Schweißen und Schneiden

Schweißen ist ein Verfahren zum Verbinden metallischer Werkstoffe durch Wärme oder Druck und Wärme. Beim Schneiden werden Werkstoffe thermisch getrennt.

Die am häufigsten angewandten Schweißverfahren sind das Autogen- und das Lichtbogenschweißverfahren. Bei beiden Verfahren handelt es sich um Schmelzschweißverfahren. Beim Autogenschweißen wird Sauerstoff mit einem Brenngas (z. B. Acetylen, Wasserstoff, Propan) als Flamme zum Schmelzen verwendet. Beim Lichtbogenschweißen dient der Lichtbogen als Wärmequelle zum Abschmelzen der Elektrode bzw. des Drahtes.

Gefahren und Gefährdungen beim Schweißen und Schneiden sind:

Verbrennungsgefahr und Brandgefährdung durch Schweißfunken (Abbildung), Metallspritzer und hohe Temperaturen der Flamme bzw. des Lichtbogens
Gefährdung der Augen durch Funkenflug bzw. Schweißspritzer und durch die sichtbaren und unsichtbaren Strahlen der Brennerflamme bzw. des Lichtbogens und des Schweißbades
Gesundheitsgefährdung durch Rauche und Gase beim Schweißen beschichteter Materialien und Werkstücke; durch gesundheitsschädliche Gase (z. B. nitrose Gase) beim Schweißen in engen Räumen, insbesondere durch Schweißrauche in Abhängigkeit von Grundwerkstoffen, Zusatzwerkstoffen und vom Verfahren (Tabelle) (Abbildung) (Abbildung)
Feuer- und Explosionsgefahr durch Funkenflug oder beim Schweißen innerhalb gefährdeter Bereiche sowie bei Schweißarbeiten in oder an Behältern, die gefährliche Stoffe enthalten haben (z. B. brennbare Flüssigkeiten, Gase, Säuren oder Laugen, Rückstände, die beim Erhitzen brennbare Gase oder Dämpfe bilden).

Allgemeine Bestimmungen:

Die Atemluft der Beschäftigten muss von gesundheitsgefährlichen Stoffen frei bleiben. Die Ergebnisse der Gefährdungsbeurteilung nach Arbeitsschutzgesetz und Gefahrstoffverordnung, die Arbeitsplatzgrenzwerte (AGW) und die biologischen Grenzwerte sind Basis für die Wahl der erforderlichen Sicherheits- und Schutzmaßnahmen und die Festlegung der arbeitsmedizinischen Vorsorgeuntersuchungen. Meist müssen beim Schweißen und Schneiden Lüftungseinrichtungen vorhanden sein. Je nach Verfahren, Werkstoffen und Einsatzbedingungen ist eine freie Lüftung, eine lüftungstechnische Anlage, Absaugen im Entstehungsbereich oder eine Kombination der Lüftungsmaßnahmen (Abbildung) erforderlich.

Schutzausrüstungen bei Schweiß- und Schneidarbeiten

Unverzichtbare Persönliche Schutzausrüstungen bei Schweiß- und Schneidarbeiten sind:

Atemschutz ist immer dann zu benutzen, wenn sich schädliche Gase, Dämpfe, Nebel oder Rauche entwickeln und eine Lüftung oder Absaugung nicht ausreichen oder nicht möglich sind.
Augenschutz ist bei allen Schweiß- und Schneidarbeiten notwendig: Zum Schutz vor Wärmestrahlen, Blendung und Verblitzen müssen Schutzbrillen (für Autogenschweißer und Schweißerhelfer) bzw. Schweißerschutzschilde oder -hauben mit Strahlenschutzfiltern getragen werden; sie schützen gleichzeitig vor Funken und Schweißspritzern.
Zur Schutzkleidung zählen Lederschürze, Schweißerschutzhandschuhe, Schutzhaube, Schutzschuhe. Ein vollständiger Schutzanzug (schwer entflammbar) ist bei Arbeiten in engen Räumen zu tragen.
Arbeitskleidung darf nicht durch entzündliche oder leichtentzündliche Stoffe wie Öl, Fette, Petroleum usw. verunreinigt sein. Die Kleidung muss den Körper ausreichend bedecken.
Gehörschutz ist in vielen Fällen erforderlich. Bei Schweißbrennern ab Größe 5 - Nennbereich 6 bis 9 - und bei Schneidbrennern ab 20 mm Schneiddicke treten Schallpegel von mehr als 90 dB(A) auf. Lärm dieser Pegelstärke ist Gehör gefährdend.

Für Schweißarbeiten sind Beschäftigungsbeschränkungen und Schutzalterbestimmungen zu berücksichtigen.

Arbeiten an Behältern (Apparaten, Fässern, Rohrleitungen usw.), die gefährliche Stoffe enthalten oder enthalten haben, erfordern besondere Sicherheitsmaßnahmen. Diese müssen vor Arbeitsbeginn von dem sachkundigen Aufsichtführenden festgelegt sein. Schweiß- und Schneidearbeiten in feuer- und explosionsgefährdeten Bereichen dürfen nur mit schriftlicher Genehmigung des Leiters des Betriebs oder dessen Beauftragten und nur unter Aufsicht durchgeführt werden. Im Schweißerlaubnisschein (Abbildung) müssen die erforderlichen Sicherheitsmaßnahmen (Abbildung) genau benannt sein, z. B.: Entfernen aller brennbaren Gegenstände und Stoffe (ggf. auch aus Nachbarräumen) bzw. Abdecken mit feuchtem Sand oder feuchtem Segeltuch; Abdichten aller Öffnungen, Fugen und Ritzen mit Lehm, Gips, Mörtel oder feuchter Erde.

Was sind autogene Schweißverfahren?

An Verteilungsleitungen für Brenngase muss jede Entnahmestelle für Brenner, in denen Brenngas mit Sauerstoff oder Druckluft verbrannt wird, mit einer Gebrauchsstellenvorlage zur Vermeidung eines Flammenrückschlages ausgerüstet sein.

Am Druckminderer darf kein höherer Arbeitsdruck als 1,5 bar Überdruck einstellbar sein. Acetylendruckminderer dürfen nur noch neu in Betrieb genommen werden, wenn sie ein berufsgenossenschaftliches Prüfzeichen oder ein staatliches Bauartzulassungskennzeichen aufweisen.

Gasschläuche müssen sicher befestigt sein (z. B. mit Schlauchschellen oder -klemmen); sie sind gegen Beschädigungen (Überfahren, Knicken, Anbrennen) sowie vor Verunreinigungen durch Öl und Fett zu schützen. Schadhafte Schläuche sind auszutauschen oder sachgemäß auszubessern.

Brenngasschläuche sind rot (bei Flüssiggas orange), Sauerstoffschläuche blau gefärbt. Flüssiggasschläuche müssen im Abstand von höchstens 250 mm mit ihrer jeweiligen Druckklasse und dem DIN-DVGW-Zeichen gekennzeichnet sein. Schläuche für Sauerstoff, Druckluft, Acetylen und übrige Gase müssen im Abstand von maximal 3 m solche Kennzeichnungen tragen.

Rohrleitungen für Gase der Schweißtechnik sollten - soweit möglich - oberirdisch und leicht zugänglich verlegt werden. Zulässig ist auch die Verlegung in begehbaren, gut belüfteten Kanälen; sind sie nicht begehbar, müssen die Kanäle mit Sand aufgefüllt sein.

Rohrleitungen für Brenngase und Sauerstoff sind vor ihrer ersten Inbetriebnahme sowie nach wesentlichen Änderungen einer Druckprüfung und einer Dichtheitsprüfung zu unterziehen. Dichtheit und ordnungsgemäßer Zustand müssen laufend kontrolliert werden.

An den Entnahmestellen der Rohrleitungen für Brenngase wie Acetylen, Flüssiggas, Erdgas, Wasserstoff ist der Einbau einer Sicherheitseinrichtung - Gebrauchsstellenvorlagen (Abbildung) oder Entnahmestellensicherungen - gegen Gasrücktritte und Flammenrückschläge vorgeschrieben, wenn das Brenngas anschließend mit Sauerstoff oder Druckluft verbrannt wird.

Acetylenflaschen müssen bei Gasentnahme stehen oder schräg liegen. Das Flaschenventil muss mindestens 0,4 m höher als der Flaschenfuß liegen. Stehende Gasflaschen sind durch Ketten, Schellen oder Gestelle gegen Umfallen zu sichern.

In der Nähe von Acetylenflaschen dürfen keine Zündquellen sein. Dies gilt im Umkreis von 1 m für jede angeschlossene Flasche; der angeschlossene Acetylenschlauch muss deshalb mindestens 3 m lang sein.

Bei hohem Bedarf an Schweißgasen koppelt man Gasflaschen zu einer Batterie zusammen. Sie sollten im Freien aufgestellt werden; andernfalls muss der Raum gut belüftet sein. Sie sind vor Witterungseinflüssen und Wärmeeinwirkung zu schützen. Bei der Versorgung mit Acetylen aus Einzelflaschen bzw. Flaschenbatterien sind gemäß TRAC 206 besondere Regeln zu beachten. z. B.:

Unmittelbar hinter der Einzelflasche bzw. der Batterie ist ein Druckminderer anzubringen, der den Betriebsdruck im angeschlossenen Netz regelt. Der Betriebsdruck ist je nach Rohrnennweite begrenzt. Er darf 1,5 bar nicht überschreiten.
Die Entnahme je Einzelflasche sollte bei einer Flaschengröße von 40 l bei kurzzeitiger Entnahme 1.000 l/h, bei dauernder gleichmäßiger Entnahme 600 bis 700 l/h nicht überschreiten.
In Arbeitsräumen dürfen bis zu sechs mit einem Sammelrohr gekoppelte Flaschen gleicher Größe und Art (Klein-Batterie) aufgestellt werden, aus denen über einen gemeinsamen Druckminderer gleichzeitig Acetylen entnommen wird. Die Aufstellung einer umschaltbaren Batterie mit bis zu 2 x 6 Flaschen ist in Arbeitsräumen zulässig, wenn jeweils nur aus einer Batteriehälfte Acetylen entnommen wird und die Flaschen der anderen Batteriehälfte bis zum Umschalten mit geschlossenen Flaschenventilen in Reserve gehalten werden.
Acetylenflaschenbatterien mit mehr als sechs Flaschen sind unter Beachtung zusätzlicher Sicherheitsanforderungen in besonderen Räumen oder im Freien aufzustellen. Sie müssen vor Sonnenstrahlen geschützt sein und es dürfen keine Zündquellen in der Umgebung sein. Zur Gasentnahme müssen die Ventile aller Flaschen voll geöffnet werden, damit eine gleichmäßige Entnahme erfolgt. Der Ausbau einzelner Flaschen aus einem Flaschenbündel ist unzulässig.

Die Umsetzung der DIN EN 1089-3 führte zu neuen Farben bei der Kennzeichnung (Abbildung) der Druckgasflaschen und zur Einführung eines Gefahrgutaufklebers, der die Anforderungen der Transportvorschriften (GGVSE) erfüllt. Die einzig verbindliche Kennzeichnung des Flascheninhalts erfolgt auf dem Gefahrgutaufkleber. Die Farbe der Flaschen gibt zusätzliche Informationen über die Eigenschaften der Gase (z. B. brennbar, oxidierend).

Schweiß-, Schneid- und Wärmebrenner sind deutlich zu kennzeichnen. Auf allen sicherheitstechnisch wichtigen Teilen müssen das Brenngas durch einen jeweils zugeordneten Buchstaben und das Herstellerzeichen angegeben sein.

Die sichere Funktion des Brenners sollte regelmäßig durch eine "Saugprobe" überprüft werden. Bei Inbetriebnahme eines Saugbrenners wird zuerst das Sauerstoffventil geöffnet und anschließend das Brenngasventil; zuletzt wird das Gemisch gezündet. Beim Abstellen wird zuerst das Brenngas- und dann das Sauerstoffventil geschlossen.

Während der Arbeit dürfen die Brenner nicht an Gasflaschen gehängt oder in Hohlgefäße eingehängt werden. Es gibt einfache Ablage- oder Aufhängevorrichtungen (Abbildung). Empfehlenswert sind Vorrichtungen mit selbsttätiger Gasabsperrung.

Was versteht man unter Lichtbogenschweißen und -schneiden?

Der Netzstrom ist zur direkten Verwendung zum Lichtbogenschweißen nicht geeignet. Es werden deshalb besondere Stromquellen verwendet.

Als Schutz gegen Gefährdung durch die Netzspannung empfiehlt sich die Verwendung von Fehlerstromschutzeinrichtungen (RCD) mit 30 mA Auslösestrom. Bei längeren Arbeitsunterbrechungen (z. B. Schichtwechsel) muss die Netzspannung abgeschaltet werden.

Für den Schweißstromkreisgilt wie für den Netzstromkreis: Es dürfen nur einwandfreie Leitungen und Betriebsmittel benutzt werden. Wenn der Lichtbogen brennt, tritt im Normalfall eine Arbeitsspannung von 15 bis 40 Volt auf - je nach Schweißverfahren und Art der verwendeten Elektrode bzw. des Drahtes. Wenn kein Lichtbogen brennt, steigt die Spannung entsprechend an; das bedeutet, dass die Leerlaufspannung u. U. für den Schweißer zur gefährlichen Berührungsspannung werden kann.

Die Leerlaufspannungwird benötigt, um den Lichtbogen zu zünden. Zur Verringerung der Gefährdung wurden Höchstwerte für die Leerlaufspannung (Abbildung) festgelegt. Sie dürfen nicht überschritten werden. Bei niedrigen Widerständen im Stromweg reichen aber auch diese Spannungswerte schon aus, um den Stromtod zu bewirken. Empfehlenswert sind daher Einrichtungen zur Minderung der Leerlaufspannung.

Vagabundierende Schweißströme, die Menschen gefährden und Material beschädigen können, müssen ausgeschlossen werden. Wichtig sind in diesem Zusammenhang der richtige Anschluss der Schweißstromrückleitung am Werkstück oder an der Schweißvorrichtung sowie ein ausreichender Querschnitt der Rückleitung und ein guter Kontakt.

Auch bei kurzen Arbeitsunterbrechungen ist der Elektrodenhalter bzw. Schweißbrenner immer auf eine isolierte Unterlage abzulegen oder an eine isolierte Haltevorrichtung zu hängen; ihn unter den Arm zu klemmen ist lebensgefährlich.

Der beste Schutz gegen elektrische Durchströmung ist eine Isolation des Lichtbogenschweißers. Deshalb sollten Schuhe mit Gummisohle und Schweißerhandschuhe mit Stulpen (z. B. aus Leder und ohne Nieten) getragen werden. Sie müssen trocken und unbeschädigt sein.

Mit einer erhöhten elektrischen Gefährdung muss immer dann gerechnet werden, wenn zwischen, auf oder an elektrisch leitfähigen Teilen geschweißt wird und eine Berührung des menschlichen Körpers mit elektrisch leitfähigen Teilen der Umgebung unvermeidbar ist. Eine erhöhte Gefährdung liegt auch vor, wenn der freie Bewegungsraum zwischen gegenüberliegenden elektrisch leitfähigen Teilen am Arbeitsplatz weniger als 2 m beträgt; ebenso an nassen, feuchten oder heißen Arbeitsplätzen, wenn die Arbeitskleidung durchfeuchtet oder durchschwitzt und somit elektrisch leitfähig ist. Schutzmaßnahmen sind in diesen Fällen:

eine ausreichende Isolation des Schweißers und seines Helfers, z. B. durch den Einsatz von Gummi-, Kunststoff- oder anderen Isoliermatten
die Verwendung von Schweißstromquellen, die für Lichtbogenarbeiten unter erhöhter elektrischer Gefährdung zulässig sind; sie müssen das Zeichen (Abbildung) tragen oder bei älteren Gerätem die Zeichen (Abbildung) bei Wechselstromquellen und (Abbildung) bei Gleichstromquellen.

Die Lichtbogenstrahlung besteht aus sichtbaren Strahlen, die die Augen blenden, aus Wärmestrahlen (Infrarot-Strahlung), die bei längerer oder ständiger Einwirkung zur Trübung der Augenlinsen (grauer Star) führen können, und aus ultravioletten Strahlen, die ein "Verblitzen" der Augen verursachen und die Netzhaut schädigen können (Abbildung). Schweißer und Schweißerhelfer müssen gegen die Strahlung daher vor allem ihre Augen, aber auch ihre Haut schützen.

Die Arbeitsplätze sind möglichst so abzuschirmen, dass weitere Personen vor der Strahleneinwirkung sicher sind. Hierzu bieten sich Wände, Stellwände oder Vorhänge an. Auch kleine, unmittelbar an der Schweißstelle aufgestellte Schutzbleche haben sich bewährt. An der Arbeitsstelle muss ein Schild "Vorsicht! Nicht in den Lichtbogen sehen" ausgehängt werden.

Weitere Lichtbogenverfahren sind das Plasmaschweißen und das Plasmaschneiden. Als Schneidgas wird je nach Brennart Stickstoff oder ein Argon-Wasserstoffgemisch eingesetzt. Gefahren beim Plasmaschneiden gehen vor allem von den nitrosen Gasen und den sehr hohen Staubemissionswerten aus. Eine spezielle Gefährdung besteht bei chrom-nickellegierten Werkstoffen.

Eine erhöhte Gefährdung beim Plasmaschneiden besteht durch

die höheren Leerlaufspannungen
die Strahlung, deren Intensität mit steigender Stromstärke wächst
den vom Plasmabrenner erzeugten Lärm.

Weitere Verfahren sind das Gießschmelzschweißen, das Unterwasserschneiden und -schweißen (Schneiden mit flüssigem Brennstoff; Elektroschneiden und -schweißen) und die Schweißarbeit in Druckluft. Die Regeln zu diesen Verfahren enthält Kapitel 2.26 der BG-Regel "Betreiben von Arbeitsmitteln" (BGR 500).

Beim Schutzgasschweißen sind wegen erhöhter Gefährdung durch die Lichtbogenstrahlung und durch Gase, Rauche und Dämpfe besondere Schutzmaßnahmen erforderlich; sie werden in der BG-Information "Lichtbogenschweißer" (BGI 553) erläutert.

Weitere Informationen zum Arbeitsschutz:

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