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Wesentliche Gaskomponenten beim Autogenschweißen

Beim Autogenschweißen wird die Schweißflamme durch die Gase Acetylen und Sauerstoff erzeugt. Die beiden beteiligten Gase sind jedoch hoch reaktiv. Der Umgang mit ihnen erfordert daher eine besonders große Sorgfalt.

Der verwendete Sauerstoff sollte einem Reinheitsgrad von mindesten 98 Prozent entsprechen. In dieser hoch konzentrierten Form fungiert Sauerstoff buchstäblich wie ein Brandbeschleuniger. Denn Verbrennungsprozesse mit quasi reinem Sauerstoff verlaufen deutlich schneller als mit dem Sauerstoff in der Luft. Beim Autogenschweißen ist eine solche Wirkung notwendig, da auf diese Weise sehr hohe Temperaturen erzielt werden können.

Sauerstoff ist Verbrennungsbeschleuniger

Daraus resultiert aber auch ein höheres Gefahrenpotenzial. Sollte der Anwender beispielsweise den Anteil des Sauerstoffs in der Luft (21 Prozent) um nur 2 Prozent erhöhen, so beschleunigt sich der Verbrennungsprozess bereits um das Doppelte. Bei einem Sauerstoffanteil von 30 Prozent ist mit Explosionen zu rechnen. Eine weitere Gefahrenquelle sind Öle und Fette. Der Kontakt mit unter Druck stehendem Sauerstoff kann ebenfalls zu explosionsartigen Verbrennungen führen.

Sauerstoffflaschen können zum Beispiel mit 10, 20 oder 50 Liter und einem Druck von 200 bar gefüllt werden. Darüber hinaus sind 50-Liter-Sauerstoffflaschen mit 300 bar Druck erhältlich. Da sich die Gasflasche bei der Sauerstoffentnahme abkühlt, kann der Druckregler zu Vereisungen neigen. „Aus diesem Grunde sollte der Anwender darauf achten, dass das Entnahmevolumen einer Sauerstoffflasche pro Stunde nicht mehr als 1500 Liter beträgt“, erklärt Dr. Dirk Kampffmeyer, Experte für Anwendungstechnik Schweißen & Schneiden bei Messer. „Wird mehr benötigt, so empfiehlt es sich, mehrere Gasflaschen gleichzeitig zu verwenden.“

Acetylen sorgt für hohe Flammtemperaturen

Beim Autogenschweißen gehört das Acetylen neben dem Sauerstoff zu den wichtigsten Gaskomponenten. Beide Gase werden während des Verfahrens miteinander verbrannt. Acetylen zeichnet sich vor allem dadurch aus, dass eine besonders heiße Schweißflamme entsteht. Mithilfe des reinen Sauerstoffs können Temperaturen von rund 3100 Grad Celsius erreicht werden.

Acetylen hat noch weitere Vorteile: Der Herstellungsprozess ist einfach und es ist nicht toxisch. Nur 1 kg Kalziumkarbid ergeben mit Wasser versetzt rund 300 Liter Acetylen.

Jedoch gibt es auch Nachteile: Acetylen verfügt über eine enorme Reaktionsfähigkeit. Das heißt, schon ab 100 Grad Celsius oder bei einem Druck von 2 bar beginnt das Gas sich zu zersetzen, indem es sich erwärmt und der Druck erheblich ansteigt, was zu Explosionen führen kann. Daher ist beim Umgang mit bestimmten Werkstoffen wie beispielsweise Kupfer erhöhte Vorsicht geboten. Verbindungen aus Acetylen und Kupfer können schon bei geringen Temperaturen oder bei recht kleinen Druckeinwirkungen explosiv reagieren.

„Da Autogenschweißen vielfach bei der Bearbeitung von Rohrleitungen zum Einsatz kommt, sollte das Verfahren mit Acetylengasen nur für Werkstoffe wie Stahlrohre und Kunststoffdichtungen verwendet werden“, so Kampffmeyer. „Messing dürfte deshalb auch nicht über mehr als 65 Prozent Kupferanteil enthalten.“ Aufgrund dieser besonderen Gefahrenlage müssen Autogenschweißbrenner in gut gelüfteten Orten und nicht in Behältern oder kleinen Räumen verwahrt werden.

Acetylen in speziellen Gasflaschen

Eine 50-Liter-Gasflasche mit 18 bar Druck kann rund 9000 Liter Acetylen beinhalten. Wegen des schnellen Zerfalls des Gases muss in die Flasche eine poröse Masse gegeben werden, damit Flammendurchschläge nicht zu Explosionen führen können. Des Weiteren befindet sich in den Behältern Aceton bzw. Dimethylformamid (DMF), das wiederum Acetylen in großen Mengen lösen und damit speichern kann. Der Druck in Acetylen-Gasflaschen ist daher größeren Schwankungen unterworfen.

Wird nun Acetylen zum Autogenschweißen aus einer solchen Flasche entnommen, strömt erst das in der oberen Hälfte gelöste Gas in den Schlauch. Dabei sinkt der Druck. Daraufhin rückt Gas vom unteren Bereich nach oben nach, wobei sich der Druck wieder erhöht. „Wie auch beim Sauerstoff sinkt bei schneller Entnahme von Acetylen die Temperatur“, so Kampffmeyer. „Daher sollte der Anwender darauf achten, kurzfristig nur maximal 1000 Liter Acetylen pro Stunde zu entnehmen. Langfristig sind jedoch maximal 600 Liter pro Stunde realistisch. Da sich selbst in offenbar leeren Flaschen noch Reste des Gases befinden könnten, sollte das Flaschenventil stets gut verschlossen sein.“

 

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