Flüssiggas beim Schweißen: Eigenschaften und Sicherheit

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Beim Schweißen können verschiedene Gase zum Einsatz kommen, die für unterschiedliche Verfahren geeignet sind. Dazu zählt auch Flüssiggas. Es ist ein nicht toxisches, brennbares Gas, das schwerer als Luft ist. Mit Luft bildet es explosionsfähige Gemische (Zündbereich: 1,7 bis 9,5 Vol.-%).

Wichtige Informationen und Erläuterungen zur Verwendung von Flüssiggas beim Schweißen liefert eine Publikation der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (DGUV) mit dem Titel „Fachbereich AKTUELL – FBHM-138: Verwendung von Flüssiggas – Schweißen, Schneiden und verwandte Verfahren“.

Bei diesem Beitrag handelt es sich um einen Auszug. Den vollständigen Beitrag finden Sie im Produkt „Die Schweißaufsicht im Betrieb“.

DGUV Regel 110-010 bildet Grundlage

In metallverarbeitenden Betrieben wird Flüssiggas vor allem zum Weich- und Hartlöten, Brennschneiden, Vorwärmen und Flammrichten verwendet. Die DGUV Regel 110-010 „Verwendung von Flüssiggas“ konkretisiert branchenübergreifend den Stand der Technik für die Verwendung von Flüssiggas zu Brennzwecken. Sie verschafft den Betreibern von Flüssiggasanlagen einen Überblick über allgemeingültige Regeln der Technik bei der Verwendung von Flüssiggas beim Schweißen, Schneiden und bei verwandten Verfahren.

In der FBHM-138 werden spezifische Inhalte der DGUV Regel 110-010 zusammenfassend erläutert und anwendungsbezogen ergänzt. Insbesondere wird auf spezifische Komponenten/Ausrüstungen zur Verwendung von Flüssiggas beim Schweißen und deren Kennzeichnung hingewiesen.

Eigenschaften von Flüssiggas

Unter Druck stehende verflüssigte Gase wie Propan, Propen (Propylen), Butan, Buten (Butylen) sowie deren Gemische werden als Flüssiggase bezeichnet. Wird Flüssiggas als Kraftstoff für Verbrennungsmotoren (in Treibgasanlagen) verwendet, so ist die Bezeichnung LPG (Liquefied Petroleum Gas) geläufig.

In der Norm DIN 51622 „Flüssiggase – Propan, Propen, Butan, Buten und deren Gemische mit einem maximalen Schwefelgehalt von 30 mg/kg – Anforderungen“ werden die Anforderungen an die Qualität der Flüssiggase für typische Anwendungen in Industrie und Handwerk erläutert. Die Entnahme von Flüssiggas aus dem Druckgasbehälter (Flüssiggasflasche oder -behälter) erfolgt üblicherweise aus der Gasphase.

Flüssiggas ist farblos

Flüssiggas ist farblos und damit unsichtbar. Strömt es unkontrolliert aus Druckgasbehältern, Schlauchleitungen oder Ausrüstungsteilen aus, so sinkt es gasförmig zu Boden und breitet sich fließend in der Ebene aus, weil es schwerer als Luft ist. Bei diesem Prozess werden vertiefte Bereiche wie Abfluss- oder Schachtöffnungen ausgefüllt. Es besteht auch die Möglichkeit, dass poröse Strukturen, Kies- oder Schotterschichten durchdrungen werden.

Verbrennung von Flüssiggas beim Schweißen

Die Verbrennung von Flüssiggas beim Schweißen erfolgt unter Luft- bzw. Sauerstoffzufuhr. Um 1 kg Flüssiggas vollständig zu verbrennen, bedarf es rund 15 m³ Verbrennungsluft. Im Falle der vollständigen Verbrennung entstehen Kohlenstoffdioxid (CO₂) und Wasser (H₂O), während bei unvollständiger Umsetzung/Verbrennung giftiges Kohlenstoffmonoxid (CO) entsteht.

Flüssiggasgehalte von ca. 2 bis 11 Vol.-% (Propan) bzw. ca. 1,5 bis 10 Vol.-% (n-Butan) sorgen mit Luft für eine zünd- und explosionsfähige Atmosphäre, sodass eine Wolke ausgetretenen Flüssiggases in ihrer Randzone stets zündfähig ist.

Aufstellung von Druckgasbehältern

Der Begriff „Flüssiggasanlage“ bezeichnet die Gesamtheit aus Versorgungs- und Verbrauchsanlage. Die Versorgungsanlage besteht dabei aus ortsbeweglichen (Flüssiggasflaschen) oder ortsfesten Druckgasbehältern sowie der Hauptabsperreinrichtung (HAE). Erfolgt die Gasversorgung aus einer Flüssiggasflasche, so stellt üblicherweise das Flaschenventil gleichzeitig die HAE dar. Die Verbrauchsanlage umfasst dabei alle hinter der HAE verbauten Komponenten.

Flüssiggasflaschen oder -behälter sollen grundsätzlich im Freien aufgestellt werden. Sollte dies nicht realisierbar sein (die Begründung hierfür muss schriftlich dokumentiert werden), müssen besondere Maßnahmen ergriffen werden, beispielsweise die Lüftung betreffend.

Es gilt ferner zu beachten, dass Flüssiggasflaschen bei ihrer Lagerung und bei ihrem Einsatz für Schweiß- und Schneidarbeiten sowie bei verwandten Anwendungen immer aufrecht stehen müssen.

Anforderungen an Regel- und Sicherheitseinrichtungen

Die Einstellung des Betriebsdrucks (Überdruck) der Verbrauchseinrichtung erfolgt über eine Druckregeleinrichtung. Bei Flüssiggasflaschen muss eine Druckregeleinrichtung nach

• DIN EN ISO 2503:2015-12 „Gasschweißgeräte – Druckregler und Druckregler mit Durchflussmessgeräten für Gasflaschen für Schweißen, Schneiden und verwandte Prozesse bis 300 bar (30 MPa)“ oder
• DIN EN 16129:2018-08 (Entwurf) „Druckregelgeräte, automatische Umschaltanlagen mit einem höchsten Ausgangsdruck bis einschließlich 4 bar und einem maximalen Durchfluss von 150 kg/h, sowie die dazugehörigen Sicherheitseinrichtungen und Übergangsstücke für Butan, Propan und deren Gemische“

unmittelbar hinter der HAE (Flaschenventil) installiert werden. Im Falle von ortsfesten Druckgasbehältern kann die Druckregelung auch in mehreren Stufen erfolgen.

Anforderungen an Schlauchleitungen

Fest verlegte Rohrleitungen

Fest verlegte Rohrleitungen müssen primär vor Schlauchleitungen in Flüssiggasanlagen eingesetzt werden. Bei Vorliegen besonderer betriebstechnischer Gründe (beispielsweise bei handgeführten Verbrauchsgeräten) können Schlauchleitungen eingesetzt werden, die so lang wie nötig, aber so kurz wie möglich sein müssen. Je nach Art der Anwendung (beispielsweise abhängig vom Verbrauchsgerät: Luftansaug-, Brenngas-Druckluft- oder Brenngas-Sauerstoff-Brenner) kann der Anschluss mit Einzelschläuchen oder Schlauchgarnituren (auch Doppelschläuche) erfolgen.

Gummischläuche

Anforderungen an Gummischläuche für Schweißen, Schneiden und verwandte Prozesse sind in der DIN EN ISO 3821:2020-04 „Gasschweißgeräte – Gummischläuche für Schweißen, Schneiden und verwandte Prozesse“ festgelegt. Gemäß dieser Norm ist die Außenschicht von Schläuchen für Flüssiggase orange bzw. rot-orange durchgefärbt. Zudem müssen die Schläuche die folgenden Kennzeichnungen aufweisen:

• Begriff „Flux“ (bei Fluxschläuchen)
• Bezugsmaße des Innen- und Außendurchmessers
• Innendurchmesser in mm (beispielsweise 10 mm)
• Jahr der Herstellung
• maximaler Betriebsdruck in MPa und in Klammern in bar
• Normbezeichnung (hier DIN EN ISO 3821)
• Zeichnung des Herstellers/Vertreibers

Beispiel: ISO 3821 – 2 MPa (20 bar) – 10 × 17 – XYZ – 2024

In der DIN EN 1256:2008-03 „Gasschweißgeräte – Festlegungen für Schlauchleitungen für Ausrüstungen für Schweißen, Schneiden und verwandte Prozesse“ finden Anwender Funktions- und Prüfanforderungen für Schlauchleitungen, die als verwendungsfertige Ausrüstungen (Schläuche mit Anschlussstücken und deren Befestigung) für das Schweißen, Schneiden und verwandte Verfahren verwendet werden.

Unzulässige Schlauchbefestigungen

Lösbare Klemmen oder Schellen als Schlauchbefestigung sind gemäß der Norm DIN EN 1256 „Gasschweißgeräte –Festlegungen für Schlauchleitungen für Ausrüstungen für Schweißen, Schneiden und verwandte Prozesse“ nicht erlaubt.

Schlauchkupplungen mit Gassperre

Damit es nicht zu einem unkontrollierten Gasaustritt nach Trennung der Schlauchverbindung kommt, werden Schlauchkupplungen mit selbsttätiger Gassperre gemäß DIN EN 561 „Gasschweißgeräte – Schlauchkupplungen mit selbsttätiger Gassperre für Schweißen, Schneiden und verwandte Prozesse“ verwendet. Diese Gassperre verhindert zudem das Einströmen von Luft in die Zuleitung sowie die Bildung explosionsfähiger Gemische. Technische Sicherheitseinrichtungen sind entsprechend ihres Schutzziels zu verwenden.

Einrichtungen gegen Gasaustritt bei Schlauchbeschädigung

Schlauchleitungen unterliegen beim Schweißen, Schneiden oder bei verwandten Verfahren generell mechanischen, thermischen oder chemischen Beanspruchungen, sodass eine Beschädigung nicht sicher ausgeschlossen werden kann. In Verbrauchsanlagen, bei denen Schlauchleitungen (Länge > 0,4 m) verwendet werden, müssen Einrichtungen gegen Gasaustritt bei Schlauchbeschädigung eingesetzt werden. Maßgeblich ist hier die Art der Aufstellung/Verwendung der Verbrauchseinrichtung:

• über Erdgleiche: Schlauchbruchsicherung nach DIN 30693:2011-06 „Schlauchbruchsicherungen für Schlauchleitungen in Flüssiggasanlagen“ oder integriert in Druckregeleinrichtung nach DIN EN 16129:2018-08 (Entwurf) „Druckregelgeräte, automatische Umschaltanlagen mit einem höchsten Ausgangsdruck bis einschließlich 4 bar und einem maximalen Durchfluss von 150 kg/h, sowie die dazugehörigen Sicherheitseinrichtungen und Übergangsstücke für Butan, Propan und deren Gemische“
• unter Erdgleiche: Leckgassicherung nach DIN 4811:2017-12 „Flüssiggas-Druckregelgeräte und Sicherheitseinrichtungen – Anforderungen“ (in Verbindung mit doppelwandigen Schlauchleitungen)

Auch in der Norm DIN EN ISO 5175-1:2018-03 „Gasschweißgeräte – Sicherheitseinrichtungen – Teil 1: Mit integrierter Flammensperre“ sind Anforderungen an Sicherheitseinrichtungen für Gasschweißgeräte geregelt. Sicherheitseinrichtungen gemäß DIN EN 16129 können nach Herstellerangaben verwendet werden. Eine typische Sicherheitseinrichtung mit Mehrfachfunktion gemäß der DIN EN ISO 5175-1 ist eine Flammensperre mit Gasrücktrittventil und temperatur- und/oder druckgesteuerter Nachströmsperre. Die Sicherheitsfunktionen sind wie folgt gekennzeichnet:

• druckgesteuerte Nachströmsperre: PV
• Flammsperre: FA
• Gasrücktrittventil: NV
• temperaturgesteuerte Nachströmsperre: TV

Beispiel: Die Sicherheitsfunktionen können beispielsweise in einer Folge wie „FA NV PV“ angeordnet sein.

Flüssiggasanlagen regelmäßig überprüfen

Bei sämtlichen Ausrüstungsteilen gilt es, auf die Eignung für Flüssiggas (LPG) zu achten. Die Nutzungsdauer von Ausrüstungsteilen orientiert sich an den Angaben des Herstellers. In der Gefährdungsbeurteilung enthaltene Vorgaben müssen eingehalten werden. Nach spätestens zehn Jahren müssen Druckregeleinrichtungen, Leckgassicherungen und Schlauchleitungen der Flüssiggasanlage ausgetauscht werden. Art, Umfang und Fristen der Prüfung von Flüssiggasanlagen werden in der Gefährdungsbeurteilung festgelegt.

Diese Prüffristen müssen eingehalten werden:

Prüfungen und Kontrollen	Wer?	Wer?
Prüfung der Flüssiggasanlage – ortsveränderlich – ortsfest	– mind. alle zwei Jahre – mind. alle vier Jahre	zur Prüfung befähigte Person für Flüssiggasanlagen (entsprechend § 2 Abs. 6 BetrSichV i.V.m. Kapitel 4 der TRBS 1203 „Zur Prüfung befähigte Personen“)
Kontrolle der Aufstellung und Dichtheit	tägliche Kontrolle (vor Inbetriebnahme)	fachkundige Person (Benutzer) (§ 2 Abs. 5 BetrSichV)

Von Flüssiggas ausgehende Gefährdungen

Entzündbar

Flüssiggas (LPG) ist extrem entzündbar. Mit Luft oder Sauerstoff bildet es explosionsfähige Gemische. Kommt es zum Einsatz, besteht dementsprechend Brand- und Explosionsgefahr. Die Gefahrenbereiche werden am Maßstab der Gefahrstoffverordnung (GefStoffV) festgelegt. Beispiele finden sich in der DGUV Regel 110-010 „Verwendung von Flüssiggas“.

Als Gefahrenbereich wird der Bereich bezeichnet, in dem gefährliche Gaskonzentrationen auftreten können, beispielsweise infolge einer betriebsbedingten Freisetzung von Flüssiggas beim Anschließen oder Lösen von Rohrleitungsverbindungen sowie bei störungsbedingten Gasaustritten. Es wird zwischen dem Einsatz von Flüssiggas im Freien und in (geschlossenen) Räumen differenziert. Im Gefahrenbereich dürfen u.a. keine Bodenöffnungen, Kanäle oder Abflüsse vorhanden sein. Sind welche vorhanden, müssen sie verschlossen werden. Zündquellen müssen ferngehalten werden. Es besteht ein Rauchverbot.

Gefahrenbereiche in Zonen unterteilen

Nach einer erfolgten Abschätzung hinsichtlich der Häufigkeit und Dauer, mit der eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre vorliegt, können Gefahrenbereiche in Zonen unterteilt werden. Dabei gilt es, die in der Gefahrstoffverordnung (GefStoffV) genannten Vorgaben zu beachten. Für den Fall, dass auf eine Zoneneinteilung verzichtet wird, müssen beispielsweise für den gesamten Bereich, in dem eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre entstehen kann, die Anforderungen für die höchste Kategorie für sämtliche elektrischen und nicht elektrischen Geräte gemäß der Richtlinie 2014/34/EU erfüllt werden.

Wenn bei einer Einflaschenanlage die Druckregeleinrichtung unmittelbar hinter dem Flaschenventil installiert ist und die Prüfung der Dichtheit des Anschlusses, beispielsweise mit schaumbildenden Mitteln gemäß DIN EN 14291 „Schaumbildende Lösungen zur Lecksuche an Gasinstallationen“ erfolgte, liegt keine Zone im Sinne der Gefahrstoffverordnung vor. Nach jedem Anschluss muss eine Dichtheitskontrolle der Anschlussverbindung von Druckregeleinrichtung und Druckgasbehälter (auch Flüssiggasflasche) durchgeführt werden.

Versorgungsanlagen mit Flüssiggasflaschen

Bei der Aufstellung von Versorgungsanlagen mit Flüssiggasflaschen gelten zudem folgende Voraussetzungen:

• Es sollen nur so viele Flüssiggasflaschen zur gleichzeitigen Entleerung angeschlossen werden, wie zur Fortführung der Arbeiten erforderlich sind (maximal acht Flüssiggasflaschen zur gleichzeitigen Entleerung gemäß DGUV Vorschrift 79 „Unfallverhütungsvorschrift – Verwendung von Flüssiggas“).
• Die Aufstellung hat dergestalt zu erfolgen, dass ein sicherer Betrieb sowie eine Instandhaltung möglich sind (stehend lagern/entleeren, gegen Umfallen sichern).
• Schutz gegen mechanische Beschädigung
• Schutz gegen unzulässige Erwärmung (in ausreichender Entfernung zu Wärmequellen)

Flüssiggasanlagen dürfen grundsätzlich nicht unter Erdgleiche aufgestellt werden. Eine Ausnahme hiervon bilden Handwerkerflaschen oder Ventilkartuschen (maximal 1 l Volumen), sofern diese vorübergehend verwendet werden. Im Falle einer Abweichung hiervon müssen besondere Schutzmaßnahmen getroffen werden.

Der Einsatz von „Anstechkartuschen“ (kein Hauptabsperrventil vorhanden) im gewerblichen Bereich ist untersagt.

Temperatur von Flüssiggas

Beträgt die Flüssiggastemperatur (in der Flasche) weniger als 40 °C, ist von keiner unzulässigen Erwärmung auszugehen. Brennbare Stoffe müssen von Versorgungs- und Verbrauchseinrichtungen ferngehalten werden bzw. müssen zumindest abgedeckt werden.

Für den Fall, dass es zu einem unkontrollierten Gasaustritt kommt, muss die Gaszufuhr unterbrochen werden, sofern dies gefahrlos erfolgen kann. Im Falle eines Brands müssen Flüssiggasflaschen möglichst aus gefährdeten Bereichen entfernt werden. Hitze- und Brandeinwirkung können das Bersten von Flüssiggasbehältern zur Folge haben.

Be- und Entlüftung

Wird in geschlossenen Räumen gearbeitet, muss auf eine ausreichende Be- und Entlüftung geachtet werden. Es gilt, eine Gefährdung durch Anreicherung der Raumluft mit

• Sauerstoff,
• Flüssiggas,
• Kohlenstoffmonoxid,
• Kohlenstoffdioxid oder
• weiteren schädlichen Stoffen

zu vermeiden. Abgase müssen mittels einer technischen Lüftung wirksam abgeführt werden. Vor dem Hintergrund, dass jede Brenngasflamme (auch bei Sauerstoffzumischung aus Druckgasflaschen/Entnahmestellen) zusätzlich Luftsauerstoff verbraucht, besteht auch die Gefahr des Sauerstoffmangels. Es muss eine ausreichende Frischluftzufuhr sichergestellt sein. In durch unverbranntes Flüssiggas gefluteten Bereichen besteht ebenfalls Erstickungsgefahr. Das gilt vor allem für Räume unter Erdgleiche.

Vereisungen an den Flüssiggasflaschen

Entstehen aufgrund hoher Gasentnahmen Vereisungen an den Flüssiggasflaschen, so dürfen diese nur durch langsames Auftauen beseitigt werden. Strahler, glühende Gegenstände oder offenes Feuer (beispielsweise Handbrenner) dürfen nicht eingesetzt werden. Die Dimensionierung der Versorgungsanlage muss ggf. auf die Verbrauchsanlage neu abgestimmt und beispielsweise eine größere Flüssiggasflasche Verwendung finden (Verdampfungsleistung/Verbrauch).

Gefährdungsbeurteilung und Schutzmaßnahmen

Der Unternehmer ist verpflichtet, im Zuge der Gefährdungsbeurteilung alle mit der Tätigkeit verbundenen Gefährdungen zu ermitteln und entsprechende Schutzmaßnahmen festzulegen.

Autor: Lic.jur./Wiss.Dok. Ernst Schneider

Den kompletten Beitrag finden Sie in „Die Schweißaufsicht im Betrieb“.