Untersuchung zur Charakterisierung der Emissionen beim Schweißen von beschichteten Blechen aus dem Schiffbau

Status:

abgeschlossen 12/2000

Zielsetzung:

Im Schiffsbau werden vermehrt beschichtete Bleche eingesetzt, die zur Konfektionierung geschweißt und geschnitten werden. Diese Bauteile sind meistens aus Korrosionsschutzgründen beschichtet. Die Beschichtungen bestehen aus Bindemitteln, Füllstoffen und Pigmenten. Beim Schweißen und Schneiden von Bauteilen, die mit Beschichtungen versehen sind, entstehen durch die thermische Belastung gas- und partikelförmige Schadstoffe, deren chemische Zusammensetzung von der Werkstoffart sowie von der Beschichtungsart abhängig ist. Vor der Durchführung der Schweißaufgabe wird aus Qualitäts- und Arbeitsschutzgründen empfohlen, die Beschichtung im Schweißbereich zu entfernen. In den meisten Fällen verbleiben jedoch Beschichtungsrückstände, die sich dann während des Schweißens thermisch zersetzen (pyrolysieren). Inbesondere bei Beschichtungen mit organischen Bindemitteln treten als Zersetzungsprodukte eine Reihe von Stoffen mit unterschiedlichem Gefährdungspotenzial auf.

Ziel des Projektes war es, eine Beurteilung der Schadstoffe und damit des Gefährdungspotenzials vorzunehmen. Insbesondere sollten hier die aus der Beschichtung (Rückstände) resultierenden Schadstoffe beurteilt werden.

Aktivitäten/Methoden:

Es erfolgte die Auswahl des Metall-Schutzgasschweißens, indem fünf Bleche mit unterschiedlichen Beschichtungen geschweißt und die dabei entstehenden Emissionen charakterisiert wurden. Im Rahmen der Untersuchungen wurde entgegen der üblichen Verfahrensweise die gesamte Beschichtung überschweißt (Auftragsschweißen), um den "Worst-Case" einer hohen Verdampfungsrate der Beschichtung zu betrachten. Es wurden Beschichtungstypen ausgewählt, die für die meisten Schiffbaubereiche repräsentativ sind bzw. waren (Epoxidharz, Urethan-modifiziertes Alkydharz, Epoxid-Teer, Alkydharz und Vinyl/Epoxidharz (teerhaltig)). Die Schadstoffimissionen wurden untersucht auf Gesamtstaub, aromatische Kohlenwasserstoffe BTX, Aldehyde, Phenol/Kresole und Acrylate. Parallel erfolgte eine Probenahme polycyclischer aromatischer Kohlenwasserstoffe (PAK). Ferner erfolgte die qualitative Analyse gasförmiger Stoffe mittels Gaschromatographie/Massenspektrometrie (GC/MS).

Ergebnisse:

Die Untersuchungen der Emissionen beim Auftragsschweißen organisch beschichteter Bleche zeigen, dass eine Vielzahl von Emissionsprodukten entsteht. Die Emissionsraten liegen zwischen 7,7 mg/s und 24 mg/s. Der überwiegende Anteil (über 73 %) der partikelförmigen Stoffe ist alveolengängig. Nachgewiesen wurden neben aliphatischen auch aromatische und cyclische Kohlenwasserstoffe sowie Terpene.

Die Ergebnisse der Untersuchungen der Emissionen beim Auftragsschweißen beschichteter Bleche aus dem Schiffsbau zeigen, dass die qualitative Bestimmung solcher komplexen Schadstoffgemische nicht ausreicht, um das Gefährdungspotenzial hinreichend quantitativ zu bestimmen. Um quantitative Aussagen über das Gefährdungspotenzial treffen zu können, sind weitere Untersuchungen zur Bestimmung der Emissionsprodukte notwendig. Die in dem vorliegendem Vorhaben vorgestellten Ergebnisse sind als "Worst-Case" anzusehen, da hier die Beschichtungen im Schweißbereich nicht entfernt wurden. Dieser Tatbestand ist bei der Umsetzung dieser Ergebnisse in der Praxis unbedingt zu berücksichtigen.

Stand: