The thought of manual welding often conjures images of gleaming arcs, flying sparks and rising smoke. Impressive scenes like these shape welding’s image – often perceived as dangerous and rough. But this image is too simplistic: In fact visible risks such as arc radiation, hot metal splashes or welding fumes can be well controlled with modern protective equipment and clear safety standards. Professional welders are well equipped – with helmets, gloves and protective clothing that reliably shield them from external influences. What is often underestimated, however, is the invisible danger: the electrical current.
Already a brief moment of inattention can have serious consequences: an unexpected shout – a reflexive turn and the unprotected hand reaches for the stick electrode. Result: the body becomes part of the circuit. Insulating work shoes or a nitrile rubber welding mat interrupt the current flow in such cases and protect reliably.
Electric current always takes the shortest path between entry and exit points in the body. If it travels, for example, through both hands, the current not only traverses the arms and upper body but also vital organs such as the heart – with potentially fatal consequences (Figure 1).
Vorsicht vor der Leerlauf-Spannung
While with commercially available electrical equipment the live parts are protected against touch, arc welding carries an increased risk: No-load voltage can become dangerous touch voltage – especially when the workpiece (ground) and the electrode or uninsulated parts of the electrode holder are touched at the same time. In such a case one speaks of a “through-flow” of current through the human body.
For no-load voltage there are – depending on operating conditions – fixed maximum limits. An electrical hazard for humans begins already at voltages above 25 volts alternating current (RMS) or 60 volts direct current, provided that a sufficiently high current can flow simultaneously.
Selbst geringe Stromstärken sind lebensgefährlich
When electric current passes through the human body, it irritates muscles, nerves and the cardiovascular system. Possible consequences range from muscle cramps and respiratory arrest to so-called current marks – small, pinpoint burns at the entry and exit points of the current. Already at a current of 30 milliamperes there is acute danger to life. The “let-go threshold” lies with alternating current between 10 and 15 mA, with direct current about 50 mA. If this threshold is exceeded, the muscle cramps can be so severe that affected persons are no longer able to release live parts without external help – a particularly high risk for welding professionals in daily work.
AC is considered significantly more
dangerous than DC, as it can affect the heart rhythm and trigger ventricular fibrillation. It is often underestimated that even small current levels between 1 and 10 mA are sufficient to provoke involuntary reflex movements, which often lead to secondary accidents. For example, such uncontrolled reactions could cause a fall from a ladder or other injuries.
Neben der Stromstärke spielt auch die Dauer der Einwirkung auf den menschlichen Körper eine entscheidende Rolle für das Verletzungsrisiko. Je länger der Stromfluss anhält, desto gravierender sind die gesundheitlichen Folgen. Aus diesem Grund ist es für Schweißfachkräfte unerlässlich, stets geeignete Schutzausrüstung zu tragen. In Europa müssen Schweißhandschuhe den Anforderungen der Norm EN 12477 entsprechen, während Arbeitsschuhe die Schutzklasse S3 gemäß EN ISO 20345 erfüllen sollten.
Wie ermittelt man die Gefahr?
Die Stromstärke (I) ist von der angelegten Spannung (U) und dem Widerstand (R) abhängig und folgt dem ohmschen Gesetz (U = R x I). Will man die Stromstärke ermitteln, kann ein Körperwiderstand (ohne Schutzausrüstung) von Hand zu Hand oder Hand zu Fuß von 1.000 Ohm angenommen werden. Besitzt das Schweißgerät laut Typenschild eine Leerlauf-Spannung von 50 V, kann gemäß dem ohmschen Gesetz (I = U / R) ein lebensgefährlicher Strom von 50 mA durch den Körper fließen.
Vorsicht beim Schweißen mit mehreren Schweißgeräten
Arbeiten Schweißfachkräfte gleichzeitig mit mehreren Schweißgeräten an einem Werkstück oder an leitend verbundenen Bauteilen, kann die entstehende Berührungsspannung – insbesondere die Leerlauf-Spannung – unzulässig hohe Werte erreichen. Dieser gefährliche Zustand ist oft nicht unmittelbar erkennbar.
Besonders kritisch wird es, wenn gleichzeitig mit unterschiedlicher Polung geschweißt wird: Beim Gleichstromschweißen (DC) summieren sich in diesem Fall die Leerlauf-Spannungen der beteiligten Schweißgeräte, was zu gefährlich hohen Spannungswerten führen kann.
„Gerade auf Baustellen ist das keine Seltenheit“, berichtet Franz Bichler, Schweißtrainer bei Fronius International. „Früher haben wir oft meterlange Bauteile zu zweit oder zu dritt verschweißt – bei komplexen Komponenten auch mit unterschiedlicher Polung, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Wenn in solchen Situationen die Erdung fehlerhaft ist, kann die summierte Spannung durch den Körper der Schweißfachkraft fließen – mit lebensbedrohlichen Folgen wie Stromschlägen, Herzrhythmusstörungen oder schweren Verbrennungen.“
Beim Schweißen mit Wechselstrom (AC) beeinflussen sowohl die Polung der Stromkreise als auch der netzseitige Anschluss der Geräte die daraus resultierende Leerlauf-Spannung. Unter ungünstigen Bedingungen kann die Berührungsspannung bis zur Summe aller Leerlauf-Spannungen der eingesetzten Geräte ansteigen. Daher ist es unerlässlich, vor Beginn der Arbeiten die Spannung zwischen den Schweißbrennern bzw. Elektrodenhaltern zu messen. Die Messung erfolgt mit einem Multimeter, wobei beide Messspitzen direkt an die Schweißbrenner (Elektrodenhalter) angesetzt werden – (Skizze 2).
Arbeitgeber hat Schutz- und Informationspflicht
Effektive Schutzmaßnahmen können Arbeitsunfälle
verhindern. Die Verantwortung für deren Umsetzung liegt grundsätzlich beim Arbeitgeber. Internationale Normen und Vorschriften – etwa von ISO (International Organization for Standardization), ASME (American Society of Mechanical Engineers), AWS (American Welding Society) und DIN (Deutsches Institut für Normung) – bilden die Grundlage für sichere Arbeitsbedingungen.
Schweißfachkräfte müssen in jedem Fall über die potenziellen Gefahren informiert werden. Der Abstand zwischen den Schweißenden ist so zu wählen, dass ein gleichzeitiger Kontakt mit zwei Brennern oder Elektrodenhaltern ausgeschlossen ist. Ist dies nicht möglich, sind die Arbeitsbereiche durch isolierende Trennwände zu separieren. Zusätzlich muss durch geeignete Messungen sichergestellt werden, dass die Summenspannung den zulässigen Höchstwert der Leerlauf-Spannung nicht überschreitet.
Was ist beim Schweißen zu beachten?
Vor Beginn der Arbeiten müssen Schweißfachkräfte sicherstellen, dass sich die eingesetzten Schweißgeräte in einwandfreiem Zustand befinden. Jene, die nicht verwendet werden oder unbeaufsichtigt bleiben, sind auszuschalten und vom Stromnetz zu trennen. Der Betrieb muss stets entsprechend der auf dem Leistungsschild angegebenen Schutzart erfolgen – unter Beachtung der jeweiligen Bedienungsanleitung.
Geräte mit der Schutzart IP21 dürfen ausschließlich in trockenen Innenbereichen eingesetzt werden. Für den Einsatz im Freien ist mindestens die Schutzart IP23 erforderlich. Massekabel sind möglichst nahe am Schweißbereich anzuklemmen – entweder direkt am Werkstück oder an dessen Auflage.
Bei Störungen ist die Spannungsversorgung sofort zu unterbrechen, entweder durch Abschalten oder Ziehen des Netzsteckers. Beschädigungen an Schweißgeräten, Netzleitungen oder Schlauchpaketen sind umgehend der Schweißaufsicht zu melden. Defekte Geräte dürfen keinesfalls weiterverwendet oder eigenmächtig geöffnet werden – insbesondere nicht durch Entfernen der Schutzabdeckung.
Gefahren durch verschleppte Schweißströme
Ein unsachgemäßer Umgang mit Schweißgeräten kann erhebliche Gefahren mit sich bringen. Besonders kritisch sind falsch angeschlossene Massekabel oder unachtsam abgelegte Elektrodenhalter. Solche Fehler können zum Durchbrennen von Schutzleitern, Schweißgeräten oder anderen elektrischen Geräten führen. Da Schutzunterbrechungen äußerlich meist nicht erkennbar sind, stellen sie ein erhebliches Risiko für alle dar, die mit beschädigten Geräten arbeiten.
Die häufigsten Ursachen für Schutzleiterunterbrechungen und daraus resultierende Unfälle sind Leichtsinn und mangelnde Aufmerksamkeit. Typische Beispiele sind unisolierte Elektrodenhalter, die auf dem Schweißgerät abgelegt werden, oder Elektrohandwerkzeuge, die während der Schweißarbeiten auf dem Schweißtisch verbleiben (Skizzen 3 und 4).
Wer jedoch die in den geltenden Normen vorgesehenen Schutzmaßnahmen beachtet, kann sich wirksam gegen verschleppte Schweißströme schützen. Die Rückleitung des Schweißstroms (Masse) sollte direkt am Werkstück oder an dessen Auflage erfolgen – entweder durch Klemmen oder mithilfe magnetischer Haftpole. Andere Teile wie Metallstangen, Ketten oder Kranseile dürfen keinesfalls als Rückleiter verwendet werden.
Müssen Werkstücke ausnahmsweise am Kranhaken hängend geschweißt werden, ist eine sorgfältige Abschirmung erforderlich – etwa durch trockene Textilseile oder einen Isolierwirbel. Kommen während der Schweißarbeiten abgehängte Arbeitskörbe zum Einsatz, sind diese mit geeigneter
Isolation zu versehen. Wird gleichzeitig geschweißt und mit Elektrowerkzeugen gearbeitet, dürfen ausschließlich schutzisolierte Geräte verwendet werden.
Arbeiten unter erhöhter elektrischer Spannung
An Arbeitsplätzen mit eingeschränkter Bewegungsfreiheit besteht ein erhöhtes Risiko einer elektrischen Gefährdung. Dies gilt insbesondere dann, wenn Schweißfachkräfte in Zwangshaltungen – etwa kniend – arbeiten müssen und dabei mit elektrisch leitfähigen Teilen in Kontakt kommen. Auch Bereiche, die vollständig oder teilweise von stromleitenden Materialien umgeben sind, bergen Gefahren. Bereits zufällige oder unvermeidbare Berührungen können zu Stromschlägen führen.
Zur vereinfachten Beurteilung, ob eine erhöhte Gefährdung beim Lichtbogen-Schweißen vorliegt, dient ein Pauschalmaß: Beträgt der freie Bewegungsraum zwischen gegenüberliegenden leitfähigen Teilen weniger als zwei Meter – in Länge, Breite, Höhe oder Durchmesser – ist von einer erhöhten elektrischen Gefährdung auszugehen.
Besondere Vorsicht ist an nassen, feuchten oder heißen Arbeitsplätzen geboten. In solchen Umgebungen kann der elektrische Widerstand der Haut, der Schutzkleidung und der verwendeten Hilfsmittel durch Feuchtigkeit oder Schweiß deutlich reduziert sein. Als „nass“ gelten Arbeitsplätze, an denen die Kleidung durchfeuchtet ist und dadurch leitfähig wird – was das Risiko eines Stromunfalls erheblich erhöht.
Schutzmaßnahmen bei erhöhter elektrischer Gefährdung
Bei Arbeiten unter erhöhter elektrischer Gefährdung dürfen ausschließlich dafür zugelassene Schweißgeräte verwendet werden, die mit dem Symbol [S] gekennzeichnet sind. Zusätzlich sind besondere Schutzmaßnahmen erforderlich: Schweißfachkräfte müssen durch isolierende Unterlagen oder Zwischenlagen vor elektrisch leitfähigen Teilen sowie feuchten Böden und Wänden geschützt werden.
Ist eine solche Abschirmung aufgrund zusätzlicher Gefahren – etwa Absturzrisiken – oder beengter räumlicher Verhältnisse nicht möglich, darf nur in trockener, unbeschädigter Arbeitskleidung gearbeitet werden. In Situationen, in denen dauerhaft trockene Kleidung nicht gewährleistet werden kann, wie etwa in heißen Umgebungen, ist beim Lichtbogen-Handschweißen ausschließlich der Einsatz von Gleichstromgeräten zulässig.
Die Leerlauf-Spannung der eingesetzten Geräte sollte – abhängig von den Schweißaufgaben und den Geräteeigenschaften – so niedrig wie möglich gehalten werden und darf 75 Volt nicht überschreiten. Schweißgeräte dürfen nicht im unmittelbaren Gefahrenbereich aufgestellt werden. Für die Fernsteuerung dieser Geräte ist Schutzkleinspannung zu verwenden.
Zudem ist sicherzustellen, dass Schweißerinnen und Schweißer bei solchen Arbeiten nicht allein tätig sind – eine geeignete Schweißaufsicht ist verpflichtend. Das Schweißen unter erhöhter elektrischer Gefährdung ist ausschließlich qualifizierten Fachkräften vorbehalten.
Zusammenfassung und Schlussfolgerung
Sicherheit hat beim Schweißen oberste Priorität. Ein unsachgemäßer Umgang mit Schweißgeräten kann schwerwiegende Folgen nach sich ziehen – insbesondere durch hohe Leerlauf-Spannungen, verschleppte Schweißströme oder bei Arbeiten unter erhöhter elektrischer Gefährdung. Solche Risiken lassen sich jedoch durch konsequente Einhaltung geeigneter Schutzmaßnahmen deutlich reduzieren.
Besondere Aufmerksamkeit ist an nassen, feuchten oder heißen Arbeitsplätzen erforderlich, da dort die Schutzwirkung von Kleidung und Ausrüstung beeinträchtigt sein kann. Treten Störungen auf, sind unverzüglich geeignete Maßnahmen zu ergreifen, um Personen- und
