Schweißrauche verstehen: Gefahren und sichere Reduzierung der Exposition

Schweißen verbindet Materialien durch Aufschmelzen eines Metallwerkstücks mit einem Zusatzwerkstoff zu einer festen Verbindung. Der Schweißprozess erzeugt sichtbaren Rauch, der schädliche Metallrauch- und Gasbyprodukte enthält.

Dieses Faktenblatt behandelt Schweißarbeiten, geltende Standards und Empfehlungen zum Schutz von Schweißern und Kollegen vor den vielen Gefahrstoffen im Schweißrauch.

Was sind Schweißrauche?

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

Schweißrauch ist ein variables Gemisch aus luftgetragenen Gasen und Feinpartikeln. Die Zusammensetzung hängt vom Schweißverfahren und den verschweißten Produkten ab. Freigesetzte Gase können 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: Aluminium, Antimon, Arsen, Beryllium, Cadmium, Chrom, Kobalt, Kupfer, Eisen, Blei, Mangan, Nickel, Molybdän, Silber, Zinn, Titan, Vanadium, Zink.

Faktoren, die die Exposition des Arbeitnehmers gegenüber Schweißrauch beeinflussen:

• Art des Schweißverfahrens
• Grund- und Zusatzwerkstoffe
• Elektrodenzusammensetzung
• Standort (außen, geschlossener Raum)
• Arbeitspraxis des Schweißers
• Luftbewegung
• Einsatz von Absauganlagen

Drei Faktoren bestimmen das Risiko

Ohne zusätzliche Lüftung und Schutzmaßnahmen hängt das Risikoniveau von drei Faktoren ab:

• Toxizität des Rauchs
• Konzentration des Rauchs
• Dauer der Raucheinatmung

1. Toxizität des Schweißrauchs

Die Toxizität variiert. Wie gesagt: abhängt von Schweißverfahren, Schweißmaterialien, zu verschweißendem Material. Wir werden detaillierter zu Rauchen aus z. B. Baustahl-, Edelstahlschweißen oder beschichteten Metallen sowie Rauchentwicklung in spezifischen Produkten/Prozessen schreiben.

2. Konzentration des Schweißrauchs

Konzentration des Rauchs und Schadstoffe sind am höchsten in der Rauchsäule, die vom Schweißpunkt aufsteigt. Je schneller dieser Rauch durch Lüftung beseitigt wird, desto besser.

3. Dauer der Raucheinatmung

Wie lange ein Schweißer solchen Rauch einatmet, hängt von der tatsächlichen Schweißzeit ab. Manche schweißen 1–2 Stunden täglich, andere den ganzen Tag. Einfache Rechnung (Lichtbogenzeit): je länger geschweißt, desto mehr Rauch, desto größere Gefahr der Einatmung des Gemischs aus Gasen und Feinpartikeln.

Schweißrauche können schwere Erkrankungen verursachen

Offensichtlich ist das Einatmen von Schweißrauch potenziell gefährlich. Falls nicht überzeugt: zahlreiche wissenschaftliche Studien und Berichte belegen, dass Schweißrauche alle Arten körperlicher Beschwerden und schwerer Erkrankungen wie Krebs, Asthma und sogar Parkinson-ähnliche Symptome verursachen können.

Gesundheitliche Auswirkungen des Einatmens von Schweißrauch

• Akute Exposition: Augen-, Nasen- und Rachenreizung, Schwindel, Übelkeit. Betroffene sollten Bereich sofort verlassen, Frischluft suchen, ärztliche Hilfe suchen.
• Langzeitbelastung: Lungenschäden, diverse Krebsarten (Lunge, Kehlkopf, Harnwege).
• Bestimmte Rauche: Metallrauchfieber, Magengeschwüre, Nierenschäden, Nervensystemschäden. Langzeit-Manganrauch → Parkinson-ähnliche Symptome.
• Gase (Helium, Argon, CO₂) verdrängen Sauerstoff → Erstickungsgefahr, besonders in beengten/geschlossenen Räumen. Kohlenmonoxid → schwere Erstickungsgefahr.

Quelle und Gesundheitswirkung von Schweißrauchen

Rauchart	Quelle	Gesundheitswirkung
Aluminium	Alu-Komponenten in Legierungen (Inconel, Cu, Zn, Stahl, Mg, Messing), Zusatzwerkstoffe	Atemwegsreizend
Beryllium	Härter in Cu, Mg, Al-Legierungen, Elektrische Kontakte	„Metallrauchfieber“. Karzinogen. Chronisch: Atemwegsschäden
Cadmiumoxide	Edelstahl mit Cd oder beschichtete Materialien, Zn-Legierungen	Reizung Atemwege, trockener Hals, Brustschmerz, Atemnot. Chronisch: Nierenschaden, Emphysem. Verdächtig karzinogen
Chrom	Meiste Edelstähle, Hochlegierungen, Schweißstäbe. Auch Beschichtungsmaterial	Erhöhtes Lungenkrebsrisiko. Hautreizungen möglich. Manche Formen karzinogen (Chrom(VI))
Kupfer	Legierungen (Monel, Messing, Bronze), manche Schweißstäbe	Akut: Augen-/Nasen-/Rachenreiz, Übelkeit, „Metallrauchfieber“
Fluoride	Häufige Elektrodenbeschichtung & Fluss für nieder-/hochlegierte Stähle	Akut: Augen-/Nasen-/Rachenreiz. Langzeit: Knochen-/Gelenkprobleme, Lungenödem
Eisenoxide	Hauptverunreinigung bei allen Fe/Stahl-Schweißprozessen	Siderose – gutartige Lungenerkrankung durch Partikelablagerung. Akut: Nasen-/Lungenreiz. Besserung bei Expositionsende
Blei	Lot, Messing-/Bronzelegierungen, Grundierung/Beschichtung auf Stählen	Chronisch: Nervensystem, Nieren, Verdauung, geistige Kapazität. Bleivergiftung
Mangan	Meiste Schweißprozesse, v. a. hochfeste Stähle	„Metallrauchfieber“. Chronisch: ZNS-Probleme möglich
Molybdän	Stahllegierungen, Eisen, Edelstahl, Nickellegierungen	Akut: Augen-/Nasen-/Rachenreiz, Atemnot
Nickel	Edelstahl, Inconel, Monel, Hastelloy, Hochlegierungen, Schweißstäbe, beschichteter Stahl	Akut: Augen-/Nasen-/Rachenreiz. Erhöhtes Krebsrisiko in anderen Berufen. Auch Dermatitis, Lungenprobleme
Vanadium	Einige Stahllegierungen, Eisen, Edelstahl, Nickellegierungen	Akut: Augen-/Haut-/Atemwegsreiz. Chronisch: Bronchitis, Retinitis, Lungenödem, Lungenentzündung
Zink	Verzinktes und lackiertes Metall	Metallrauchfieber

Quelle und Gesundheitswirkung von Schweißgasen

Gasart	Quelle	Gesundheitswirkung
Kohlenmonoxid	Im Lichtbogen gebildet	Leicht ins Blut aufgenommen → Kopfschmerzen, Schwindel, Muskelschwäche. Hohe Konzentration: Bewusstlosigkeit, Tod
Fluorwasserstoff	Zersetzung der Elektrodenbeschichtung	Reizend für Augen/Atemwege. Überbelastung: Lunge, Niere, Knochen, Leber. Chronisch: chronische Reizung Nase, Rachen, Bronchien
Stickstoffoxide	Im Lichtbogen gebildet	Niedrige Konzentration: Augen-/Nasen-/Rachenreiz. Hohe: pathologisches Lungenödem, schwerere Effekte. Chronisch: Lungenprobleme (Emphysem)
Sauerstoffmangel	Schweißen in beengten Räumen, Luftverdrängung durch Schutzgas	Schwindel, mentale Verwirrung, Erstickung, Tod
Ozon	Im Schweißlichtbogen, v. a. Plasma-, MIG-, WIG-Prozesse	Akut: Lungenödem, Blutungen. Sehr niedrige Konzentration (1 ppm): Kopfschmerzen, Augentrockenheit. Chronisch: signifikante Lungenfunktionsänderungen

Quelle und Gesundheitswirkung organischer Dämpfe durch Schweißen

Gasart	Quelle	Gesundheitswirkung
Aldehyde (z. B. Formaldehyd)	Metallbeschichtung mit Bindemitteln/Pigmenten. Entfettungslösemittel	Reizend für Augen/Atemwege
Diisocyanate	Metall mit Polyurethanlack	Augen-/Nasen-/Rachenreiz. Hohes Sensibilisierungspotenzial → asthmatische/allergische Symptome auch bei sehr niedriger Exposition
Phosgen	Metall mit Restentfettungslösemitteln. (Phosgen durch Reaktion Lösemittel + Schweißstrahlung)	Stark reizend für Augen, Nase, Atmungssystem. Symptome können verzögert auftreten
Phosphin	Metall mit Rostschutzinhibitoren. (Phosphin durch Reaktion Inhibitor + Schweißstrahlung)	Reizend für Augen/Atmung, kann Nieren/andere Organe schädigen

Exposition gegenüber Schweißrauch reduzieren

• Schweißer sollten Gefahren der verwendeten Materialien kennen. OSHA Hazard Communication Standard verlangt Arbeitgeberinformation und -schulung zu Gefahrstoffen am Arbeitsplatz.
• Schweißoberflächen von Beschichtungen reinigen, die toxische Exposition erzeugen könnten: Lösemittelrückstände, Farbe.
• Arbeiter sollten sich positionieren, um Schweißrauch/Gase nicht einzuatmen. Beispiel: im Freien windaufwärts (upwind) bleiben.
• Allgemeine Lüftung (natürliche/gezwungene Frischluft) kann Rauch/Gaskonzentration im Arbeitsbereich reduzieren. Schweißen im Freien/offenen Bereichen garantiert NICHT ausreichende Lüftung. Ohne Absaugung: natürliche Zugluft + richtige Positionierung nutzen, um Rauch/Gase von sich und anderen fernzuhalten.
• Lokale Absauganlagen (Rauchhauben, Absaugbrenner, Vakuumdüsen) nahe der Rauchsäule positionieren, um max. Rauch/Gase zu erfassen. Mobile/flexible Systeme so positionieren, dass Rauch/Gase vom Schweißer weggezogen werden. Abluftöffnungen fern von anderen Arbeitern.
• Ersetzen durch rauchärmeres/weniger toxisches Schweißverfahren oder Verbrauchsmaterial prüfen.
• Nicht in beengten Räumen ohne Lüftung schweißen. Geltende OSHA-Vorschriften beachten.
• Atemschutz erforderlich, wenn Arbeitspraxis und Lüftung Exposition nicht auf sichere Werte reduzieren.