Schweißbelüftung erklärt: Arten, Vorteile & praktische Beispiele

Übersicht zur Schweißbelüftung

Bei Verfahren wie Schweißen, Löten, Hartlöten und Brennschneiden dient die Belüftung primär dazu, Luftverunreinigungen aus dem Atemzonenbereich des Arbeiters zu entfernen. Je nach Situation können unterschiedliche Belüftungsstrategien erforderlich sein, um die Atemluft des Schweißers wirksam zu schützen.

Belüftung erfüllt drei Hauptzwecke:

• Entfernung von Luftschadstoffen aus der Atemzone und dem Arbeitsbereich,
• Verhinderung der Ansammlung brennbarer oder entzündlicher Gase oder Dämpfe, und
• Verhinderung von sauerstoffreichen oder sauerstoffarmen Atmosphären.

Messgeräte sollten eingesetzt werden, um gefährliche Atmosphären zu detektieren. Wo eine ausreichende Belüftung nicht möglich ist, müssen zugelassene Atemschutzgeräte mit Frischluftzufuhr (Schlauchmasken) verwendet werden.

In solchen Fällen müssen außerhalb des beengten Raums Sicherheitswachen postiert werden, um die Sicherheit der darin Arbeitenden zu gewährleisten. Die Anforderungen in diesem Abschnitt beschreiben Standards für Lichtbogen- und Gasschweißen sowie -schneiden.

Ein zertifizierter Industriehygieniker sollte konsultiert werden, um den korrekten Ansatz für Ihre spezifische Situation zu ermitteln.

Grundlage bilden die Sicherheitsrichtlinien für Schweißen, Schneiden und verwandte Verfahren sowie die ANSI-Norm Z49.1 „Safety in Welding and Cutting“.

Wird Belüftung als Schutzmaßnahme eingesetzt, muss das System gemäß anerkannten Verfahren betrieben und gewartet werden.

Reicht die Belüftung allein nicht aus, um den Schweißer zu schützen, kann zusätzliche persönliche Schutzausrüstung (Atemschutzgeräte) erforderlich sein. Wählen Sie das geeignete Atemschutzgerät entsprechend den vorhandenen Gefahren, geltenden Vorschriften und/oder der CSA-Norm Z94.4 „Atemschutz“.

Faktoren bei der Auswahl der Belüftung

Die Auswahl der Belüftung hängt ab von:

• Raumvolumen des Arbeitsbereichs
• Konfiguration des Arbeitsbereichs
• Anzahl der Schweißer
• Schweißverfahren und Stromstärke
• Verwendete Verbrauchsmaterialien (Baustahl, Hartauftrag, Edelstahl etc.)
• Zulässige Grenzwerte (TLV, PEL etc.)
• Bearbeitetes Material (einschließlich Farbe oder Beschichtung)
• Natürliche Luftströmung

Verschiedene Arten der Belüftung

Belüftungsstrategien lassen sich in drei Hauptkategorien einteilen:

• Natürliche Verdünnungsbelüftung (am wenigsten effektiv)
• Mechanische Verdünnungsbelüftung
• Lokale Absaugung (Local Exhaust Ventilation – LEV) (am effektivsten)

1. Natürliche Belüftung

Natürliche Belüftung ist die Luftbewegung im Arbeitsbereich durch natürliche Kräfte. Im Freien ist dies meist Wind; in Innenräumen der Luftstrom durch offene Fenster und Türen.

Nach OSHA-Vorschriften gilt natürliche Belüftung beim Schweißen und Schneiden von Baustahl als ausreichend, sofern:

• Der Raum oder Schweißbereich mindestens 10.000 Kubikfuß (ca. 6,7 m × 6,7 m × 6,7 m) pro Schweißer aufweist.
• Die Deckenhöhe nicht unter 16 Fuß (ca. 4,9 m) liegt.
• Querlüftung nicht durch Trennwände, Geräte oder andere bauliche Hindernisse blockiert wird. Hinweis: Wenn in einem allseitig abgeschirmten Raum geschweißt werden muss, müssen die Schirme so angeordnet sein, dass keine ernsthafte Einschränkung der Belüftung entsteht. Schirme sollten etwa 2 Fuß (60 cm) über dem Boden montiert werden (es sei denn, die Arbeit erfolgt in niedriger Höhe und der Schirm muss bis zum Boden reichen, um nahe Arbeiter vor Schweißblendung zu schützen).
• Nicht in beengten Räumen geschweißt wird.

Räume, die diese Anforderungen nicht erfüllen, müssen mit mechanischen Belüftungseinrichtungen ausgestattet sein, die mindestens 2.000 cfm (ca. 56,6 m³/min) Luft pro Schweißer absaugen – es sei denn, es werden lokale Absaughauben oder -kabinen oder Frischluft-Atemschutzgeräte verwendet.

2. Mechanische Belüftung

Mechanische Belüftung ist die Luftbewegung durch elektrische Geräte wie tragbare oder fest installierte Ventilatoren an Decke oder Wand.

Die Mindestförderrate beträgt 2.000 cfm pro Schweißer, ausgenommen dort, wo lokale Absaughauben, -kabinen oder Frischluft-Atemschutzgeräte bereitgestellt und genutzt werden. Gemäß OSHA 29 CFR 1910.252(c) erfordern folgende Räume mechanische Belüftung:

• Räume unter 10.000 Kubikfuß (ca. 6,7 m × 6,7 m × 6,7 m) pro Schweißer.
• Räume mit Deckenhöhe unter 16 Fuß (ca. 4,9 m).
• Beengte Räume oder solche, in denen Trennwände, Balkone oder andere bauliche Hindernisse die Querlüftung erheblich behindern.

3. Lokale Absaugung (Local Exhaust Ventilation – LEV)

Quellenerfassung oder lokale Absaugung (LEV) ist ein mechanisches Gerät, das Schweißrauche direkt am oder nahe dem Lichtbogen erfasst und Schadstoffe aus der Luft filtert. LEV ist das effektivste Mittel, um Verunreinigungen aus der Atemzone des Schweißers zu entfernen. LEV-Geräte müssen eine Strömungsgeschwindigkeit von 100 fpm (ca. 0,5 m/s) in Richtung Lufteinlass aufrechterhalten können.

Beispiele für lokale Absaugung:

• Absaugtisch (Downdraft Bench). Ein Absaugtisch besitzt eine offene Gitterarbeitsfläche. Die Luft wird nach unten durch das Gitter angesaugt und führt Verunreinigungen in die Abluftkanäle. Die Luftgeschwindigkeit muss hoch genug sein, um Anreicherung und Aufsteigen der Schadstoffe in die Atemzone zu verhindern. Zu große Werkstücke können den Luftstrom blockieren oder Taschen hoher Strömungsgeschwindigkeit erzeugen (was Schutzgase beeinflussen könnte).
• Bewegliche Absaughaube. Flexible Schläuche ermöglichen das Positionieren der Erfassungshaube dort, wo sie gebraucht wird. Eine Luftgeschwindigkeit von mindestens 100 ft/min (0,5 m/s) über dem Lichtbogen sicherstellen. Die Haube so nah wie praktikabel am Werkstück platzieren. Optimaler Standort: etwa ein Schlauchdurchmesser vom Lichtbogen entfernt.
• Rauchabsaugende Schweißbrenner (Fume Extraction Welding Guns). Die Schadstoffe werden unmittelbar an der Entstehungsquelle erfasst und über einen Schlauch in das Absaugsystem geleitet. Sie sind sehr effektiv auf flachen und vertikalen Flächen sowie in Ecken und an Flanschen.

Belüftung bei Fluorverbindungen

In beengten Räumen müssen Schweiß- oder Schneidarbeiten mit Flussmitteln, Überzügen oder anderen Materialien, die Fluorverbindungen enthalten, gemäß den Vorschriften für Belüftung in beengten Räumen (Absatz 2-4 h) durchgeführt werden.

Eine Fluorverbindung enthält Fluor als chemisch gebundenes Element, nicht als freies Gas.

Maximal zulässige Konzentration.

Die Notwendigkeit lokaler Absaugung oder Frischluft-Atemschutzgeräte beim Schweißen oder Schneiden außerhalb beengter Räume hängt von den individuellen Umständen ab.

Erfahrungsgemäß ist ein solcher Schutz jedoch bei ortsfester Produktionsschweißung und bei allen Produktionsschweißungen an Edelstahl wünschenswert.

Wenn Luftproben am Schweißort zeigen, dass die freigesetzten Fluoride unter der maximal zulässigen Konzentration liegen, ist dieser Schutz nicht erforderlich.

Zink

In beengten Räumen müssen Schweiß- oder Schneidarbeiten mit zinkhaltigen Zusatzwerkstoffen oder zinkbeschichteten Metallen gemäß den Vorschriften für Belüftung in beengten Räumen erfolgen.

In Innenräumen müssen solche Arbeiten gemäß den Vorschriften für lokale Absaugung durchgeführt werden.

Blei

In beengten Räumen muss das Schweißen von bleihaltigen Metallen (fälschlicherweise oft als „Bleibrennen“ bezeichnet) gemäß den Richtlinien für Belüftung in beengten Räumen erfolgen.

In Innenräumen muss das Schweißen bleihaltiger Metalle gemäß den Richtlinien für lokale Absaugung erfolgen.

Bei lokaler Belüftung in beengten Räumen oder Innenräumen, wo Metalle mit Blei oder bleihaltigen Beschichtungen (einschließlich Farbe) bearbeitet werden, müssen lokale Absaugung oder Frischluft-Atemschutzgeräte verwendet werden.

Im Freien sind für solche Arbeiten zugelassene Atemschutzgeräte (US Bureau of Mines, NIOSH oder andere staatlich geprüfte Stellen) erforderlich.

In allen Fällen müssen Arbeiter in unmittelbarer Nähe des Schneid- oder Schweißvorgangs durch lokale Absaugung oder Frischluft-Atemschutzgeräte geschützt werden.

Beryllium

Schweißen oder Schneiden in Innenräumen, im Freien oder in beengten Räumen mit berylliumhaltigem Material oder Zusatzwerkstoffen muss unter Verwendung lokaler Absaugung und Frischluft-Atemschutzgeräte erfolgen.

Dies ist ausnahmslos erforderlich, es sei denn, atmosphärische Messungen unter ungünstigsten Bedingungen haben ergeben, dass die Exposition der Arbeiter innerhalb der akzeptablen Konzentrationen der aktuellen Threshold Limit Values (TLV) der American Conference of Governmental Industrial Hygienists oder der Grenzwerte nach Public Law 91-596 (Occupational Safety and Health Act von 1970) liegt.

In allen Fällen müssen Arbeiter in unmittelbarer Nähe durch lokale Absaugung oder Frischluft-Atemschutzgeräte geschützt werden.

Cadmium

Allgemein. Schweißen oder Schneiden in Innenräumen oder beengten Räumen mit cadmiumhaltigen oder cadmiumbeschichteten Grundwerkstoffen muss unter Verwendung lokaler Absaugung oder Frischluft-Atemschutzgeräte erfolgen.

Im Freien sind für solche Arbeiten zugelassene Atemschutzgeräte (Feinstaubmasken) erforderlich (US Bureau of Mines, NIOSH oder andere staatlich geprüfte Stellen).

Beengter Raum. Löten (Brazing) mit cadmiumhaltigen Zusatzwerkstoffen muss unter Verwendung der oben beschriebenen lokalen Absaugung und der Vorschriften für Belüftung in beengten Räumen erfolgen, falls die Arbeit in einem beengten Raum stattfindet.

Quecksilber

Schweißen oder Schneiden in Innenräumen oder beengten Räumen an Metallen, die mit quecksilberhaltigen Materialien (einschließlich Farbe) beschichtet sind, muss unter Verwendung lokaler Schweißabsaugung oder Frischluft-Atemschutzgeräte erfolgen.

Im Freien sind für solche Arbeiten zugelassene Atemschutzgeräte erforderlich (NIOSH, US Bureau of Mines oder andere staatlich geprüfte Stellen).