Odzieży ochronna do prac spawalniczych – wymagania i metody badań

 

Krzysztof Łężak
Agnieszka Greszta

 

WSTĘP

 

Problem ochrony zdrowia człowieka przy pracach spawalniczych jest nierozerwalnie związany z rozwojem technologii spawalniczych, doskonaleniem materiałów konstrukcyjnych oraz powszechnym stosowaniem spawania w różnych gałęziach przemysłu. Stanowisko pracy spawacza wiąże się z wieloma różnorodnymi zagrożeniami. Występuje na nim zagrożenie działaniem płomienia, rozprysków stopionych metali, promieniowaniem nadfioletowym od łuku spawalniczego, promieniowaniem elektromagnetycznym, emisja pyłów i gazów oraz porażenie prądem elektrycznym.

Z uwagi na występujące zagrożenia niezbędne jest adekwatne zabezpieczenie spawaczy. W tym celu powinni oni stosować:

• środki ochrony oczu i twarzy,
• odzież ochronną, rękawice  i obuwie ochronne,
• sprzęt ochrony układu oddechowego.

Dużą rolę w ochronie spawaczy przed działaniem promieniowania cieplnego i gorących cząstek metali powstających w trakcie spawania, odgrywa odzież ochronna okrywająca ciało całkowicie lub częściowo, wykonana z materiałów włókienniczych i/lub skór. Poziom właściwości ochronnych odzieży przeznaczonej do stosowania na „gorących” stanowiskach pracy jest wyznaczany na podstawie badań materiałów odzieżowych, w których uwzględniany jest rodzaj czynnika gorącego, np. ciepło promieniowania, konwekcyjne lub kontaktowe, rozpryski stopionych metali.

Odzież ochronna dla spawaczy jako środek ochrony indywidualnej kategorii II musi spełniać zasadnicze wymagania i podlega badaniu typu UE na zgodność z  Rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/425 z dnia 9 marca 2016 r. w sprawie środków ochrony indywidualnej oraz uchylenia dyrektywy Rady 89/686/EW, w tym Załącznika II „Zasadnicze wymagania dotyczące zdrowia i bezpieczeństwa”.

 

Zagrożenia występujące podczas prac spawalniczych

 

Spawacze narażeni są na olśnienia, oparzenia, porażenia prądem, pożary, zatrucia (niejednokrotnie zanieczyszczenia przekraczają kilkakrotnie dopuszczalne stężenia; na szczęście zdarzają się rzadko, przypadki zatruć zanieczyszczeniami emitowanymi w procesie). Dość często mają miejsce poparzenia gorącymi odpryskami metalu wpadającymi do butów, pod ubranie ochronne, szczególnie w przestrzeń rękawów i w obrębie kołnierza. Do tego dochodzą zagrożenia zawodowymi schorzeniami skóry, oczu, płuc.

Procesom spawania metali towarzyszy często powstawanie substancji niebezpiecznych o działaniu toksycznym, drażniącym, rakotwórczym. Podczas spawania z materiału podstawowego, gazów osłonowych i otaczającego powietrza, pod wpływem wysokiej temperatury i promieniowania łuku spawalniczego powstaje dym spawalniczy. Dym ten składa się z prostych i złożonych tlenków, krzemianów, fluorokrzemianów, fluorków, chromianów oraz węglanów metali. Przy spawaniu materiałów pokrytych powłokami ochronnymi takimi jak: farby, lakiery, powłoki antykorozyjne w wyniku rozkładu termicznego powstają związki organiczne np. alkohole alifatyczne, formaldehyd, fenol, ketony alifatyczne. Powstające podczas spawania odpryski stopionych metali oraz żużlu mogą dodatkowo prowadzić do poważnych urazów gałki ocznej. Wniknięcie do gałki ocznej ciała obcego, np. w postaci mikroodłamków żelaza lub miedzi, oprócz spowodowanych uszkodzeń mechanicznych, może po długim okresie ekspozycji wywołać żelazicę lub miedzicę. Wyniki badań wpływu poszczególnych metod łączenia materiałów na organizm człowieka prowadzone w naukowych ośrodkach medycznych znalazły odzwierciedlenia w wielu przepisach obligatoryjnych dotyczących bezpieczeństwa i higieny pracy na stanowiskach spawalniczych.

 

Do najpoważniejszych zagrożeń zdrowia przy procesach spawalniczych należą:

 

Czynniki gorące

Fotografia – źródło własne

 

Wśród technik spawania możemy wyróżnić spawanie gazowe i elektryczne. W technologii spawania gazowego do rozgrzewania łączonych elementów wykorzystuje się ciepło płomienia powstającego wskutek spalania mieszanki acetylenu lub propanu z tlenem, który rozgrzewa specjalny drut do temperatury topienia. Podczas spawania elektrycznego ciepło wytwarzane jest w łuku elektrycznym powstającym pomiędzy elektrodą (źródłem elektronów o dużej gęstości, których przepływ generuje łuk elektryczny) a łączonymi elementami. Zagrożeniem, które dominuje przy wykorzystaniu tych technik spawania jest poparzenie elementami spawanymi, płomieniem palnika, iskrami i powstającymi produktami ubocznymi (żużel, nagar, itp.) oraz porażenie łukiem elektrycznym.

 

Promieniowanie łuku

 

Fotografia – źródło własne

 

Jednym z najczęściej spotykanych źródeł promieniowania optycznego jest łuk spawalniczy. Promieniowanie łuku stanowi poważne zagrożenie zdrowia spawaczy oraz osób pracujących w pobliżu stanowisk spawalniczych. Przy wysokiej temperaturze plazmy łuku spawalniczego emitowane jest bardzo intensywne promieniowanie nadfioletowe, widzialne oraz termiczne.

 

Emisja pyłu i gazów

 

Fotografia – źródło własne

 

Zanieczyszczenia pyłowe i gazowe wydzielające się przy spawaniu do strefy oddychania spawaczy stanowią jedno z najważniejszych zagrożeń. Skutki narażenia pracowników na ich działanie mogą być natychmiastowe, w postaci ostrych zatruć lub odczuwalne po kilku latach ekspozycji, w postaci chorób zawodowych. Powstający w procesach spawalniczych dym spawalniczy (aerozol) jest mieszaniną drobno dyspersyjnych cząstek stałych (pyłu spawalniczego) oraz substancji chemicznych (gazów).

 

Hałas

 

Hałas uznawany jest obecnie jako zanieczyszczenie środowiska naturalnego i środowiska pracy. Procesy spawalnicze zaliczane są do poważnych źródeł hałasu w środowisku pracy. Szczególnie niebezpieczne okazują się procesy cięcia termicznego, gdzie poziom natężenia hałasu przekracza obowiązujące normatywy bezpieczeństwa, a niejednokrotnie sięga wartości 110 dB zbliżając się nawet do progu bólu odczuwanego przez człowieka. Wielkość ubytków słuchu spowodowanych hałasem przy procesach spawania i cięcia zależy od warunków narażenia, które są określone min. przez poziom natężenia hałasu, przebieg czasowy hałasu oraz czas trwania ekspozycji.

 

Substancje  kancerogenne

 

Fotografia – źródło własne

 

Międzynarodowa Agencja Badań nad Rakiem uznała, że dymy spawalnicze należą do grupy zanieczyszczeń prawdopodobnie kancerogennych. Udowodnione działanie kancerogenne mają takie składniki dymów spawalniczych, jak: nikiel, chrom VI, beryl i kadm.

 

Pole elektromagnetyczne

 

Spawacze są jedną z grup pracowników, którzy są narażeni na najwyższą intensywność pola elektromagnetycznego, w szczególności pola magnetycznego. Spawanie łukowe niejednokrotnie wymaga stosowania dużych prądów. W spawalnictwie mieliśmy dotychczas do czynienia głównie z polami magnetycznymi stałymi lub o częstotliwości 50 Hz. W chwili obecnej coraz większe znaczenie w procesach spawalniczych zdobywają metody wykorzystujące prądy przemienne i stałe pulsacyjne, pojawiają się pola impulsowe o wyższych częstotliwościach.

 

WYMAGANIA I METODY BADAŃ ODZIEŻY OCHRONNEJ DO STOSOWANIA PODCZAS SPAWANIA I W PROCESACH PODOBNYCH DO SPAWANIA W NORMACH ZHARMONIZOWANYCH

 

Szczegółowe wymagania dla odzieży ochronnej do stosowania podczas spawania i w procesach pokrewnych zawarte są w normie PN-EN ISO 11611:2015-11 „Odzież ochronna do stosowania podczas spawania i w procesach pokrewnych”.

Ten rodzaj odzieży ochronnej przeznaczony jest do ochrony przed działaniem rozprysków małych kropli stopionego metalu, iskier powstających podczas szlifowania metali, przed krótkotrwałym kontaktem z płomieniem i promieniowaniem cieplnym od łuku elektrycznego. Minimalizuje też możliwość porażenia prądem elektrycznym przy przypadkowym, krótkotrwałym kontakcie z przewodami elektrycznymi pod napięciem w przybliżeniu do 100 V prądu stałego w normalnych warunkach spawania.

 

W normie tej podane są wymagania bezpieczeństwa i metody badań dla odzieży ochronnej, tj.:

• ubrań (kurtki / bluzy skompletowane ze spodniami do pasa lub typu ogrodniczki”),
• kombinezonów,
• fartuchów,
• kapturów oraz kapturów z ochraniaczami barków,
• rękawów,
• ochraniaczy stóp (getry).

 

Odzież ochronna dla spawaczy musi spełniać określone poniżej wymagania dotyczące konstrukcji:

• powinna być tak zaprojektowana i skompletowana, aby podczas wykonywania spawania okrywać całe ciało użytkownika, tj. przykrywać górę i dół tułowia, szyję, ramiona oraz nogi,
• jeżeli stosowane jest ubranie składające się z bluzy i spodni to bluza dwuczęściowego wyrobu odzieżowego powinna zachodzić na górną krawędź spodni podczas wykonywania wszystkich czynności i ruchów podczas spawania (w tym podczas badań ergonomicznych określonych w normie PN-EN ISO 13688),
• części odzieży tworzące dodatkową odzież ochronną, np. osłona szyi, kaptur, rękawy, fartuch i getry powinny być tak zaprojektowane i użytkowane, aby uniemożliwić przedostawanie się iskier i kropli metali do wnętrza ubioru,
• jeżeli wyroby odzieżowe projektowane są z kieszeniami, to należy wykonać je z materiału (-ów) zgodnego (-ych) z  wymaganiami dla całej odzieży, a otwory zabezpieczyć klapkami; wyjątek stanowią kieszenie boczne poniżej talii, odchylonych od szwu bocznego nie więcej niż 10° oraz pojedyncza kieszeń na przymiar, z otworem o szerokości nie większej niż 75 mm, umieszczona na nogawce przy szwie bocznym,
• klapki kieszeni powinny być szersze o min. 20 mm niż otwór (po co najmniej 10 mm z każdej strony) i powinny być przeszyte w dół lub posiadać zapięcia umożliwiające zamknięcie kieszeni,
• metalowe zapięcia muszą być przykryte plisą mocowaną szwem,
• zapięcia powinny być zaprojektowane z klapkami znajdującymi się na zewnątrz wyrobu odzieżowego,
• odległość pomiędzy pojedynczymi elementami zapięcia (np. guzikami, napami) nie powinna być większa niż 15 cm,
• mankiety nie powinny mieć podwinięć,
• otwór na szyję powinien być z zapięciem,
• spodnie nie powinny zawierać zakładek ani mankietów, ale mogą mieć zapinane boczne rozcięcia,
• warstwa górna szwu powinna przykrywać warstwę dolną,
• odzież powinna być tak wykonana, aby uniemożliwić przewodzenie prądu elektrycznego z zewnątrz do wewnątrz, np. poprzez metalowe zapięcia.

 

Odzież ochronna dla spawaczy konstruowana jest głównie z tkanin (rzadko z dzianin) trudnopalnych, bawełnianych, impregnowanych niepalnie lub z włókien aramidowych oraz ze skór naturalnych wyprawianych uniepalniająco.

 

Określono dwie klasy odzieży ze ściśle sprecyzowanymi wymaganiami skuteczności, tj. klasę 1 odpowiadającą niższemu poziomowi i klasę 2 odpowiadającą wyższemu poziomowi.

• Klasa 1 odzieży ma stanowić ochronę przed mniej niebezpiecznymi technikami spawania i sytuacjami powodującymi niewielkie oddziaływania rozprysków stopionych metali i promieniowania cieplnego.
• Klasa 2 odzieży ma stanowić ochronę przed bardziej niebezpiecznymi technikami spawania i sytuacjami powodującymi znaczne oddziaływanie czynników gorących.

 

Kryteria klasyfikacji odzieży do klasy 1 lub 2 zgodnie z normą PN-EN ISO 11611:2015-11 określono z uwzględnieniem rodzaju procesu spawania i charakterystyki czynności wykonywanych na danym stanowisku pracy – tabela 1.

 

Tabela 1. Kryteria klasyfikacji odzieży dla spawaczy

Klasa odzieży	Rodzaj stosowanego procesu spawania	Charakterystyka czynności wykonywanych na danym stanowisku pracy
Klasa 1	Ręczne techniki spawania z małą formacją rozprysków i kropli stopionych metali, np.: spawanie gazowe, spawanie TIG, spawanie MIG, spawanie mikroplazmowe, lutowanie, spawanie punktowe, spawanie MMA (elektrodą w otulinie rutylowej).	Obsługa maszyn, np.: maszyny tnące przy użyciu   tlenu, maszyny tnące przy użyciu plazmy, spawarki oporowe, maszyny do natryskiwania cieplnego, spawarki warsztatowe.
Klasa 2	Ręczne techniki spawania z dużymi ilościami rozprysków i kropli, np.: spawanie MMA (elektrodą w otulinie zwykłej lub celulozowej) spawanie MAG (w osłonie CO2 lub mieszanin gazowych) spawanie MIG (wysokim natężeniem prądu), spawanie samoosłonowymi drutami rdzeniowymi (proszkowymi) cięcie plazmą, żłobienie, cięcie tlenem, natryskiwanie cieplne.	Obsługa maszyn, np.: w ograniczonych przestrzeniach, przy spawaniu/cięciu nad głową lub w podobnych pozycjach wymuszonych.

 

Właściwości ochronne odzieży dla spawaczy determinowane są głównie przez właściwości stosowanych materiałów i ich odporność na:

• działanie płomienia,
• działanie kropli roztopionych metali
• działanie promieniowania cieplnego.

 

Odporność na zapalenie (rozprzestrzenianie się płomienia)

 

Każdy materiał lub zestaw materiałów używany w odzieży ochronnej dla spawaczy powinien (badany zgodnie z PN-EN ISO 15025:2017-02 obowiązkowo metodą zapalenia powierzchni – kod A1 i ewentualnie dodatkowo metodą zapalenia brzegu – kod A2) spełniać następujące wymagania:

1. żadna próbka nie powinna palić się do górnej krawędzi ani żadnej bocznej krawędzi;
2. na żadnej próbce nie powinna utworzyć się dziura;
3. żadna próbka nie powinna dawać płonących ani roztopionych szczątków;
4. średni czas palenia powinien być < 2 s;
5. średni czas żarzenia powinien być < 2 s.

 

Odporność na działanie rozprysków

 

Zgodnie z normą PN-EN ISO 11611:2015-11  każdy materiał lub zestaw materiałów odzieżowych badany zgodnie z ISO 9150:1988, powinien wykazywać:

• dla klasy 1 - wzrost temperatury pod badaną próbką o 40 K, po działaniu co najmniej 15 kropli stopionego metalu,
• dla klasy 2 - wzrost temperatury pod badaną próbką o 40 K, po działaniu co najmniej 25 kropli stopionego metalu.

 

Odporność na przenikanie ciepła (promieniowanie)

 

Wskaźnik przenikania promieniowania cieplnego (RHTI dla 24 °C przy gęstości strumienia cieplnego 20 kW/m2  zgodnie z PN-EN ISO 6942:2023-03, powinien wynosić:

• dla klasy 1: RHTI 24 > 7 s;
• dla klasy 2: RHTI 24 > 16 s.

 

Pozostałe wymagania dla materiałów stosowanych na odzież ochronną dla spawaczy dotyczące innych właściwości ochronnych i użytkowych przedstawiono w Tabeli 2. Odzież dla spawaczy jak każda odzież ochronna powinna spełniać również wymagania normy PN-EN ISO 13688. Wymagania te dotyczą stabilności wymiarów po praniu, pH materiału odzieży, niewykrywalności amin kancerogennych, zawartości chromu w skórze (< 3 mg/kg), wydzielania niklu z metalowych elementów (< 0,5 µg/cm2) oraz właściwości ergonomicznych odzieży.

 

Tabela 2. Ogólne wymagania dla materiałów stosowanych na odzież ochronną dla spawaczy wg PN-EN ISO 11611:2015-11 

Nr rozdziału w PN-EN ISO 11611:2015-11	Właściwości	Wymagania – wielkość parametru
		Klasa 1	Klasa 2
6.2	Siła zrywająca ― tkaniny zewnętrzne ― skóra	400 N 80 N
6.3	Wytrzymałość na rozdzieranie: ― tkaniny ― skóra	15 N 15 N	20 N 20 N
6.4	Wytrzymałość na wypychanie: ― przy powierzchni badanej 7,3 cm2 ― przy powierzchni badanej 50 cm2	200 kPa 100 kPa
6.5	Wytrzymałość szwów ― materiały włókiennicze ― skóra	225 N 225 N
6.6	Zmiana wymiarów tkanin Zmiana wymiarów dzianin	≤ ± 3 % ≤ ± 5 %
6.7	Rozprzestrzenianie się płomienia: - procedura A – obowiązkowa - procedura B - opcjonalna	zapalenie powierzchni i/lub krawędzi (wg procedury A lub B) - materiał nie pali się do górnej, ani żadnej bocznej    krawędzi - nie powstają dziury * - brak płonących lub roztopionych szczątków - średni czas palenia ≤ 2 s - średni czas żarzenia ≤ 2 s
6.8	Działanie rozprysków	15 kropli	25 kropli
		Badania wykonane zgodnie z metodą wg ISO 9150:1988
6.9	Przenikanie ciepła (promieniowanie)	RHTI 24 ≥ 7 s	RHTI 24 ≥ 16 s
6.10	Rezystancja skrośna	> 105 Ω
6.11	Zawartość tłuszczu w skórze	≤ 15 %
* )         Wymaganie to nie ma zastosowania dla PN-EN ISO 15025:2017-02, Procedura badania B.