Zerstörungsfreie Materialprüfung
Berlin, 21.-23. Mai 2001 -Berichtsband 75-CD
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Der Fachausschuss "Elektrotechnik" der BGZ hat die Arbeiten an einer Unfallverhütungsvorschrift "Inkohärente optische Strahlung" (BGV B9) begonnen [1], da bisher konkrete verbindliche Festlegungen von Grenzwerten und Schutzmaßnahmen für inkohärente optische Strahlung im berufsgenossenschaftlichen Regelwerk fehlen. Im folgendem wird der Entwurf der Unfallverhütungsvorschrift erläutert in dem die international anerkannten Expositionsgrenzwerte übernommen werden.
Bei der fluoreszierenden Eindring- und Magnetpulverprüfung wird ultraviolette Strahlung verwendet die in den Bereich dieser BGV fällt. Zur Ermittlung der möglichen Gefährdungspotentials hat der DGZfP-Fachausschuss "Elektrische und magnetische Prüfverfahren" hierzu gemeinsam mit der BG Köln orientierende Messungen an Prüfeinrichtungen durchgeführt. Über erste Ergebnisse wird berichtet. Die Empfehlungen zu Maßnahmen zum Schutz des Personals werden in einem Merkblatt der DGZfP dargestellt. [2].
Die fluoreszierenden Prüfmitteln eingesetzte ultraviolette Strahlung umfasst den Bereich zwischen 280 - 400 nm d.h. die Bereiche UV-A (315 - 400 nm) und UV-B (280 - 315 nm). Die Gefährdung der exponierten Körperteile des Menschen (Haut und Auge) nimmt mit abnehmender Wellenlänge zu. Da für die Fluoreszenzanregung im Wesentlichen der Bereich um 365 nm genutzt wird, ist nicht nur das kurzwellige UV-B und zu vermeiden sondern auch Strahlung mit Wellenlängen unter 330 nm [3]. Geräte die Strahlungen in einer biologisch wirksamen Größe unter 330 nm abgeben, erfüllen also nicht die Empfehlungen der Norm.
Die kritischen biologischen Wirkungen machen sich als Schädigungen an Haut und Augen bemerkbar.
Ultraviolette Strahlung bis 315 nm kann am im Auge eine schmerzhafte Entzündung der Hornhaut (Fotokeratitis) oder Bindehautentzündung (Fotokonjunktivitis) erzeugen (z.B. bei Schweißern bekannt). UV-Strahlung von 315 nm bis etwa 380 nm können als Langzeitschäden zum grauen Star (Katarakt) führen. Im sichtbaren Wellenlängenbereich von 380 nm bis 780 nm führt eine zu hohe Beleuchtungsstärke zur Blendung des Auges und kann im Extremfall die Netzhaut thermisch schädigen. Bei Einwirkungszeiten von mehr als 10 Sekunden kann durch Blaulicht (Maximum bei ca. 435 nm) eine fotochemische Schädigung eintreten. Im infraroten Bereich - wie im sichtbaren Bereich - können bis 1400 nm thermische Netzhautschäden entstehen.
Bei längerer Einwirkung von UV-Strahlung auf die Haut wird unterschieden in Kurzzeit- und Langzeitschäden. Ein typischer Kurzzeitschaden ist der Sonnenbrand (Erythem). Als Langzeitschäden können z.B. Hautalterung und Hautkrebs auftreten.
Bei den Expositionsgrenzwerten wird zwischen der unbewerteten und der bewerteten Strahlung unterschieden. Bei der unbewerteten Strahlung H wird die Strahlung im interessierenden Wellenlängenbereich gleich bewertet. Bei der bewerteten Strahlung Heff wird die Strahlung mit der wellenlängenabhängigen biologischen Bewertungsfunktion S(l) multipliziert die in Fig. 1 dargestellt ist. Kennzeichnend ist der schon genannte starke Abfall zu größeren Wellenlängen.
Abb 1: Relative spektrale Wirkungsfunktion S(l)nach ACGIH. |
Die Tagesexpositionsgrenzwerte geben die maximale Exposition für einen Tag (24 h) an. Daraus ergibt sich die maximale Bestrahlungsstärke E für einen Arbeitstag (8h; entsprechend 2880 s). Es ist: E [W/m2] = H [J/m2] / t [s] [1 J = 1 W s]
Für die Augen gelten gleichzeitig Grenzwerte für die unbewertete und die bewertete Strahlung
| H = 10000 J | E » 3,3 W/m2 |
| Heff = 30 J | Eeff » 1 mW/m2 |
Für die Haut gilt der gleiche bewertete Grenzwert wie beim Auge
Zusätzlich gilt ein Jahresexpositionsgrenzwert: Heff = 4000J/m2
Die spektrale Strahlungsverteilung von insgesamt 10 handelsüblichen Strahlern (7 Handstrahler; 3 stationäre Strahler) wurde gemessen. Es zeigt sich, dass bei allen Strahlern das Maximum der Bestrahlungsstärke bei 365 nm liegt.
Der Grenzwert einen Arbeitstag (8 h) für die unbewertete Bestrahlungsstärke E wird von allen Strahlern bei einer Entfernung von 1 m überschritten. Dies ist jedoch unvermeidbar, da eine Bestrahlungsstärke (min. 10 W/m2) auf der Prüffläche allgemein verlangt wird (z.B. nach [3]).
Der Grenzwert der bewerteten Bestrahlungsstärke Eeff für einen Arbeitstag wird von einigen Strahlern bei einer Entfernung von 1 m unterschritten, bei anderen jedoch erheblich überschritten. Diese Strahler strahlen im Allgemeinen noch merkliche Energie unter 330 nm ab. Wie schon gesagt, nimmt die Wirkung der Strahlung mit kürzer werdender Wellenlänge stark zu (siehe Fig. 1) Die Zunahme beträgt von 330 nm auf 300 nm mehr als 2 Größenordnungen so das dieser Strahlungsbereich erheblich zur Gefährdung beiträgt.
Es ist also davon auszugehen, das von allen brauchbaren Strahlern eine potentielle Gefährdung ausgeht, da nicht völlig ausgeschlossen werden kann das eine direkte Bestrahlung des Körpers auftritt. Dies war und ist bei üblichen Arbeitpositionen im Allgemeinen nicht der Fall. In unserem Merkblatt soll im Sinne von [1]das mögliche Gefährdungspotential aufgezeigt werden. Die Empfehlungen sollen den Schutz des Prüfpersonals sicherstellen.
Das Merkblatt gilt für die
"Betrachtungsplätze für die fluoreszierende Prüfung mit dem Magnetpulver- und Eindringverfahren"
und gibt Empfehlungen über die
Ziel dieses Merkblattes ist die Anwendung der berufsgenossenschaftlichen Unfallverhütungsvorschrift [1] auf die fluoreszierende Prüfungen um durch entsprechende Maßnahmen das sichere Arbeiten an Betrachtungsplätzen mit UV-Strahlern sicherzustellen.
4.1 Kenngrößen der Strahler
Die folgenden Kenngrößen sind vom Hersteller anzugeben
4.2 Risikoklassen
In Tabelle 1 sind Risikoklassen für die UV-Strahler in Abhängigkeit von der Expositionszeit definiert. Daraus werden die Anforderungen an die Arbeitsplätze und das Prüfpersonal abgeleitet.
| Risikoklasse |
Eeff W/m -2 |
| 0 | 0 bis 0,1 × 10 -3 |
| 1 | 0,1 bis 1,0 × 10-3 |
| 2 | 1,0 bis 10 × 10-3 |
| 3 | 10 bis 31 × 10-3 |
| 4 | >31 × 10-3 |
| Tabelle 1: Risikoklassen nach Bestrahlungsstärke und Strahlenemission. | |
Anmerkung: Die Risikoklassen 0 und 1 entsprechen gekapselten Geräten, die in der ZfP kaum eingesetzt werden. Bei Einsatz von UV-Strahlern der Risikoklasse 2 wird der Expositionsgrenzwert nach (Entwurf BGV B9 -Stand 2000, bzw. ACGIH) im Abstand von 40 cm nach frühestens 50 min überschritten. Bei Geräten der Risikoklasse 3 wird im Abstand von 40 cm der Expositionsgrenzwert frühestens nach 16 min überschritten. Beim Einsatz von UV-Strahler der Risikoklasse 4 wird der Expositionsgrenzwert in 40 cm Abstand schon nach wenigen Sekunden bis Minuten überschritten. Diese Expositionszeiten gelten aber nur, wenn die normalerweise durch die Arbeitskleidung bedeckte Haut ungeschützt der Strahlung ausgesetzt wird.
4.3 Schutzmaßnahmen
In Tab. 2 sind die von der Risikoklasse abhängigen Schutzmaßnahmen dargestellt. Sie zeigen das die Verwendung relativ ungefährlicher Strahler in Zukunft durchaus Vorteile bringen kann. Es sollte aber beachtet werden, das die Anzeigenerkennbarkeit und damit die Zuverlässigkeit der Prüfung nicht durch eine zu geringe Bestrahlungsstärke reduziert wird.
| Risikoklasse | Persönliche Schutzmaßnahmen | Technische Schutzmaßnahmen |
| 0 | Aufgrund der erforderlichen Bestrahlungsstärke treten diese Risikoklassen in der Regel nicht auf. Es sind keine Schutzmaßnahmen notwendig. | |
| 1 | ||
| 2 |
Zugang nur für unterwiesenes Personal Körperbedeckende Arbeits-kleidung und Handschuhe | Positionierung des UV-Strahlers unterhalb der Augenhöhe um einen direkten Blick in den Strahler zu verhindern |
| 3 |
Zugang nur für unterwiesenes Personal Körperbedeckende Arbeitskleidung und Handschuhe (UV undurchlässig) Augenschutz durch UV-Schutzbrille |
Positionierung des stationären UV-Strahlers unterhalb der Augenhöhe Arbeitsplatz gegen unbefugtes Betreten sichern Kennzeichnen mit dem Warnzeichen (z.B.: an Tür, oder Absperrkette). Bei der mobilen Prüfung genügt die Aufstellung des Warnzeichens. |
| 4 |
Zugang nur für unterwiesenes Personal Körperbedeckende Arbeitskleidung und Handschuhe (UV undurchlässig) Ein Vollgesichtsschutz (Visier) erforderlich |
Positionierung des stationären UV-Strahlers unterhalb der Augenhöhe Arbeitsplatz gegen unbefugtes Betreten sichern. Kennzeichnen mit Warnzeichen (z.B.: an Tür oder Absperrkette). Bei der mobilen Prüfung ist der Gefahrbereich abzusperren. |
| Tabelle 2: Schutzmaßnahmen | ||
Die vom DGZfP-Fachausschuss "Elektrische und magnetische Prüfverfahren" mit der BG Köln durchgeführten Messungen zeigen, das bei Verwendung handelsüblicher Strahler grundsätzlich ein Gefährdungspotenzial vorhanden ist. Es ist bei üblichen Betrachtungsplätzen mit einem großen Teil handelsüblicher Strahler in normalen Arbeitspositionen jedoch gering. In dem Merkblatt [2] werden Maßnahmen empfohlen die den Schutz des Prüfpersonals bei der Arbeit an Betrachtungsplätzen für die fluoreszierende Prüfung sicherstellen. Sie beziehen sich unter Anderem auf die Kennzeichnung der Arbeitbereiche und die Schulung des Prüfpersonals
| 1 | BGV B9 | Unfallverhütungsvorschrift "Inkohärente optische Strahlung" |
| 2 | DGZfP-Merkblatt | Betrachtungsplätze für die fluoreszierende Prüfung mit dem Magnetpulver- und Eindringverfahren |
| 3 | EN ISO 3059ZfP- | Eindring- und Magnetpulverprüfung-Betrachtungsbedingungen |
| Herausgeber: DGfZP, Programmierung: NDT.net | START |
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