Niewidoczne zagrożenie podczas spawania
Nawet krótka chwila nieuwagi może mieć poważne konsekwencje: Niespodziewany okrzyk – odruchowy obrót i nieosłonięta dłoń chwyta elektrodę. Skutek: ciało staje się częścią obwodu prądowego. Obuwie elektroizolacyjne lub mata spawalnicza z kauczuku nitrylowego przerywają w takich przypadkach przepływ prądu i zapewniają niezawodną ochronę. Energia elektryczna zawsze wybiera najkrótszą drogę w ciele między punktem wejścia a punktem wyjścia. Jeśli na przykład energia przepływa przez obie ręce, razi nie tylko ramiona i górną część ciała, ale także ważne narządy, takie jak serce – i może zabić (rysunek 1).
Uwaga na napięcie biegu jałowego
O ile w zwykłych urządzeniach elektrycznych części pod napięciem są chronione przed dotykiem, to spawanie łukowe wiąże się z podwyższonym ryzykiem: Napięcie biegu jałowego może stać się niebezpiecznym napięciem dotykowym – zwłaszcza w przypadku jednoczesnego dotknięcia spawanego przedmiotu (masy) i elektrody lub nieizolowanych części uchwytu elektrody. Taka sytuacja jest nazywana „przepływem” przez ludzkie ciało.
W zależności od warunków pracy obowiązują pewne limity napięcia biegu jałowego. Zagrożenie elektryczne dla ludzi zaczyna się już przy napięciu powyżej 25 V prądu przemiennego (wartość skuteczna) lub 60 V prądu stałego, pod warunkiem, że jednocześnie możliwy jest wystarczająco duży przepływ energii.
Nawet energia o niskim natężeniu stanowi zagrożenie dla życia
Kiedy energia elektryczna przepływa przez ludzkie ciało, działa drażniąco na mięśnie, nerwy i układ sercowo-naczyniowy. Może to skutkować m.in. skurczami mięśni i zatrzymaniem oddechu, a także małymi, punktowymi oparzeniami elektrycznymi w punktach wejścia i wyjścia energii. Nawet energia o natężeniu 30 miliamperów stanowi poważne zagrożenie dla życia. „Próg samouwolnienia” wynosi od 10 do 15 mA w przypadku prądu przemiennego i około 50 mA w przypadku prądu stałego. Jeśli próg ten zostanie przekroczony, skurcze mięśni mogą być tak silne, że osoby poszkodowane nie będą już w stanie puścić części pod napięciem bez pomocy – grozi to szczególnie spawaczom w ich codziennej pracy.
Prąd przemienny jest uważany za znacznie bardziej niebezpieczny niż prąd stały, ponieważ może zakłócać rytm serca i wywoływać migotanie przedsionków. Często nie docenia się również faktu, że nawet niskie natężenie prądu wynoszące od 1 do 10 mA jest wystarczające do wywołania mimowolnych odruchów, które często prowadzą do wypadków wtórnych. Takie niekontrolowane reakcje mogą na przykład doprowadzić do upadku z drabiny lub innych obrażeń.
Oprócz natężenia prądu ryzyko obrażeń zależy od czasu działania na ludzkie ciało. Im dłużej trwa przepływ prądu, tym poważniejsze są konsekwencje zdrowotne. Dlatego spawacze muszą koniecznie zawsze nosić odpowiednie wyposażenie ochronne. W Europie rękawice spawalnicze muszą spełniać wymagania normy EN 12477, natomiast obuwie robocze powinno odznaczać się klasą ochrony S3 w rozumieniu normy EN ISO 20345.
Jak określić zagrożenie?
Prąd (I) zależy od przyłożonego napięcia (U) i rezystancji (R) zgodnie z prawem Ohma (U = R x I). Aby obliczyć natężenie prądu, można założyć, że rezystancja ciała (bez wyposażenia ochronnego) od dłoni do dłoni lub od dłoni do stopy wynosi 1000 omów. Jeśli z tabliczki znamionowej wynika, że napięcie biegu jałowego urządzenia spawalniczego wynosi 50 V, zgodnie z prawem Ohma (I = U / R) przez ciało może przepływać zagrażająca życiu energia o natężeniu 50 mA.
Ostrożność podczas posługiwania się więcej niż jednym urządzeniem spawalniczym
Jeśli spawacze pracują nad jednym elementem spawanym lub różnymi elementami połączonymi materiałami przewodzącymi przy użyciu więcej niż jednego urządzenia spawalniczego, wytwarzane napięcie dotykowe – zwłaszcza napięcie biegu jałowego – może osiągnąć niedopuszczalnie wysokie wartości. Ten niebezpieczny stan często nie jest natychmiast rozpoznawalny.
Szczególnie niebezpieczne jest spawanie jednocześnie z różną polaryzacją: podczas spawania prądem stałym (DC) napięcia biegu jałowego urządzeń spawalniczych sumują się i mogą osiągnąć niebezpiecznie wysokie wartości.
„Nie jest to rzadkością, zwłaszcza na placach budowy” – mówi Franz Bichler, instruktor spawania w firmie Fronius International. „W przeszłości często spawaliśmy wielometrowe elementy w dwie lub trzy osoby – nawet z różną polaryzacją, jeśli miały one skomplikowaną geometrię, aby osiągnąć jak najlepszy rezultat. Jeśli w takich sytuacjach uziemienie jest wadliwe, przez ciało spawacza może przepływać zsumowane napięcie – z zagrażającymi życiu konsekwencjami, takimi jak porażenie prądem, arytmia serca lub poważne oparzenia”.
Podczas spawania prądem przemiennym (AC) zarówno polaryzacja obwodów prądowych, jak i podłączenie urządzeń do sieci mają wpływ na wynikowe napięcia jałowego. W niekorzystnych warunkach napięcie dotykowe może wzrosnąć do sumy wszystkich napięć jałowych używanych urządzeń. Dlatego przed rozpoczęciem pracy należy zmierzyć napięcie między uchwytami spawalniczymi lub uchwytami elektrody. Pomiar jest wykonywany za pomocą multimetru, przez przyłożenie obu sond pomiarowych bezpośrednio do uchwytu spawalniczego (uchwytu elektrody) – jak na rys. 1.
Pracodawca ma obowiązek ochrony i informowania
Skuteczne środki ochronne mogą zapobiegać wypadkom przy pracy. Odpowiedzialność za ich wdrożenie spoczywa zasadniczo na pracodawcy. Międzynarodowe normy i przepisy – m.in. przyjęte przez ISO (Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna), ASME (American Society of Mechanical Engineers), AWS (American Welding Society) i DIN (Deutsches Institut für Normung) – stanowią podstawę bezpiecznych warunków pracy.
Spawacze muszą być zawsze informowani o potencjalnych zagrożeniach. Odległość między urządzeniami spawalniczymi musi być tak dobrana, aby wykluczyć kontakt z dwoma uchwytami spawalniczymi lub uchwytami elektrody jednocześnie. Jeśli nie jest to możliwe, obszary robocze muszą być oddzielone przegrodami izolacyjnymi. Ponadto należy wykonać odpowiednie pomiary, aby sprawdzić, czy całkowite napięcie nie przekracza maksymalnego dopuszczalnego napięcia biegu jałowego..
Co należy wziąć pod uwagę podczas spawania?
Przed rozpoczęciem pracy spawacze muszą sprawdzić, czy używane przez nich urządzenia spawalnicze są w idealnym stanie. Urządzenia nieużywane lub pozostawiane bez nadzoru muszą zostać wyłączone i odłączone od sieci zasilającej. Warunki użytkowania muszą zawsze odpowiadać stopniowi ochrony podanemu na tabliczce znamionowej – zgodnie z instrukcją obsługi danego urządzenia.
Urządzenia o stopniu ochrony IP21 mogą być używane wyłącznie w suchych pomieszczeniach. Do użytku na wolnej przestrzeni wymagany jest co najmniej stopień ochrony IP23. Przewody masy powinny być podłączone jak najbliżej obszaru spawania – bezpośrednio do elementu spawanego lub do jego oparcia.
W przypadku usterek należy natychmiast odłączyć zasilanie elektryczne, wyłączając je lub wyciągając wtyczkę z gniazdka. Uszkodzenia urządzeń spawalniczych, przewodów sieciowych lub pakietów przewodów należy niezwłocznie zgłaszać nadzorowi spawalniczemu. Uszkodzone urządzenia nie mogą w żadnym razie zostać ponownie użyte ani otwarte bez upoważnienia – w szczególności niedozwolone jest demontowanie ich pokrywy ochronnej.
Zagrożenia wynikające z przenoszenia prądów spawania
Nieumiejętne obchodzenie się z urządzeniami spawalniczymi może powodować poważne zagrożenia. Błędne podłączanie przewodu masy lub niedbałe odkładanie uchwytów elektrody jest szczególnie niebezpieczne. Takie błędy mogą spowodować przepalenie przewodów ochronnych, urządzeń spawalniczych lub innych urządzeń elektrycznych. Ponieważ uszkodzenia przewodu ochronnego są zwykle niedostrzegalne z zewnątrz, stanowią poważne zagrożenie dla każdego, kto posługuje się uszkodzonymi urządzeniami.
Najczęstszymi przyczynami przerwania przewodu ochronnego i wynikających z tego wypadków są nieostrożność i brak uwagi. Typowym przykładem jest odłożenie nieizolowanych uchwytów elektrody na urządzeniu spawalniczym lub pozostawienie elektronarzędzi na stole spawalniczym podczas prac spawalniczych (rys. 3 i 4).
Jednak przestrzeganie środków ochronnych przewidzianych w obowiązujących normach może skutecznie chronić przed przenoszeniem prądów spawania. Powrót prądu spawania (masa) powinien następować bezpośrednio do elementu spawanego lub jego podpory – poprzez zacisk przyłączeniowy lub za pomocą biegunów przykładanych na magnes. Żadne inne części, takie jak metalowe pręty, łańcuchy lub liny dźwigowe, nigdy nie mogą być używane jako przewodniki powrotne.
Jeśli w wyjątkowych przypadkach muszą być spawane elementy wiszące na haku dźwigu, konieczna jest starannie wykonana osłona – na przykład z suchych lin tekstylnych lub krętlika izolowanego. Jeśli prace spawalnicze są prowadzone z podwieszanych koszy roboczych, muszą one być wyposażone w odpowiednią izolację. W przypadku jednoczesnego spawania i używania elektronarzędzi wszystkie urządzenia muszą być izolowane.
Praca pod zwiększonym napięciem elektrycznym
W miejscach pracy o ograniczonej swobodzie ruchu istnieje zwiększone ryzyko wystąpienia zagrożeń elektrycznych. Dotyczy to w szczególności sytuacji, gdy spawacze muszą pracować w pozycjach wymuszonych – takich jak na kolanach – i mają styczność z częściami przewodzącymi prąd elektryczny. Obszary, które są całkowicie lub częściowo otoczone materiałami przewodzącymi, również stanowią zagrożenie. Nawet przypadkowa lub nieunikniona styczność może prowadzić do porażenia prądem elektrycznym.
Uproszczona ocena, czy podczas spawania łukowego występuje podwyższone zagrożenie, jest następująca: Jeśli przestrzeń swobodnego ruchu między przeciwległymi częściami przewodzącymi prąd elektryczny jest mniejsza niż dwa metry – pod względem długości, szerokości, wysokości lub średnicy – należy przyjąć, że zagrożenie elektryczne jest podwyższone.
Szczególną ostrożność należy zachować w mokrych, wilgotnych lub gorących miejscach pracy. W takich środowiskach oporność elektryczna skóry, odzieży ochronnej i używanych narzędzi może być znacznie obniżona przez wilgoć lub pot. Za „mokre” są uważane te miejsca pracy, w których odzież jest przemoczona, a tym samym staje się przewodnikiem – co znacznie zwiększa ryzyko wypadku elektrycznego.
Środki ochrony przed podwyższonym zagrożeniem elektrycznym
Prace w warunkach podwyższonego zagrożenia elektrycznego mogą być wykonywane tylko przy użyciu atestowanych urządzeń spawalniczych, które są oznaczone symbolem [S]. Wymagane są również specjalne środki ochronne: spawacze muszą być osłonięci od elementów przewodzących prąd elektryczny oraz mokrych podłóg i ścian podkładkami lub przekładkami izolacyjnymi.
Jeśli taka osłona nie jest możliwa ze względu na dodatkowe zagrożenia – takie jak ryzyko upadku – lub ciasną przestrzeń, praca może być wykonywana wyłącznie w suchej, nieuszkodzonej odzieży roboczej. W sytuacjach, w których nie można zagwarantować stale suchej odzieży, np. w przypadku wysokich temperatur powietrza, ręczne spawanie łukowego dozwolone jest wyłącznie przy użyciu urządzeń prądu stałego.
Napięcie biegu jałowego używanych urządzeń powinno być jak najniższe – w zależności od zadań spawalniczych i właściwości urządzenia – a w każdym razie nie może przekraczać 75 V. Urządzeń spawalniczych nie wolno stawiać w strefie bezpośredniego zagrożenia. Do zdalnego sterowania tymi urządzeniami należy używać bardzo niskiego napięcia z uziemieniem.
Ponadto należy dopilnować, aby spawacze nie wykonywali takich prac w pojedynkę – odpowiedni nadzór spawalniczy jest obowiązkowy. Spawanie w warunkach podwyższonego zagrożenia elektrycznego jest zastrzeżone wyłącznie dla wykwalifikowanych specjalistów.
Podsumowanie i wnioski
Bezpieczeństwo ma najwyższy priorytet podczas spawania. Nieumiejętne obchodzenie się z urządzeniami spawalniczymi może mieć poważne konsekwencje – w szczególności ze względu na wysokie napięcie biegu jałowego, przenoszenie prądu spawania lub pracę w warunkach podwyższonego zagrożenia elektrycznego. Ryzyko to można jednak znacznie zmniejszyć poprzez konsekwentne przestrzeganie odpowiednich środków ochronnych.
Szczególna uwaga jest wymagana w mokrych, wilgotnych lub gorących miejscach pracy, ponieważ działanie ochronne odzieży i sprzętu może być wtedy osłabione. W przypadku wystąpienia usterek należy niezwłocznie podjąć odpowiednie środki, aby zapobiec obrażeniom ciała i zniszczeniu mienia.