Elektrisch booglassen: welke factoren zorgen voor lasrook?

Elektrisch booglassen is een veel gebruikte techniek in talrijke industrietakken (metaalbewerking, bouw, auto-industrie, …). Er worden verschillende methodes gebruikt:

- booglassen onder gasbescherming (VS: Gas Metal Arc Welding, GMAW – EU: Gas-shielded metal arc welding, MIG/MAG-lassen, procesnr. 13 volgens ISO 4063)

- booglassen met gevulde draad (VS: Flux Cored Arc Welding, FCAW – EU: MAG welding with flux electrode, procesnr. 136 volgens ISO 4063)

- booglassen met beklede elektrode (VS: Shielded Metal Arc Welding, SMAW – EU: Manual metal arc welding with covered electrode, procesnr. 111 volgens ISO 4063)

- TIG-lassen (VS: Gas Tungsten Arc Welding, GTAW – EU: Gas shielded arc welding with non consumable tungsten electrode, procesnr. 14 volgens ISO 4063).

Door de hoge temperaturen komt er tijdens het lassen potentieel giftige rook vrij. De samenstelling van deze rook, die uit gasdeeltjes bestaat, hangt af van verschillende factoren: de gebruikte methode, de laspositie en de soort te lassen stukken. Deze rook en de bestanddelen ervan (voornamelijk mangaan (Mn), hexavalent chroom (Cr(VI)) en nikkel (Ni)) brengen gezondheidsrisico’s met zich mee: kanker, schade aan het zenuwstelsel en longziekten. In 2017 classificeerde het International Agency for Research on Cancer (IARC) lasrook bovendien als kankerverwekkend voor mensen (Groep 1). De normen en de grenswaarden voor blootstelling aan lasrook en zijn bestanddelen worden echter vaak overschreden.

 

Meer uitgebreide informatie over Risico's van lasrook

Ultrafijne deeltjes (UFP’s) vormen een potentieel gezondheidsrisico. Ze kunnen mangaan bevatten, dringen binnen tot diep in het ademhalingsstelsel (tot in de longblaasjes) en kunnen via de reukzenuwen zelfs in de nekstreek terechtkomen.

Tegenwoordig beschermt men de werknemers met een combinatie van: afzuiging aan de bron, een goede ventilatie en persoonlijke beschermingsmiddelen. Het ademhalingsstelsel van de werknemers wordt echter niet in alle arbeidssituaties voldoende beschermd. Een duidelijk inzicht in de invloed van de verschillende lasparameters (type en eigenschappen van de elektrode, samenstelling van het beschermgas, …) kan helpen om de blootstelling van werknemers aan lasrook te beperken.

Het doel bestaat erin te achterhalen welke invloed de verschillende lasparameters hebben op de rookconcentraties (en de metalen deeltjes die ze bevatten) die ontstaan tijdens het elektrisch booglassen.

Er werd systematisch onderzoek gedaan in bibliografische databanken, gegevensdatabanken en in de grijze literatuur. Tussen 2000 en 2018 hebben de onderzoekers tien bibliografische databanken en twaalf online bronnen geraadpleegd, waaronder institutionele websites en websites van beroepsverenigingen. In totaal inventariseerden ze 1.764 referenties, waarvan er zevenenveertig weerhouden werden. Drieënveertig van deze referenties beschrijven werken die zijn uitgevoerd in experimentele omstandigheden en slechts vier hebben betrekking op werken uitgevoerd op het terrein.

In totaal kwamen 21 lasparameters aan bod, waaronder: de gebruikte methode, de samenstelling van het beschermgas, de verschillende eigenschappen van de elektrode (samenstelling, diameter, soort bekleding of vulling van de elektrode, ...), elektrische parameters (spanning, stroomsterkte, …) en de soort overdracht.

De meest bestudeerde parameters waren het beschermgas en de eigenschappen van de elektrode (deze parameters werden elk aan ongeveer 19% van de beoordelingssituaties gelinkt), gevolgd door de stroomsterkte en de lasmethode (respectievelijk 13% en 8% van de beoordelingssituaties).

Op basis van die 21 lasparameters hebben de onderzoekers 85 beoordelingssituaties geïdentificeerd (een beoordelingssituatie is een meting van de invloed die een lasparameter heeft op de rookvorming: totale rookproductie en specifieke verontreinigende stoffen).

In de meeste beoordelingssituaties werd MIG/MAG-lassen (GMAW) gebruikt (65%), gevolgd door booglassen met beklede elektrode (SMAW) (18%), booglassen met gevulde draad (FCAW) (11%) en ten slotte TIG-lassen (GTAW) (3%).

Deze conclusies stemmen overeen met metingen uitgevoerd door het INRS. Zie hierover Risico's van lasrook.

Uit de resultaten van de weerhouden referenties blijkt dat bij het booglassen met beklede elektrode het meeste rook ontstaat, terwijl TIG-lassen het minste rook genereert.

Indien er MIG/MAG-gelast wordt, genereert het gepulseerd lassen en CMT™ (technische variant van GMAW-kortsluitbooglassen) minder rook van mangaan en hexavalent chromium in vergelijking met het conventionele MIG/MAG-lassen in kortsluitboog of sproeiboog.

Uit de resultaten blijkt ook dat er, in vergelijking met het MIG/MAG-lassen en TIG-lassen, bij het lassen met beklede elektrode minder ultrafijne deeltjes (UFP’s) vrijkomen.

Een hoger gehalte aan koolzuurgas (CO2) (in de samenstelling van het beschermgas) of een hogere spanning, een hogere stroomsterkte en een grotere diameter van de elektrode zorgen voor meer rookvorming. Hetzelfde geldt wanneer men een aanzienlijke hoeveelheid vulling gebruikt in de kern van de elektrode (FCAW) of in de bekleding (SMAW).

De totale uitstoot van rook, UFP’s en Mn zijn belangrijke factoren, rekening houdend met de hoge concentraties die werden vastgesteld in talrijke arbeidssituaties en met het potentiële gezondheidsrisico dat ze met zich meebrengen.

Hoewel het MIG/MAG-lassen het meest wordt gebruikt, is het niet de meest performante methode op het vlak van rookvorming en Mn- en UFP-emissies. FCAW genereert de minste UFP’s.

Bijna alle beoordelingen werden uitgevoerd in gecontroleerde labo-omstandigheden, wat hun relevantie danig beperkt, aangezien deze situatie niet representatief is voor de realiteit op het terrein. Men moet dus andere studies uitvoeren in bedrijven, waarbij de uitstoot van zowel Mn als UFP’s gedetailleerd wordt onderzocht om nauwkeurigere conclusies te kunnen trekken.

In het algemeen heeft dit onderzoek aangetoond dat talrijke lasparameters zorgen voor een hogere of lagere uitstoot van rook, specifieke verontreinigende stoffen en UFP’s. Toch moet men nog studies uitvoeren op het terrein om de invloed van deze parameters beter te beoordelen. Men zal extra aandacht moeten besteden aan de grootte van de deeltjes, hun chemische aard en het potentiële gezondheidsrisico dat ze met zich meebrengen (in het bijzonder voor het ademhalingsstelsel en het zenuwstelsel).

 

Bron: irsst.qc.ca Influence des paramètres de soudage à l’arc électrique sur les concentrations de fumées et leurs composantes métalliques État des connaissances, R-1085, nov. 2020