte Radioaktivität, bei der Verwendung von cerierten Wolfram-Elektroden gibt es keine Radioaktivität;

3. Bei der Verwendung von Hochfrequenz-Lichtbogenzündung sind in Situationen mit häufigen Lichtbogenzündungen hochfrequente elektromagnetische Felder schädlich.

1. Lichtbogenstrahlung

Die Temperatur des Schweißlichtbogens ist hoch, die Temperatur des Lichtbogens beim Schutzgasschweißen erreicht über 3000°C, und die Temperatur in der Mitte der Lichtbogensäule beim Plasmalichtbogen erreicht 18000~24000°C, wodurch intensives Lichtbogenlicht erzeugt wird, hauptsächlich intensives sichtbares Licht und unsichtbare ultraviolette und infrarote Strahlen.

Die Hautoberfläche, die der ultravioletten Strahlung des Schweißlichtbogens ausgesetzt ist, wird tiefschwarz. Die Haut, die der Infrarotstrahlung des Schweißlichtbogens ausgesetzt ist, erleidet thermische Verbrennungen. Die Auswirkungen der Lichtbogenstrahlung auf die Sehorgane sind in Tabelle 13-2 dargestellt. Ein Vergleich der Lichtbogenstrahlungsintensität für verschiedene Schweißverfahren (ultravioletter Anteil) ist in Tabelle 13-3 dargestellt.

Tabelle 13-2 Auswirkungen von Lichtbögen auf die Sehorgane

KategorieWellenlänge/μmArt der Auswirkung
Unsichtbares Ultraviolett (Kurzfilm)<310Verursacht Photokeratitis. Die Symptome treten Stunden später auf: Kopfschmerzen, starke Augenschmerzen, Tränenfluss, Photophobie, Rötung der Bindehaut, Schwellung der Hornhautepithelzellen und Ödeme der Hornhautstromazellen.
Unsichtbares Ultraviolett (lang)310 ~400Keine offensichtlichen Auswirkungen auf die Sehorgane
Sichtbares Licht400~750Wenn das Strahlungslicht hell ist, kann es die Netz- und Aderhaut schädigen. Schwere Netzhautschäden können zu vermindertem Sehvermögen oder sogar zur Erblindung führen; zu den kurzfristigen Auswirkungen gehören Schwindelgefühle.
Unsichtbares Infrarot (kurz)750~1300Wiederholte Langzeitexposition kann Katarakte auf der Oberfläche der Augenlinse verursachen, die sich allmählich eintrüben.
Unsichtbares Infrarot (lang)Über 1300Die Augen werden nur dann geschädigt, wenn der Aufprall stark ist.

Tabelle 13-3 Vergleich der Strahlungsintensität des Lichtbogens bei verschiedenen Schweißverfahren (Ultraviolettanteil)

Wellenlänge /nmRelative Intensität
Plasma-SchweißenArgon-LichtbogenschweißenMetall-Schutzgasschweißen
200~2331.9110.025
233~2601.321.10.059
260~2902.211.20.6
290~3204.413.9
320~35071.25.61
350~4004.81.19.35

2. Schweißdämpfe

Bei Schweiß- und Schneidarbeiten entstehen verschiedene Rauchgase. Rauchgase sind Partikel aus Metallen, Nichtmetallen und deren Verbindungen, die beim Schmelzen der zu schweißenden und zu schneidenden Materialien sowie der Schweißmaterialien entstehen. Rauch ist ein allgemeiner Begriff für Rauch und Staub, wobei Partikel mit einem Durchmesser von weniger als 0,1 μm als Staub bezeichnet werden.

Die Staubemissionsmengen verschiedener Arten des Lichtbogenschweißens sind in Tabelle 13-4 aufgeführt.

Tabelle 13-4 Staubemissionsmengen bei verschiedenen Arten des Lichtbogenschweißens

Verfahren zum SchweißenSchweissmaterialien und Durchmesser /mmStaubemission pro Kilogramm Schweißmaterial /m
Metall-SchutzgasschweißenE5015,411 ~16
E4303,46~8
CO 2 Schweißen1.65~8
Wolfram-Inertgas-Schweißen1.62~5
Unterpulverschweißen50.1 ~0.3

Die chemische Zusammensetzung von Schweißdrahtdämpfen aus Baustahl ist in Tabelle 13-5 dargestellt.

Tabelle 13-5 Chemische Zusammensetzung von Schweißdrahtdämpfen aus Baustahl (Massenanteil) (%)

Zusammensetzung des RauchesModell Schweißdraht
E4303E5015
Fe2O348.1224.93
SiO217.935.62
MnO7.186.3
TiO22.611.22
CaO0.9510.34
MgO0.27-
Na2O6.036.39
K2O6. 81-
CaF2-18.92
KF-7.95
NaF-13.71

CO 2 Die gemessenen Konzentrationen schädlicher Gase und Dämpfe beim Schweißen sind in Tabelle 13-6 aufgeführt.

Tabelle 13-6 Gemessene Konzentrationen von Schadgasen und Schweißrauch beim CO2-Schweißen

Ort der MessungSchweißrauche/(mg/m 3 )CO/(mg/m3)NO2/(mg/m3)O3/(mg/m3)CO2(% )
Kabine20.0~55.020.0~96.01. 0 ~3.00.01 ~0. 030.14 ~0.47
Halbgeschlossener Bereich40. 0 ~90.080.0 ~140.02. 0 ~4.00.4~0.60.30 ~0.70

Beim Schweißen kann eine langfristige Exposition gegenüber Rauch unter anderem zu Schweißerpneumokoniose, Metallrauchfieber und Manganvergiftung führen. Die Pneumokoniose ist eines der wichtigsten und folgenreichsten Probleme im Bereich Sicherheit und Gesundheit beim Schweißen.

Der Beginn einer Pneumokoniose ist im Allgemeinen langsam, mit Symptomen wie Kurzatmigkeit, Husten, Auswurf, Engegefühl in der Brust und Brustschmerzen. Einige Patienten mit Pneumokoniose leiden auch unter Schwäche, Appetitlosigkeit, verminderter Lungenkapazität und Gewichtsverlust.

3. Schädliche Gase

Beim Schweißen und Schneiden entstehen verschiedene schädliche Gase, darunter vor allem Ozon, Stickoxide, Kohlenmonoxid, CO 2 und Fluorwasserstoff. Die in der Norm GBZ1-2010 festgelegten maximal zulässigen Konzentrationswerte sind in Tabelle 13-7 aufgeführt. Die Ozonkonzentrationen für verschiedene Argon-Lichtbogenschweißverfahren sind in Tabelle 13-8 aufgeführt.

Tabelle 13-7 Schadgasmesswerte beim Schweißen

Bezeichnung der SchadstoffeMesswerte vor Ort/ (mg/m 3 )Höchstzulässige Konzentration  / (mg/m 3 )
Ozon (O 3 )0.13 ~0.260.3
Stickstoffmonoxid (umgewandelt in NO 2 )0.1~1.11
Kohlenmonoxid (CO)4. 2 ~1530 *
CO2(CO2)-10 *
Fluorwasserstoff (umgerechnet in F)16.75~51.22

① Messwerte für schlecht belüftete Bereiche wie Kabinen, Kessel, Tanks usw.

② Siehe die in CB11719.1 ~26 ~1989 angegebenen Werte; *Zulässige Konzentration bei Kurzzeitexposition.

Tabelle 13-8 Ozonkonzentration für verschiedene Argon-Schweißverfahren

KategorieMaterial zum SchweißenKonzentration in der Atemzone des Schweißers / (mg/m 3 )Zeiten, in denen die maximal zulässige Konzentration überschritten wird
Automatisches LichtbogenschweißenAluminium29.23146.15
Halbautomatisches LichtbogenschweißenAluminium1995
Manuelles Wolfram-LichtbogenschweißenAluminium15.2576.12

Ozon entsteht durch die photochemische Einwirkung von ultravioletter Strahlung auf die Luft. Wenn die Ozonkonzentration den zulässigen Wert übersteigt, führt dies häufig zu trockenem Hals, Husten, Engegefühl in der Brust, Müdigkeit, Schwindel und Körperschmerzen, und in schweren Fällen kann es zu Bronchitis führen.

Ammoniakoxide werden durch die Rekombination von Ammoniak- und Sauerstoffmolekülen in der Luft unter den hohen Temperaturen beim Schweißen gebildet. Bei den Stickoxiden im Schweißrauch handelt es sich hauptsächlich um Ammoniakdioxid und Stickstoffoxid. Da Ammoniakoxid instabil ist, oxidiert es leicht zu Stickstoffdioxid. Stickoxide sind reizende Gase, die starken Husten, Atembeschwerden und allgemeine Schwäche verursachen können.

Kohlenmonoxid, das bei Schweiß- und Schneidarbeiten entsteht, ist ein giftiges Gas, das über die Atemwege aus den Lungenbläschen in den Blutkreislauf gelangt und sich mit dem Hämoglobin zu Carboxyhämoglobin verbindet, das die Sauerstofftransportkapazität des Blutes beeinträchtigt, eine Gewebehypoxie verursacht und zu einer Kohlenmonoxidvergiftung führt.

Kohlendioxid ist ein erstickendes Gas; übermäßiges Einatmen kann Reizungen der Augen und der Atemwege verursachen und in schweren Fällen zu Atembeschwerden, Wahrnehmungsstörungen, Lungenödemen usw. führen.

Die Produktion von Fluorwasserstoff ist hauptsächlich auf die Zersetzung von Fluorit (CaF 2 ), der in der alkalischen Elektrodenbeschichtung enthalten ist, unter der Einwirkung von Hochtemperaturlichtbögen. Fluorwasserstoff löst sich leicht in Wasser und bildet Flusssäure, die stark ätzend ist. Das Einatmen hoher Konzentrationen von Fluorwasserstoff reizt die oberen Atemwege stark und kann auch zu Geschwüren der Augenbindehaut, der Nasenschleimhaut, der Mundhöhle, des Rachens und der Bronchialschleimhaut führen; in schweren Fällen können Bronchitis und Lungenentzündung auftreten.

4. Radioaktive Stoffe

Thoriumhaltige Wolframelektroden werden beim WIG- und Plasmaschweißen und -schneiden verwendet. Die verbrannten Thorium-Wolfram-Elektroden diffundieren am Einsatzort in Form von Aerosolen in die Luft. Der Gefährdungsgrad wird häufig durch Messung der langlebigen α-radioaktiven Aerosoltrübung in der Luft am Einsatzort und der α-radioaktiven Kontamination auf verschiedenen Objektoberflächen bewertet. Siehe Tabelle 13-9 für die radioaktiven Messwerte von Wolframelektroden.

Tabelle 13-9 Radioaktive Messwerte von Thorium-Wolfram-Elektroden

Prozess-Methodeα-radioaktive Aerosolkonzentration (×10 -15 Li/L)Thorium-Aerosol-Konzentration (×10 -11 Li/L)
Nationale Gesundheitsstandardwerte23
WIG-Schweißen-0.0006~0.0011
PlasmaschneidenHintergrund ~1,6Hintergrund
Plasma-Lichtbogenschweißen3.250.00011 ~0.0008
Plasma-Lichtbogen-SpritzenHintergrund ~0,10.007~0.01
Schärfen der Wolfram-Nadelelektrode12.5~15.51.1
Lagerraum für Wolfram-Nadelelektroden-0.041 ~0.043

Wie aus der numerischen Analyse in Tabelle 13-9 hervorgeht, reicht die beim Schweißen und Schneiden mit thorierten Wolframelektroden erzeugte radioaktive Dosis nicht aus, um Gesundheitsschäden zu verursachen. Das Schärfen von thorierten Wolframelektroden überschreitet jedoch die gesundheitlichen Grenzwerte, und auch bei der Lagerung großer Mengen von Wolframelektroden sollten entsprechende Schutzmaßnahmen getroffen werden. Andernfalls kann eine langfristige Strahlenbelastung oder das häufige Eindringen kleiner Mengen radioaktiver Stoffe in den Körper und ihre Anreicherung im Körper zu Erkrankungen des zentralen Nervensystems, der blutbildenden Organe und des Verdauungssystems führen.

5. Lärm

In der Plasmalichtbogen-Spritzpistole entsteht Lärm aufgrund von Schwankungen des Luftstromdrucks, Vibrationen und Reibung, und er wird mit hoher Geschwindigkeit aus der Düse ausgestoßen. Der Schalldruckpegel beim Plasmalichtbogenspritzen kann bis zu 123 dB (A) erreichen, beim Plasmaschneiden mit üblicher Leistung (30 kW) sind es 111,3 dB (A), und beim Plasmaschneiden mit hoher Leistung (150 kW) werden 118,3 dB (A) erreicht.

Die oben genannten Lärmwerte liegen alle über den nationalen Normen. Mit zunehmender Schnittdicke steigt auch die benötigte Leistung und damit auch die Lärmintensität. Starker Lärm entsteht auch bei der Verwendung von Luftmeißeln und beim Kohlefugenhobeln.

Starker Lärm oder langfristige Lärmbelastung kann zu Hörstörungen bis hin zur Taubheit führen. Lärm wirkt sich nachteilig auf das zentrale Nervensystem und das Herz-Kreislauf-System aus und kann Bluthochdruck, Herzrasen, Müdigkeit und Reizbarkeit verursachen.

6. Hochfrequente elektromagnetische Felder

Beim Argon-Lichtbogenschweißen mit nicht abschmelzender Elektrode und beim Plasmaschweißen, Schneiden usw. werden Hochfrequenz-Oszillatoren zur Zündung des Lichtbogens verwendet, die am Arbeitsplatz hochfrequente elektromagnetische Felder erzeugen. Die gemessenen elektrischen Feldstärken sind recht hoch, siehe Tabelle 13-10 und Tabelle 13-11.

Langfristige Exposition gegenüber starken hochfrequenten elektromagnetischen Feldern kann neurologische Störungen und Neurasthenie verursachen.

Tabelle 13-10 Manuelle Wolfram-Elektrode Argon-Lichtbogenschweißen hochfrequente elektrische Feldstärke (Einheit: V/m)

StandortKopfBrustkorbKnieKnöchelHand
Vor dem Schweißen58 ~6662~7628 ~8658 ~96106
Nach dem Schweißen38484820-
1m vor dem Schweißen7.6 ~209.5~205~240~23-
1m nach dem Schweißen7.87.820-
2m vor dem Schweißen00000
2m nach dem Schweißen00000

Tabelle 13-11 Intensität des elektrischen Hochfrequenzfeldes im Plasmabogen

Prozess MethodeStärke Wert / (V/m)
Plasmaschneiden13 ~38
Plasma-Lichtbogenplattieren4. 2 ~6.0
Plasma-Lichtbogen-Spritzen30 ~50

7. Andere schädliche Faktoren

Metallspritzer entstehen durch die metallurgischen Reaktionen im Schmelzbad und den Übergang von Tröpfchen, die Verbrennungen verursachen und die Kleidung durchbrennen können. Schweißer, die über einen längeren Zeitraum in einer Umgebung mit den oben genannten schädlichen Faktoren arbeiten, schaden ihrer Gesundheit in hohem Maße, weshalb geeignete Schutzmaßnahmen ergriffen werden sollten.

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