Myśląc o spawaniu ręcznym, często pojawiają się obrazy błyskających łuków, lecących iskier i unoszącego się dymu. Wrażeniowe sceny takie jak te kształtują image spawania – często postrzeganego jako niebezpieczne i surowe. Jednak ten obraz to za mało: w rzeczywistości widoczne ryzyka, takie jak promieniowanie łuku, gorące odpryski metalu czy dym spawalniczy, można bardzo dobrze opanować dzięki nowoczesnemu wyposażeniu ochronnemu i jasnym standardom bezpieczeństwa. Profesjonalni spawacze są doskonale wyposażeni – w hełmy ochronne, rękawice i odzież ochronną, które niezawodnie chronią przed wpływami zewnętrznymi. Co jednak często jest pomijane, to niewidzialne zagrożenie: prąd elektryczny.
Już krótka chwila nieuwagi może pociągnąć za sobą poważne konsekwencje: nieoczekiwany okrzyk – odruchowe odwrócenie i nieosłonięta ręka sięga po elektroda prętowa. Skutek: ciało staje się częścią obwodu. Izolacyjne buty robocze lub mata spawalnicza z nitrylowej gumy w takich przypadkach przerwywają przepływ prądu i chronią niezawodnie.
Prąd elektryczny w ciele zawsze wybiera najkrótszą drogę między miejscem wejścia a miejscem wyjścia. Jeśli przebiega między obiema rękami, prąd nie tylko przechodzi przez ramiona i tułów, ale także przez żywotne narządy, takie jak serce – z potencjalnie śmiertelnymi skutkami (rysunek 1).
Uwaga na napięcie jałowe
Podczas gdy w zwykłych urządzeniach elektrycznych części będące pod napięciem są chronione przed dotknięciem, przy spawaniu łukowym istnieje podwyższone ryzyko: napięcie jałowe może stać się niebezpiecznym napięciem dotykowym – zwłaszcza wtedy, gdy jednocześnie dotykany jest przedmiot spawany (masa) i elektroda lub nieizolowane części uchwytu elektrod. W takim przypadku mówi się o „przepływie” prądu przez ludzkie ciało.
Dla napięcia jałowego obowiązują – w zależności od warunków eksploatacji – określone maksymalne wartości. Zagrożenie elektryczne dla człowieka zaczyna się już przy napięciach powyżej 25 woltów prądu przemiennego (wartość efektywna) lub 60 woltów prądu stałego, jeśli jednocześnie możliwy jest wystarczająco wysoki przepływ prądu.
Nawet niewielkie natężenia prądu są śmiertelnie niebezpieczne
Gdy prąd elektryczny przepływa przez ludzkie ciało, działa on drażniąco na mięśnie, nerwy i układ sercowo-naczyniowy. Możliwe skutki obejmują skurcze mięśni i zatrzymanie oddechu aż po tzw. „ślad prądowy” – drobne, punktowe oparzenia na wejściach i wyjściach prądu. Już przy natężeniu prądu 30 mA występuje bezpośrednie zagrożenie życia. „Granica zwolnienia” (loslassen) wynosi przy prądzie przemiennym między 10 a 15 mA, a przy prądzie stałym około 50 mA. Gdy przekroczymy ten próg, skurcze mięśni mogą być tak silne, że poszkodowane osoby nie będą w stanie samodzielnie uwolnić od prowadzących prąd elementów – to szczególnie wysokie ryzyko dla specjalistów ds. spawania w codziennej pracy.
Prąd przemienny jest uważany za znacznie groźniejszy niż prąd stały, ponieważ może zaburzać rytm serca i wywoływać migotanie komór. Często niedoceniane jest również, że już
niewielkie natężenia prądu w zakresie od 1 do 10 mA wystarczą, by wywołać mimowolne ruchy odruchowe, które często prowadzą do wtórnych wypadków. Przykładowo takie niekontrolowane reakcje mogą doprowadzić do upadku z drabiny lub innych obrażeń.
Oprócz natężenia prądu kluczową rolę w ryzyku urazu odgrywa również czas oddziaływania na ludzkie ciało. Im dłuższy przepływ prądu, tym ostrzejsze są skutki zdrowotne. Dlatego dla specjalistów ds. spawania niezbędne jest zawsze noszenie odpowiedniego sprzętu ochronnego. W Europie rękawice spawalnicze muszą odpowiadać normie EN 12477, natomiast buty ochronne powinny spełniać klasę ochrony S3 zgodnie z EN ISO 20345.
Jak określić niebezpieczeństwo?
Natężenie prądu (I) zależy od przyłożonego napięcia (U) i oporu (R) i podlega prawu Ohma (U = R x I). Aby określić natężenie prądu, można przyjąć opór ciała (bez środków ochrony) od dłoni do dłoni lub od ręki do stopy na około 1.000 Ω. Jeśli spawarka ma na tabliczce znamionowej napięcie jałowe 50 V, to zgodnie z prawem Ohma (I = U / R) przez ciało może przepłynąć prąd o wartości 50 mA.
Uwaga przy spawaniu kilkoma urządzeniami spawalniczymi
Jeśli specjaliści ds. spawania pracują jednocześnie kilkoma urządzeniami spawalniczymi przy jednym elemencie lub przy elementach połączonych przewodowo, napięcie dotykowe – a w szczególności napięcie jałowe – może osiągać nieprawidłowo wysokie wartości. Taki niebezpieczny stan często nie jest od razu dostrzegalny.
Szczególnie krytycznie jest, gdy jednocześnie spawanie prowadzi się z różnym biegunowaniem: przy spawaniu prądem stałym (DC) napięcia jałowe poszczególnych urządzeń stosowanych w spawaniu sumują się, co może prowadzić do zbyt wysokich wartości napięcia.
„Zwłaszcza na budowach to nie jest nic niezwykłego”, relacjonuje Franz Bichler, trener spawania w Fronius International. „Kiedyś często spawaliśmy na odległość kilku metrów elementy w dwójce lub trójce osób – także przy różnych polaryzacjach, aby uzyskać optymalne wyniki. Jeśli wtedy uziemienie jest błędne, skumulowane napięcie może przepływać przez ciało spawacza – z zagrożeniem życia, jak porażenia prądem, zaburzenia rytmu serca czy ciężkie poparzenia.”
Przy spawaniu prądem przemiennym (AC) wpływają zarówno polaryzacja obwodów, jak i zasilanie urządzeń z sieci na wynikające napięcie jałowe. W niekorzystnych warunkach napięcie dotykowe może wzrosnąć do sumy wszystkich napięć jałowych używanych urządzeń. Dlatego konieczne jest przed rozpoczęciem prac zmierzenie napięcia między palnikami spawalniczymi lub uchwytami elektrod. Pomiar wykonuje się multimetrem, przy czym obie sondy pomiarowe należy bezpośrednio przyłożyć do palników spawalniczych (uchwytów elektrod) – (rysunek 2).
Pracodawca ma obowiązek ochrony i informowania
Skuteczne środki ochrony mogą zapobiegać wypadkom przy pracy. Odpowiedzialność za ich wdrożenie spoczywa zasadniczo na pracodawcy. Międzynarodowe normy i przepisy – np. ISO (International Organization for Standardization), ASME (American Society of Mechanical Engineers),
AWS (American Welding Society) i DIN (Deutsches Institut für Normung) – stanowią podstawę bezpiecznych warunków pracy.
Spawacze muszą w każdym razie być poinformowani o potencjalnych zagrożeniach. Odległość między końcówkami spawalniczymi powinna być tak dobrana, aby jednoczesny kontakt z dwoma palnikami lub uchwytami elektrod był wykluczony. Jeśli nie jest to możliwe, obszary pracy muszą być odseparowane izolującymi przegrodami. Dodatkowo za pomocą odpowiednich pomiarów należy zapewnić, że łączna/napięcie sumaryczne nie przekracza dopuszczalnej maksymalnej wartości napięcia jałowego.
Na co zwrócić uwagę przy spawaniu?
Przed rozpoczęciem prac spawacze muszą upewnić się, że używane urządzenia spawalnicze są w nienagannym stanie. Te, które nie będą używane lub będą pozostawać bez nadzoru, należy wyłączyć i odłączyć od sieci. Eksploatacja musi zawsze odbywać się zgodnie z ochroną podaną na tabliczce znamionowej – z uwzględnieniem odpowiedniej instrukcji obsługi.
Urządzenia z ochroną IP21 mogą być używane wyłącznie w suchych pomieszczeniach wewnętrznych. Do użycia na zewnątrz wymagana jest co najmniej ochrona IP23. Kable masy należy przymocować jak najbliżej obszaru spawania – albo bezpośrednio do przedmiotu, albo do jego podłoża.
W przypadku awarii natychmiast należy odciąć zasilanie – poprzez wyłączenie lub wyjęcie wtyczki. Uszkodzenia urządzeń spawalniczych, przewodów zasilających lub pakietów przewodów należy niezwłocznie zgłosić do nadzoru spawalniczego. Uszkodzone urządzenia nie mogą być dalej używane ani samowolnie otwierane – w szczególności nie wolno usuwać osłony ochronnej.
Zagrożenia wynikające z przemieszczonych prądów spawalniczych
Nieprawidłowe obchodzenie się z urządzeniami spawalniczymi może nieść poważne zagrożenia. Szczególnie krytyczne są źle podłączone kable masy lub niedbale złożone uchwyty elektrod. Takie błędy mogą doprowadzić do przepalenia przewodów ochronnych, urządzeń spawalniczych lub innych urządzeń elektrycznych. Ponieważ przerwy w ochronnych przewodach zwykle nie są widoczne gołym okiem, stanowią one istotne ryzyko dla wszystkich pracujących z uszkodzonymi urządzeniami.
Najczęstsze przyczyny przerw w przewodach ochronnych i wynikających z nich wypadków to lekkomyślność i brak czujności. Typowe przykłady to nieizolowane uchwyty elektrod, które odkładane są na urządzeniu spawalniczym, lub narzędzia elektryczne pozostające na stole spawalniczym podczas prac (rysunki 3 i 4).
Jednak kto przestrzega środków ochronnych przewidzianych w obowiązujących normach, może skutecznie chronić się przed przemieszczającymi się prądami spawalniczymi. Powrót prądu spawalniczego (masa) powinien odbywać się bezpośrednio na przedmiocie spawania lub na jego podłożu – albo poprzez złącza klem lub magnetyczne zaczepy utrzymujące. Inne elementy, takie jak pręty metalowe, łańcuchy lub kranowe liny, nie mogą być używane jako przewodnik zwrotny.
Jeżeli z wyjątkowych powodów trzeba spawać przedmioty zawieszone na haku dźwigu, wymagana jest staranna izolacja – na przykład suchymi tekstylnymi linami lub izolacyjnym wirblem. W sytuacjach, w których podczas prac spawalniczych używane są zwisające kosze robocze, należy je wyposażyć w odpowiednią
izolację. Jeśli jednocześnie prowadzone są spawanie i prace narzędziami elektrycznymi, używać należy wyłącznie narzędzi z ochroną izolacyjną.
Praca przy podwyższonym napięciu elektrycznym
Na stanowiskach pracy o ograniczonej możliwości poruszania się istnieje podwyższone ryzyko elektrycznego zagrożenia. Dotyczy to szczególnie sytuacji, gdy spawacze muszą pracować w wymuszonych pozycjach – na przykład klęcząc – i mieć kontakt z elementami przewodzącymi prąd. Także obszary całkowicie lub częściowo otoczone materiałami przewodzącymi prąd stanowią zagrożenie. Nawet przypadkowe lub nieuniknione dotknięcia mogą prowadzić do porażenia prądem.
W uproszczonej ocenie, czy występuje podwyższone zagrożenie przy spawaniu łukowym, służy miara: jeśli wolna przestrzeń między przeciwnymi częściami przewodzącymi jest mniejsza niż dwa metry – w długości, szerokości, wysokości lub średnicy – należy przyjąć podwyższone zagrożenie elektryczne.
Szczególna ostrożność jest wymagana na mokrych, wilgotnych lub gorących stanowiskach pracy. W takich okolicznościach opór elektryczny skóry, odzieży ochronnej i używanych narzędzi może być znacznie zredukowany przez wilgoć lub pot. Za „mokre” uznaje się stanowiska, na których odzież jest przemoczona i staje się przewodząca – co znacząco zwiększa ryzyko porażenia prądem.
Środki ochronne przy podwyższonym zagrożeniu elektrycznym
Przy pracach pod podwyższonym zagrożeniem elektrycznym mogą być używane wyłącznie dopuszczone do tego spawarki oznaczone symbolem [S]. Dodatkowo wymagane są specjalne środki ochronne: spawacze muszą być chronieni przez izolujące podkładki lub warstwy przed elementami przewodzącymi prąd oraz przez wilgotne podłoża i ściany.
Jeżeli taka ochrona nie jest możliwa z powodu dodatkowych zagrożeń – na przykład ryzyka upadku – lub ograniczeń przestrzennych, należy pracować wyłącznie w suchej, nienaruszonej odzieży ochronnej. W sytuacjach, w których utrzymanie suchej odzieży nie jest możliwe, na przykład w gorących środowiskach, przy spawaniu łukowym dopuszczalne jest wyłącznie używanie urządzeń z prądem stałym.
Napięcie jałowe używanych urządzeń powinno – zależnie od zadań spawalniczych i cech urządzeń – być jak najniższe i nie może przekraczać 75 V. Urządzeń spawalniczych nie wolno ustawiać w strefie bezpośredniego zagrożenia. Do zdalnego sterowania tymi urządzeniami należy używać napięcia ochronnego (niskiego napięcia).
Ponadto należy zapewnić, że spawacze nie pracują samotni przy takich pracach – obowiązkowy jest odpowiedni nadzór spawalniczy. Spawanie pod podwyższonym zagrożeniem elektrycznym jest zastrzeżone wyłącznie dla wykwalifikowanych specjalistów.
Podsumowanie i wnioski
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.
Szczególna uwaga jest wymagana na mokrych, wilgotnych lub gorących stanowiskach pracy, ponieważ tam ochrona odzieży i wyposażenia może być osłabiona. W razie wystąpienia awarii należy niezwłocznie podjąć odpowiednie działania, aby zapobiec obrażeniom
