Egal ob beim Schweißen, in der Elektrotechnik oder zur Haltbarmachung von Lebensmitteln – Schutzgase begegnen uns nahezu täglich. Aber was verbirgt sich hinter diesem Begriff eigentlich genau?
Mit dem vorliegenden Beitrag beleuchten wir die unterschiedlichen Arten von Schutzgasen mitsamt ihrer Anwendungsbereiche und geben Empfehlungen zum sicheren Umgang.
Inhaltsverzeichnis
Was sind Schutzgase?
Der Begriff Schutzgase bezeichnet Gase oder Gasgemische, mit denen die Luft (meistens speziell der Sauerstoff) der Erdatmosphäre abgestoßen wird. Häufige Anwendung finden Schutzgase bei verpackten Lebensmitteln, die auf diese Weise länger haltbar sind. Ein weiteres wichtiges Feld ist das Schweißen, bei dem eine schützende Atmosphäre rund um das zu schweißende Objekt entsteht. Das verringert die Brandgefahr und beeinflusst das spätere Endprodukt positiv.
Daneben finden Schutzgase noch weitere Verwendung in Einsatzgebieten wie beispielsweise der Medizin, Elektro- oder Härtetechnik.
Welche Schutzgase gibt es?
Abhängig vom konkreten Einsatzfeld kommen meistens folgende Gase zum Einsatz:
- Argon (vor allem für das Schmelzschweißen geeignet)
- Helium (zum MIG- und WIG-Schweißen)
- Kohlendioxid (oftmals als Zusatzstoff)
- Sauerstoff (vor allem für Lebensmittel)
- Stickstoff (flammenerstickend, teilweise auch für Lebensmittel genutzt)
Wie bereits angedeutet, gibt es eine Vielzahl an Gasgemischen, deren Zusammensetzung sich je nach Anwendung unterscheidet. Die Hersteller benutzen bei diesen Produkten zumeist eigene Bezeichnungen. Bei uns erhalten Sie beispielsweise sogenanntes Oxyweld C18, auch bekannt als Corgon oder Stargon, das beim MAG-Schweißen (Metall-Aktivgas-Schweißen) von Baustählen Verwendung findet. Die 18 bezieht sich in diesem Fall auf den prozentualen Kohlendioxid-Anteil im Verhältnis zum Argon.
Wir empfehlen Ihnen aufgrund der Vielzahl an Optionen, sich im Vorfeld genau zu informieren, welches Schutzgas bzw. Gemisch für Ihren Anwendungsfall das richtige ist.
Anwendung von Schutzgasen in der Lebensmittelindustrie
„Unter Schutzatmosphäre verpackt“ – diesen Hinweis findet man häufig auf eingeschweißten Lebensmitteln. Denn Fleisch, Fertiggerichte, Aufschnitt & Co. würden unter normalen Bedingungen sehr schnell verderben, trocken werden oder ihr Aroma verlieren. Um die dafür verantwortlichen chemischen Prozesse einzudämmen, kommen Schutzgase zum Einsatz.
Je nach Lebensmittel verwendet die Lebensmittelindustrie dann beispielsweise Stickstoff oder Kohlendioxid. Teilweise enthalten die Gasgemische sogar einen erhöhten Sauerstoffanteil, damit sich die Farbe der Lebensmittel länger hält. Die Hersteller müssen die verwendeten Schutzgase allerdings nicht einzeln nennen. Ebenso entfällt eine separate Kennzeichnung, da es sich hier lediglich um Zusatzstoffe handelt. Einige Schutzgase sind auch für den Einsatz in Bio-Produkten erlaubt.
Übrigens: Entgegen mancher Darstellungen ist es aktuell nicht erwiesen, dass die Schutzatmosphäre bzw. die dort enthaltenen Gase den menschlichen Organismus negativ beeinflussen. Zwar bildet sich in stark sauerstoffhaltigen Fleischverpackungen sogenannte COP (Cholesterinoxidationsprodukte), das möglicherweise schädlich ist. Aber die Konzentration ist sehr gering und damit zu vernachlässigen (für weitere Informationen s. Liste weiterführender Links unten).
Schutzgase in der Schweißtechnik
Egal ob privat oder gewerblich: Ein wichtiger Bestandteil von Schweißverfahren ist der Einsatz von Schutzgasen. Sie schützen den Lichtbogen (die Wärmequelle) sowie das Schmelzbad (das flüssige Metall, das die Werkstücke verbindet) vor dem Eindringen von Atmosphärengasen.
Andernfalls können Poren an den Schweißnähten, Ablagerungen (bei Aluminiummetallen) oder sogar Risse entstehen. Die Wahl des richtigen Schutzgases hat allerdings auch in anderer Hinsicht einen positiven Einfluss auf das Endergebnis und nicht zuletzt auch auf die Produktivität, darunter:
- Verbesserung der Oberflächenspannung von Schweißbad und –tropfen
- Beeinflussung der Nähte
- Verbesserte Wärmeeinbringung
Die Frage, welches Schutzgas am besten zum Schweißen geeignet ist, lässt sich wie vorher bereits angedeutet pauschal nicht beantworten – wohl aber die um den Verbrauch.
Wie viel Schutzgas benötige ich beim Schweißen?
Bei der Vielzahl an verfügbaren Flaschengrößen (normal sind ungefähr fünf bis 50 Liter) ist dies eine der häufigsten Fragen, die im Rahmen von Schutzgasschweißen auftauchen. Hier spielt vor allem die gewünschte Mobilität eine Rolle. Sehr große Schutzgasflaschen sind schlichtweg schwerer und unhandlicher zu transportieren.
Mit diesem Wissen im Hinterkopf gibt es eine Formel, die die Gasdurchflussmenge beim MAG- und MIG-Schweißen (Metall-
Draht-Durchmesser in mm x 10 = Durchschnittsmenge in Liter pro Minute
Beim WIG-Schweißen (Wolfram-Inertgas-Schweißen) ist sie abhängig von der Stromstärke:
- 5-520 A ergeben einen Durchfluss von ca. 6,5-7,5 Liter/Minute.
- 251-400 A ergeben 8,5-9,5 Liter pro Minute.
Hinweis von GASPROFI-Geschäftsführer Sascha Busch:Sie haben weitere Fragen zu Gas und gasführenden Teilen? Dann schauen Sie sich unser Gaslexikon an. Dort finden Sie nicht nur Antworten auf häufige Fragen zu anderen Gasen, sondern erhalten auch hilfreiche Informationen zum allgemeinen Transport und zu Hintergründen.
Inertes Schutzgas und aktive Gase
Die weiter oben genannten Schutzgase lassen sich noch genauer einteilen, und zwar in inerte und aktive Schutzgase.
Die Bezeichnung Inertgase geht zurück auf das lateinische “inert”, was für träge steht. Das bezieht sich auf die Reaktionsfähigkeit mit anderen Elementen – was sie ideal zum Beispiel für das Schweißen machen. Von den oben aufgelisteten Schutzgasen fallen Argon, Helium und Stickstoff darunter.
Anders – und erst einmal scheinbar kontraproduktiv – verhält es sich mit aktiven Gasen wie etwa Sauerstoff oder Kohlendioxid. Diese Elemente sind bei höheren Temperaturen sehr reaktionsfreudig. Wie lassen sich diese dann beispielsweise beim Schweißen einsetzen?
Die Antwort liegt im MAG-Schweißen. Eine vollständige Erklärung dieses Verfahrens geht an dieser Stelle zu weit, in Kurzform geht es aber darum, die Reaktionsfreudigkeit zu seinem Vorteil zu nutzen und so das Schweißergebnis positiv zu beeinflussen. Oftmals kommen dabei Mischungen aus inerten und aktiven Gasen zum Einsatz, um die Prozesse besser zu kontrollieren.
Was ist beim Umgang mit Schutzgasen zu beachten?
Aufgrund der Vielzahl an unterschiedlichen Gasen und ihrer Gemische fällt es schwer, spezifische Vorschriften bzw. Hinweise zu erstellen. Im Zweifel sollten Sie daher immer die Informationen auf der Gasflasche beachten oder, falls Sie sich unsicher sein sollten, einen Experten fragen.
Dennoch gibt es – teilweise abgeleitet vom allgemeinen Gefahrengut Gas – einige grundsätzliche Hinweise und Empfehlungen zur Sicherheit:
- Auch schon leichte Windstöße können die Wirkung von Schutzgasen beim Schweißen verringern oder sogar komplett aufheben. Das kann nicht nur das Schweißergebnis negativ beeinflussen, sondern gefährlich sein.
- Brennbare Gasflaschen (bspw. Acetylen) und brandfördernde Gase (Sauerstoff) in Räumen in einem Abstand von min. 2m lagern. Inerte Gase dürfen sich in diesem Zwischenraum befinden.
- Bei Lagerung im Freien Sicherheitsabstand von 5m gegenüber Zündquellen oder Gefahren wie mechanischer Beschädigung einhalten.
- Stehende Gasflasche gegen Umstürzen sichern; liegende Flaschen gegen Wegrollen sichern.
- Beim Transport einen Flaschenwagen mit Sicherungskette verwenden.
- Für weitere Hinweise diesbezüglich siehe unseren Beitrag zum Transport von Propangasflaschen im PKW. Achten Sie bei inerten Gasen auf die mögliche Erstickungsgefahr im Auto.
- Alle 10 Jahre ist die Flasche vom TÜV zu prüfen – danach ist eine weitere Verwendung nicht mehr erlaubt.
Achten Sie außerdem darauf, dass die Gasflasche beim Kauf mit dem Schutzbügel (Cage) oder einem Tragegriff ausgerüstet ist. Diese Bauteile rüsten wir an unserem Standort (Immenburgstraße 40, 53121 Bonn) auch gerne nach.
Hinweis von GASPROFI-Gefahrgutbeauftragter Andre Gensmann:Je nach Gasgemisch besteht in geschlossenen Räumen nicht nur Erstickungs-, sondern auch Brandgefahr. Achten Sie deshalb auf eine gute Belüftung und halten Sie mögliche Zündquellen von den Schutzgasen fern.
Als wichtiges Bauteil ist zudem der Gasdruckminderer zu nennen, der für die sichere Entnahme des Gases aus der Flasche verantwortlich ist und einen präzisen, konstanten Gasfluss garantiert. Achten Sie hierbei darauf, ein Modell zu verwenden, das für das verwendete Schutzgas und den entsprechenden Druck ausgelegt ist.
Wie immer beim Umgang mit gasführenden Teilen gilt: Bei Beschädigungen oder Fehlfunktionen den Druckminderer austauschen und keinesfalls versuchen, ihn selbst zu reparieren!
Die DIN EN ISO 14175:2008-06
Im Zuge des sicheren Umgangs mit Schutzgas spielt auch die DIN 14175 eine wichtige Rolle. Diese internationale Norm mit dem kompletten Namen „Schweißzusätze – Gase und Mischgase für das Lichtbogenschweißen und verwandte Prozesse“ erweitert die alte EN 439.
Die im Titel genannten „verwandte Prozessen“ beziehen sich dabei auf
- das Plasmaschweißen und -schneiden,
- Laserstrahlschweißen und -schneiden,
- Wolfram-Inertgasschweißen sowie das
- Metall-Schutzgasschweißen.
In der DIN 14175 sind unter anderem Begriffserklärungen, Anwendungsbereiche, Eigenschaften der Gase und Mischgenauigkeiten festgehalten. Im Gegensatz zur alten Norm 439 sind einzelne Schutzgase jetzt auch detaillierter benannt.
Außerdem gibt es neue Richtlinien hinsichtlich der Kennzeichnung von Gasbehältern, die sich auf der Flaschenschulter befinden. Mittlerweile müssen mindestens folgende Angaben enthalten sein:
- Hersteller-/Lieferantenname,
- Handelsübliche Bezeichnung des Gases,
- Bezeichnung laut DIN 14175,
- Gesundheits- und Sicherheitshinweise,
- weitere Verordnungen.
Fazit
Schutzgase spielen in vielen Industrien und Branchen eine erhebliche Rolle. Dementsprechend wichtig ist aus unserer Sicht daher die Auseinandersetzung mit dem sicheren Umgang und der Frage, welche Gase wann zu verwenden sind. Bei Fragen sollten Sie im Zweifelsfalle aber immer einen Sachverständigen kontaktieren.
Wir stehen Ihnen hierfür natürlich gerne telefonisch (0228 – 7675 7675), per Mail (info(at)gasprofi24.de) oder an unserem stationären Handel in Bonn (Immenburgstraße 40) zur Verfügung. Dort und in unserem Onlineshop bieten wir Ihnen auch Schutzgasflaschen in verschiedenen Größen an. Außerdem sind wir Ihnen gerne behilflich bei der Entsorgung von Gasflaschen.
Weiterführende Informationen zum Schweißen mit Schutzgas
- Das Bundesinstitut für Risikobewertung informiert über mit Schutzgas verpackte Lebensmittel
- Informationen und Bemerkungen über unterschiedliche Schutzgase beim Schweißen (PDF-Datei)
- Die Berufsgenossenschaft Rohstoffe und chemische Industrie informiert über das Schweißen und den sicheren Umgang mit Gasflaschen