Schweißrauch-Absaugung und Arbeitsschutz im Chemieanlagenbau

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Eine Absaughaube sorgt für Punktabsaugung von Schweißrauch im Chemieanlagenbau.

Damit sich chemische Medien optimal transportieren und lagern lassen, ist die hohe Dichtigkeit der Behälter von elementarer Bedeutung für den Anlagenbau. Ob beim Schneiden oder Verbinden von Blechen und Profilen aus unterschiedlichen, oft chrom-nickelhaltigen Werkstoffen sind fügetechnische Prozesse in der Branche bis heute stark gefragt. Weil es für robuste und zugleich langlebige Verbindungsstellen sorgt, kommt dem Schweißen dabei ein besonderer Stellenwert zu. Denn bei der Herstellung von Apparaten, Behältern oder Rohrleitungen ermöglicht es eine präzise Verarbeitung von Elementen aus Baustählen, Edelstählen und anderen Materialien. Doch genau in diesen Herstellungsprozessen entstehen beim Schweißen gesundheitliche Gefahren für die beteiligten Mitarbeiter.

Schweißrauch und auch Schneidstaub bestehen zu einem Großteil aus sogenannten alveolengängigen Partikeln, die bis in die Lungenbläschen vordringen können – in Abhängigkeit vom jeweiligen Werkstoff und Verfahren in unterschiedlicher Gefahrenintensität. Beispielsweise werden beim Schweißen Eisen- oder Aluminiumoxide, Stickoxide und Ozon oder Chromverbindungen und Nickeloxide freigesetzt. Je nach Ausprägung wirken sie lungenbelastend, toxisch oder wie im Fall von Chrom(VI) oder Nickel sogar krebserzeugend auf den menschlichen Körper. Während grundsätzlich ein Minimierungsgebot für die Gefahrstoffe gilt, schreibt der allgemeine Arbeitsplatzgrenzwert für alveolengängige Stäube eine Maximalkonzentration von 1,25 mg/m³ an Schweißrauch im Atembereich des Schweißers vor – bezogen auf einen Achtstundenarbeitstag.

Bestehende Regelwerke kürzlich überarbeitet

In jüngerer Zeit rücken gesenkte Grenzwerte für spezifische Stoffe und alveolengängige Stäube, neue Beurteilungskriterien für krebserregende Stoffe und Erkenntnisse aus der Arbeitsschutzpraxis das Thema verstärkt in den Fokus. Ein Beispiel ist der Grenzwert für Mangan, das in jedem Baustahl vorkommt. Der Grenzwert wurde hier von 0,5 mg/m³ (E) auf 0,02 mg/m³ abgesenkt und ist deutlich schwerer einzuhalten als der allgemeine Staubgrenzwert. Solche Änderungen haben verschiedene Expertengremien in jüngster Vergangenheit veranlasst, das bestehende Regelwerk zu überarbeiten. Die maßgebliche Technische Regel für Gefahrstoffe TRGS 528 – Schweißtechnische Arbeiten – sowie die neue DGUV-Regel 109-002 „Arbeitsplatzlüftung – lufttechnische Maßnahmen“ wurden kürzlich aktualisiert. Beide konkretisieren die wichtigen Vorgaben für unterschiedliche Verarbeitungsszenarien in bisher nie dagewesener Form. Um eine Rangfolge an Schutzmaßnahmen in der Praxis festzulegen, liegt dem Arbeitsschutz das sogenannte STOP-Prinzip zu Grunde. Dieses steht für 1. Substitution, 2. Technische und 3. Organisatorische Maßnahmen sowie 4. Persönliche Schutzausrüstung.

Der Wechsel auf alternative Verfahren oder Werkstoffe hat zwar höchste Priorität, aufgrund von Machbarkeits- und Wirtschaftlichkeitsaspekten ist das allerdings nicht immer umsetzbar. Eine Schlüsselrolle für den effektiven Arbeitsschutz und die Einhaltung der Grenzwerte nehmen daher absaugtechnische Einrichtungen ein. Die Gefahrstoffabsaugung verfolgt dabei das Ziel, Schweißrauch oder Schneidstaub möglichst unmittelbar an der Entstehungsstelle zu erfassen und vom Schweißer weg abzusaugen. Vorrang hat daher immer die Punktabsaugung. Raumlüftungssysteme sind als alleinige Schutzmaßnahme unzulässig und sollten nur ergänzend zum Einsatz kommen.

Absaugbrenner bei oft wechselnden Arbeitsplätzen

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Wo ein hoher Grad an Mobilität gefragt ist, eignet sich insbesondere die brennerintegrierte Absaugung. Bilder: Kemper

Diese grundsätzliche Vorgabe umzusetzen, stellt Betriebe im chemischen Anlagenbau allerdings vor besondere Herausforderungen. Bei der Verarbeitung von unlegierten und hochlegierten Stählen dominiert in der Branche das MAG-Schweißverfahren (Metall-Aktivgas-Schweißen). Dieses weist ein hohes bis sehr hohes Gefährdungspotenzial auf. Dadurch steigen gleichzeitig die Anforderungen an den Arbeitsschutz. Der Einsatz von Absaugtechnik ist sogar zwingend vorgeschrieben. Aufgrund der oftmals schwierigen Geometrien und vergleichsweise großen Dimensionen der Bauteile sind die Verarbeitungsprozesse in der Branche zudem geprägt durch oft wechselnde Arbeitsplätze. Die Herstellung von Silo-Großbehältern, Zwischenlagern oder Rohrleitungen in Einzelabmessungen bis zu 12 m stehen in der Regel auf der Tagesordnung. Die Punktabsaugung ist daher nicht so einfach umsetzbar wie an einem einzelnen festen Arbeitsplatz in einer Schweißwerkstatt.

Weil beim Schweißen im Anlagenbau ein hoher Mobilitätsgrad gefragt ist, müssen Schweißer die Absaugung leicht mitführen können. Daher eignet sich insbesondere die brennerintegrierte Absaugung, bei der die Gefahrstofferfassung direkt am Schweißbrenner dicht oberhalb der Schutzgasdüse ansetzt. Lange galten solche Systeme unter Schweißern als zu schwer und unhandlich. Eine neue Generation der Absaugbrenner schafft aber einen hohen Bedienkomfort und bietet darüber hinaus weitere Vorteile. Denn um den Schweißrauch optimal zu erfassen, muss die Absaugung auf die technischen Parameter des jeweiligen Schweißbrenners abgestimmt sein. Das System Vacufil von Kemper begegnet dieser Herausforderung mit smarter Technologie: Die digitalen Varianten verfügen über eine hinterlegte Datenbank mit den Brennermerkmalen unterschiedlicher Hersteller. Dazu wurden die gängigsten Brenner in eigenen Versuchsreihen vermessen. Mittels einfacher Auswahl auf dem Touch-Display suchen Schweißer den eingesetzten Brenner aus, die Absaugung stellt sich automatisch ein und erzeugt den passenden Luftvolumenstrom.

Mobile Absauggeräte als Alternative

Für die Hauptanwendungen im chemischen Anlagenbau eignen sich neben der brennerintegrierten Absaugung auch mobile Absauggeräte, die Gefahrstoffe per Absaugdüse oder -trichter beziehungsweise Absaugarm mit Absaughaube erfassen. Wichtig dabei ist eine einfache Handhabung für den Schweißer. Absaugarme zum Beispiel sollten freitragend, die Absaughauben um 360° drehbar sein. Eine integrierte LED-Beleuchtung verschafft zudem einen besseren Blick auf das Werkstück. Sollten kleinere Schweißungen an festen Arbeitsplätzen nötig sein, ist die Absaugung mittels Absaugarm und Absaughaube die am häufigsten genutzte Variante. Sie sorgt für die höchsten Erfassungsgrade. Im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen erreichen flanschförmige Absaughauben aufgrund ihrer strömungstechnischen Gestaltung ein größeres Saugfeld und reduzieren so die manuelle Nachführung durch den Schweißer.

Raumlüftungssysteme als Ergänzung zur Punktabsaugung

Über die Punktabsaugung hinaus wird für den Chemieanlagenbau der ergänzende Einsatz von Raumlüftungssystemen empfohlen. Ausschlaggebend dafür sind das hohe bis sehr hohe Gefährdungsrisiko bei den eingesetzten Verfahren und die oft schwer zugänglichen Bauteile. Diese Systeme unterstützen die Punktabsaugung dabei, auch die umliegenden Mitarbeiter zu schützen. Der Cleanairtower von Kemper zum Beispiel lässt sich einfach ohne zusätzliche Installation eines Rohrleitungssystems aufstellen und nutzt die Thermik des Schweißrauchs. Er saugt rauchbelastete Luft in einer Höhe von etwa 3 m ein, filtert sie und führt die Luft in Bodennähe rundum wieder zu. So wird Schweißrauch aus dem Aufenthaltsbereich der Schweißer verdrängt und sein Aufsteigen unterstützt. Schweißer selbst sollten sich im Rahmen des persönlichen Arbeitsschutzes zudem mit entsprechenden Atemschutzmasken oder belüfteten Helmen ausrüsten.

Neben dem Einsatz von Absaugtechnik werden sogenannte organisatorische Maßnahmen immer wichtiger. Schweiß- und Schneid-Arbeitsbereiche sollten räumlich im Optimalfall von anderen Betriebseinheiten getrennt sein. Dadurch können sich Gefahrstoffe erst gar nicht in der Produktion ausbreiten. Dies gelingt zum Beispiel mittels einer kompletten Trennung von Arbeitsbereichen oder speziellen Schweißkabinen. Solche räumlichen Fragestellungen sind auch beim Einsatz von automatisierten Verfahren im Chemieanlagenbau relevant. Die räumliche Trennung von Prozessen zur Verarbeitung niedrig- und hochlegierter Stähle stellt aufgrund der unterschiedlichen Emissionsklassen eine weitere effektive Arbeitsschutzmaßnahme dar.

Weil Edelstähle bei den hohen Reinheitsvorschriften für chemische Produkte oft gefragt sind, hat die Verarbeitung dieser Werkstoffe einen entsprechend hohen Stellenwert im Chemieanlagenbau. Beim Schweißen von Chrom-Nickel-Stahl entstehen krebserzeugende Gefahrstoffe, die in den höchsten Emissionsgruppen eingestuft sind. Für eine effektive Absaugung und Rückführung der gereinigten Luft in den Arbeitsbereich sind in Deutschland Absaugsysteme mit W3-Zertifizierung vorgeschrieben.

Nicht nur explosionsfähige Stäube sind eine Gefahr in der Chemieindustrie. Auch bei maßgeblichen fügetechnischen Verfahren wie dem Schweißen von Behältern entstehen gesundheitsschädigende Gefahrstoffe. Der richtigen Absaugtechnik kommt im Chemieanlagenbau daher eine große Bedeutung zu.Read More

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