Ist Alu-Schweißen giftig?

von Jörg Reips verfasst am 13.09.2021 12:12:52

Beim Schweißen von Aluminium entstehen wie bei allen anderen schweißbaren Metallen und Metalllegierungen Emissionen in Form von Verbrennungs- und Verdampfungsrückständen.

Welche Schutzmaßnahmen sind hier geeignet und ist Alu-Schweißen giftig?

Emissionen beim Schweißen von Aluminium

Beim Lichtbogenschweißen entstehen sowohl Gase als auch Partikel, die man zusammen als Schweißrauch bezeichnet. Beim Schweißen von Aluminium entsteht beim Materialübergang vom Zusatzwerkstoff auf den Grundwerkstoff hauptsächlich sogenanntes Aluminiumoxid, was in Form von Partikeln im Schweißrauch zu finden ist. Diese Partikel können in Abhängigkeit vom angewendeten Schweißverfahren eine Größe von 10 bis zu 400 Nanometern haben.

Die Größe von Partikeln entscheidet darüber, wie weit sie eingeatmet werden und ob sie bis in die Lungenbläschen, die sogenannten Alveolen, vordringen und sich dort festsetzen können.

Alle in der Luft schwebenden Partikel, die über die Atemwege aufgenommen werden können, zählen zur einatembaren Staubfraktion, auch E-Staub genannt. Die kleineren Partikel dieser E-Fraktion schaffen es auch bis in die Alveolen, also bis in die Lungenbläschen, und werden daher als alveolengängige Staubfraktion oder A-Staub bezeichnet.

Die Partikel im Schweißrauch zählen aufgrund ihrer kleinen Größe (0,001 mm) zu den A-Stäuben und können durch das Selbstreinigungssystem der Lunge nicht so einfach wieder aus dem Körper entfernt werden.

Einatembare und alveolengängige Staubfraktion

(Quelle: Grafik in Anlehnung an BGHM)

Beim Schweißen von Alu kann das Einatmen dieser Partikel in Form von Aluminiumoxid, wenn es im Übermaß geschieht, zu Erkrankungen der Atemwege und der Lunge führen, häufig in Form von Bronchitis. Aluminiumoxid wird als lungenbelastender Gefahrstoff beim Schweißen eingestuft und kann im schlimmsten Fall zur Aluminose, der Aluminiumstaublunge, führen. Aluminose ist nicht heilbar und zählt zu den entschädigungspflichtigen Berufskrankheiten.

Ob Alu-Schweißen giftig ist und welche Schädigung tatsächlich auftritt, ist dabei hauptsächlich von der Intensität und weniger von der Dauer der Exposition mit dem lungenbelastenden Aluminiumoxid abhängig. Die Gefährdung durch Metalloxide wird über den allgemeinen Staubgrenzwert bewertet und gilt daher auch für Aluminiumoxid (Technische Regeln für Gefahrstoffe: TRGS 900 „Arbeitsplatzgrenzwerte“).

Eine weitere Emission, die beim Schweißen von Aluminium entsteht, ist das Gas Ozon.

Ozon entsteht unter dem Einfluss von UV-Strahlung und Sauerstoff. UV-Strahlung entsteht beim Schutzgasschweißen durch den Lichtbogen. Blanke Oberflächen wie Aluminium begünstigen deren Reflektion, was zu einer erhöhten Bildung von Ozon führt. Paradoxerweise behindern aufsteigende Schweißrauche die Entstehung von Ozon, da es dann zu weniger Reflexionen kommt.

Die bevorzugten Schweißverfahren für das Schweißen von Aluminium sind das MIG-Schweißen oder WIG-Schweißen. Bei diesen beiden Verfahren entsteht in der Regel weniger Schweißrauch als beim MAG-Schweißen, so dass die Bildung von Ozon durch eine geringe Rauchentwicklung begünstigt wird.

Beim Aluminiumschweißen entsteht Ozon also oftmals in höherer Konzentration. Nach TRGS 905 (Technische Regeln für Gefahrstoffe: TRGS 905 „Verzeichnis krebserzeugender, keimzellmutagener oder reproduktionstoxischer Stoffe“) wird Ozon als giftiges, krebserzeugendes Gas eingestuft. Ein Teil des instabilen Ozons zerfällt allerdings wieder zu Sauerstoff im Bereich der Rauchgasemissionen, so dass kritische Grenzwerte in der Regel nicht erreicht werden.

Wenn man sich also die Frage stellt, ob Alu-Schweißen giftig ist, sollte man beachten, dass neben dem lungenbelastenden Aluminiumoxid im Schweißrauch auch ein hoch gefährliches Gas wie Ozon entsteht.

Daher sollten Aluminiumemissionen in jedem Fall direkt an der Entstehungsstelle mit geeigneten mobilen oder stationären Schweißrauch-Absaugsystemen – am besten in Kombination mit Absaugbrennern – möglichst effektiv und ohne Beeinträchtigung der Prozessfähigkeit aus der Arbeitsumgebung abgesaugt werden.

Schutzmaßnahmen beim Schweißen von Aluminium

Beim Schweißen von Aluminium – so wie bei allen anderen Schweißverfahren auch – sollte möglichst vermieden werden, dass die giftigen Schweißdämpfe während des Schweißens eingeatmet werden. Je näher sich die Schweißrauchabsaugung direkt am Prozess befindet, desto besser ist der Schweißer selbst und alle Kolleginnen und Kollegen in der Produktionshalle vor schädlichen Partikeln und Gasen im Schweißrauch geschützt, da der Schweißrauch dann nicht in die Umgebungsluft gelangen kann.

Die effektivste Methode ist der Einsatz von Rauchgas-Absaugbrennern in Kombination mit Rauchgas-Absauggeräten, da hier die Partikel direkt am Entstehungsort abgesaugt werden. Hier kann eine Effektivität von bis zu 95% erreicht werden.

Rauchgas-Absaugbrenner sind in nahezu allen Leistungsbereichen für MIG/MAG-Anwendungen und auch für den WIG-Bereich verfügbar.

Hallenlüftungen und Absauganlagen, die in der Regel weit vom Entstehungsort des giftigen Schweißrauchs entfernt sind, bieten nur einen unzureichenden Schutz, da die Emissionen hier schon vom Schweißer eingeatmet wurden, bevor sie abgesaugt werden konnten.

In der Abbildung sind die verschiedenen Absaugtechniken eingeordnet und mit typischen Kenngrößen wie Abständen und benötigten Absaugvolumina gekennzeichnet:

Absaugtechniken im Überblick

Wenn Sie beim Alu-Schweißen giftigen Schweißrauch effizient absaugen möchten und den größtmöglichen Schutz für Ihre Schweißer suchen, sind Sie mit einer brennerintegrierten Absaugung auf jeden Fall auf der sicheren Seite.

Als Fazit lässt sich sagen: Beim Schweißen von Aluminium entstehen giftige Rauchgase und somit kann man die Frage, ob Alu-Schweißen giftig ist, mit einem klaren „Ja“ beantworten.

 

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Themen: Schweißrauchabsaugung, Aluminium schweißen