Dipl.-Ing. Dirk Rittershaus, Dr.-Ing. Vilia Elena Spiegel-Ciobanu
Das Gasschweißen und die damit verwandten Verfahren, wie
- Flammlöten,
- Flammspritzen,
- Brennschneiden,
- Flammstrahlen,
- Flammrichten,
- Flammwärmen,
- Flammhärten,
benötigen Brenngas-Sauerstoff- oder Brenngas-Luft-Flammen. Für das Gasschweißen, Flammstrahlen und Flammrichten wird als Brenngas vorwiegend Acetylen mit seiner sehr hohen spezifischen Flammenleistung eingesetzt. Bei anderen Verfahren lassen sich auch andere Brenngase, wie Erdgas, Flüssiggas oder Wasserstoff, verwenden.
Die sicherheitstechnischen Daten der wichtigsten Brenngase sind in Abb. 1 und Abb. 2 zusammengestellt.
Abb. 1: Explosionsbereiche
Abb. 2: Dichte von Gasen
Sauerstoff
Sauerstoff ist etwas schwerer als Luft. Er fördert die Verbrennung sehr intensiv. Sowohl Sauerstoffanreicherung als auch Sauerstoffmangel sind mit den menschlichen Sinnesorganen nicht feststellbar. Selbst flammhemmend ausgerüstete Schweißerschutzkleidung kann bei Sauerstoffanreicherung brennen. Es ist beim Umgang mit Sauerstoff auf absolute Öl- und Fettfreiheit zu achten.
Sauerstoff wird durch Luftzerlegung gewonnen. Transport und Lagerung erfolgen tiefkalt verflüssigt in speziellen Tanks oder als Druckgas in Druckgasflaschen bzw. Flaschenbündeln unter einem Fülldruck von bis zu 300 bar.
Acetylen
Acetylen ist etwas leichter als Luft, es ist ein ungesättigter Kohlenwasserstoff. Als instabiles Gas kann es unter Druck auch ohne Sauerstoff- oder Luftzufuhr explosionsartig zerfallen. Mit Kupfer oder auch Silber kann Acetylen eine explosionsfähige chemische Verbindung bilden. Diese Werkstoffe dürfen nicht für Acetylenleitungen oder Anlagenteile eingesetzt werden.
Acetylen entsteht u. a. durch die Reaktion von Calciumcarbid mit Wasser. Heute wird Acetylen vorwiegend aus Erdöl gewonnen. Transport und Lagerung erfolgen in gelöster Form mit speziellen Druckgasflaschen, die mit einer porösen Masse gefüllt sind.
Erdgas
Erdgas ist ebenfalls leichter als Luft und besteht in der Hauptsache aus Methan. Beimengungen von Kohlendioxid, Stickstoff, Schwefelwasserstoff und anderen Schwefelverbindungen sind in unterschiedlichen Mengen, je nach Herkunft des Erdgases, möglich. Dem Verbraucher stehen üblicherweise gereinigte Gasgemische mit definierten Heizwerten aus öffentlichen Verteilungsnetzen zur Verfügung.
Wasserstoff
Wasserstoff ist sehr viel leichter als Luft. Er entsteht aus der Spaltung von Erdgas. Transport und Lagerung erfolgen unter hohem Druck in Druckgasflaschen oder Flaschenbündeln. Hauptsächlich wird Wasserstoff in Verbindung mit Stickstoff als Formiergas eingesetzt. Als Brenngas der Autogentechnik ist die Anwendung rückläufig.
Flüssiggas
Flüssiggas ist ein Propan-Butan-Gemisch und auch in der Gasphase sehr viel schwerer als Luft. Es kann sich in Vertiefungen sammeln. An der Grenzfläche zur darüber liegenden Luft bildet sich in einer Zwischenschicht ein zündfähiges Brenngas-Luft-Gemisch. Propan/Butan ist ein Nebenprodukt bei der Erdgasförderung. Lagerung und Transport erfolgen als unter Druck verflüssigtes Gas in Druckbehältern oder Tanks. Zur Verwendung ist also in jedem Falle ein Verdampfen der Flüssigkeit erforderlich.