Schweißrauchmanagement, Schritt für Schritt

Schweißrauchmanagement war schon immer ein Problem für vielbeschäftigte Schweißbetriebe, aber mit der Verabschiedung neuer Empfehlungen der American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH) vor einigen Jahren in vielen Provinzen hat sich insbesondere die Fähigkeit, strenge Manganrauchziele einzuhalten, verbessert Betriebe müssen ihre Herangehensweise an das Rauchgasmanagement grundlegend ändern.

Grundsätzlich schreiben die Vorschriften vor, dass die Exposition gegenüber Mangan im Schweißrauch unter 0,1 mg/m3 für einatembare Partikel und unter 0,02 mg/m3 für alveolengängige Partikel gehalten werden muss. Dies entspricht einer zehnfachen Reduzierung gegenüber dem vorherigen TLV von 0,2 mg/m3.

Natürlich kann die Bedeutung des Rauchgasmanagements nicht genug betont werden.

„Schweißrauch ist ein schädliches kleines Übel da draußen, weil es sich um so feine Partikel handelt“, sagte Tom Miller, regionaler Vertriebsleiter für Kanada und die zentralen USA bei Donaldson Torit. „Es handelt sich um oxidierte Metallpartikel, die dazu neigen, sehr leicht in der Anlagenatmosphäre in der Luft zu bleiben, wodurch sie überall hin fließen und in die Oberfläche von allem in einer Anlage gelangen können. Dabei handelt es sich um superfeine Partikel im Bereich von 0,1 bis 1 Mikrometer, die sehr atembar sind.“

Die Frage ist: Wie sollte ein Unternehmen vorgehen, um die beste Lösung für seine Bedürfnisse zu finden? Letztlich gibt es kein einziges System, das alle Ihre Herausforderungen beim Schweißrauchmanagement alleine lösen kann. Wie jedoch eine Reihe von Experten erklärt haben, wächst die Vielfalt der verfügbaren Tools zur Reduzierung der Schweißrauchexposition des Bedieners immer weiter.

PSA

Eric Sommers, Produktmanager für Schweißrauchkontrolle bei Miller Electric Mfg. Co., betonte, dass eine Werkstatt, wenn sie Bedenken hinsichtlich ihrer Schweißrauche hat, zunächst einen Industriehygieniker mit der Probenahme in der Anlage beauftragen sollte.

„Sobald Sie die Belastung verstanden haben, mit der Sie es zu tun haben, können Sie die allgemein anerkannte Arbeitsschutzhierarchie der Kontrollen durcharbeiten, um zu einer Lösung zu gelangen, die für den Arbeitsschutz geeignet ist und für Ihr Budget machbar ist“, sagt Sommers erklärt.

Obwohl persönliche Schutzausrüstung (PSA) oft als allerletzte Möglichkeit zur Schweißrauchbekämpfung angepriesen wird, setzen viele Werkstätten zunächst darauf um, um die am stärksten gefährdeten Personen sofort zu schützen, und prüfen gleichzeitig andere Optionen, die auf lange Sicht praktischer sind. Langfristig sollten Arbeitgeber und Schweißer natürlich nur dann auf PSA zurückgreifen (ein PAPR-Atemschutzgerät oder ein ähnliches Atemschutzgerät mit Luftzufuhr), wenn festgestellt wurde, dass andere Methoden zur Rauchkontrolle nicht ausreichen, um die Exposition aufrechtzuerhalten Werte unterhalb der in den Vorschriften vorgeschriebenen Werte.

Während die Kombination eines PAPR mit einem Schweißhelm schwerer sein kann als Standardhelme, bemerkte Sommers, dass auch diese Technologie weiterentwickelt wird, um das Tragen bei der Arbeit komfortabler zu machen. Der Helm der T94-Serie von Miller beispielsweise wurde so konzipiert, dass er leicht und besser ausbalanciert ist und gleichzeitig eine anpassbare Luftzirkulation bietet.

Arbeitgeber und Schweißer sollten sich nur dann an PSA (ein PAPR-Atemschutzgerät (Powered Air Purifying Respirator) oder ein ähnliches Atemschutzgerät mit Luftzufuhr) wenden, wenn festgestellt wurde, dass andere Methoden zur Rauchkontrolle nicht ausreichen, um die Expositionswerte unter den gesetzlich vorgeschriebenen Werten zu halten. Foto mit freundlicher Genehmigung von Lincoln Electric Canada.

„Der Luftstrom wurde auf der Rückseite geteilt, sodass die Luft tatsächlich auf beide Seiten des Gesichts zielt und nicht von oben nach unten strömt“, sagte Sommers. „Außerdem ist es verstellbar, sodass Sie für Ihren persönlichen Komfort ändern können, wo die Luft auf Ihr Gesicht bläst.“ Auch wenn das Tragen von PSA nicht ideal ist, kann es mit den richtigen technischen Anwendungen erträglich gemacht werden.

Schweißdraht

Was die Hierarchie der Kontrollen betrifft, kann der Ersatz einer Technologie oder eines Materials durch eine andere für die Betreiber einen erheblichen Unterschied machen. Einer der neuesten Fortschritte sind Drähte mit niedrigem Mangangehalt.

„Viele Schweißingenieure zögern sehr, diese Technologie zu übernehmen, weil sie so neu ist, aber wir sehen, dass sie zunehmend in unkritischeren Anwendungen eingesetzt wird“, sagte Robert Ritchot, Bezirksleiter der Niederlassung von Lincoln Electric in Winnipeg. „Es ist schon ein paar Jahre her, seit sie zum ersten Mal eingeführt wurden, und sie beginnen sich zunehmend durchzusetzen. Sie haben jedoch ihre Grenzen. Einige erfordern beispielsweise nur Gase mit hohem Argongehalt. Aber es gibt einen großen Markt, der davon profitieren kann.“

Sommers stellte fest, dass der manganarme Element™-Draht von Hobart die Manganbelastung um bis zu 60 bis 90 Prozent reduziert. „Das geschieht natürlich unter Laborbedingungen, aber es kann ein sehr guter Anfang sein, um die Manganbelastung zu reduzieren“, sagte er. „Für die Zähigkeit, die Schweißnähte erfordern, ist immer noch ein gewisser Mangangehalt erforderlich.“

Obwohl die Werkstätten wahrscheinlich länger brauchen werden, um Schweißdraht mit niedrigem Mangangehalt einzuführen, ist dies eine relativ wirtschaftliche Option. Es kann so einfach sein, einfach die Drähte auszutauschen, aber Ritchot betonte, dass eine solche Änderung zunächst mit Ihrem Schweißingenieur geklärt werden sollte.

Rauchpistolen

Eine weitere beliebte Lösung in diesem Bereich sind Schweißrauchpistolen, die den Rauch an der Düse sammeln.

„Sie sind jetzt genauso leicht, wenn nicht sogar leichter, als herkömmliche Waffen, weil sie die Kühlwirkung der Ansaugung nutzen können, um die Waffe zu kühlen“, sagte Ritchot. „Die neueste Technologie verwendet Standard-Gasdüsen an den Pistolen, die es ermöglichen, dass das Rauchabsaugsystem weiter vom Rauch entfernt ist, um das Risiko von Problemen mit der Gasintegrität zu minimieren. Beispielsweise könnte der Absaugpunkt 65 mm von der Düse entfernt sein, während er zuvor nur 30 mm entfernt war, was insbesondere in engen Ecken zu Problemen bei Schweißnähten führen kann.“

Die Technologie hat sich in diesem Bereich schnell weiterentwickelt. Alle großen Geräteanbieter haben diese Designs entwickelt und verfeinern sie, von Lincolns Magnum® PRO-Rauchpistolen über Twecos Smoke Master® 250 bis hin zu Bernards FILTAIR™-Rauchabsaugpistole.

Schweißraucharme können problematisch sein, wenn sie regelmäßig bewegt werden müssen, um einer Schweißnaht zu folgen. Das Capture 5-System von Miller Electric wurde entwickelt, um einen stärkeren Zug für eine größere Fläche zu erzeugen. Bild mit freundlicher Genehmigung von Miller Electric Mfg. Co.

Ritchot betont jedoch, dass eine Rauchgaspistole zwar Teil Ihrer gesamten Schweißrauchlösung sein kann, eine Rauchgaspistole allein jedoch möglicherweise nicht den gesamten Schweißrauch entfernt.

Wechselrichtertechnologie

Moderne Wechselrichtertechnologie, die es Ihnen ermöglicht, eine Impulswellenform zu erzeugen, die die Lichtbogenlänge stabilisiert und Spritzer reduziert, kann eine sauberere Schweißnaht erzeugen und gleichzeitig weniger Rauch erzeugen.

„Durch die Steuerung der Lichtbogenübertragung mithilfe dieser neuen Wellenformtechnologie können Sie möglicherweise Ihr gesamtes Rauchmanagement, einschließlich Ihrer Manganbelastung, verbessern“, sagte Ritchot.

Ritchot weist außerdem darauf hin, dass Sie, wenn Sie mit der Verwendung einer erweiterten Pulswellenform beginnen, im Allgemeinen auf einen Draht mit größerem Durchmesser umsteigen müssen, da dieser häufig die Spannung senkt. Sie müssen den Strom aufrechterhalten, um eine Schweißnaht zu erzielen, die derjenigen ähnelt, die Sie mit einem Draht mit kleinerem Durchmesser erzielen würden.

Rauchabsaugarme

Rauchabsaugarme können sehr effektive Werkzeuge sein, sofern sie für die jeweilige Arbeit richtig positioniert sind. Allerdings sind sie möglicherweise nicht für alle Schweißumgebungen und -projekte geeignet, sodass eine Analyse Ihrer spezifischen Schweißsituation erforderlich ist.

„Schweißer sträuben sich möglicherweise davor, den ganzen Tag einen Arm entlang eines festen Teils zu bewegen, aber die derzeit verfügbaren lokalen Absauggeräte können dies einfach machen“, sagte Ritchot. „Aber für Situationen, in denen es möglicherweise nicht möglich ist, den Rauchabsaugarm kontinuierlich zu bewegen, können Schweißer andere technische Lösungen zur Rauchabsaugung sowie einige der anderen hier genannten Lösungen in Betracht ziehen, um die Sicherheit des Schweißers zu gewährleisten“, fuhr Ritchot fort.

Für diejenigen, die einen Rauchabsaugarm mit etwas mehr Leistung suchen, wird eine Technologie entwickelt, um dieses Problem zu lösen.

Miller hat beispielsweise seinen sogenannten Capture 5 entwickelt, der einem herkömmlichen mobilen Rauchabsauger ähnelt, aber eine Erfassungsentfernung von bis zu 5 Fuß aufweist.

„Man kann es sich wie ein doppelwandiges Rohr vorstellen“, sagte Sommers. „Sie haben das Innenrohr, das als Einlass für die Dämpfe dient. Diese Luft wird zu einem Filter geleitet. Dann wird die Abluft nicht an der Rückseite des Systems, sondern durch die Haube zwischen der Doppelwand ausgeblasen. Es saugt in einem 90-Grad-Winkel von der Abzugshaube ab und erzeugt so eine Unterdruckzone um diese Abzugshaube, die dazu beiträgt, eine Auffangzone in bis zu 5 Fuß Entfernung von der Abzugshaube zu schaffen.“ Durch eine solche Erweiterung der Aufnahmekapazität des Raucharms besteht weniger Bedarf, den Arm zu bewegen.

„Die Arminteraktion ist aus Sicherheitsgründen wirklich der größte Nachteil“, sagte Sommers. „Dadurch erreicht man eine bessere Compliance, da der Bediener den Arm nicht oder nur sehr selten bewegen muss, und aus demselben Grund auch eine höhere Produktivität.“

Umgebungsrauchsammler

Während die Fähigkeit, Dämpfe direkt an der Quelle zu sammeln, das ultimative Ziel für jedes Geschäft ist, haben die beiden zuvor genannten Hauptmethoden ihre Nachteile. Auch ein Umgebungsrauchabsaugsystem ist keineswegs ein narrensicheres System, aber wenn es richtig gewartet wird, ist es ein System, über das die Schweißer selbst nicht nachdenken müssen, wenn sie in die Werkstatt gehen.

„Es gibt keine beste Lösung“, sagte Miller von Donaldson Torit. „Quellenerfassungssysteme sind vor Ort manchmal schwierig anzuwenden, da die meisten Schweißarbeiten an großen Schweißteilen erfolgen, die nicht erfolgreich eingedämmt werden können. Und bei Rauchpistolen trägt der Schlauch Gewicht, was zu einem Ermüdungspunkt führen kann. Ein Umgebungssystem wird hingegen basierend auf der physischen Geometrie des Raums der Schweißerei eingerichtet und berücksichtigt ergonomische Konflikte, wie z. B. Brückenkräne, die möglicherweise mit der Luftströmung und der Kanalisierung in Konflikt geraten.“

Wie andere schweißbezogene Technologien wurden Umgebungsrauchabscheider so verfeinert, dass sie in Fertigungshallen weniger störend wirken. Dabei kann es sich entweder um Kanalsysteme handeln, die den gesamten Rauch zu einem entfernten Staubabscheider transportieren, oder um modulare Systeme, bei denen die Luft in einem vollständig integrierten System in der Werkstatt gefiltert wird, wobei bei Bedarf zahlreiche solcher Systeme platziert werden.

Miller sagte, dass einige Werkstätten neuartige Methoden zur Eindämmung und Absaugung von Schweißrauch finden, um die Kosten solcher Systeme in den Griff zu bekommen.

„Ein großer Gerätehersteller im Mittleren Westen, der Schweißteile in LKW-Chassis-Größe schweißt, verfügte über eine Schweißhalle, die an drei Seiten von einem Montagebereich, dem Schneiden und Formen sowie einer Reihe von Lackiersystemen umgeben war“, erklärte Miller. „Um zu verhindern, dass Luftschadstoffe in diese anderen Bereiche gelangen, hängten sie Vorhänge von der Dachlinie bis zu einer Höhe auf, die den Gabelstaplerverkehr noch zuließ, aber den Schweißrauch in diesem Bereich isolierte. Das ist ein Raum von 100 Fuß mal 300 Fuß in einer Anlage, die wahrscheinlich zwölfmal so groß ist. Wir mussten die Luft nur in diesem einen Bereich filtern, was eine starke Reduzierung des Gesamtluftstroms durch das Absaugsystem und kleinere Ventilatoren, Steuerungen, Kanäle und Filter bedeutete.“

Miller schlug vor, dass Sie bei einem Umgebungssystem sorgfältig überlegen, wie Ihre Prozesse funktionieren, welche Ziele der Rauchabsaugansatz für die Anlage verfolgt und welche anderen Prozesse gleichzeitig berücksichtigt werden müssen.

„Eine Werkstatt konzentriert sich möglicherweise stark auf Schweißrauch, es kann jedoch auch Nebenprozesse geben, die bei einer Einführung ebenfalls berücksichtigt werden sollten“, sagte Miller. „Beim Schleifen und Endbearbeiten entstehen beispielsweise auch Luftschadstoffe, die ebenfalls berücksichtigt werden müssen.“

Miller rät, sicherzustellen, dass die Filtermedien des Umgebungssystems der Aufgabe gewachsen sind, diese kleinen Partikel aufzufangen. „Einige Systeme saugen die Luft effizient ab, können aber aufgrund der Ineffizienz ihrer Filtermedien bis zu 30 Prozent der Schadstoffe wieder in die Anlagenatmosphäre zurückführen“, sagte er. „Suchen Sie nach einem Filtermedium mit einer Effizienz von bis zu 0,3 Mikron, das auch weit über 2.000 Stunden lang im Einsatz ist.“

Es ist auch wichtig sicherzustellen, dass ein System für Ihr Team leicht zu warten ist. „Ohne die richtige Wartung kann ein System Leistung verbrauchen, während es der Anlage kaum oder gar nichts bringt“, sagte Miller.

Letztendlich wird es wahrscheinlich die Implementierung einer Kombination mehrerer dieser Technologien sein, die es Ihnen ermöglicht, die Expositionsgrenzwerte einzuhalten und in Ihrer Anlage eine sauberere Schweißerei zu schaffen. Stellen Sie sicher, dass Sie die richtige Mischung für Ihren Shop finden.

Herausgeber Robert Colman ist unter [email protected] erreichbar.

Donaldson Torit, 800-365-1331, www.donaldsontorit.com

Lincoln Electric Kanada, 416-421-2600, www.lincolnelectric.ca