DVS-Studie „Entstehung von Schweißrauch beim Metallschutzgasschweißen“

DVS-Studie „Entstehung von Schweißrauch beim Metallschutzgasschweißen“

Das Metallschutzgasschweißen (MSG-Schweißen) zählt in den industriellen Fertigungsbereichen der Metallverarbeitung zu den wirtschaftlich bedeutendsten Fügeverfahren und zeichnet sich durch eine universelle Einsetzbarkeit, hohe Abschmelzleistungen und hohe realisierbare Schweißgeschwindigkeiten aus. Aufgrund dieser Flexibilität und Wirtschaftlichkeit spielt das MSG-Schweißen eine herausragende Rolle für die Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Industrie. Bei der Nutzung eines Lichtbogens als thermisches Werkzeug werden allerdings Emissionen freigesetzt, die in der Fertigungsumgebung auf dort tätiges Personal einwirken. Diese verfahrensbedingten Emissionen treten in Form von optischer Strahlung, Schall und Schweißrauch auf und stellen eine gesundheitliche Gefährdung für die Beschäftigten dar. Daher müssen entsprechende Schutzmaßnahmen ergriffen werden.

Der Schweißrauch besteht aus gas- und partikelförmigen Stoffen (Gasen, Stäuben). Art und Menge dieser gebildeten Gefahrstoffe sind von den Werkstoffen und den eingesetzten Schweißverfahren abhängig . Die chemische Zusammensetzung der Aerosole ist dabei maßgeblich von der chemischen Zusammensetzung der eingesetzten Werkstoffe abhängig, während das angewendete Verfahren und die gewählten Schweißparameter vorwiegend die Menge des entstehenden Schweißrauches beeinflussen.

Bei einer ganzheitlichen Betrachtung der Schweißrauchthematik ist eine Unterscheidung zwischen der Schweißrauchemission und der Schweißrauchexposition von entscheidender Bedeutung. Die Schweißrauchemission ist die Art und Menge Schweißrauch, die ein bestimmter Schweißprozess emittiert. Sie wird als Schweißrauchmasse pro Zeit angegeben. Die Schweißrauchexposition bezeichnet die Art und Menge Schweißrauch, der ein Mensch ausgesetzt ist. Sie wird in der Regel als mittlere Massenkonzentration (Masse pro Luftvolumen) über diesen
Zeitraum angegeben.

Die vorliegende Literaturstudie zur Entstehung von Schweißrauch beim Metallschutzgasschweißen leistet auf dem wichtigen Gebiet des Arbeitsschutzes in der Schweißtechnik einen entscheidenden Beitrag. Sie wurde durch die Forschungsvereinigung Schweißen und verwandte Verfahren e. V. des DVS, kurz: DVS Forschung, mit Unterstützung der Berufsgenossenschaft Holz und Metall beauftragt. Die Studie wertet nationale und internationale Literatur zum Thema aus und stellt den derzeitigen Kenntnisstand dar. Denn: Was wir wissen, ist, dass bei jeder Schweißaufgabe für den Metallschutzgasschweißenden und sein Umfeld Gefährdungen durch Schweißrauche entstehen – unabhängig von Werkstoff und Art der Aufgabe. Was wir bisher jedoch nicht oder nur unzureichend kannten, war der aktuelle Status Quo.

In einer Bestandsaufnahme trägt deshalb die vorliegende Studie zusammen, an welchen Stellen die Literatur Hinweise zur Freisetzung von Schweißrauch beim Metallschutzgasschweißen gibt oder welche Mechanismen für die Entstehung von Schweißrauch sorgen. Ziel dieser Studie ist es, den Kenntnisstand zur Entstehung von Schweißrauch beim Metallschutzgasschweißen auf Basis einer Auswertung nationaler und internationaler Literatur zu beschreiben. Hierbei stehen neben den physikalischen Randbedingungen insbesondere die vielfältigen Einflussfaktoren im Mittelpunkt. Die Studie leistet damit einen Beitrag zur besseren Implementierung von Arbeitsschutzmaßnahmen in der schweißtechnischen Fertigung. Gleichzeitig dient sie als Informationsschrift und Nachschlagewerk.

Neben wissenschaftlichen Erkenntnissen über die langfristigen gesundheitlichen Auswirkungen von Schweißrauch hat auch die Anpassung  gesetzlicher Regelungen und Grenzwerte zu einem Handlungsbedarf für Unternehmen und Anwender geführt. Die Studie soll als Ausgangspunkt für zukünftige Forschung dienen, bei der neben der Klärung grundlegender Mechanismen insbesondere technologische Lösungen für die Verringerung von Schweißrauchemission und -exposition im Mittelpunkt stehen.

Inhaltsverzeichnis:

• Einleitung
  • Grundlagen des MSG Schweißens
  • Rahmenbedingungen und Schutzmaßnahmen
  • Exposition
  • Gesundheitliche Auswirkungen
• Schweißrauchfreisetzung beim Metallschutzgasschweißen
  • Einordnung der wesentlichen Randbedingungen für die Freisetzung von Schweißrauch
  • Charakterisierung typischer Schweißrauchemissionen
• Mechanismen der Schweißrauchentstehung
  • Physikalische Zusammenhänge und Lichtbogenphänomene
  • Schweißrauchpartikelbildung
• Prozesstechnische Einflussfaktoren
  • Allgemeiner Zusammenhang zwischen Lichtbogenparametern und Einstellgrößen
• Werkstoffbedingte Einflussfaktoren (Grundwerkstoff / Draht / Gas)
  • Auswirkung des Grundwerkstoffes und der Schweißzusätze (Massivdraht/Fülldraht)
  • Auswirkung der Schutzgase
• 6 Forschungsbedarf