Neviditeľné nebezpečenstvo pri zváraní
Aj krátka chvíľa nepozornosti môže mať vážne následky: Niekto môže nečakane zavolať – zvárač sa samovoľne otočí a nechránenou rukou siahne po tyčovej elektróde. Následok: Telo sa stáva súčasťou prúdového obvodu. Izolačná pracovná obuv alebo zváracia podložka z nitrilovej gumy v takýchto prípadoch preruší prietok prúdu a poskytuje spoľahlivú ochranu.
Elektrický prúd vždy prechádza najkratšou cestou v tele medzi miestom vstupu a miestom výstupu. Ak napríklad prúd prechádza oboma rukami, prechádza nielen ramenami a hornou časťou tela, ale aj životne dôležitými orgánmi, ako je srdce, čo môže mať fatálne následky (Obrázok 1).
Pozor na napätie chodu naprázdno
Zatiaľ čo časti pod napätím, ktoré sú súčasťou štandardných elektrických spotrebičov, sú chránené pred dotykom, pri zváraní elektrickým oblúkom hrozí zvýšené riziko: Napätie chodu naprázdno sa môže stať nebezpečným dotykovým napätím – najmä ak sa súčasne dotknete zvarenca (uzemnenia) a elektródy alebo neizolovaných častí držiaka elektródy. V takomto prípade hovoríme o „prietoku“ ľudským telom.
V závislosti od podmienok používania sa na napätie chodu naprázdno vzťahujú pevné maximálne limity. Elektrické nebezpečenstvo pre ľudí začína pri napätí nad 25 V AC (efektívna hodnota) alebo 60 V DC, ak je súčasne možný dostatočne vysoký prietok prúdu.
Aj slabé prúdy sú životu nebezpečné
Keď elektrický prúd prechádza ľudským telom, má stimulačný účinok na svaly, nervy aj kardiovaskulárny systém. Možnými následkami sú svalové kŕče a zástava dýchania alebo tzv. „stopy po prúde“, čo sú malé bodové popáleniny v miestach vstupu a výstupu prúdu. Akútne ohrozenie života predstavuje prúd 30 miliampérov. „Hranica uvoľnenia“ je 10 až 15 mA pre striedavý prúd a približne 50 mA pre jednosmerný prúd. Ak sa táto hranica prekročí, svalové kŕče môžu byť také silné, že postihnuté osoby už nie sú schopné pustiť časti pod napätím bez pomoci – čo je obzvlášť vysoké riziko pre zváračov pri každodennej práci.
Striedavý prúd sa považuje za oveľa nebezpečnejší ako jednosmerný, pretože môže ovplyvniť srdcový rytmus a vyvolať fibriláciu komôr. Často sa tiež podceňuje skutočnosť, že aj nízke prúdy s hodnotou 1 až 10 mA stačia na vyvolanie mimovoľných reflexných pohybov, ktoré často vedú k sekundárnym nehodám. Takéto nekontrolované reakcie by mohli viesť napríklad k pádu z rebríka alebo k iným zraneniam.
Okrem intenzity prúdu zohráva rozhodujúcu úlohu pri riziku poranenia aj dĺžka pôsobenia prúdu na ľudský organizmus. Čím dlhšie prúd trvá, tým vážnejšie sú zdravotné následky. Z tohto dôvodu je nevyhnutné, aby zvárači vždy nosili vhodné ochranné prostriedky. V Európe musia zváračské rukavice spĺňať požiadavky normy EN 12477, zatiaľ čo pracovná obuv by mala spĺňať triedu ochrany S3 podľa normy EN ISO 20345.
Ako sa určuje nebezpečenstvo?
Prúd (I) závisí od privedeného napätia (U) a odporu (R) a riadi sa Ohmovým zákonom (U = R x I). Ak treba určiť intenzitu prúdu, možno predpokladať odpor tela (bez ochranných pomôcok) od ruky k ruke alebo od ruky k nohe v hodnote 1 000 ohmov. Ak má zváračka podľa výrobného štítku napätie chodu naprázdno 50 V, môže telom podľa Ohmovho zákona (I = U/R) prechádzať životu nebezpečný prúd v hodnote 50 mA.
Pozor pri zváraní s viacerými zváračkami
Ak zvárači pracujú na zvarenci alebo na vodivo spojených konštrukčných dieloch súčasne s viacerými zváračkami, môže vzniknuté dotykové napätie (najmä napätie chodu naprázdno) dosahovať neprípustne vysoké hodnoty. Tento nebezpečný stav sa často nedá rozpoznať okamžite.
Zvlášť kritické je súčasné zváranie s rôznym pólovaním: Pri zváraní jednosmerným prúdom (DC) sa v tomto prípade sčítavajú napätia chodu naprázdno príslušných zváračiek, čo môže viesť k nebezpečne vysokým hodnotám napätia.
„Nie je to nič nezvyčajné, najmä na stavbách,“ uvádza Franz Bichler, školiteľ zvárania v spoločnosti Fronius International GmbH. „V minulosti sme často zvárali viacmetrové konštrukčné diely vo dvojiciach alebo trojiciach – v prípade zložitých konštrukčných dielov dokonca s rôznym pólovaním, aby sme dosiahli optimálne výsledky. Ak je uzemnenie v takýchto situáciách chybné, nahromadené napätie môže prechádzať telom zvárača, čo môže mať životu nebezpečné následky, ako napríklad zásah elektrickým prúdom, srdcovú arytmiu alebo vážne popáleniny.“
Pri zváraní striedavým prúdom (AC) ovplyvňuje výsledné napätie chodu naprázdno pólovanie prúdových obvodov aj zapojenie zariadení na strane siete. Za nepriaznivých podmienok môže dotykové napätie vzrásť na súčet všetkých napätí chodu naprázdno použitých zariadení. Pred začatím prác je preto nevyhnutné zmerať napätie medzi zváracími horákmi alebo držiakmi elektród. Meranie sa vykonáva pomocou multimetra, pričom oba meracie hroty sa umiestnia priamo na zvárací horák (držiak elektródy) – pozri Obrázok 1.
Zamestnávateľ má povinnosť chrániť a informovať
Účinné ochranné opatrenia môžu zabrániť pracovným úrazom. Zodpovednosť za ich uplatňovanie nesie v zásade zamestnávateľ. Základom bezpečných pracovných podmienok sú medzinárodné normy a predpisy, ako napríklad normy ISO (International Organization for Standardization), ASME (American Society of Mechanical Engineers), AWS (American Welding Society) a DIN (Nemecký inštitút pre normovanie).
Zvárači musia byť vždy informovaní o možných rizikách. Vzdialenosť medzi zváracími koncami musí byť zvolená tak, aby bol vylúčený súčasný kontakt s dvoma zváracími horákmi alebo držiakmi elektród. Ak to nie je možné, pracovné oblasti musia byť oddelené deliacimi stenami. Okrem toho sa musia vykonať vhodné merania, aby sa zabezpečilo, že celkové napätie neprekročí maximálne prípustné napätie chodu naprázdno.
Čo je potrebné zohľadniť pri zváraní?
Pred začatím prác sa musia zvárači uistiť, že použitá zváračka je v bezchybnom stave. Zváračky, ktoré sa nepoužívajú alebo sú bez dozoru, musia byť vypnuté a odpojené od elektrickej siete. Každá zváračka sa musí vždy prevádzkovať v súlade so stupňom krytia uvedeným na výkonovom štítku, podľa príslušného návodu na obsluhu.
Zariadenia so stupňom krytia IP21 sa môžu používať len v suchých interiéroch. Na použitie v exteriéri sa vyžaduje minimálne stupeň krytia IP23. Uzemňovacie káble by mali byť pripojené čo najbližšie k oblasti zvárania, buď priamo k zvarencu, alebo k jeho podperám.
V prípade poruchy je potrebné okamžite odpojiť napájanie, a to buď vypnutím zariadenia, alebo vytiahnutím sieťovej zástrčky. Poškodenie zváračky, sieťových káblov alebo hadicového vedenia sa musí okamžite nahlásiť dozoru nad zváraním. Poškodené zariadenia sa nesmú ďalej používať alebo otvárať bez povolenia – najmä nie odstránením ochranného krytu.
Nebezpečenstvá spôsobené prenosom zváracieho prúdu
Nesprávna manipulácia so zváračkou môže spôsobiť značné nebezpečenstvo. Kritické sú najmä nesprávne pripojené uzemňovacie káble alebo nedbalo umiestnené držiaky elektród. Takéto chyby môžu spôsobiť prepálenie ochranných vodičov, zváračiek alebo iných elektrických zariadení. Keďže porušenie ochrany zvyčajne nie je zvonku rozpoznateľné, predstavuje značné riziko pre každého, kto pracuje s poškodeným zariadením.
Najčastejšími príčinami prerušenia ochranného vodiča a následných nehôd sú nedbalosť a nedostatočná pozornosť. Typickým príkladom sú neizolované držiaky elektród, ktoré sú umiestnené na zváračke, alebo elektrické ručné náradie, ktoré zostáva počas zvárania na zváracom stole (Obrázky 3 a 4).
Avšak každý, kto dodržiava ochranné opatrenia stanovené v platných normách, sa môže účinne chrániť pred prenosom zváracieho prúdu. Zvárací prúd (uzemnenie) by sa mal vrátiť priamo na zvarenec alebo jeho podperu, a to buď upnutím, alebo pomocou magnetických upínacích pólov. Iné časti, ako sú kovové tyče, reťaze alebo laná žeriavov, sa nikdy nesmú používať ako spätné vodiče.
Ak je vo výnimočných prípadoch potrebné zvárať zvarence zavesené na háku žeriavu, je potrebné starostlivé odtienenie, napríklad pomocou suchých textilných lán alebo izolačného otočného prvku. Ak sa pri zváraní používajú zavesené pracovné koše, musia byť vybavené vhodnou izoláciou. Pri zváraní a súčasnej práci s elektrickým náradím sa môžu používať len izolované zariadenia.
Práca pod zvýšeným elektrickým napätím
Na pracoviskách s obmedzenou voľnosťou pohybu existuje zvýšené riziko ohrozenia elektrickým prúdom. To platí najmä vtedy, keď musia zvárači pracovať vo vynútených polohách, napríklad v kľaku, a prichádzať do kontaktu s elektricky vodivými časťami. Nebezpečenstvo sa skrýva aj v oblastiach, ktoré sú úplne alebo čiastočne obklopené vodivými materiálmi. Aj náhodný alebo nevyhnutný kontakt môže viesť k úrazu elektrickým prúdom.
Na zjednodušenie posúdenia, či existuje zvýšené riziko počas zvárania elektrických oblúkom, sa používa orientačný rozmer: Ak je voľný priestor medzi protiľahlými vodivými časťami kratší ako dva metre (na dĺžku, šírku, výšku alebo priemer), treba počítať so zvýšeným rizikom ohrozenia elektrickým prúdom.
Osobitnú pozornosť treba venovať mokrým, vlhkým alebo horúcim pracoviskám. V takomto prostredí môže vlhkosť alebo pot výrazne znížiť elektrický odpor pokožky, ochranného odevu a použitých pomôcok. Pracoviská sa považujú za „mokré“, ak je odev nasiaknutý, čím sa stáva vodivým. Výrazne sa tým zvyšuje riziko úrazu elektrickým prúdom.
Ochranné opatrenia pri zvýšenom riziku ohrozenia elektrickým prúdom
Na práce spojené so zvýšeným rizikom ohrozenia elektrickým prúdom sa smú používať len schválené zváračky označené symbolom [S]. Vyžadujú sa aj osobitné ochranné opatrenia: Zvárači musia byť chránení pred elektricky vodivými časťami a vlhkými podlahami a stenami izolačnými podložkami alebo medzivrstvami.
Ak takéto odtienenie nie je možné z dôvodu ďalších nebezpečenstiev, napríklad rizika pádu, alebo stiesnených priestorových podmienok, práca sa môže vykonávať len v suchom, nepoškodenom pracovnom odeve. V situáciách, keď nie je možné zaručiť trvalo suchý odev, napríklad v horúcom prostredí, je pri ručnom zváraní elektrickým oblúkom povolené používať len zariadenia na jednosmerný prúd.
Napätie chodu naprázdno použitých zariadení by malo byť čo najnižšie (v závislosti od zváracích úloh a vlastností zariadenia) a nesmie presiahnuť 75 V. Zváračky sa nesmú nastavovať v bezprostredne nebezpečnom priestore. Na diaľkové ovládanie týchto zváračiek sa musí používať napätie bezpečné na dotyk.
Okrem toho je potrebné zabezpečiť, aby zvárači na takýchto prácach nepracovali sami. Vyžaduje sa vhodný dozor nad zváraním. Zváranie pri zvýšenom riziku ohrozenia elektrickým prúdom je vyhradené výlučne pre kvalifikovaných odborných pracovníkov.
Zhrnutie a záver
Bezpečnosť je pri zváraní najvyššou prioritou. Nesprávna manipulácia so zváračkou môže mať vážne následky, najmä v dôsledku vysokého napätia chodu naprázdno, prenosu zváracieho prúdu alebo pri práci so zvýšeným rizikom ohrozenia elektrickým prúdom. Takéto riziká však možno výrazne znížiť dôsledným dodržiavaním vhodných ochranných opatrení.
Osobitná pozornosť sa vyžaduje na mokrých, vlhkých alebo horúcich pracoviskách, pretože môže dôjsť k zníženiu ochranného účinku odevu a vybavenia. Ak sa vyskytnú poruchy, je potrebné okamžite prijať vhodné opatrenia, aby sa zabránilo poraneniu osôb a materiálnym škodám
The employer’s duty to protect and inform
Effective protective measures can prevent workplace accidents, and the employer is responsible for making sure these are implemented. International standards and regulations—such as those published by the ISO (International Organization for Standardization), ASME (American Society of Mechanical Engineers), AWS (American Welding Society), and DIN (German Institute for Standardization)—form the basis for safe working conditions.
Welding specialists must be informed of the potential hazards in all cases. The distance between the welders must be selected so that simultaneous contact with two welding torches or electrode holders is ruled out. If this is not possible, the work areas must be separated by insulating partitions. In addition, appropriate measurements need to be taken to ensure that the total voltage does not exceed the maximum permissible open circuit voltage.
What needs to be taken into account during welding?
Before starting work, welding specialists must ensure that the welding machines they are using are in perfect condition. Those that are not in use or are left unattended must be switched off and disconnected from the power supply. Devices must always be operated in accordance with the protection class shown on the rating plate—in compliance with the relevant operating instructions.
Devices in protection class IP21 may only be used in dry indoor areas. A protection class of IP23 is required as a minimum for outdoor use. Return lead cables should be connected as close as possible to the welding area—either directly to the workpiece or to its support.
In the event of faults, the power supply must be disconnected immediately, either by switching off the device or removing the mains plug. Any damage to welding machines, mains leads, or hosepacks must be reported to the welding supervisor immediately. Under no circumstances may defective devices be used again or opened without authorization—especially not by removing the protective cover.
Hazards due to stray welding current
Improper handling of welding machines can result in considerable risks. Incorrectly connected return lead cables or carelessly placed electrode holders are particularly critical aspects. Faults of this type can cause interruption of the ground conductors, welding machines, or other electrical devices. As breaks in protection are not usually evident from the outside, they pose a considerable risk for anyone working with damaged devices.
Carelessness and inattention are the most common causes of breaks in the ground conductor and resulting accidents. Typical examples might include uninsulated electrode holders that are set down on the welding machine or power hand tools left on the welding table during welding work.
However, those who pay attention to the protective measures stipulated by the applicable standards can ensure they are effectively protected against stray welding current. The welding current return cable (ground) should be connected directly to the workpiece or its support—by clamping it or using adhesive magnetic poles. Other parts such as metal poles, chains, or crane ropes must never be used as return cables.
If, in exceptional cases, workpieces have to be welded while suspended from a crane hook, they must be carefully shielded—for example, using dry textile ropes or an insulated swivel hook. In cases where suspended work baskets are used while welding, these must be fitted with suitable insulation. Only insulated equipment may be used when welding and working with power tools at the same time.
Working in conditions with high electrical voltage
There is an increased risk of electrical hazards in workplaces with restricted freedom of movement. This applies in particular when welding specialists have to work in forced postures—such as kneeling—and come into contact with electrically conductive parts. Areas that are completely or partially surrounded by electrically conductive materials also present hazards. Even contact that is unavoidable or accidental can lead to electric shocks.
You can use the following rule of thumb to assess whether there is an increased risk during arc welding: If the free space between electrically conductive parts positioned opposite one another is less than two meters—in length, width, height, or diameter—you should assume that there is an increased electrical risk.
Make sure to take particular care in wet, damp, or hot workplaces, as the resistance of human skin, protective clothing, and protective equipment may be significantly reduced by moisture or perspiration in these environments. Workplaces should be considered “wet” if workwear is soaked with moisture and can therefore conduct electricity—which significantly increases the risk of an electrical accident.
Protective measures in the event of increased electrical risk
Only approved welding machines marked with the [S] symbol may be used for work involving an increased electrical hazard. Special protective measures are also required to ensure welding specialists are protected from electrically conductive parts as well as damp floors and walls by means of insulating underlays or intermediate layers of material.
If this shielding cannot be provided due to additional hazards—such as a risk of falling—or a lack of space, work may only be carried out while wearing dry, undamaged workwear. In situations where you cannot guarantee that clothing will remain dry, such as in hot environments, only direct current machines may be used for manual arc welding.
The open circuit voltage of the devices used should be kept as low as possible—depending on the welding tasks and device properties—and must not exceed 75 V. Welding machines must not be set up in the immediate danger zone. Protective extra-low voltage must be used for remote control of these devices.
Also ensure that welders do not work alone on these jobs—suitable supervision must be provided during welding. Only qualified specialists may carry out welding work involving an increased electrical hazard.
Summary and conclusion
Safety comes first when welding. Improper handling of welding machines can have serious consequences—especially due to high open circuit voltages, stray welding current, or when working in conditions involving increased electrical hazards. However, these risks can be significantly reduced by consistently observing suitable protective measures.
Special attention is required in wet, damp, or hot workplaces, where the protection provided by clothing and equipment may be impaired. If faults occur, appropriate steps must be taken immediately to prevent personal injury and damage to property.