Dr.-Ing. Vilia Elena Spiegel-Ciobanu
Während schweißtechnischen Arbeiten entstehen partikelförmige und gasförmige Schadstoffe.
Die partikelförmigen Schadstoffe (Schweißrauche) sind Stoffgemische, deren chemische Zusammensetzungen und Konzentrationen von den eingesetzten Werkstoffen und den angewendeten Verfahren abhängig sind. Die entstehenden Partikel können sowohl der alveolengängigen Staubfraktion (A-Staub) als auch der einatembaren Staubfraktion (E-Staub) angehören. Des Weiteren können die Rauche auch ultrafeine Partikel enthalten, deren Durchmesser unterhalb von 100 nm (0,1 µm) liegen.
Beim Schweißen entstehen i. d. R. über 95 % der Schweißrauche aus dem Zusatzwerkstoff und nur etwa 5 % aus dem Grundwerkstoff. Die Einzelpartikel sind vorwiegend kleiner als 0,1 µm und daher alveolengängig. Es bilden sich auch Agglomerate und Aggregate größeren Durchmessers.
Als entstehende gasförmige Schadstoffe sind insbesondere zu berücksichtigen:
- Ozon beim Metall-Inertgasschweißen (MIG-Schweißen) von Aluminiumwerkstoffen, beim Wolfram-Inertgasschweißen (WIG-Schweißen) von Aluminiumwerkstoffen und hochlegierten Stählen,
- Kohlenstoffmonoxid beim Metall-Aktivgasschweißen unter Kohlendioxid (MAGC-Schweißen) von unlegiertem und niedriglegiertem Stahl,
- nitrose Gase (Stickstoffoxide; NO, NO2) bei autogenen Verfahren und bei Plasmaverfahren,
- Pyrolyseprodukte aus Klebstoffen beim Punktschweißkleben und beim Überschweißen organischer Beschichtungen.
Als partikelförmige Schadstoffe entstehen beim Schweißen, je nach Verfahrens-/Werkstoffkombination:
- Beim Lichtbogenhandschweißen von Chrom-Nickel-Stahl mit umhüllten hochlegierten Stabelektroden sowie beim Metall-Schutzgas-Schweißen von Chrom-Nickel-Stahl mit hochlegierten Fülldrähten enthalten die Schweißrauche Chrom(VI)-Verbindungen als Alkalichromate und Alkalidichromate (z. B. Na2CrO4, K2CrO4, K2Cr2O7). Beim MAG-Schweißen von Chrom-Nickel-Stahl mit hochlegierten Drähten treten überwiegend Chrom(III)-Verbindungen (Cr2O3, Spinelle des Typs Ni(Cr,Fe)2O4)auf; Chromtrioxid (CrO3) tritt in Schweißrauchen i. d. R. nicht auf.
- Beim MIG-Schweißen, aber auch beim Lichtbogenhandschweißen, WIG-Schweißen und Laserstrahl-Auftragschweißen von Nickel und Nickelbasislegierungen ist Nickeloxid (NiO) im Schweißrauch zu berücksichtigen. Nickelspinelle (z. B. Fe2NiO4) im Schweißrauch treten vorwiegend beim MAG-Schweißen sowie Fülldrahtschweißen ohne Schutzgas von hochlegierten Chrom-Nickel-Stählen auf. Bei Nickelspinellen ist wie bei Nickeloxiden von einer krebserzeugenden Wirkung auszugehen (TRGS 900).
- Das Schweißen von verzinkten Materialien bzw. zinkhaltigen Legierungen, z. B. Messing, führt zur Freisetzung von Zinkoxidrauch. Dieser ist wegen seiner toxischen Wirkung ("Rauchfieber") zu berücksichtigen. Wenn kupferhaltige Zusatzwerkstoffe (z. B. Legierung "CuSi3") verwendet werden, ist neben Zinkoxidrauch auch Kupferoxidrauch zu berücksichtigen. Die toxische Wirkung des Kupferoxids ist im Vergleich zum Zinkoxid als höher zu bewerten.
Beim thermischen Schneiden und Ausfugen entstehen die partikelförmigen Schadstoffe aus dem Grundwerkstoff. Die Rauchzusammensetzung ist abhängig von der chemischen Zusammensetzung des Grundwerkstoffs. Darüber hinaus können vorhandene Beschichtungen oder Verunreinigungen durch Zersetzung oder Oxidation oder Pyrolyse zu weiteren Schadstoffen führen.
Die im Rauch enthaltenen Partikel haben beim thermischen Schneiden Durchmesser zwischen 0,03 µm und – in agglomerierter Form – etwa 10 µm. Sie sind vorwiegend alveolengängig. Beim thermischen Schneidprozess von Werkstoffen mit Altanstrichen, z. B. bleihaltige Beschichtungen (Mennige), Zinkchromat, asbesthaltige Beschichtungen, können Schadstoffe wie Bleioxid, Zinkchromat oder Asbest entstehen. Diese Arbeiten sind nur mit geeignetem Atemschutz durchzuführen.
Als entstehende gasförmige Schadstoffe sind insbesondere zu berücksichtigen:
- Nitrose Gase beim autogenen Brennschneiden/Brennfugen, Plasmaschneiden/Plasmaausfugen und Laserstrahlschneiden jeweils mit Druckluft oder Stickstoff,
- Ozon beim Plasmaschneiden/Plasmaausfugen und Laserstrahlschneiden (bei Einsatz UV-Licht emittierender Laser) von Aluminiumwerkstoffen,
- Aldehyde beim Brennschneiden/Brennfugen durch Pyrolyseprodukte von Anstrichen,
- Dioxine beim Brennschneiden/Brennfugen von Werkstoffen mit Beschichtungen, die organische Chlorverbindungen enthalten, siehe hierzu auch TRGS 557.
Die beim thermischen Spritzen entstehenden Rauche und gasförmigen Schadstoffe bilden sich aus dem Spritzzusatzwerkstoff und den verwendeten Brenn- und Trägergasen. Die chemische Zusammensetzung dieser Rauche ist abhängig von der Zusammensetzung des eingesetzten Spritzzusatzwerkstoffes. Der Grundwerkstoff wird nicht angeschmolzen und nur wenig thermisch belastet.
Beim thermischen Spritzen bilden sich Partikel i. d. R. im einatembaren Bereich. In Spezialfällen können jedoch auch alveolengängige Partikel auftreten.
Beim Weich- und Hartlöten werden lediglich die Lote, nicht jedoch der Grundwerkstoff aufgeschmolzen. Die chemischen Zusammensetzungen...