Po zkušených svářečích je větší poptávka než kdy dříve – a přesto toto povolání zůstává pro mnoho lidí neatraktivní. Jedním z důvodů této váhavosti je svářečský dým. Ale jak oprávněný je tento strach? A jak lze riziko účinně kontrolovat? Pohled do zákulisí ukazuje, že pochopení různých faktorů, které hrají roli, a přijetí správných opatření v reakci na ně může spolehlivě minimalizovat svářečský dým a umožnit svářečům bezpečnou práci.

Co je to svařovací dým a odkud pochází?
Během obloukového svařování dosahuje samotný oblouk teplot několika tisíc stupňů. Kov se odpařuje, reaguje a kondenzuje za vzniku svařovacího dýmu. Ten se skládá jak z plynných prvků (jako je ozon, oxid uhelnatý, oxid uhličitý nebo oxidy dusíku), tak z částic, jako jsou oxidy železa, niklu a olova, manganu nebo sloučeniny chromu (VI). Přesto přibližně 95 % emisí pochází pouze z jednoho zdroje: přídavného kovu (tj. drátu, který je kontinuálně přiváděn do svarové lázně).

Svařovací výpary představují z velké části skryté nebezpečí. Vzhledem k tomu, že většina částic je ultrajemných (často menších než 1 µm, některé dokonce menší než 0,1 µm), snadno se vdechují. Některé částice se mohou dostat i do plicních sklípků – plicních vaků, kde dochází k výměně kyslíku a oxidu uhličitého s krví (Diagram 1). Odtud mohou (v závislosti na svém složení) proniknout do krevního oběhu. Důsledky mohou být závažné, od chronických dýchacích problémů (např. sideróza způsobená oxidy železa) až po toxické účinky způsobené expozicí oxidu uhelnatému, oxidům dusíku, ozonu nebo oxidům manganu. Sloučeniny chromu (VI) a oxid niklu představují dokonce karcinogenní riziko, zejména při svařování vysoce legovaných ocelí.

Diagram 1:
Chování částic svařovacích dýmů při průniku do lidského těla. I ty nejmenší částice se mohou dostat do plicních sklípků, kde v plicích probíhá proces výměny plynů.

Limitní hodnoty pomáhají, prevence je lepší
Samozřejmě existují regulační normy, které je třeba dodržovat. V Rakousku se rozlišuje mezi hodnotami MAK (maximální koncentrace na pracovišti) a hodnotami TRK (technická referenční koncentrace). Zatímco hodnoty MAK jsou při dodržování považovány za neškodné, hodnoty TRK nezaručují žádnou neškodnost. Jedná se o technickou směrodatnou hodnotu, často pro látky, jejichž neškodnost není zaručena, jako jsou sloučeniny chromu (VI). Směrodatná hodnota je zde 0,02 mg/m3.

Různé země vynucují různé emisní hodnoty. Nizozemsko je obzvláště přísné s respirabilní frakcí 1 mg/m³, Německo stanoví 1,25 mg/m³, zatímco v Rakousku (stejně jako ve Francii, Belgii, Norsku, USA a Kanadě) platí hodnota 5 mg/m³ okolního vzduchu. Je však důležité si uvědomit, že limitní hodnoty, normy a předpisy jsou pouze snímkem situace v daném okamžiku a mohou se kdykoli změnit. Společnosti by měly pravidelně kontrolovat aktuální národní požadavky a odpovídajícím způsobem upravovat svá hodnocení rizik.

Systematický přístup: princip STOP
Efektivní snižování emisí svařovacího dýmu se řídí jasnou hierarchií: principem STOP. Náhradní a technická řešení fungují jako kolektivní ochrana, a tím chrání i osoby v okolí – tato opatření by proto měla být upřednostňována. Pokud to není možné, měly by společnosti přijmout organizační opatření, která omezují především zbytkovou expozici. Posledním opatřením jsou osobní ochranné prostředky (OOP). Protože OOP chrání pouze jednotlivce, jsou považovány za nejnižší stupeň hierarchie STOP.

S – Náhrada: Procesy s nižšími emisemi (např. TIG), alternativní svařovací dráty a ochranné plyny, optimalizovaná délka oblouku (Diagram 2)

T – Technická opatření: Hořáky pro odsávání výparů, automatizované komory, odsávací digestoře

O – Organizační opatření: Součásti bez reziduí, čistá a dobře strukturovaná pracoviště, zkrácená doba expozice, vyloučení nepodstatného personálu, pravidelné školení

P – Osobní opatření: Ochrana dýchacích cest, pokud všechna předchozí opatření nejsou dostatečná

Diagram 2:
Množství svařovacího dýmu v mg/min v závislosti na svařovacím procesu. Nejnižší emise má svařování TIG a pod tavidlem, nejvyšší svařování plněným drátem.

Účinnou páku mají ti, kteří denně svařují:

Když oblouk dělá rozdíl
Studie provedená německou asociací pro výzkum a spojovací technologie (FEF) ve spolupráci se společností Fronius ukázala, jak důležité je správné nastavení svářecího stroje pro snižování emisí svařovacího dýmu. Kromě samotného procesu mají parametry významný vliv na míru emisí dýmu (FER).

Při porovnání tří různých variant procesu (standardní, s nízkou kontrolou rozstřiku (LSC) a pulzní oblouk) se ukázalo, že pulzní oblouk poskytuje nejstabilnější přenos materiálu a nejnižší míru emisí. Procesní parametry, jako je rychlost drátu, napětí a proud, byly v obou případech stejné.

Svařování bylo provedeno drátem G-3Si1 (Ø 1,2 mm) na za tepla válcované nelegované konstrukční oceli (S235JR) v ochranné atmosféře plynu M21 (82 % Ar/18 % CO2), plně mechanizovaně a za reprodukovatelných podmínek.

Co odhalila měření

Povrchové korálky:
Při svařování s odsávacím hořákem byly zjištěny obzvláště nízké hodnoty FER při rychlosti drátu 5 m/min a s neutrální poloze hořáku. Překvapivě byla hodnota FER nižší při 11 m/min než při 8 m/min (obrázek 1). To bylo způsobeno větším počtem zkratů při 8 m/min, což následně vedlo ke zvýšeným emisím. Konstantním faktorem napříč všemi testy bylo, že technika tažení mírně snižovala emise při všech rychlostech drátu.

Největší dopad však měla korekce délky oblouku. I mírné zvýšení průměrného napětí (přibližně o +0,4 V) významně snížilo FER při všech rychlostech drátu (obrázek 2). Protože optimální délka oblouku minimalizuje zkratové jevy, lze zajistit plynulejší přenos materiálu – což má za následek menší množství kovových par a dýmu.

Obrázek 1:
Navařovací housenky, pulzní svařovací proces PMC, optimalizovaný oblouk s korekcí délky oblouku, různé rychlosti drátu, neutrální poloha hořáku

Obrázek 2:
FER = 1,6 mg/s, rychlost drátu 5 m/min s neutrální polohou hořáku
FER = 0,56 mg/s, rychlost drátu 5 m/min s neutrální polohou hořáku, optimalizováno pro proces s korekcí délky oblouku +0,4 V

Koutové svary:
Zde byly emise celkově nižší, ale vykazovaly stejné chování (obrázek 3):

Rychlost drátu 5 m/min: cca 0,55 mg/s
Rychlost drátu 8 m/min: cca 0,7 mg/s
Rychlost drátu 11 m/min: cca 1,7 mg/s

Obrázek 3:
Koutové svary, pulzní svařovací proces PMC, optimalizovaný oblouk s korekcí délky oblouku, různé polohy hořáku a rychlosti drátu

I zde se technika tažení ukázala jako výhodná při svařování s odsávacím hořákem, zejména při vysokých rychlostech drátu. Podrobný test při 11 m/min vedl k minimu FER při korekci -1,5 V. Pokud byl oblouk prodloužen nebo zkrácen, emise se opět zvýšily – buď kvůli vyššímu procesnímu výkonu, nebo zvýšenému počtu zkratů.

Pravidla pro workshop

• Klíčový je proces: Pulzní proces zajišťuje v mnoha aplikacích obzvláště příznivý přenos materiálu.
• Přesné nastavení délky oblouku : Oblouk by měl být co nejkratší, aby proces probíhal s nízkou, ale stabilní zkratovou frekvencí.
• Optimalizace rychlosti drátu: Rychlost drátu 5 m/min vykázala za zkušebních podmínek nejnižší hodnoty emisí. Obecně platí, že nižší výkon oblouku snižuje emise, i když svařovací proces zůstává stejný.

Zachycujte výpary dříve, než se rozšíří
Kromě svařovacího procesu a parametrů stroje je zásadní i zachycení emisí svařovacího dýmu. Hořáky s odsáváním dýmu, jako je Fronius MTW 500i Exento, zachycují svařovací dým přímo u zdroje: ve svarové lázni. Ve spojení s výkonným mobilním odsávacím systémem Fronius Exento HighVac lze efektivně zachytit až 99 % všech dýmů. Je však důležité si uvědomit, že objemový průtok odsávacího systému hořáku musí být udržován v optimálním rozsahu. Nedostatečný průtok snižuje výkon, zatímco nadměrný může narušit ochranný štít plynu a způsobit rozstřik nebo nerovnosti svarů. Doporučuje se pravidelné testování vhodným měřicím nástrojem.

Všude, kde nelze použít odsávací hořák (například při svařování MMA), je mobilní odsávací systém Exento LowVac účinnou alternativou. Jeho odsávací kryt s optimalizovaným prouděním a otočným krytem pokrývá nejen velkou plochu, ale díky velké filtrační ploše a mobilitě je ideální pro často se měnící pracoviště.

Všechny systémy Exento splňují požadavky normy DIN EN ISO 21904-1 pro zachycování a odlučování svařovacích dýmů. Tato norma specifikuje obecné požadavky na lokální zařízení pro zachycování a odsávání dýmů, včetně konstrukce digestoří, potrubí, filtračních jednotek, systémů pro regulaci průtoku vzduchu, výstražných systémů a bezpečnostních pokynů na pracovišti. Jejím účelem je zajistit, aby svařovací dýmy byly zachyceny co nejúplněji a co nejblíže místu jejich vzniku a spolehlivě odděleny.

Osobní ochranné prostředky: svářečské kukly s ventilátorovou filtrační jednotkou
Osobní ochranné prostředky se používají k ochraně jednotlivých svářečů, když systémy odsávání v dané oblasti dosáhnou svých limitů. Respirátory s filtrací vzduchu (PAPR) spolehlivě chrání před nejjemnějšími částicemi svařovacích dýmů tím, že do kukly neustále vhánějí filtrovaný a čistý vzduch.

Kombinace přetlaku v kukle a vysoce účinných filtrů částic výrazně snižuje hladinu znečišťujících látek, zejména při práci v uzavřených prostorech, těžko dostupných místech nebo u procesů, které nepoužívají přímé odsávání u zdroje. Moderní svářečské kukly Fronius Vizor Air s ventilátorovou filtrační jednotkou jsou dokonalým příkladem účinných OOPP. Rovnoměrné proudění vzduchu, snížené tepelné zatížení a nerušené zorné pole podporují přesnou práci i během dlouhých směn.

Závěr: vystavení se svářečským dýmům není nevyhnutelné
Svařovací dým lze regulovat. Díky správné kombinaci moderního řízení procesů, parametrického jemného nastavení, přesného odsávání a osobních ochranných prostředků je pracoviště nejen bezpečnější, ale profese se díky tomu stává produktivnější a atraktivnější. Jinými slovy, míra emisí dýmu není přírodním zákonem. Je to nastavitelná proměnná a svářečští specialisté již mají k dispozici nástroje, jak ji dostat pod pevnou kontrolu.

Více o bezpečnosti svářečů: https://www.fronius.com/en/welding-technology/world-of-welding/welding-safety

Zdroj zprávy: Fronius

---