Schweißrauche verstehen: Gefahren & wirksame Reduktionsstrategien

Schweißen verbindet Materialien, indem ein Metallwerkstück zusammen mit einem Zusatzwerkstoff geschmolzen wird, um eine feste Verbindung zu bilden. Der Schweißprozess erzeugt sichtbaren Rauch, der schädliche Metallrauch- und Gasnebenprodukte enthält.

Dieses Faktenblatt behandelt Schweißarbeiten, geltende Standards und Vorschläge zum Schutz von Schweißern und Kollegen vor der Exposition gegenüber den vielen gefährlichen Stoffen im Schweißrauch.

Was sind Schweißrauche?

Schweißrauche sind ein komplexes Gemisch aus metallischen Oxiden, Silikaten und Fluoriden. Rauche entstehen, wenn ein Metall über seinen Siedepunkt erhitzt wird und seine Dämpfe in sehr feine Partikel (feste Partikel) kondensieren. Schweißrauche enthalten allgemein Partikel von der Elektrode und dem zu schweißenden Material.

Schweißrauch ist ein variierendes Gemisch aus luftgetragenen Gasen und Feinpartikeln. Die Zusammensetzung hängt vom Schweißverfahren und den geschweißten Produkten ab. Freigesetzte Gase können u. a. sein:

• Schutzgase: Argon, Helium, Stickstoff, Kohlendioxid.
• Prozessgase: Stickstoffmonoxid, Stickstoffdioxid, Kohlenmonoxid, Ozon, Phosgen, Fluorwasserstoff, Kohlendioxid.

Zudem können viele Feinpartikel von Metalloxiden, Fluoriden und Metallen enthalten sein, wie Aluminium, Antimon, Arsen, Beryllium, Cadmium, Chrom, Cobalt, Kupfer, Eisen, Blei, Mangan, Nickel, Molybdän, Silber, Zinn, Titan, Vanadium, Zink.

Faktoren, die die Exposition von Arbeitnehmern gegenüber Schweißrauch beeinflussen:

• Art des Schweißverfahrens
• Grund- und Zusatzwerkstoffe
• Zusammensetzung der Schweißstäbe
• Standort (außen, geschlossener Raum)
• Arbeitspraxis des Schweißers
• Luftbewegung
• Einsatz von Lüftungskontrollen

Drei Faktoren bestimmen das Risiko

Das Risikoniveau, wenn keine zusätzlichen Lüftungs- und Schutzmaßnahmen ergriffen werden, hängt von drei Faktoren ab:

• Toxizität des Rauchs
• Konzentration des Rauchs
• Dauer des Einatmens des Rauchs.

1. Toxizität des Schweißrauchs

Die Toxizität des Rauchs variiert. Wie gesagt, hängt sie vom Schweißverfahren, den verwendeten Schweißmaterialien und der Art des zu schweißenden Materials ab. Wir werden mehr über Rauche aus z. B. Baustahlschweißen, rostfreiem Stahlschweißen oder Schweißen beschichteter Metalle sowie über die Rauchentwicklung bei spezifischen Schweißprodukten und -verfahren schreiben.

2. Konzentration des Schweißrauchs

Die Konzentration des Rauchs und der Schadstoffe ist im Rauchfahnenbereich, der vom Schweißpunkt aufsteigt, am höchsten. Je schneller dieser Rauch durch Lüftung beseitigt wird, desto besser.

3. Dauer des Einatmens von Schweißrauchen

Wie lange ein Schweißer solchen Rauch einatmet, hängt von der tatsächlichen Schweißzeit ab. Manche Fertiger schweißen ein bis zwei Stunden am Tag, andere den ganzen Tag. Eine einfache Rechnung, auch Lichtbogenzeit genannt, zeigt: Je länger geschweißt wird, desto mehr Rauch entsteht, desto größer die Gefahr, das Gemisch aus luftgetragenen Gasen und Feinpartikeln einzuatmen.

Schweißrauche können schwere Erkrankungen verursachen

Es ist offensichtlich, dass das Einatmen solcher Schweißrauche potenziell gefährlich ist. Wenn Sie nicht überzeugt sind, lesen Sie die vielen wissenschaftlichen Studien und Berichte, die besagen, dass Schweißrauche alle Arten von körperlichen Beschwerden und schwere Krankheiten wie Krebs, Asthma und sogar Symptome der Parkinson-Krankheit verursachen können.

Gesundheitliche Auswirkungen des Einatmens von Schweißrauch

• Akute Exposition gegenüber Schweißrauch und -gasen kann Augen-, Nasen- und Halsreizungen, Schwindel und Übelkeit verursachen. Betroffene Arbeiter sollten den Bereich sofort verlassen, frische Luft suchen und ärztliche Hilfe in Anspruch nehmen.
• Längere Exposition kann Lungenschäden und verschiedene Krebsarten verursachen, einschließlich Lunge, Kehlkopf und Harntrakt.
• Gesundheitseffekte bestimmter Rauche können Metallrauchfieber, Magengeschwüre, Nierenschäden und Nervensystemschäden umfassen. Längere Exposition gegenüber Manganrauch kann Parkinson-ähnliche Symptome verursachen.
• Gase wie Helium, Argon und Kohlendioxid verdrängen Sauerstoff in der Luft und können zu Erstickung führen, besonders beim Schweißen in beengten oder geschlossenen Räumen. Kohlenmonoxid kann sich bilden und ein ernsthaftes Erstickungsrisiko darstellen.

Quelle und Gesundheitseffekt von Schweißrauchen

Rauchart	Quelle	Gesundheitseffekt
Aluminium	Aluminiumbestandteile einiger Legierungen, z. B. Inconel, Kupfer, Zink, Stahl, Magnesium, Messing, Füllmaterialien.	Atemwegsreizstoff.
Beryllium	Härtungsmittel in Kupfer, Magnesium, Aluminiumlegierungen, elektrischen Kontakten.	„Metallrauchfieber“. Kanzerogen. Weitere chronische Effekte: Schädigung der Atemwege.
Cadmiumoxide	Rostfreier Stahl mit Cadmium oder beschichtete Materialien, Zinklegierung.	Reizung der Atemwege, trockener Hals, Brustschmerzen, Atembeschwerden. Chronisch: Nierenschäden, Emphysem. Verdächtiges Kanzerogen.
Chrom	Meiste rostfreie Stähle und Hochlegierungen, Schweißstäbe. Auch als Beschichtungsmaterial.	Erhöhtes Lungenkrebsrisiko. Manche entwickeln Hautreizungen. Einige Formen kanzerogen (Hexavalentes Chrom).
Kupfer	Legierungen wie Monel, Messing, Bronze. Auch einige Schweißstäbe.	Akut: Reizung Augen, Nase, Hals, Übelkeit, „Metallrauchfieber“.
Fluoride	Häufige Elektrodenbeschichtung und Flussmittel für niedrig- und hochlegierte Stähle.	Akut: Reizung Augen, Nase, Hals. Langzeit: Knochen- und Gelenkprobleme. Chronisch: Lungenödem.
Eisenoxide	Hauptverunreinigung in allen Eisen- oder Stahlschweißprozessen.	Siderose – gutartige Lungenkrankheit durch Partikelablagerung in der Lunge. Akut: Nasen- und Lungenreizung. Klingt ab, wenn Exposition endet.
Blei	Lot, Messing- und Bronzelegierungen, Grundierung/Beschichtung auf Stählen.	Chronische Effekte auf Nervensystem, Nieren, Verdauung, geistige Kapazität. Kann Bleivergiftung verursachen.
Mangan	Meiste Schweißprozesse, besonders hochfeste Stähle.	„Metallrauchfieber“. Chronisch: Zentralnervensystemprobleme möglich.
Molybdän	Stahllegierungen, Eisen, rostfreier Stahl, Nickellegierungen.	Akut: Augen-, Nasen-, Halsreizung, Kurzatmigkeit.
Nickel	Rostfreier Stahl, Inconel, Monel, Hastelloy, andere Hochlegierungen, Schweißstäbe, beschichteter Stahl.	Akut: Reizung Augen, Nase, Hals. Erhöhtes Krebsrisiko in anderen Berufen festgestellt. Auch mit Dermatitis und Lungenproblemen assoziiert.
Vanadium	Einige Stahllegierungen, Eisen, rostfreier Stahl, Nickellegierungen.	Akut: Reizung Augen, Haut, Atemwege. Chronisch: Bronchitis, Retinitis, Lungenödem, Lungenentzündung.
Zink	Verzinktes und lackiertes Metall.	Metallrauchfieber.

Quelle und Gesundheitseffekt von Schweißgasen

Gasart	Quelle	Gesundheitseffekt
Kohlenmonoxid	Entsteht im Lichtbogen.	Wird leicht in den Blutkreislauf aufgenommen, verursacht Kopfschmerzen, Schwindel, Muskelschwäche. Hohe Konzentrationen: Bewusstlosigkeit, Tod.
Fluorwasserstoff	Zersetzung der Stabbeschichtungen.	Reizend für Augen und Atemwege. Übermäßige Exposition: Lungen-, Nieren-, Knochen-, Leberschäden. Chronisch: chronische Reizung Nase, Hals, Bronchien.
Stickoxide	Entstehen im Lichtbogen.	Niedrige Konzentrationen: Augen-, Nasen-, Halsreizung. Hohe: anormales Lungenödem, schwere Effekte. Chronisch: Lungenprobleme wie Emphysem.
Sauerstoffmangel	Schweißen in beengten Räumen, Luftverdrängung durch Schutzgas.	Schwindel, mentale Verwirrung, Erstickung, Tod.
Ozon	Entsteht im Schweißlichtbogen, besonders bei Plasmalichtbogen-, MIG- und WIG-Prozessen.	Akut: Lungenödem, Blutungen. Sehr niedrige Konzentrationen (z. B. 1 ppm): Kopfschmerzen, Augentrockenheit. Chronisch: signifikante Lungenfunktionsänderungen.

Quelle und Gesundheitseffekt organischer Dämpfe durch Schweißen

Gasart	Quelle	Gesundheitseffekt
Aldehyde (z. B. Formaldehyd)	Metallbeschichtung mit Bindemitteln und Pigmenten. Entfettungslösungsmittel.	Reizstoff für Augen und Atemwege.
Diisocyanate	Metall mit Polyurethanlack.	Augen-, Nasen-, Halsreizung. Hohe Sensibilisierungswahrscheinlichkeit, asthmatische/allergische Symptome sogar bei sehr niedrigen Expositionen.
Phosgen	Metall mit Resten von Entfettungslösungsmitteln. (Phosgen entsteht durch Reaktion von Lösungsmittel und Schweißstrahlung.)	Schwerer Reizstoff für Augen, Nase, Atmungssystem. Symptome können verzögert auftreten.
Phosphin	Metall mit Rostschutzbeschichtung. (Phosphin entsteht durch Reaktion von Rostschutzmittel und Schweißstrahlung.)	Reizstoff für Augen und Atmungssystem, kann Nieren und andere Organe schädigen.

Exposition gegenüber Schweißrauch reduzieren

• Schweißer sollten die Gefahren der Materialien verstehen, mit denen sie arbeiten. OSHA-Gefahrstoffkommunikationsstandard verlangt, dass Arbeitgeber Informationen und Schulungen zu gefährlichen Materialien am Arbeitsplatz bereitstellen.
• Schweißoberflächen sollten von Beschichtungen gereinigt werden, die potenziell toxische Exposition erzeugen könnten, wie Lösungsmittelrückstände und Farbe.
• Arbeiter sollten sich positionieren, um das Einatmen von Schweißrauch und -gasen zu vermeiden. Z. B. beim Schweißen im Freien upwind bleiben.
• Allgemeine Lüftung – natürliche oder erzwungene Frischluftbewegung – kann Rauch- und Gaswerte im Arbeitsbereich reduzieren. Schweißen im Freien oder in offenen Räumen garantiert nicht ausreichende Lüftung. In Bereichen ohne Lüftungs- und Absauganlagen sollten Schweißer natürliche Zugluft mit richtiger Positionierung nutzen, um Rauch und Gase von sich und anderen fernzuhalten.
• Lokale Absauganlagen können Rauch und Gase aus der Atemzone des Schweißers entfernen. Rauchhauben, Absaugbrenner und Vakuumdüsen nah an der Rauchquelle positionieren, um maximal Rauch und Gase zu erfassen. Mobile oder flexible Absaugsysteme so positionieren, dass Rauch und Gase vom Schweißer weggezogen werden. Abluftöffnungen fern von anderen Arbeitern halten.
• Erwägen Sie Ersatz durch einen rauchärmeren oder weniger toxischen Schweißtyp oder Verbrauchsmaterial.
• Nicht in beengten Räumen ohne Lüftung schweißen. Geltende OSHA-Vorschriften beachten.
• Atemschutz kann erforderlich sein, wenn Arbeitspraxis und Lüftung die Exposition nicht auf sichere Werte reduzieren.