V súčasnosti je po zváračoch väčší dopyt ako kedykoľvek predtým – a napriek tomu mnohí považujú toto kľúčové povolanie za neatraktívne. Jeden z dôvodov: dym zo zvárania. Ale do akej miery je naozaj nebezpečný? A ako možno toto riziko účinne kontrolovať? Pohľad do zákulisia ukazuje: Kto pochopí vzájomné súvislosti a prijme správne opatrenia, môže dym zo zvárania spoľahlivo minimalizovať a pracovať bezpečne.
Čo je dym zo zvárania a ako vzniká?
Pri zváraní elektrickým oblúkom dosahuje elektrický oblúk niekoľko tisíc stupňov. Kov sa vyparuje, reaguje a kondenzuje – vzniká dym zo zvárania. Pozostáva z plynných zložiek, ako sú ozón, oxid uhoľnatý, oxid uhličitý alebo oxidy dusíka, ako aj z tuhých častíc, napríklad oxidov železa, niklu a olova, mangánu alebo zlúčenín chrómu VI. Čo stojí za zmienku: Približne 95 % emisií pochádza z prídavného materiálu, t. j. drôtu, ktorý sa plynule privádza do tavného kúpeľa.
Nebezpečenstvo sa dá skôr cítiť ako vidieť: Väčšina častíc je veľmi jemná – často menšia ako 1 µm, niektoré dokonca menšie ako 0,1 µm. Tieto častice sa dostanú do alveol, t. j. vzduchových mechúrikov, v ktorých prebieha výmena plynov v pľúcach. (Obrázok 1) V závislosti od zloženia sa odtiaľ môžu dostať do krvného obehu. Dôsledky siahajú od chronických dýchacích problémov (napr. sideróza pri oxidoch železa) a toxických účinkov (napr. oxidu uhoľnatého, oxidov dusíka, ozónu alebo oxidov mangánu) až po karcinogénne riziká pri zlúčeninách chrómu VI alebo oxidu nikelnatého, najmä pri zváraní vysokolegovaných ocelí.
Medzné hodnoty pomáhajú, ale nenahrádzajú zodpovednosť
Samozrejme, že existujú hranice. V Rakúsku sa rozlišuje medzi hodnotami MAK (maximálna koncentrácia na pracovisku) a hodnotami TRK (technická referenčná koncentrácia). Zatiaľ čo hodnoty MAK sa pri ich dodržiavaní považujú za zdravotne neškodné, hodnoty TRK nezaručujú absenciu rizika – ide o technické referenčné hodnoty, často pre látky, ktorých neškodnosť nie je potvrdená, ako napríklad pre zlúčeniny chrómu VI. Referenčná hodnota je 0,02 mg/m3.
Pohľad za hranice ukazuje rozdiely: V Holandsku je obzvlášť prísny limit 1 mg/m³ prachu A (respirabilný prach), v Nemecku 1,25 mg/m³, v Rakúsku (ako napríklad vo Francúzsku, Belgicku, Nórsku alebo USA a Kanade) 5 mg/m³ okolitého vzduchu. Dôležité: Medzné hodnoty, normy a predpisy sú aktuálne v danom čase a môžu sa kedykoľvek zmeniť. Spoločnosti by mali pravidelne kontrolovať aktuálne vnútroštátne požiadavky a podľa nich prispôsobovať hodnotenie rizík.
Systematický spôsob: princíp STOP
Účinná redukcia dymu zo zvárania sa riadi jasnou hierarchiou – princípom STOP. Opatrenia sa musia zoradiť podľa dôležitosti v tomto poradí: Náhradné a technické riešenia pôsobia ako kolektívna ochrana, a tým chránia aj ľudí v okolitom prostredí. Organizačné opatrenia znižujú najmä zvyškovú expozíciu. Osobné ochranné prostriedky (OOP) chránia len jednotlivca, a preto vždy tvoria poslednú úroveň hierarchie.
S – Substitúcia: procesy s nižšími emisiami (napr. TIG), alternatívne zváracie drôty a ochranné plyny, optimalizovaná dĺžka elektrického oblúka (obrázok 2)
T – Technické opatrenia: odsávací horák, automatizované bunky, odsávacie kryty
O – Organizačné opatrenia: konštrukčné dielce bez zvyškov, čisté a dobre štruktúrované pracoviská, skrátenie času expozície, udržiavanie cudzích osôb mimo dosahu, pravidelné inštruktáže
P – Osobné (personal) opatrenia: ochrana dýchacích ciest, ak všetky predchádzajúce opatrenia nie sú dostatočné
Účinný nástroj je v rukách tých, ktorí zvárajú každý deň:
Keď je rozdiel v elektrickom oblúku
Ako výrazne ovplyvňujú nastavenia zváračky emisie dymu zo zvárania, ukazuje štúdia spoločnosti Aachener Gesellschaft für Forschungs- und Fügetechnik (FEF) v spolupráci so spoločnosťou Fronius: Nielen proces, ale aj nastavenie parametrov má významný vplyv na mieru emisií (FER – Fume Emission Rate).
Pri porovnaní rôznych variantov procesu – štandardného elektrického oblúka, elektrického oblúka Low Spatter Control (LSC) a pulzného elektrického oblúka – sa ukázalo, že pulzný elektrický oblúk je proces, ktorý zabezpečuje najstabilnejší prechod materiálu a najnižšiu mieru emisií. Parametre procesu, ako je rýchlosť podávania drôtu, napätie a intenzita prúdu, zostali nezmenené.
Zváranie sa vykonávalo drôtom G-3Si1 (Ø 1,2 mm) na nelegovanej konštrukčnej oceli valcovanej za tepla (S235JR) s ochranným plynom M21 (82 % Ar/18 % CO2), plne mechanizovane a za reprodukovateľných podmienok.
Čo odhalila séria meraní
Navárané húsenice:
Zváranie s odsávacím horákom vykazovalo mimoriadne nízke hodnoty FER pri rýchlosti podávania drôtu 5 m/min a neutrálnej polohe zváracieho horáka. Prekvapujúco bola hodnota FER nižšia pri 11 m/min ako pri 8 m/min. (Graf 1) Dôvod: Pri rýchlosti 8 m/min došlo v teste k zvýšenému počtu skratov, čo zvýšilo emisie. Konštantne sa ukazovalo: Pomalé vedenie zváracieho horáka mierne znížilo emisie pri všetkých posuvoch drôtu.
Najväčší účinok však dosiahla korekcia dĺžky elektrického oblúka. Dokonca aj mierne zvýšenie priemerného napätia – približne o +0,4 V – výrazne znížilo FER pri všetkých posuvoch drôtu. (Graf 2) Fyzikálne pozadie: Optimálne nastavená dĺžka elektrického oblúka minimalizuje výskyt skratov. Menej skratov znamená plynulejší prechod materiálu, a teda menej kovových pár a menej dymu.
Kútové zvary:
Tu boli emisie celkovo nižšie, ale vykazovali rovnaké správanie (grafika 3):
• posuv drôtu 5 m/min: približne 0,55 mg/s
• posuv drôtu 8 m/min: približne 0,7 mg/s
• posuv drôtu 11 m/min: približne 1,7 mg/s
Aj tu sa ukázalo, že pri zváraní s odsávacím zváracím horákom je výhodné zváranie ťahaným horákom, najmä pri vysokých rýchlostiach posuvu drôtu. Výsledkom podrobného testu pri rýchlosti 11 m/min bola minimálna hodnota FER s korekciou -1,5 V. Ak sa elektrický oblúk predĺžil alebo skrátil, emisie opäť stúpli – buď v dôsledku vyššieho výkonu procesu, alebo zvýšeného množstva skratov.
Základ pre dielňu
Základom je proces: Impulzný proces poskytuje v mnohých aplikáciách mimoriadne výhodný prechod materiálu.
Jemné nastavenie dĺžky elektrického oblúka: Elektrický oblúk by mal byť čo najkratší, aby proces pracoval s nízkou, ale stabilnou skratovou frekvenciou.
Optimalizácia posuvu drôtu: Rýchlosť podávania drôtu 5 m/min presvedčila v teste s najnižšími hodnotami emisií. V zásade platí nasledovné: Ak zostáva zvárací proces rovnaký, je výhodné použiť nižší výkon elektrického oblúka.
Zachytávanie dymu pred jeho rozšírením
Okrem postupov a parametrov je ústredným prvkom správne zachytávanie. Odsávacie zváracie horáky, ako napríklad Fronius MTW 500i Exento, zachytávajú dym tam, kde vzniká: priamo v tavnom kúpeli. V spojení s výkonným mobilným odsávaním Fronius Exento HighVac možno dosiahnuť veľmi vysokú mieru zachytenia až 99 %, pretože dym sa odsáva priamo v mieste vzniku. Dôležité: Objemový prietok odsávania zváracieho horáka sa musí udržiavať v optimálnom rozsahu; príliš nízke hodnoty znižujú účinnosť odsávania, príliš vysoké môžu spôsobiť prerušenie prívodu ochranného plynu, rozstreku alebo nerovnosti zvaru. Odporúča sa pravidelná kontrola pomocou vhodného objemového prietokomeru.
Všade tam, kde nie je možné použiť odsávací zvárací horák – napríklad pri ručnom elektrickom zváraní – ponúka mobilné odsávanie Exento-LowVac účinnú alternatívu. Pracuje s otočným odsávacím krytom s optimalizovaným prúdením, ktorý pokrýva veľkú plochu. Má tiež veľkú filtračnú plochu a je ideálny pre často sa meniace pracoviská.
Všetky systémy Exento spĺňajú požiadavky normy DIN EN ISO 21904-1 na zachytávanie a odlučovanie dymu zo zvárania. Táto norma definuje všeobecné požiadavky na lokálne zachytávacie zariadenia vrátane konštrukcie odsávacích krytov, vedení, filtračných jednotiek, objemu vzduchu, výstražných systémov a bezpečnostných pokynov na pracovisku. Jej cieľom jezabezpečiť, aby sa dym zo zvárania zachytával komplexne a čo najbližšie k miestu vzniku a spoľahlivo sa odlučoval.
Osobné ochranné pomôcky: Zváracie kukly s filtračnou jednotkou s ventilátorom
Tam, kde technické odsávanie dosahuje svoje hranice alebo zvárači potrebujú dodatočnú ochranu, zohrávajú rozhodujúcu úlohu osobné ochranné prostriedky. Zváracie kukly s ventilátorom (PAPR – Powered Air Purifying Respirators) spoľahlivo chránia pred najjemnejšími časticami dymu zo zvárania tým, že do kukly neustále privádzajú filtrovaný, čistý vzduch na dýchanie.
Kombinácia pretlaku v kukle a vysoko účinných filtrov častíc výrazne znižuje úroveň znečisťujúcich látok – najmä pri práci v stiesnených priestoroch, v ťažko prístupných oblastiach alebo v procesoch bez priameho bodového odsávania. Spoločnosť Fronius ponúka moderné zváracie kukly Fronius Vizor Air s filtračnou jednotkou s ventilátorom. Rovnomerné prúdenie vzduchu, znížená tepelná záťaž a zorné pole bez obmedzení podporujú presnú prácu aj počas dlhých zmien.
Záver: Dym zo zvárania nie je nevyhnutnosť
Dym zo zvárania možno regulovať. Vďaka správnej kombinácii moderného riadenia procesov, presného nastavenia parametrov, presného odsávania a osobných ochranných prostriedkov je pracovisko nielen bezpečnejšie, ale aj produktívnejšie a atraktívnejšie. Alebo v skratke: Fume Emission Rate nie je prírodným zákonom. Je to nastaviteľná veličina a špecialisti na zváranie majú vo svojich rukách veľa možností.
Zdroj: Fronius International GmbH
