Kaynak dumanı kontrol altında

Fronius Welding

Günümüzde kaynak uzmanlarına her zamankinden daha fazla talep var; ancak yine de bu kilit meslek birçok kişi tarafından cazip görülmüyor. Başlıca sebeplerden biri ise kaynak dumanı. Peki bu gerçekten ne kadar tehlikeli? Ve risk nasıl etkili bir şekilde kontrol edilebilir? Detaya indiğimizde şunu görüyoruz: Bağlantıları anlar ve doğru önlemleri alırsanız, kaynak dumanını güvenilir bir şekilde en aza indirebilir ve güvenli bir şekilde çalışabilirsiniz.

Kaynak dumanı nedir ve nasıl oluşur?
Ark kaynağında ark birkaç bin dereceye ulaşır. Metal buharlaşır, reaksiyona girer ve yoğunlaşır, bunun sonucunda da kaynak dumanı oluşur. Ozon, karbon monoksit, karbon dioksit veya azot oksitleri gibi gaz bileşenlerinin yanı sıra demir, nikel ve kurşun oksitleri, manganez veya krom VI bileşikleri gibi partikül bileşenlerinden oluşur. Bilmekte fayda var: Emisyonların yaklaşık %95’i ilave malzemelerden, yani kaynak havuzuna sürekli olarak beslenen telden kaynaklanmaktadır.
Tehlike, görünmekten çok hissedilir: Partiküllerin çoğu ultra incedir – genellikle 1 µm’den küçük, hatta bazıları 0,1 µm’den küçüktür. Bu partiküller alveollere, yani akciğerlerde gaz alışverişinin gerçekleştiği hava keseciklerine ulaşır. Buradan, bileşimlerine bağlı olarak kan dolaşımına geçebilirler. Sonuçlar, kronik solunum problemlerinden (örneğin demir oksitlerle siderozis) ve toksik etkilerden (örneğin karbon monoksit, nitrojen oksitler, ozon veya manganez oksitlerden), özellikle yüksek alaşımlı çeliklerin kaynağında krom VI bileşikleri veya nikel oksit ile kanserojen risklere kadar uzanmaktadır.

Sınır değerler faydalıdır ancak sorumluluğun yerini tutmaz
Elbette belirli çerçeveler vardır. Avusturya’da MAK değerleri (maksimum işyeri konsantrasyonu) ve TRK değerleri (teknik kılavuz konsantrasyonu) arasında bir ayrım yapılmaktadır. MAK değerlerine uyulduğunda sağlığa zararsız olduğu kabul edilirken, TRK değerleri riskten muafiyet sunmaz – genellikle krom VI bileşikleri gibi zararsızlığı kesin olmayan maddeler için teknik bir referans değerdir. Buradaki referans değer 0,02 mg/m3’tür.
Sınır ötesine bakıldığında farklılıklar açıkça görülmektedir: Hollanda 1 mg/m³ A tozu (solunabilir toz), Almanya 1.25 mg/m³, Avusturya (Fransa, Belçika, Norveç veya ABD ve Kanada gibi) 5 mg/m³ ortam havası ile özellikle katıdır. Önemli: Sınır değerler, standartlar ve yönetmelikler zamanın bir anlık görüntüsüdür ve her an değişebilirler. Şirketler mevcut ulusal gereklilikleri düzenli olarak kontrol etmeli ve risk değerlendirmesini buna göre ayarlamalıdır.

Sistematik yöntem: STOP ilkesi
Etkili kaynak dumanı azaltımı net bir hiyerarşiyi takip eder – STOP prensibi. Tedbirler bu sıraya göre önceliklendirilmelidir: İkame ve teknik çözümler kolektif koruma görevi görür ve böylece çevredeki insanları da korur. Organizasyonel önlemler genel olarak kalan maruziyeti azaltır. Kişisel koruyucu ekipman (KKE) sadece bireyi korur ve bu nedenle her zaman hiyerarşinin son seviyesini oluşturur.
S – İkame: Daha düşük emisyonlu yöntemler (örn. TIG), alternatif kaynak telleri ve koruyucu gazlar, optimize edilmiş ark uzunluğu.
T – Teknik önlemler: Ekstraksiyon kaynak torçları, otomatik hücreler, ekstraksiyon boneleri.
O – Organizasyonel önlemler: Kalıntı bırakmayan bileşenler, temiz ve iyi yapılandırılmış çalışma alanları, maruz kalma süresinin azaltılması, yabancıların uzak tutulması, düzenli eğitim.
P – Kişisel önlemler: Önceki tüm önlemler yeterli değilse solunum koruması.

Günlük olarak kaynak yapanların doğrudan etkileyebileceği önemli bir faktör vardır:
Farkı yaratan ark
Kaynak makinesi ayarlarının kaynak dumanı emisyonu üzerindeki etkisi, Aachener Gesellschaft für Forschungs- und Fügetechnik (FEF) ile Fronius tarafından yapılan bir araştırmada açıkça gösterilmiştir: Sadece yöntem değil, parametre ayarları da Fume Emission Rate (FER) üzerinde önemli bir etkiye sahiptir.
Farklı işlem varyantlarının karşılaştırılmasında (standart ark, Low-Spatter-Control ark (LSC) ve darbeli ark) darbeli ark, en kararlı metal geçişini sağlayan ve en düşük emisyon oranını üreten yöntem olarak öne çıkmıştır. Bu sırada tel besleme hızı, gerilim ve amperaj gibi işlem parametreleri sabit tutulmuştur.
Kaynak işlemi, G-3Si1 tel (Ø 1,2 mm) ile sıcak haddelenmiş alaşımsız yapı çeliği (S235JR) üzerinde, M21 koruyucu gaz (82 % Ar / 18 % CO2) kullanılarak, tam mekanize ve tekrarlanabilir koşullar altında gerçekleştirilmiştir.

Ölçüm serilerinin ortaya koyduğu sonuçlar
Dolgu dikişleri:
Emişli kaynak torcu ile yapılan kaynakta, özellikle 5 m/dk tel besleme hızı ve nötr kaynak torcu konumunda çok düşük FER değerleri elde edilmiştir. Dikkat çekici olan, 11 m/dk hızda FER değerinin 8 m/dk hızdan daha düşük çıkmasıdır. Bunun nedeni: 8 m/dk hızda deney sırasında daha fazla kısa devre oluşmuş ve bu da emisyonu artırmıştır. Sabit olarak gözlemlenen: Yavaş torç kullanımı, tüm tel besleme hızlarında emisyonları hafifçe azaltmıştır.
Ancak en büyük etki, ark uzunluğu düzeltimi ile elde edilmiştir. Ortalama gerilimin, yaklaşık +0,4 V olarak hafif bir şekilde artırılması, tüm tel besleme hızlarında FER değerini belirgin şekilde düşürmüştür. Fiziksel açıklama: Optimum ayarlanmış ark boyu, kısa devre oluşumunu minimize eder. Daha az kısa devre, daha sakin bir metal geçişi anlamına gelir ve bu da daha az metal buharı ve daha az duman demektir.

Köşe kaynakları:
Burada emisyonlar genel olarak daha düşük olmakla birlikte aynı davranış gözlemlenmiştir:
• 5 m/dk tel sürme: yaklaşık 0,55 mg/s
• 8 m/dk tel sürme: yaklaşık 0,7 mg/s
• 11 m/dk tel sürme: yaklaşık 1,7 mg/s
Burada da emişli kaynak torcu ile gerçekleşen yavaş torç kullanımı, özellikle yüksek tel sürme hızlarında avantaj sağlamıştır. 11 m/dk hızda yapılan detay deneyinde, −1,5 Volt düzeltmede FER minimuma ulaşmıştır. Ark uzatıldığında veya kısaltıldığında emisyon tekrar artmıştır – ya daha yüksek işlem gücü ya da daha fazla kısa devre nedeniyle.

Atölye için çıkarım
Süreç temeldir: Darbe prosesi, birçok uygulamada son derece avantajlı bir metal geçişi sağlar.
Ark uzunluğunu hassas ayarlayın: Ark mümkün olduğunca kısa tutulmalı ve düşük ama stabil bir kısa devre frekansı ile çalışmalıdır.
Tel sürmeyi optimize edin: Deneyde 5 m/dk tel besleme hızı, en düşük emisyon değerlerini sağlamıştır. Genel kural: Kaynak işlemi aynı kaldığında, daha düşük ark gücü avantaj sağlar.

Dumanı yayılmadan yakalayın
Yöntem ve parametrelerin yanı sıra doğru emiş de kritik önemdedir. Fronius MTW 500i Exento gibi emişli kaynak torçları, dumanı oluştuğu yerde, yani doğrudan kaynak havuzunda yakalar. Güçlü bir mobil Fronius Exento HighVac sistemi ile birlikte kullanıldığında, duman kaynağında uzaklaştırıldığı için %99’a varan yakalama oranları elde edilebilir. Önemli: Torç emişinin hacimsel debisi optimum aralıkta tutulmalıdır; düşük değerler performansı düşürür, yüksek değerler ise koruyucu gaz kopmasına, çapağa veya dikiş hatalarına yol açabilir. Düzenli olarak uygun bir hacimsel debi ölçüm cihazı ile kontrol edilmesi önerilir.
Emişli torcun kullanılamadığı durumlarda, örneğin elektrod kaynağında, mobil Fronius Exento LowVac etkili bir alternatiftir. Geniş bir kapsama alanını kapsayan, akış optimizasyonlu, döndürülebilir bir emiş başlığı ile çalışır. Ayrıca geniş bir filtre yüzeyine sahiptir ve sık değişen çalışma alanları için idealdir.
Tüm Exento sistemleri, kaynak dumanlarının yakalanması ve ayrılması için DIN EN ISO 21904-1 standardını karşılar. Bu standart; emiş başlıkları, borulama, filtre sistemleri, hava debileri, uyarı sistemleri ve güvenli çalışma talimatları dahil olmak üzere yerel emiş sistemlerinin genel gerekliliklerini tanımlar. Amaçları, kaynak dumanlarının mümkün olduğunca eksiksiz ve kaynak noktasına mümkün olduğunca yakın bir şekilde yakalanmasını ve güvenilir bir şekilde ayrılmasını sağlamaktır.

Kişisel koruyucu ekipman: Üflemeli filtre ünitesine sahip kaynak maskeleri
Teknik emişin yetersiz kaldığı veya ek koruma gerektiği durumlarda kişisel koruyucu donanım kritik rol oynar. PAPR (Powered Air Purifying Respirator) sistemine sahip maskeler, filtrelenmiş temiz havayı sürekli olarak maskeye vererek en ince kaynak dumanı partiküllerine karşı bile güvenilir koruma sağlar.
Maskedeki basınç ve yüksek verimli partikül filtreleri, özellikle dar alanlarda veya doğrudan emişin mümkün olmadığı yerlerdeki çalışmalarda maruziyeti ciddi şekilde azaltır. Üflemeli filtre ünitesine sahip Fronius Vizor Air kaynak maskesi bu kapsamda modern bir çözümdür. Sabit hava akışı, düşük ısı yükü ve kesintisiz görüş alanı, uzun çalışma sürelerinde bile hassas çalışmayı destekler.

Sonuç: Kaynak dumanı kader değildir
Kaynak dumanı kontrol altına alınabilir. Modern süreç yönetimi, hassas parametre ayarı, noktasal emiş ve kişisel koruyucu donanımın doğru kombinasyonu ile çalışma ortamı daha güvenli, daha verimli ve daha cazip hale gelir. Ya da kısaca; Fume Emission Rate bir kader değildir. Bu ayarlanabilir bir değerdir ve kaynak uzmanları bu ayarların çoğunu doğrudan kontrol edebilir.