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Archiv: ^{2008, 07/2013}

1 Vorwort

Schweißen, Schneiden und verwandte Verfahren sind in der Metallverarbeitung die Verfahren, mit denen Bauteile gefügt, getrennt oder deren Oberflächen bearbeitet werden. Geschweißt wird nicht nur in der "klassischen" metallverarbeitenden Industrie, sondern in nahezu allen Branchen in der Industrie und im Handwerk. Die zahlreichen Anwendungen haben zu einer stetigen Weiterentwicklung der Verfahren und damit zu einer Verfahrensvielfalt geführt.

Schweißverfahren werden oftmals anhand der eingesetzten Energien wie Gas, Strom, Laser oder Reibung klassifiziert. Von großer technologischer und wirtschaftlicher Bedeutung sind die elektrischen Verfahren, insbesondere die Lichtbogenverfahren. Dazu gehören u. a. das Metallaktivgas- (MAG), das Metallinertgas- (MIG), das Wolframinertgas- (WIG) und das Lichtbogenhandschweißen (LBH).

Schweißprozesse erfordern speziell ausgebildete Schweißerinnen und Schweißer, zumal an Schweißverbindungen immer höhere Qualitätsanforderungen gestellt werden.

Schweißen, insbesondere Lichtbogenschweißen, ist jedoch auch mit zahlreichen Gefahren verbunden. Diese können entstehen durch:

• elektrischen Strom
• Lichtbogenstrahlung
• thermische Energie
  (Brände, Explosionen sowie Verbrennungen)
• Gefahrstoffe
• unter Druck stehende Prozessgase
• Lärm
• mechanische Gefährdungen

Diese Informationsschrift soll Schweißerinnen und Schweißern helfen, die mit den Lichtbogenverfahren verbundenen Gefahren zu erkennen und einzuschätzen, sie soll aber auch Informationen über erforderliche Schutzmaßnahmen liefern.

2 Anwendungsbereich

Diese Schrift gibt Hilfestellung bei der Umsetzung von Sicherheit und Gesundheit bei folgenden Verfahren:

Abb. 2-1 Lichtbogenverfahren (mit Ordnungsnummern nach DIN EN ISO 4063)

3 Elektrische Gefahren und Schutzmaßnahmen

3.1 Gefahren durch elektrischen Strom

Elektrische Gefährdung

Eine elektrische Gefährdung beginnt, wenn:

• eine Spannung höher als 25 V Wechselspannung (Effektivwert) oder 60 V Gleichspannung berührt werden kann
• und dabei ein ausreichend hoher Strom fließen könnte.

Daher muss eine erste Schutzmaßnahme als Basisschutz (z.B. Isolierung) umgesetzt werden.

Zulässige Berührungsspannung

Die zulässige Berührungsspannung wird überschritten:

• wenn eine Spannung höher als 50 V Wechselspannung (Effektivwert) oder 120 V Gleichspannung berührt werden kann
• und dabei ein ausreichend hoher Strom fließen könnte.

Von diesen Werten an wird die Körperdurchströmung für den Menschen so gefährlich, dass irreversible Schäden auftreten können. Zusätzlich zum Basisschutz muss eine zweite Schutzmaßnahme als Fehlerschutz (z.B. Schutztrennung) umgesetzt werden.

Abb. 3-1 Längsdurchströmung eines menschlichen Körpers

Abb. 3-2 Querdurchströmung eines menschlichen Körpers

Körperdurchströmung

Strom fließt nur in einem geschlossenen Stromkreis. Die Stromstärke (I) in Ampere [A] ist von der Spannung (U) in Volt [V] und von der Größe des Widerstands (R) in Ohm [Ω] abhängig.

Bei konstanter Spannung ist die Stromstärke allein von der Größe des Widerstands abhängig. Wenn der Widerstand gegen Null geht, steigt die Stromstärke gegen unendlich (Kurzschluss). Der Zusammen hang wird anhand des Ohmschen Gesetzes erkennbar:

I = U/R

Für den Menschen besteht dann Gefahr, wenn er selbst ein Teil des Stromkreises wird. Der Strom durchfließt den menschlichen Körper auf kürzestem Weg. Sollte die Verbindung mit dem Stromkreis z.B. über beide Hände gegeben sein, durchfließt der Strom die Hände, die Arme, den Oberkörper und damit lebenswichtige Organe wie das Herz.

Mit den durchschnittlichen Widerständen des menschlichen Körpers und mit der Berührungsspannung, die in der Regel bekannt ist, kann die Stromstärke mit Hilfe des Ohmschen Gesetzes abgeschätzt werden.

Tabelle 1: Körperdurchströmungen bei einer Berührungsspannung von 113 Volt
(maximal zulässige Spannung im Schweißstromkreis)

Körperdurchströmungen können folgende Auswirkungen haben:

• Muskelverkrampfung
• Muskelkontraktion
• Nervenerschütterung
• Blutdrucksteigerung
• Herzkammerflimmern
• Herzstillstand
• Strommarken an den Stromein- und austrittsstellen
• Flüssigkeitsverluste, Verkochungen
• innere Verbrennungen

Muskelverkrampfungen können bereits bei Stromstärken ab etwa 5 ma auftreten. Werden die Hände durchströmt, kann die Hand- und Fingermuskulatur verkrampfen, so dass mit den Händen erfasste, unter Spannung stehende Gegenstände nicht mehr losgelassen werden können (Loslassgrenze). Ist der Brustkorb betroffen, kann Atemstillstand eintreten, Herzstillstand ausgelöst werden oder der geregelte Ablauf der einzelnen Herzmuskelbewegungen wird durcheinandergebracht, so dass eine ungeordnete Bewegung ohne Pumpwirkung entsteht - das sogenannte Herzkammerflimmern.

Die physiologische Wirkung von Gleichstrom bei gleicher Stromstärke ist weniger stark als die von Wechselstrom, aber keineswegs ungefährlich.