Beim Schweißen von verzinktem Stahl entsteht Zinkoxidrauch, der akute und chronische Gesundheitsgefahren verursacht. Dieser Rauch erfordert eine leistungsstarke Schweißrauchabsaugung, die speziell auf die hohe Schadstoffkonzentration und die Partikelgröße der Zinkoxidpartikel ausgelegt ist. Die folgenden Abschnitte beantworten die wichtigsten Fragen rund um Absaugtechnik, Normen und Anlagenauswahl für verzinkten Stahl.
Welche Schadstoffe entstehen beim Schweißen von verzinktem Stahl?
Beim Schweißen von verzinktem Stahl entsteht vor allem Zinkoxidrauch. Die Zinkbeschichtung verdampft bei Schweißtemperaturen vollständig und kondensiert sofort zu ultrafeinen Zinkoxidpartikeln, die tief in die Atemwege eindringen. Zusätzlich enthält der Schweißrauch Eisenoxide aus dem Grundwerkstoff sowie je nach Beschichtungsverfahren weitere Metallverbindungen.
Zinkoxidrauch ist der Hauptauslöser des sogenannten Metalldampffiebers. Die Symptome ähneln einer Grippe: Fieber, Schüttelfrost, Muskelschmerzen und Übelkeit setzen typischerweise vier bis acht Stunden nach der Exposition ein. Obwohl die akuten Beschwerden meist nach ein bis zwei Tagen abklingen, ist wiederholte Exposition problematisch. Chronische Auswirkungen auf die Atemwege sind bei dauerhafter Belastung dokumentiert.
Neben Zinkoxid enthält der Rauch beim Schweißen verzinkter Bauteile auch:
- Eisenoxidpartikel aus dem Grundwerkstoff
- Mangan- und Siliziumverbindungen aus dem Schweißzusatz
- Kohlenmonoxid und Stickoxide, besonders beim MIG/MAG-Schweißen
- Flussmittelrückstände bei beschichtetem Elektrodenmaterial
Die Partikelgröße der Zinkoxidpartikel liegt überwiegend im alveolengängigen Bereich unter 1 Mikrometer. Das bedeutet: Konventionelle Staubfilter, die für gröbere Partikel ausgelegt sind, scheiden diese Fraktion nicht zuverlässig ab. Eine geeignete Absauganlage muss daher auf diese Partikelgröße ausgelegt sein.
Warum reicht eine Standard-Schweißrauchabsaugung bei Zink nicht aus?
Eine Standard-Schweißrauchabsaugung der Abscheideklasse W1 reicht beim Schweißen von verzinktem Stahl in der Regel nicht aus, weil die entstehenden Zinkoxidpartikel extrem fein sind und die Schadstoffkonzentration im Vergleich zu unlegiertem Baustahl deutlich höher ausfällt. W1-Geräte erzielen einen Abscheidegrad von mindestens 95 %, lassen also bis zu 5 % der Partikel durch.
Die Abscheideklassen nach DIN EN ISO 21904-2 sind eindeutig gestaffelt:
- W1: mindestens 95 % Abscheidegrad, für un- und niedriglegierte Stähle (Baustahl)
- W2: mindestens 98 % Abscheidegrad, für legierte Stähle mit einem Cr/Ni-Anteil bis 30 %
- W3: mindestens 99 % Abscheidegrad, IFA-geprüft, für hochlegierte Chrom-Nickel-Stähle
Verzinkter Stahl ist in dieser Klassifizierung kein eigenständiger Fall, weil die W-Klassen den Grundwerkstoff und seinen Legierungsgrad beschreiben, nicht die Beschichtung. Entscheidend für die Auswahl der Abscheideklasse ist die Gefährdungsbeurteilung: Sie bewertet die tatsächliche Schadstoffbelastung am Arbeitsplatz, die Expositionsdauer und den Arbeitsplatzgrenzwert (AGW) nach TRGS 900.
Ein weiterer Grund, warum Standard-Geräte versagen: Viele kompakte Schweißrauchabsauger sind für niedrige Volumenströme ausgelegt. Beim Schweißen verzinkter Bauteile, besonders bei längeren Schweißnähten oder im Serienbetrieb, reicht die Erfassungsleistung eines kleinen mobilen Geräts nicht aus, um den gesamten Rauch an der Entstehungsstelle zu erfassen. Rauch, der nicht direkt erfasst wird, verteilt sich in der Halle und belastet alle Beschäftigten.
Welche Absaugtechnik ist für verzinkten Stahl geeignet?
Für das Schweißen von verzinktem Stahl sind Schweißrauchabsauger mit mindestens W2-Abscheideklasse nach DIN EN ISO 21904-2 geeignet. Entscheidend ist zudem, dass die Erfassung direkt an der Entstehungsstelle erfolgt, entweder über einen Absaugarm, eine Brennerabsaugung oder einen Absaugtisch.
Mobile Schweißrauchabsaugung
Mobile Schweißrauchabsauger sind flexibel einsetzbar und eignen sich besonders für wechselnde Arbeitsplätze oder kleinere Betriebe. Sie werden direkt am Schweißplatz positioniert und erfassen den Rauch über einen Absaugarm, der möglichst nah an die Schweißstelle geführt wird. Der maximale Abstand zwischen Absaugöffnung und Schweißstelle sollte so gering wie möglich gehalten werden, da die Erfassungsleistung mit zunehmendem Abstand stark abnimmt. Bei einer mobilen Schweißrauchabsaugung ist der Filterwechsel regelmäßig durchzuführen, da Zinkoxid die Filter schnell belastet.
Stationäre und zentrale Schweißrauchabsaugung
Für Betriebe mit mehreren festen Schweißarbeitsplätzen ist eine stationäre oder zentrale Schweißrauchabsaugung die technisch überlegene Lösung. Zentrale Absauganlagen erfassen den Schweißrauch über ein Rohrleitungssystem an mehreren Absaugstellen gleichzeitig. Die Filteranlage befindet sich zentral und kann mit hochleistungsfähigen Filterstufen ausgestattet werden. Wichtig: Die Auslegung des Volumenstroms muss die tatsächlich gleichzeitig aktiven Absaugstellen berücksichtigen. Der Gleichzeitigkeitsfaktor beschreibt das Verhältnis der gleichzeitig aktiven Absaugstellen zur Gesamtzahl der Absaugstellen. Durch die Analyse des Gleichzeitigkeitsfaktors lässt sich die Absauganlage abhängig von den tatsächlichen Betriebsabläufen bis zu 40 % kleiner dimensionieren.
Für die Erfassung direkt an der Entstehungsstelle stehen verschiedene Elemente zur Verfügung:
- Absaugarm: Flexibel positionierbar, für manuelle Schweißarbeiten geeignet
- Brennerabsaugung: Direkt in den Schweißbrenner integriert, höchste Erfassungseffizienz
- Absaugtisch: Für kleinere Werkstücke, Absaugung von unten durch die Tischfläche
- Schweißkabine mit integrierter Absaugung: Vollständige Einhausung des Schweißplatzes
Die Rückführung der gefilterten Luft in die Halle (Umluftbetrieb) ist bei sachgerecht ausgelegten Anlagen mit geeigneten Filterstufen möglich. Bei krebserzeugenden Stoffen ist die Luftrückführung nach TRGS 560 gesondert zu prüfen. Für den Einsatz in der Schweißerei empfiehlt sich grundsätzlich eine Prüfung durch die zuständige Berufsgenossenschaft.
Welche Normen und Grenzwerte gelten beim Schweißen von Zink?
Beim Schweißen von verzinktem Stahl gelten die TRGS 528 für schweißtechnische Arbeiten, die TRGS 900 für Arbeitsplatzgrenzwerte sowie die Abscheideklassen W1 bis W3 nach DIN EN ISO 21904-2 für Schweißrauchabscheider. Die Pflicht zur Gefährdungsbeurteilung ergibt sich aus § 6 GefStoffV.
Die TRGS 528 regelt schweißtechnische Arbeiten und legt fest, welche Schutzmaßnahmen bei welcher Exposition erforderlich sind. Sie gilt für alle Schweißverfahren, also auch für MIG/MAG-Schweißen, WIG-Schweißen und Elektroschweißen an verzinkten Bauteilen. Die technische Schutzmaßnahme hat dabei Vorrang vor persönlicher Schutzausrüstung wie Atemschutzmasken.
Der Arbeitsplatzgrenzwert für alveolengängigen Staub (A-Staub) beträgt nach TRGS 900 1,25 mg/m³. Für Zinkoxid als Einzelstoff gilt ein spezifischer AGW, der in der TRGS 900 aufgeführt ist. Betriebe sind verpflichtet, die tatsächliche Exposition am Arbeitsplatz zu messen oder sachkundig abzuschätzen und mit diesen Grenzwerten zu vergleichen.
Wichtige Regelwerke im Überblick:
- GefStoffV: Gefahrstoffverordnung, rechtliche Grundlage für den Umgang mit Gefahrstoffen
- TRGS 528: Technische Regel für Gefahrstoffe, spezifisch für schweißtechnische Arbeiten
- TRGS 900: Arbeitsplatzgrenzwerte, enthält den AGW für Zinkoxid
- DIN EN ISO 21904-2: Abscheideklassen W1/W2/W3 für Schweißrauchabscheider
- DGUV Information 209-016: Schadstoffe beim Schweißen und bei verwandten Verfahren
Betriebe, die bei einer BG-Prüfung keine ausreichende Absaugtechnik nachweisen können, riskieren Bußgelder, Auflagen und im Schadensfall die persönliche Haftung verantwortlicher Führungskräfte. Die Gefährdungsbeurteilung muss schriftlich vorliegen und regelmäßig aktualisiert werden, insbesondere wenn sich Werkstoffe, Verfahren oder Arbeitsplätze ändern.
Wann lohnt sich eine zentrale Absauganlage für Schweißbetriebe?
Eine zentrale Schweißrauchabsaugung lohnt sich ab etwa drei bis vier dauerhaft genutzten Schweißarbeitsplätzen. Ab dieser Größe überwiegen die wirtschaftlichen und technischen Vorteile gegenüber mehreren einzelnen mobilen Geräten: geringerer Wartungsaufwand, niedrigerer Energieverbrauch und eine zuverlässigere Erfassung des Schweißrauchs an allen Arbeitsplätzen gleichzeitig.
Zentrale Absauganlagen bieten gegenüber dezentralen Einzelgeräten mehrere konkrete Vorteile:
- Geringere Betriebskosten: Eine zentrale Filteranlage ist im Betrieb effizienter als viele kleine Einzelgeräte. Filterwechsel, Wartung und Energiekosten konzentrieren sich auf eine Anlage.
- Gleichmäßige Erfassung: Das Rohrleitungssystem versorgt alle Absaugstellen mit dem notwendigen Volumenstrom, unabhängig davon, wo in der Halle geschweißt wird.
- Skalierbarkeit: Zentrale Anlagen lassen sich bei Erweiterung des Betriebs durch zusätzliche Absaugstellen ergänzen, ohne die Grundanlage zu ersetzen.
- Wärmerückgewinnung: Bei zentralen Anlagen lässt sich die abgesaugte Luft nach der Filtration für die Hallenlüftung nutzen, was Heizkosten senkt.
Der Gleichzeitigkeitsfaktor spielt bei der Auslegung eine wichtige Rolle: Nicht alle Schweißplätze sind gleichzeitig aktiv. Bei beispielsweise 20 Schweißplätzen, von denen im Durchschnitt 12 gleichzeitig genutzt werden, ergibt sich ein Gleichzeitigkeitsfaktor von 0,6. Durch die Analyse des Gleichzeitigkeitsfaktors lässt sich die Absauganlage abhängig von den tatsächlichen Betriebsabläufen bis zu 40 % kleiner dimensionieren. Er muss jedoch sorgfältig auf Basis der tatsächlichen Betriebsabläufe ermittelt werden.
Für Betriebe mit wechselnden Werkstücken oder saisonalen Schwankungen in der Produktion kann auch eine Kombination aus zentraler Anlage und einzelnen mobilen Schweißrauchabsaugern sinnvoll sein. Die passende Absauganlage hängt von Hallengeometrie, Anzahl der Arbeitsplätze, Schweißverfahren und Werkstoff ab.
So unterstützt ULMATEC beim Schweißen von verzinktem Stahl
ULMATEC Filtration analysiert den jeweiligen Werkstoff, Prozess und Volumenstrom und entwickelt, fertigt und montiert die passende Absauganlage dazu. Für das Schweißen von verzinktem Stahl bedeutet das konkret:
- Auslegung der Schweißrauchabsaugung auf Basis der Gefährdungsbeurteilung und der tatsächlichen Schadstoffbelastung durch Zinkoxid
- Auswahl der richtigen Abscheideklasse (W1, W2 oder W3) nach DIN EN ISO 21904-2 in Abhängigkeit vom Grundwerkstoff und Schweißverfahren
- Planung von mobilen, stationären oder zentralen Schweißrauchabsauganlagen für einzelne Arbeitsplätze bis hin zu großen Produktionshallen
- Modulares Baukastensystem für individuelle Anforderungen an Volumenstrom, Filterklasse und Aufstellsituation
- Zentrale Absauganlagen für Luftvolumen bis 250.000 m³/h, skalierbar für kleine Werkstätten bis zur großen Schweißhalle
- Lieferung inklusive vollständiger technischer Dokumentation, Inbetriebnahme und Unterstützung bei der Nachweisführung gegenüber der Berufsgenossenschaft
- Unsere Anlagen sind meist förderfähig nach BAFA und KfW. Fragen Sie uns dazu an. Unsere Bewilligungsquote für Förderungen liegt bei 100 %.
Auslegung, Fertigung, Montage und Inbetriebnahme erfolgen aus einer Hand, hergestellt in Deutschland. Sprechen Sie uns an und lassen Sie Ihren Schweißarbeitsplatz bewerten, damit Sie Ihre Beschäftigten zuverlässig schützen und alle Vorschriften nachweisbar erfüllen.
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