Nitrose Gase beim Schweißen, Teil 1

Nitrose Gase beim Schweißen, Teil 1

Durch das Schweißen können Bauteile aus verschiedenen Werkstoffen dauerhaft gefügt werden. Je nach Werkstoff und geplanter Anwendung steht dabei eine ganze Reihe an unterschiedlichen Schweißverfahren zur Verfügung.

Nitrose Gase beim Schweißen, Teil 1

Allerdings birgt das Schweißen auch gesundheitliche Gefahren. Extrem hohe Temperaturen, Dämpfe und Schweißrauche oder auch grelle Lichter sind hier einige Faktoren. Außerdem spielen die nitrosen Gase eine Rolle.

Was es damit auf sich hat und wie sich der Schweißer schützen kann, erklären wir in einem zweiteiligen Beitrag.

Hier ist Teil 1.:

Nitrose Gase beim Schweißen

Am Rand der Flamme oder des Lichtbogens verbinden sich der Sauerstoff und der Stickstoff der Luft zu Stickstoffmonoxid. Das geschieht bei Temperaturen über 1000 °C. Wenn das Gemisch dann wieder auf Raumtemperatur abkühlt, oxidiert das Stickstoffmonoxid zu Stickstoffdioxid.

Chemisch ausgedrückt, sieht das so aus:

  1. N2 (Stickstoff) + O2 (Sauerstoff)  2 NO
  2. 2 NO + O2  2 NO2

Je nachdem, welches Schweißverfahren angewendet wird und wie die Arbeitsbedingungen vor Ort sind, entstehen Stickstoffoxide in verschiedenen Zusammensetzungen und unterschiedlichen Konzentrationen. Die Stickstoffoxidgemische werden nitrose Gase genannt.

Die Gesundheitsgefahren durch nitrose Gase

In einer höheren Konzentration haben nitrose Gase einen stechenden, beißenden Geruch, der an Chlor erinnert. Doch unabhängig von der Konzentration haben nitrose Gase eine toxische (giftige) Wirkung.

Werden nitrose Gase eingeatmet, ergeben sich in erster Linie Folgen für die tieferen Atemwege und die Lunge. Denn bei einem Kontakt mit Schleimhäuten bilden sich salpetrige Säuren und auch Salpetersäure selbst.

Das kann zu schweren Schäden an den Schleimhäuten und den oberen Atemwegen, vor allem aber an den tiefen Atemwegen und dem Lungengewebe führen.

Anzeichen für eine Vergiftung mit nitrosen Gasen im Anfangsstadium können:

  • gereizte Schleimhäute der Augen, der Nase und im Rachen,

  • Husten,

  • ein Engegefühl beim Atmen,

  • Schwindel und Übelkeit,

  • Kopfschmerzen sowie

  • Abgeschlagenheit

sein. Ob und wie ausgeprägt diese Symptome auftreten, hängt davon ab, wie konzentriert die nitrosen Gase, die der Schweißer eingeatmet hat, waren und wie lange sie eingewirkt haben. Allerdings kann es auch passieren, dass sich trotz einer akuten Vergiftung gar keine Symptome bemerkbar machen. Zuverlässige Warnzeichen gibt es deshalb nicht.

Eine fortgeschrittene Vergiftung mit nitrosen Gasen äußert sich durch Symptome wie:

  • Atemnot

  • rasselnde Geräusche beim Atmen

  • eine hellbläuliche Verfärbung der Haut

  • Angst- und Erstickungsgefühle

  • Erbrechen

Oft treten diese Symptome aber nicht sofort auf, sondern erst einige Stunden oder wenige Tage später. Die Ursache ist üblicherweise eine Wasseransammlung in der Lunge, auch Lungenödem genannt, die die Versorgung des Körpers mit Sauerstoff beeinträchtigt.

Wurden hochkonzentrierte nitrose Gase eingeatmet, kann es zudem zur Bildung von Methämoglobin kommen. Die Folge hiervon ist, dass das Blut Sauerstoff nicht mehr richtig transportieren kann. Beide Krankheitsbilder sind lebensbedrohlich, vor allem bei einem Lungenödem besteht jedoch akute Lebensgefahr.

Und selbst wenn ein Lungenödem rechtzeitig erkannt und erfolgreich behandelt wurde, können verschiedene Erkrankungen zurückbleiben. Hierzu gehören zum Beispiel eine chronische Bronchitis, Asthma, verengte Atemwege und veränderte Strukturen des Lungengewebes.

Ist ein Schweißer längerfristig nitrosen Gasen mit einer Konzentration von mehr als 0,5 bis 1,5 ppm ausgesetzt, können Entzündungen im Bereich der Atemwege und der Lunge auftreten.

Anfangs bleiben diese mitunter symptomfrei. Atembeschwerden, die auf eine Überempfindlichkeit zurückgehen, oder eine Verengung der Bronchien sind ebenfalls denkbar.

Die Gefährdung durch nitrose Gase bei den verschiedenen Schweißverfahren

Wie groß die Gefährdung durch nitrose Gase ist, wird zum einem vom angewendeten Schweißverfahren und zum anderen von den Arbeitsbedingungen bestimmt.

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Dabei spielt vor allem eine Rolle, wie groß die Reaktionsfläche der Flamme oder des Lichtbogens ist. Generell gilt, dass bei Autogen-, Plasma- und Laserschweißverfahren mehr nitrose Gase auftreten als bei Lichtbogenschweißverfahren wie beispielsweise dem MIG– und MAG-Schweißen.

Autogenschweißverfahren

Bei autogenen Schweißverfahren können vor allem

  • große Brenner und Brennereinsätze mit Flammen, die über 20 cm lang sind, insbesondere wenn die Flammen frei brennen,
  • ein großer Abstand zwischen dem Brenner und dem Werkstück sowie
  • Anlagen oder Räume, in denen viele Brenner vorhanden sind,

dazu führen, dass vermehrt nitrose Gase entstehen. Ein wichtiger Punkt ist dabei die Flammtemperatur des Brenngases. Denn je höher seine Temperatur ist, umso mehr steigt auch die Bildung und die Konzentration von nitrosen Gasen.

Vor allem Acetylen als Brenngas ist kritisch. Jedenfalls darf die Raumluft nicht mit einem Autogenbrenner erwärmt werden. Andernfalls können die großen Mengen an nitrosen Gasen, die dabei entstehen, zu schweren Vergiftungen führen.

Plasma- und Laserschweißverfahren

Bei Schweißverfahren aus diesen Gruppen kann es zu einer verstärkten Bildung von nitrosen Gasen kommen, wenn

  • Luft oder Stickstoff als Prozessgas eingesetzt wird.
  • mit hohen Stromstärken oder einer hohen Laserstrahlleistung gearbeitet wird.
  • die Schweiß- oder Schneidgeschwindigkeit hoch ist.

Hohe Stromstärken und große Schweißgeschwindigkeiten können aber auch bei Lichtbogenschweißverfahren begünstigen, dass sich nitrose Gase bilden.

Die Gefährdung im Überblick

Sofern es am Arbeitsplatz keine Vorrichtungen zur Lüftung gibt, wird die Gefährdung durch nitrose Gase bei Schweißarbeiten wie folgt eingestuft:

Grad der Gefährdung Schweißtechnisches Verfahren
sehr hoch Flammwärmen, Flammrichten, Flammhärten, Flammstrahlen und Flammspritzen
hoch Plasma-Schmelzschneiden mit Stickstoff oder Druckluft
mittel Laserstrahlschneiden mit Stickstoff oder Druckluft, Gasschweißen und Brennschneiden
gering Lichtbogenschweißverfahren wie zum Beispiel MAG- und MIG-Schweißen, WIG-Löten oder Lichtbogenhandschweißen

Werden die Schweißarbeiten in schlecht belüfteten oder engen Räumen durchgeführt, steigt die Gefahr, dass es zu Gefährdungen durch nitrose Gase kommt. Gleiches gilt, wenn der Schweißer in ungünstigen Positionen arbeitet.

Das Arbeitsschutzgesetz besagt, dass die Bedingungen am Arbeitsplatz geprüft und bei Bedarf geeignete Schutzmaßnahmen getroffen werden müssen.

Die Gefahrenstoffverordnung wiederum schreibt vor, dass ermittelt werden muss, in welchem Ausmaß und wie lange der Schweißer welcher Art von Stoffen, die er einatmen kann, ausgesetzt ist. Zur Gefährdungsbeurteilung gibt es zudem noch verschiedene andere Vorschriften und Richtlinien.

Die praktische Umsetzung kann erfolgen, indem am Arbeitsplatz Messungen durchgeführt werden. Das ist mit entsprechenden Messgeräten oder Prüfröhrchen möglich.

Dabei sind als Grenzwerte am Arbeitsplatz 2 ppm Stickstoffmonoxid und 0,5 ppm Stickstoffdioxid festgelegt. Wegen der Gefahr einer akuten Vergiftung müssen diese Grenzwerte auch unbedingt eingehalten werden.

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