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Sechswertiges Chrom: Was Sie wissen müssen

Von Jeff Abelson, Manager für technische Dienstleistungen, Donaldson Company, Inc.

Sechswertiges Chrom ist ein heißes Thema bei thermischem Spritzen und unter Schweißern geworden. Neue OSHA-Vorschriften zwingen jeden dazu, seine Prozesse genau zu Überprüfen und Änderungen an ihnen vorzunehmen oder technische Überwachungsmaßnahmen zu installieren, um die Exposition zu reduzieren. Dieser Beitrag behandelt einige Fragen zu den neuen Vorschriften, darunter:

  • Was ist sechswertiges Chrom?
  • Zulässige Expositionsstufen laut OSHA
  • Bei welchen industriellen Prozessen entsteht sechswertiges Chrom?
  • Wie kann ein Arbeiter gefährdet sein?
  • Was macht sechswertiges Chrom mit dem Körper?
  • Was müssen Arbeitgeber und Arbeitnehmer tun, wenn sich sechswertiges Chrom in der Anlage befindet?
Was ist sechswertiges Chrom?

Sechswertiges Chrom zeigt sich vorwiegend in drei Formen: 1) Dreiwertiges Chrom, das in der Natur als Chromerz vorkommt und auch ein wichtiger Nährstoff für einen einwandfreien Stoffwechsel ist; 2) Metallisches oder Elementares Chrom, typischerweise in Luft- und Raumfahrtlegierungen vorhanden; und 3) Sechswertiges Chrom, typischerweise aus industriellen Prozessen wie Schweißen und thermischem Spritzen.   

Sechswertiges Chrom ist die giftigste Form von Chrom.

Wenn Sie Artikel und Veröffentlichungen lesen, erkennen Sie, dass sechswertiges Chrom auf unterschiedliche Weise bezeichnet wird, unter anderem: Hex Chrom, Chrom VI, CrVI und Cr 6+.

Zulässige Expositionsstufen laut OSHA

Die Arbeitsschutzbehörde (OSHA) hat zwei Expositionsstufen für sechswertiges Chrom definiert. Der neue zulässige Expositionsgrenzwert (PEL) für sechswertiges Chrom beträgt 5 μg/m3 in einer 8-Stunden-Schicht.  Dieser PEL wurde von 52 μg/m3 auf 5 μg/m3 reduziert. Ein Faktor von 10!

Die zweite Stufe ist der sogenannte Action Level (AL) und liegt bei 2,5 μg/m3. Hier müssen die Arbeitgeber bestimmte Maßnahmen ergreifen, und wenn sie diese Maßnahmen nicht ergreifen, kann dies zu Strafen führen.

Woher kommt sechswertiges Chrom?

Einige der industriellen Prozesse, bei denen sechswertiges Chrom entstehen kann, sind:

  • Beschichtungen (Sprühgrundierungen/-Farben)
    • Chromathaltige Beschichtungen: Farbstoffe, Farben, Tinten und Kunststoffe
    • Verchromung
    • Chromhaltige Misch-/Schleifbeschichtungen  
  • Schweißen von chromhaltigen Legierungen
    • Edelstahl und Nickellegierung
  • Thermisches Spritzen, einschließlich Plasma, Lichtbogen und Abbrand (einschließlich HVOF)
    • Metallisches Chrom im Ausgangsmaterial kann in die sechswertige Form umgewandelt werden.
    • Sechswertiges Chrom kann in einem Ausgangsmaterial vorhanden sein, das irgendeine Form von Chrom enthält.
  • Schmelzen von Ferro-Chrom-Erz
  • Portlandzement-Verunreinigungen
  • Tauchbecken
    • Eloxier- und Galvanisierungsanlagen
  • Ledergerbung – Ammoniumdichromat

Wichtige Erläuterungen:  In Ihrer Fabrik kann Staub, Rauch oder Öl-Nebel erzeugt werden, der sechswertiges Chrom enthält. Es ist wichtig zu wissen, dass für sechswertiges Chrom ein eigener Schwellengrenzwert (TLV) existiert, der niedriger sein kann als der Grenzwert für andere Verunreinigungs-Komponenten in der Luft.

Denken Sie daran, dass sechswertiges Chrom normalerweise nur ein Prozentsatz des erzeugten Staubs, Rauchs und Öl-Nebels ist, und dass andere Prozesse Rauch erzeugen, der kleine Mengen an sechswertigem Chrom enthält. Beachten Sie, dass der TLV für sechswertiges Chrom überschritten werden kann, obwohl er unter dem TLV für andere abgegebene Dämpfe liegt.

Typische Partikel, die durch das Material entstehen, in dem sechswertiges Chrom enthalten ist, sind je nach Verfahren und Anwendung unterschiedlich groß.

Art des RauchesGrößenbereich von Rauchpartikeln
Nassfarben mit Chromaten0,7 bis 34 Mikrometer
Verchromung0,75 bis 6,4 Mikrometer
Schweißen0,05 bis 2,0 Mikrometer*
Thermisches Spritzen0,05 bis 2,0 Mikrometer

 *80 % des gesamten Rauchs bewegen sich in diesem sehr kleinen Größenbereich.

 

Wie werden Arbeiter einer Exposition ausgesetzt?

Wenn in einem der Prozesse Ihres Unternehmens sechswertiges Chrom entstehen könnte, können die Arbeiter durch viele Quellen einer Exposition ausgesetzt werden.

  • Sie können es bei Prozessabläufen, die Stäube, Dämpfe und Öl-Nebel produzieren, durch Nase und Mund einatmen.
  • Wenn ein Medium, das sechswertiges Chrom enthält, auf Ihre Haut gelangt, kann es durch die Haut absorbiert werden.
  • Aufnahmen (Schlucken). Wenn ein Arbeiter die angemessene persönliche Hygiene nicht einhält, können exponierte Nahrungsmittel, Tabak und/oder Kosmetika kontaminiert und aufgenommen werden.
Wie wirkt sich sechswertiges Chrom auf den Körper aus?

Im Körper greift sechswertiges Chrom typischerweise bestimmte Organe an. Beispiele sind die Atemwege (Schäden an den Schleimhäuten durch Einatmen), Perforation der Nasenscheidewand (Gewebe zwischen den Nasenlöchern der Nase), Lunge, Augen, Haut, Leber und Nieren.

Ein Arbeiter, der sechswertigem Chrom ausgesetzt ist, kann Symptome wie Reizungen der Nebenhöhlen, Nasenbluten, Geschwüre (Magen und Nase), Hautausschlag, Engegefühl in der Brust, Keuchen und Kurzatmigkeit aufweisen.

Anforderungen an Arbeitgeber

Wenn in einem Unternehmen festgestellt wurde, dass potenziell sechswertiges Chrom entstehen kann, muss Folgendes unternommen werden:

  • Durchführung von Luftprobennahmen,
  • medizinische Überwachung und Mitteilung der Überwachungsergebnisse an die Mitarbeiter,
  • Durchführung technischer Kontrollen,
  • Einführung eines Atemschutzprogramms,
  • Abgrenzung von Arbeitsbereichen, in denen sechswertiges Chrom vorhanden ist,
  • Durchführung eines Mitarbeiterschulungsprogramms,
  • Bereitstellung von OSHA-Vorschriften und Unternehmensrichtlinien für Mitarbeiter.

Die Häufigkeit der Luftprobenahme in einem Unternehmen hängt davon ab, wie hoch der Anteil an sechswertigem Chrom ist, der in der Anlage entdeckt wurde. Wenn die Testergebnisse in dem Arbeitsbereich über dem PEL von 5,0 μg/m3 liegen, muss die Probennahme alle drei Monate durchgeführt werden. Liegt der Wert in dem Arbeitsbereich über dem Aktionsniveau (AL) von 2,5 μg/m3, aber unter dem PEL, muss ein Unternehmen nur alle sechs Monate Luftproben entnehmen. Wenn der Wert in dem Arbeitsbereich unterhalb des Aktionsniveaus liegt, muss das Unternehmen eine erste Ausgangsbasis festlegen, und es bleibt den Hygienikern der Anlage überlassen, eine Probenahmehäufigkeit festzulegen. Eine typische Strategie in diesem Fall ist eine jährliche Probenahme.

In Unternehmen, in denen die gemessenen Werte über der AL von 2,5 μg/m3 liegen, ist eine medizinische Überwachung aller Mitarbeiter erforderlich. Die Norm für sechswertiges Chrom fordert eine medizinische Überwachung, überlässt jedoch die Auswahl der spezifischen Tests dem Arzt oder anderem zugelassenen medizinischen Fachpersonal (PLHCP). Dies kann eine betriebsinterne Krankenpflegerin sein, oder der Angestellte muss möglicherweise zu einem eigenen Gesundheitsdienstleister gehen, um sich untersuchen zu lassen.

Einige der Dinge, die ein Unternehmen tun könnte, sind:

  • Überprüfung der Gesundheits- und Arbeitshistorie
  • Körperliche Untersuchung
  • Bericht über das Ergebnis der Untersuchung

Nach einer Untersuchung sollte dem Arbeitnehmer innerhalb von zwei Wochen eine schriftliche Zusammenfassung vorgelegt und von dem Industriehygieniker im Unternehmen aufbewahrt werden.

Wenn sechswertiges Chrom über PEL liegt

Bei Verfahren, bei denen sechswertiges Chrom oberhalb der PEL von 5 μg/m3 entsteht, müssen technische Überwachungsmaßnahmen durchgeführt werden. Die technischen Überwachungsmaßnahmen müssen bis zum 31. Mai 2010 installiert und in Betrieb sein. Solange, bis technische Überwachungsmaßnahmen durchgeführt werden, ist Atemschutz obligatorisch. Bitte beachten Sie, dass die Arbeitsplatzrotation von Mitarbeitern für verschiedene Aufgaben zur Erreichung der Normerfüllung von der OSHA nicht gestattet wird.

Schweißen und thermisches Spritzen können erhebliche Emissionen an sechswertigem Chrom erzeugen. Die Menge an sechswertigem Chrom im Rauch kann beeinflusst werden durch:

  • Schweißverfahren oder thermisches Spritzen
  • Elektrodenart oder Pistole (nur Schweißen)
  • Material und Zusammensetzung des Basismetalls (nur Schweißen)
  • Pulver- oder Drahtzusammensetzung
  • Elektrische Spannung (höhere Spannungen beschleunigen die Produktion, erhöhen jedoch die Rauchrate)
  • Elektrischer Strom
  • Lichtbogenlänge (nur Schweißen)
  • Schutzgas (nur Schweißen)
  • Schweißrate oder thermisches Spritzen
  • Schweißwinkel (nur Schweißen)

Wenn Sie abschätzen, wie viel sechswertiger Chromrauch in einem Prozess entsteht, denken Sie daran:

  • Wenn die Schmelzrate ansteigt, erhöht sich die Raucherzeugungsrate
  • Wenn die Leistung steigt, erhöht sich die Raucherzeugungsrate

Die Menge an sechswertigem Chrom im Rauch kann anhand der folgenden Formel abgeschätzt werden:

E = W x PC x EF x CF
  • E = Spezifisches emittiertes Metall [lb/Jahr]
  • W = Gesamtgewicht der verwendeten Elektrode [lb/Jahr]
  • PC = Prozentuale Zusammensetzung des spezifischen Metalls [%]
  • EF = Emissionsfaktor pro Tonne Elektroden [lbs/Tonne]
  • CF = Umrechnungsfaktor [1 Tonne oder 2000 Pfund]

Emissionsfaktoren werden auf verschiedene Weise ausgedrückt:

  • % Partikel pro Pfund Elektroden
  • mg Partikel pro Pfund (lb) Elektroden
  • Pfund Schadstoff pro Pfund verbrauchter Elektroden

Informationen über Emissionsfaktoren werden in vielen Quellen angeboten*, das sind unter anderem:

  • www.epa.gov
    • Zusammenstellung von Luftschadstoffemissionsfaktoren AP-42
    • Zum Lichtbogenschweißen Abschnitt 12.19
  • California Air Resources Board http://www.arb.ca.gov/toxics/welding/welding.htm
  • Nationales Forschungsprogramm für Schiffbau http://www.ewi.org/uploads/document_library/white_papers/NSRP%20ASE%20Project.pdf

*Bitte beachten Sie, dass Websites häufig aktualisiert werden und Links geändert werden. Wenn diese Links also nicht funktionieren, beginnen Sie auf der Startseite und suchen Sie nach den Schlüsselwörtern „sechswertiges Chrom“.

Sie können Emissionsfaktoren auch schätzen, indem Sie die Raucherzeugungsrate mit dem Chromgehalt multiplizieren, und dann das Ergebnis mit dem sechswertigen Chromverhältnis multiplizieren:

  • FGR x Rauchzusammensetzung x % Chrom als Cr6 +
  • (lb Rauch/lb-Elektrode) x (lb Cr/lb Rauch) x (Cr6 +/cr im Rauch)

Achtung: EF hat keine Einheiten = [%] x [%] x [%]

Die OSHA erwartet, dass die Exposition so weit wie vernünftigerweise möglich reduziert wird.

Die Unternehmen sind aufgefordert, für Arbeitsbereiche und die Abgrenzung von Arbeitsbereichen, die sechswertiges Chrom enthalten können, mindestens folgende Maßnahmen zu treffen:

  • Bereiche mit luftgetragener Exposition über dem PEL müssen mit einer entsprechenden Beschilderung abgegrenzt werden, um unbefugten Zugang zu verhindern.
  • Bei Prozessen, in denen sechswertiges Chrom verwendet wird, müssen die umliegenden Bereiche frei von Oberflächenverunreinigungen sein. Von den vier Möglichkeiten zur Beseitigung von Oberflächenverunreinigungen (Fegen, Abblasen mit Druckluft, Nasswischen und Absaugen) sind Nasswischen und HEPA-Absaugen die einzigen Möglichkeiten, die wirksam und akzeptabel sind. Druckluft kann nur unter ganz bestimmten Bedingungen verwendet werden, wenn das Absaugen nicht möglich ist. konsultieren Sie die OSHA-Website für diese Bedingungen.

Von den Unternehmen wird erwartet, dass sie die Vorschriften für jeden Mitarbeiter zugänglich machen. Wenn Sie selbst recherchieren möchten, finden Sie hier zwei von vielen Stellen, an denen Sie weitere Informationen erhalten können:

*Bitte beachten Sie, dass die OSHA häufig Links aktualisiert und ändert. Wenn diese Links nicht funktionieren, beginnen Sie auf der Startseite und suchen Sie nach den Schlüsselwörtern „sechswertiges Chrom“.

Anforderungen an die Mitarbeiter

Mitarbeiter tragen auch Verantwortung – nämlich, sich zu schützen. Sie sind verpflichtet, angemessene persönliche Schutzausrüstung zu verwenden, gute Reinigungskenntnisse zu besitzen, bereits eingeführte technische Überwachungsmaßnahmen und gute persönliche Hygienetechniken anzuwenden. Gute persönliche Hygiene bedeutet, keinen Tabak zu konsumieren, keine Kosmetika aufzutragen, nichts zu essen, die Finger nicht in Mund oder Nase zu stecken, und Hände/Gesicht vor einer der oben genannten Aktivitäten, vor einer Arbeitspause oder am Schichtende zu waschen.

Technische Überwachungsmaßnahmen sollten gute Staub- und Rauchabscheidung beinhalten

Ein gut konzipiertes Ventilationssystem, einschließlich einer ordnungsgemäß betriebenen Entstaubungsanlage, kann bei der Reduzierung der allgemeinen Belastung mit sechswertigem Chrom in einem Unternehmen eine große Rolle spielen.

Wie in der obigen Tabelle gezeigt, variieren die Größen der Rauchpartikel, die sechswertiges Chrom enthalten, von 5/100 Mikrometer bis 34 Mikrometer, und die meisten dieser Partikel liegen im sehr kleinen Bereich (unter einem Mikrometer bis 2 Mikrometer). Es ist daher notwendig, Filtermedien in dem Entstaubungssystem zu verwenden, die ein umfassendes Größenspektrum auffangen können, von unter einem Mikrometer bis zu großen Partikeln.  Es werden hocheffiziente Filter empfohlen, wie beispielsweise Ultra-Web®-Nanofaserfilter von Donaldson® Torit®. Jeder Filter sollte einen Druckverlust von mindestens 1,5-Zoll-Wassersäule in den Filtern haben, um die Leistung zu optimieren.

Ein gut konstruiertes Ventilationssystem besitzt ausreichende Auffanggeschwindigkeiten an den verschiedenen Hauben, um jegliche Emissionen von sechswertigem Chrom zu kontrollieren.  Der ACGIH Industrial Ventilation Guide bietet mehrere Beispiele:

  • VS-90-01 bis 03 für das Schweißen
  • VS-90-20 für Roboterschweißen
  • VS-90-30 für Metallspritzen
  • VS-90-10 zum Brennschneiden
  • Lasertische 250 fpm für Bereiche (nicht abgedeckt)

In Kombination mit leistungsstarken Donaldson Torit Downflo® Oval-Entstaubungsanlagen, Easy-Trunk®- oder Porta-Trunk®-Rauchabscheidern kann ein gut konzipiertes und betriebenes Ventilationssystem die Exposition gegenüber Stäuben und Dämpfen mit sechswertigem Chrom reduzieren.

Eine Raum-Rauchabscheidung (manchmal bezeichnet als allgemeine Ventilation) wird nicht empfohlen, da sie zu jeder Zeit in der Regel nur 70 % der Luft reinigt. Die Raum-Rauchabscheidung ist einfach nicht leistungsfähig genug für Dämpfe, die möglicherweise sechswertiges Chrom enthalten. Erfassungshauben, die möglichst nahe an der Entstehungsquelle liegen und mit einem solide gebauten Staub-/Rauchabzugskanal verbunden sind, können die Rauchpartikel besser auffangen.

Ihr Donaldson Torit-Vertriebsmitarbeiter kann Ihnen helfen, die Staubfiltrationsprodukte zu ermitteln, die sich am besten für die Auslegung und den Betrieb Ihres Ventilationssystems eignen. Die Ingenieure von Donaldson Torit sind KEINE Experten für sechswertiges Chrom, aber sie sind Experten für Luftfilter und können Ihnen bei der Auswahl des für Ihre Ventilationsbedürfnisse geeigneten Filters behilflich sein.

Übersicht

Alles in Allem ist sechswertiges Chrom ein reglementiertes, toxisches Material, dem mit geeigneten Vorsichtsmaßnahmen begegnet werden muss; dies sind unter anderem: 

(a) Technische Überwachungsmaßnahmen, wo erforderlich
(b) Atemschutz bei Bedarf
(c) Gute Reinigungspraktiken
(d) Geeignete persönliche Schutzausrüstung
(e) Gute persönliche Hygienepraktiken.

Referenz
*Amerikanische Konferenz der Industriehygieniker (ACGIH).Industrielle Ventilation: Ein Handbuch der empfohlenen Praxis für Design, Cincinnati, Ohio: Kemper Woods Centre, 2007 26. Auflage

Wir können Ihnen helfen, die optimale Lösung für Ihre Anwendung zu finden.

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