Artificiell optisk strålning i svensk industri

Artificiell optisk strålning i svensk industri Stefan Källberg och Mikael Lindgren Mätteknik SP Rapport 2013:36

Artificiell optisk strålning i svensk industri Stefan Källberg och Mikael Lindgren

3 Abstract Artificial optical radiation in the Swedish industry SP Technical Research Institute of Sweden has together with Swerea SWECAST AB during 2011 2013 performed an AFA-financed project aiming to analyse current risks with optical radiation in the Swedish industry and relate these to Swedish Work Environment Authority s directive 2009:7 Artificial optical radiation. The project has been carried out partly by visiting several industrial sites where high levels of optical radiation from heated sources or materials (IR-radiation in for example foundries and steelworks) or from welding (UV-radiation) is expected. Based on results from these measurements together with results from laboratory measurements and theoretical discussions, two guiding documents have been produced with the aim to simplify risk analysis for affected companies and branches. In this report the foundation for these documents are shown. The guiding document for judging risks related to optical radiation from welding (appendix 1) is mainly based on measurements performed in a workshop laboratory at ESAB AB in Gothenburg. Measurements on optical radiation was done under well defined conditions for a large number of different welding cases including various arc welding methods, materials and currents. Based on the effective UV-radiation in the different cases the results could be linearised and condensed to four diagrams relating current limit values to working distance and exposure time for a certain welding method. The guiding document for judging risks related to optical radiation from heated materials (appendix 2) is mainly based on basic theory for Planck radiation. The theoretical assumptions have been verified with several measurements done in the industry and through this been shown to work well for estimation of radiation levels in real situations. The part of the guide that relates to protective eyewear is partly based on measurement of a large number of eyewear samples performed at SP. Keywords: Optisk strålning, gränsvärden, AFS 2009:7, värmestrålning, UV-strålning, svets SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut SP Technical Research Institute of Sweden SP Rapport 2013:36 ISBN 978-91-87461-30-9 Borås

4 Innehållsförteckning Abstract 3 Innehållsförteckning 4 Förord 5 Sammanfattning 6 1 Inledning 7 1.1 Bakgrund 7 1.2 Optisk strålning 7 1.3 AFS 2009:7 Artificiell optisk strålning 8 2 Optisk strålning vid svetsning 8 2.1 Gränsvärden 8 2.2 Mätningar 9 2.2.1 Utrustning 9 2.2.2 Referensmätningar 11 2.2.2.1 Svetsspektrum 11 2.2.2.2 Beräknade gränsvärden och exponeringstider 13 2.2.3 Mätningar i industrimiljö 14 2.2.3.1 Effektiv exponering 14 2.2.3.2 Spektra och strålningsnivåer 15 2.3 Vägledning förutsättningar och antaganden 16 2.3.1 Strålning, avstånd och exponeringstid 17 2.3.2 Verifiering av vägledning och resultat 19 3 Optisk strålning från varma material 22 3.1 Gränsvärden 22 3.2 Mätningar 23 3.2.1 Utrustning 23 3.2.2 Resultat från utförda mätningar 24 3.2.2.1 Våglängdsberoende hos emissivitet 24 3.2.2.2 Effektiv emissivitet 25 3.3 Vägledning förutsättningar och antaganden 27 3.3.1 Beräkningar 27 3.3.2 Exponering från utsträckt källa 28 4 Ögonskydd 30 5 Referenser 32 Bilaga 1. Vägledning för bedömning av risker med optisk strålning från svetsning 33 Bilaga 2. Vägledning för bedömning av risker med optisk strålning från varma material 40 Bilaga 3. Testplan för svetsmätningar 46 Bilaga 4. Spektralkurvor från svetsmätningar 47 Bilaga 5. Gränsvärden från AFS 2009:7 55

5 Förord Denna rapport är en del i arbetet som utförts i projektet Artificiell optisk strålning i svensk industri (ARTOP) finansierat av AFA försäkring. Projektet har letts av Swerea SWECAST AB och bedrivits i samarbete mellan SP och Swerea SWECAST. Ett stort antal företag inom svensk industri har deltagit och projektet har löpande utvärderats av en referensgrupp bestående av representanter från företag, en fackförening, arbetsmiljöverket med flera. Tack till alla företag som ställt upp inom projektet och särskilt till ESAB AB i Göteborg som tog fram och hjälpte till att genomföra ett omfattande testprogram för olika svetsmetoder. Tack också till Björn Hammar på Teknikföretagen som under projektets gång agerat värd åt referensgruppens regelbundna möten. Dessutom riktas också ett speciellt tack till Martin Witt på Scania AB, vars input under projektet varit värdefull, men framförallt för att han initierade ett mätuppdrag 2009 som kan sägas ligga till grund för hela projektet.

6 Sammanfattning SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut har tillsammans med Swerea SWECAST AB under perioden 2011 2013 utfört ett AFA-finansierat projekt som syftat till att utreda aktuella risker från optisk strålning i svensk industri och ställa dessa i relation till Arbetsmiljöverkets föreskrift AFS 2009:7 Artificiell optisk strålning. Projektet har genomförts bland annat genom ett flertal besök på industrier där man befarar höga nivåer av optisk strålning från varma källor och material (IR-strålning i exempelvis gjuterier och stålverk) eller från svetsning (UV-strålning). Utgående från mätresultat från dessa industribesök, resultat från laboratoriemätningar och med hjälp av teoretiska resonemang har två vägledningar tagits fram med syfte att underlätta riskbedömningar för berörda företag och branscher. I denna rapport redovisas detta underlag. Vägledningen för bedömning av risker med optisk strålning från svetsning (bilaga 1) baseras huvudsakligen på mätningar gjorda i en verkstadslik laboratoriemiljö på ESAB AB i Göteborg. Mätning av optisk strålning gjordes under väldefinierade förhållanden för ett stort antal svetsfall som inkluderar olika bågsvetsmetoder, material och strömmar. Utgående från den effektiva UV-strålningen för de olika svetsfallen kunde resultaten linjäriseras och kondenseras till fyra diagram som relaterar aktuella gränsvärden till arbetsavstånd och exponeringstid för en viss bågsvetsmetod. Vägledningen för bedömning av risker med optisk strålning från varma material (bilaga 2) baseras huvudsakligen på grundläggande teori för Planckstrålning. De teoretiska antagandena har dock verifierats med ett flertal mätningar i industrimiljö och därigenom visats stämma tillräckligt bra för att uppskatta strålningsnivåer i verkliga situationer. Den del i vägledningen som berör ögonskydd bygger delvis på mätningar på ett stort antal ögonskydd av olika typ som utförts på SP.

7 1 Inledning 1.1 Bakgrund Den 27 april 2010 trädde Arbetsmiljöverkets föreskrift AFS 2009:7 Artificiell optisk strålning i kraft med syfte att skydda arbetstagares ögon och hud mot strålning samt förebygga relaterade risker. Föreskriften utgör den svenska implementationen av EUdirektivet 2006/25/EG som trädde i kraft 2006. Efter diskussioner med företrädare för svensk industri framkom det att det råder stor osäkerhet på arbetsplatser om var det kan förekomma riskabel strålning, hur denna ska mätas och hur man ska verifiera att föreskriften uppfylls. Med anledning av detta beviljades Swerea SWECAST, i nära samarbete med SP, ett 2-årigt projekt som startade sommaren 2011 finansierat av AFA försäkring. Syftet med projektet var att underlätta för arbetsgivarna, inte minst för små och medelstora företag, att följa AFS 2009:7 genom att bland annat upprätta lättförståeliga vägledningar till beräkning av säkerhetsavstånd och exponeringstider för olika typer av verksamheter. De två vägledningar som nu tagits fram inom projektet (se bilaga 1 och 2) baseras till stor del på praktiska mätningar av optisk strålning i svensk industri i kombination med laboratoriemätningar och vissa teoretiska resonemang och förenklingar. Huvudsyftet med denna rapport är att redovisa det underlag som ligger till grund för vägledningarna, vilka är tänkta att på ett relativt enkelt sätt hjälpa företag att komma fram till om gränsvärden överskrids och, om så är fallet, ge råd om lämplig personlig skyddsutrustning. Vägledningarna tillhandahålls genom Prevent (www.prevent.se) eller via företagshälsovårdens kanaler. Projektet har fokuserat på två huvudområden vad gäller optisk strålning. Dels gäller det infraröd strålning (IR- eller värmestrålning) som avges från varma material och förekommer frekvent på gjuterier, stålverk, glasbruk, smedjor och i andra liknande verksamheter, och dels gäller det strålning från ljusbågar vid svetsning och liknande metoder. Denna senare typ av strålning innehåller typiskt mycket ultraviolett strålning (UV) men även höga nivåer synligt ljus och en oftast mindre andel IR. 1.2 Optisk strålning Med optisk strålning menas vanligtvis den delmängd av det elektromagnetiska spektrumet som sträcker sig från våglängden cirka 100 nm upp till cirka 1 mm. Detta innefattar UVstrålning, synligt ljus och IR-strålning enligt Figur 1 nedan, men inte till exempel röntgeneller mikrovågsstrålning. Figur 1. Det elektromagnetiska spektrumet (bild från Wikipedia Commons).

8 1.3 AFS 2009:7 Artificiell optisk strålning Föreskriften AFS 2009:7 Artificiell optisk strålning är Arbetsmiljöverkets implementering av Europaparlamentets och rådets direktiv 2006/25/EG om minimikrav för arbetstagares hälsa och säkerhet vid exponering för risker som har samband med artificiell optisk strålning i arbetet. Gränsvärdena är baserade på riskbedömningar från ICNIRP (International Commission on Non Ionizing Radiation Protection). Den biologiska effekten på öga och hud för en viss typ av strålning beror bland annat på strålkällans utbredning, strålningens våglängd och intensitet samt på exponeringstid. Detta återspeglas i de gränsvärden som redovisas i föreskriften då denna innehåller ett stort antal olika fall som ska tas i beaktande. För viss typ av strålning behöver man också känna till detaljer om spektralinnehåll för att på ett korrekt sätt kunna bedöma aktuella risker. Sammantaget innebär detta att föreskriften kan upplevas som svårgreppbar för personer utan specialistkunskap inom området. Artificiell optisk strålning definieras som all strålning som inte kommer från solen. För vissa typer av strålkällor (så kallade triviala källor) som exempelvis lysrör, bildskärmar och glödlampor kan man i normalfallet anse att inga gränsvärden överskrids, medan andra typer av icke-triviala strålkällor, exempelvis metallsmältor, svetsbågar, glassmältor och lasrar, kan kräva en mer omfattande riskbedömning. AFS 2009:7 definierar tydligt arbetsgivarens ansvar att säkerställa att arbetstagarna inte riskerar att utsättas för potentiellt skadlig strålning, det vill säga att inga gränsvärden överskrids. 2 Optisk strålning vid svetsning Riskerna med strålning från ljusbågar från svets är välkända och många svetsare har någon gång drabbats av svetsblänk (fotokeratit), ett smärtsamt men övergående tillstånd som kan uppstå då ett oskyddat öga utsätts för höga nivåer av UV-strålning vilket kan orsaka små sår på ögats hornhinna 1. Svetsstrålningen kan också ge upphov till oönskad solbränna, bländning och andra mindre angenäma effekter. Av dessa anledningar används oftast anpassad personlig skyddsutrustning av svetsande personal och man strävar också efter att i möjligaste mån skärma av svetsplatser mot omgivningen. Det kommer dock alltid finnas situationer där det förekommer viss exponering av oskyddade personer i närheten av svetsplatsen, och i dessa fall är det nödvändigt att åtminstone försöka bilda sig en uppfattning om det finns risk att gränsvärden överskrids. 2.1 Gränsvärden I Tabell 1 nedan ges exempel ur AFS 2009:7 på gränsvärden som, baserat på våglängd och källans utbredning, kan anses relevanta för strålning från svets. Samtliga gränsvärden enligt AFS 2009:7 redovisas i bilaga 5. Tabell 1. Gränsvärden för artificiell optisk strålning med potentiell relevans vid svetsning. Våglängdsområde Viktning Index Gränsvärde AFS (W/m 2 ) (nm) Risk a. 180-400 S( ) H eff = 30 J/m 2 Ögon och hud fotokeratit, erytem, hudcancer m fl b. 315-400 1 H UVA = 10 4 J/m 2 Öga (lins) - kataraktogenes e. * 300-700 B( ) E B = 100/t Öga (näthinna) - fotoretinit * Gäller endast stadig fixering av små källor. Maximal tid som ögat kan stirra överstiger normalt inte 100 s.

9 Notera att ett flertal fall har utelämnats då dessa berör till exempel utbredda källor (index c. och d. i AFS), kombinationer av våglängdsområden som ger lägre gränsvärden eller orealistiskt långa eller korta exponeringstider. I Figur 2 visas två bilder tagna under provsvetsning på SP och ur dessa framgår det att svetspunkten kan betraktas som en punktkälla (enligt AFS då utbredning är <11 mrad) för avstånd större än någon meter. MMA TIG 10 mm 10 mm Figur 2. Exempel på utbredning på ljusbågen vid MMA- resp. TIG-svetsning (100 A). Ur Tabell 1 framgår att man i två fall måste ta hänsyn till viktningskurvor för att kunna relatera uppmätta strålningsnivåer till gränsvärdena. Dessa viktningskurvor tar hänsyn till att hälsoeffekterna beror på strålningens våglängd vilket för aktuella våglängdsområden kräver tillräcklig kännedom om strålningens spektralfördelning. För index a. och b. anges gränsvärden som instrålad energitäthet (H) och gäller för en hel arbetsdag på 8 h. Detta mått kan ses som en maximal dos liknande de gränsvärden som gäller för joniserande strålning. För index e. gäller att gränsvärdet styrs av instrålad effekttäthet (E) och för tiden t 10000 s. 2.2 Mätningar Det i projektet framtagna dokumentet Vägledning för bedömning av risker med optisk strålning från svetsning (se bilaga 1) baseras på referensmätningar av strålning från svetsbågar som utförts i verkstadsliknande laboratoriemiljö (avsnitt 2.2.2). Mätningar har också utförts på typiska arbetsmoment i industrimiljö (avsnitt 2.2.3) vilka ligger till grund för antaganden om effektiv exponering i en typisk svetsverkstad. 2.2.1 Utrustning För att på ett korrekt sätt kunna jämföra strålning med stort UV-innehåll (till exempel strålning från svets) med gällande gränsvärden krävs i allmänhet att mätningar görs spektralupplöst, det vill säga att man mäter strålningseffekten vid olika våglängder. Detta beror som tidigare nämnts på att människans känslighet för UV-strålning varierar med våglängden i kombination med att strålningens våglängdsberoende ofta är svår att bestämma teoretiskt. I svetsfallet kommer strålningens spektralfördelning variera kraftigt beroende på svetstyp, material, skyddsgas och andra faktorer). Av denna anledning har de flesta mätningar inom projektet utförts med en så kallad spektrometer, som mäter instrålad effekttäthet per våglängdsintervall (spektral irradians) i området 200 nm cirka 880 nm. Primärt har en spektrometer av fabrikat Ocean Optics USB 2000+ (UV-VIS) använts, vilken är en kompakt och snabb arrayspektrometer med begränsad känslighet. Spektrometern lämpar sig väl för industrimiljö då strålningen detekteras med en robust sensor som är ansluten till spektrometern via en stålinkapslad fiber. Kontrollmätningar har också gjorts med en scannande spektrometer (Optronic OL- 756) som är långsammare men med mycket hög känslighet och precision, se Figur 3.

10 Figur 3. Spektrometrar som använts i projektet (Ocean Optics till vänster och Optronic till höger). Spektrometrarna har kalibrerats i aktuella arbetsområden med hjälp av referenslampor för spektral irradians (deuterium respektive halogen). Kalibreringen sträcker sig ner till 200 nm vilket innebär att den kortaste delen av våglängdsområdet som ingår i AFS 2009:7 (180 nm 200 nm) har utelämnats. För Ocean Optics-spektrometern är dessutom känsligheten låg i området upp till cirka 220 nm vilket ger höga brusnivåer och stora mätosäkerheter. I praktiken kommer detta dock inte ha någon signifikant betydelse eftersom området har väldigt liten inverkan på gränsvärdet (låg viktning i förhållande till UV-strålning med längre våglängder). Som komplement till spektralmätningar har även relativa effektmätningar gjorts i verkliga svetssituationer i verkstäder, se avsnitt 2.2.3. För dessa mätningar har en Ophir-radiometer med tillhörande Ge-detektor används, se Figur 4. Med denna uppställning detekteras en signal som motsvarar totala strålningen inom ett visst våglängdsområde (cirka 700 nm - 1700 nm) och man får ingen information om strålningens spektralfördelning, vilken alltså först måste bestämmas med tidigare nämnda metoder. Fördelen är en högre känslighet, snabbare datainsamling och förenklad databearbetning. Figur 4. Radiometer Ophir Pulsar med detektor.

Spektral irradians (W/m 2 /nm) Standardavvikelse (%) 11 2.2.2 Referensmätningar Ett stort antal referensmätningar på olika bågsvetsmetoder och några andra relaterade metoder har utförts på ESAB i Göteborg, se Figur 5. Inför mätningarna togs en testplan fram med syfte att täcka in vanligt förekommande moderna svetsmetoder, material, strömmar med mera (se bilaga 3). Svetsningarna utfördes av erfaren personal från ESAB som för varje testfall eftersträvade en så jämn och stabil svetsning som möjligt. Under pågående svetsning registrerades den spektrala irradiansen från svetsbågen med hjälp av en arrayspektrometer. Spektrometerns mätsensor var placerad på ett stativ på avståndet 1,5 meter från svetspunkten riktad cirka 40 nedåt i riktning mot svetspunkten. Figur 5. Pågående svetsning sett i riktning från mätsensorn samt resulterande svetsfog (Bead On Plate, BOP). 2.2.2.1 Svetsspektrum Baserat på de totala irradiansnivåerna gjordes en grovgallring av samtliga upptagna spektra för att sortera ut mätdata som inte representerade en stabil, oskymd svetspunkt. De slutliga resultaten baseras på medelvärden över cirka 10-30 s svetsning (cirka 10-80 samplade spektralkurvor) och kan anses representativa för oskymd direktstrålning vid kontinuerlig svetsning, se Figur 6. Kontrollmätningar utfördes också med en skannande referensspektrometer (Optronic 756) men utan att några signifikanta skillnader kunde noteras. Mätresultaten upptagna med arrayspektrometern bedömdes därför som tillförlitliga och användes för vidare analyser. Nedan visas två exempel på upptagna kurvor med tillhörande standardavvikelser. Övriga upptagna spektrum för de studerade fallen redovisas i bilaga 4. 0,6 0,5 Fall 7. TigDC/Ar/250/SS Fall 7. Standardavvikelse (35 serier) 30 25 0,4 20 0,3 15 0,2 10 0,1 5 0,0 0 200 300 400 500 600 700 800 900 Våglängd (nm) Figur 6a. Exempel på upptaget spektrum och tillhörande standardavvikelse, TIG.

Normaliserad spektral irradians Spektral irradians (W/m 2 /nm) tandardavvikelse (%) 12 0,20 0,18 0,16 Fall 22. Mag/Ar+18% CO2/300A/Fe Fall 22. Standardavvikelse (29 serier) 50 45 40 0,14 0,12 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 35 30 25 20 15 10 5 0,00 0 200 300 400 500 600 700 800 900 Våglängd (nm) Figur 6b. Exempel på upptaget spektrum och tillhörande standardavvikelse, MAG. Spridningen i mätningarna beror dels på spektrometerns känslighet som är lägre i UV- och IR-området, vilket speciellt vid låga strålningsnivåer visar sig som brus i mätningarna, men också på variationer i strålningen från svetsbågen på grund av till exempel rökutveckling, uppvärmning och operatörens förmåga att upprätthålla en stabil svetsning. Däremot noteras överlag inga signifikanta förändringar i spektrumens form över tiden för de olika svetsfallen. Detta illustreras i Figur 7 som visar spektrum tagna under de tio första sekundernas svetsning för fall 6 (TIGDC/Ar/250A/SS). Spektrumen, som i detta fall medelvärdesbildats över 10 nm och normaliserats för att endast visa relativa förändringar, uppvisar samma karaktäristiska form med endast mindre förändringar i relativa nivåer. De små men tydliga skillnader som kan ses under framför allt de första sekunderna, med något avtagande relativ nivå i UVområdet, beror sannolikt på svetspunktens temperatur, när denna värms upp kommer andelen IR-strålning öka, samt faktumet att rök och gaser som absorberar mer vid korta våglängder utvecklas efterhand. 1 s 2 s 3 s 4 s 5 s 6 s 7 s 8 s 9 s 10 s 200 300 400 500 600 700 800 Våglängd (nm) Figur 7. Normaliserade strålningsspektrum för 250 A TIG DC, 1 s - 10 s från svetsstart. I några fall noterades också andra mer distinkta förändringar i upptagna spektrum över tiden, till exempel intensitetsspikar vid en viss våglängd som dyker upp oregelbundet. Denna effekt var tydligast för TIG-fallen där svetsning och mätningar gjordes både med och utan tillsatsmaterial. Här saknades intensitetsmaximat vid 279 nm när ingen tillsats användes vilket skulle kunna förklaras med att något av legeringsämnena i materialet ger upphov till förändringar i spektrumet. Resultaten är dock inte entydiga då spiken vid 279 nm i vissa fall även kunde noteras utan tillsats. Varken denna effekt eller temperaturens påverkan har analyserats vidare då inverkan på den totala strålningsnivån bedöms vara mycket begränsad i förhållande till uppskattade variationer under verkliga förhållanden.

13 2.2.2.2 Beräknade gränsvärden och exponeringstider Utgående från medelvärdesbildade spektrum för de olika svetsfallen beräknades viktade irradianser enligt Tabell 1 i avsnitt 2.1. Då samtliga studerade svetsfall innehåller en stor andel strålning i den kortare delen av UV-spektrumet (UV-B och UV-C) blir det detta område, betecknat index a. i AFS 2009:7, som sätter gränsvärden och blir styrande vad gäller exponeringstider och säkerhetsavstånd. Den viktade effektiva irradiansen E eff (W/m 2 ) ges av sambandet: E 400nm E( ) S( d, (2.1) eff ) 180nm där E( ) betecknar den spektrala irradiansen från svetsbågen (W/m 2 /nm), S( ) är den spektrala viktningen som tar hänsyn till att hälsoeffekterna på ögon och hud beror på strålningens våglängd (dimensionslös) och är strålningens våglängd (nm). För en konstant strålningsnivå ges tiden t (s) tills dess att gränsvärdet 30 J/m 2 uppnåtts av: t = 30 / E eff (2.2) I Tabell 2 - Tabell 4 sammanfattas beräknade effektiva irradianser på avståndet 1,5 m från svetspunkten för de studerade svetsfallen, och motsvarande exponeringstider. Tabell 2. Sammanställning av resultat från svetsmätningar, TIG-svetsning. Ström (A) Irradians E Fall /svetstyp eff Exponeringstid /material (W/m 2 ) (s) 1 / TIG AC 100/Al 0,09 424 2 / TIG AC 100/Al 0,15 362 3 / TIG AC 100/Al 0,21 250 4 / TIG AC 250/Al 0,82 86 5 / TIG AC 400/Al 3,18 23 6 / TIG DC 100/SS 0,24 385 7 / TIG DC 250/SS 1,11 53 8 / TIG DC 400/SS 2,03 26 I fall 1-3 ovan hölls strömmen konstant med försök till variation av båglängden, från cirka 2,5 mm till 10 mm. Resultaten indikerar att båglängden kan ha viss inverkan på strålningens intensitet men inga klara slutsatser kan dras då skillnaderna i förhållande till mätningarnas spridning inte är helt signifikanta. Dessutom är båglängden en parameter som är svår att bestämma noggrant då denna normalt uppskattas av svetsaren. Som tidigare nämnts gjordes mätningar både med och utan tillsatsmaterial men inga skillnader av vikt kunde noteras mellan dessa. Detsamma gäller AC och DC, det vill säga svetsning i aluminium respektive rostfritt stål som bägge ger storleksmässigt liknande nivåer vid motsvarande strömmar. Tabell 3. Sammanställning av resultat från svetsmätningar, MIG/MAG-svetsning. Ström (A) Irradians E Fall /svetstyp eff Exponeringstid /material (W/m 2 ) (s) 20 / MAG 150/Fe 0,90 33 21 / MAG 150/Fe 1,24 24 22 / MAG 300/Fe 4,18 7 23 / MAG 370/Fe 6,93 4 24 / MIG 150/Al 8,39 4 25 / MIG 280/Al 18,3 2 26 / MIG 270/Al 17,0 2

14 Vid motsvarande strömmar ger svetsning av aluminium med ren Argongas (fall 24-26, MIG) betydligt högre andel strålning i UV-området än vid svetsning av järn med blandgas (fall 20-23, MAG). Även den upplevda intensitet är något större. Generellt är andelen UVstrålning för MIG/MAG-svetsning mycket hög jämfört med TIG och MMA. Tabell 4. Sammanställning av resultat från svetsmätningar, MMA-svetsning och övriga. Ström (A) Irradians E Fall /svetstyp eff Exponeringstid /material (W/m 2 ) (s) 30 / MMA 80/Fe 0,13 234 31 / MMA 140/Fe 0,60 50 32 / MMA 260/Fe 1,78 17 33 / MMA 350/Fe 2,64 11 34 / MMA 350/Fe 1,86 16 40 / Air gouging 400/Fe 3,51 9 41 / Plasma 50/Fe 0,011 2826 Vid plasmaskärning riktas normalt huvuddelen av strålningen i nedåtgående riktning vilket gör risken för exponering relativt begränsad för personer som vistas runt omkring. Dessutom innehåller strålningen en relativt låg andel UV-strålning vilket ytterligare minskar riskerna. 2.2.3 Mätningar i industrimiljö Som komplement till laboratoriemätningarna som redovisas under 2.2.2 har ett flertal mätningar gjorts i verkstadsmiljö. Dels har faktiska exponeringar i anslutning till svetsarbetsplatser undersökts, dels har uppmätta nivåer och spektrum jämförts med motsvarande laboratoriemätningar för att verifiera dessa resultat. I vissa fall har den faktiska exponeringen i en viss position relativt svetsplatsen studerats under längre tider och i dessa fall består mätdata huvudsakligen av en relativ signal upptagen med en bredbandig radiometer. Dessa mätningar har sedan i kombination med spektralmätningar används för att bestämma en exponering som är representativ för en typisk arbetsdag. Mätningarna har utförts vid moment som av personalen på plats bedömts vara kritiska, det vill säga där det helt eller delvis saknas avskärmningar och där personer utan fullgod skyddsutrustning riskerar att exponeras för strålningen. I några fall har mätningar även gjorts vid robotsvetsar men då primärt i syfte att studera nivå och strålningsspektra. 2.2.3.1 Effektiv exponering I Tabell 5 ges en sammanfattning av en del industrimätningar på svetsning som gjorts inom projektet. Strålningen från respektive svetsplats har studerats under en relevant tidsperiod (från cirka 3 minuter och uppåt) i syfte att bedöma risker för oskyddad personal i omgivningen. I samtliga fall handlar det om manuell svetsning, då det normalt inte föreligger några strålningsrisker vid automatiska svetsstationer, detta tack vare effektiva avskärmningar och brytare. Kolumnen Effektiv exponering är kvoten mellan maximalt uppmätt irradians och dess medelvärde över en representativ tidsperiod. Ju mer svetspunkten skyms av svetsare eller arbetsstycke, desto lägre effektiv exponering. Detta märks tydligt för fall 8, där svetsningen sker mot ett plant arbetsstycke med svetsaren på motsatt sida från mätpositionen. Just i detta fall begränsas exponeringen huvudsakligen av avbrott i svetsningen (begränsad bågtid), medan den för övriga studerade fall också till stor del beror på att svetspunkten skyms. Kolumnen Tillåten exp.tid/8 h avser den totala tid som en oskyddad person kan vistas på mätplatsen innan gränsvärdet 30 J/m 2 överskrids. Denna tid baseras på den uppmätta medelirradiansen.

Relativ strålningsnivå 15 Tabell 5. Studerade svetsfall i verkstadsmiljö. Information Svetsmetod Irradians E eff (W/m 2 ) Effektiv Tillåten (mätavstånd) /Ström Max Medel exponering exp.tid/8 h 1. Taktad produktionslinje, MAG position A (3 m) 250 A 0,56 0,024 4 % 1250 s 2. Taktad produktionslinje, MAG position B (4 m) 250 A 0,59 0,028 5 % 1070 s 3. Komplettering av robotsvetsade detaljer (3 m) cirka 300 A MAG 2,3 0,078 8 % 380 s 4. Komplettering av robotsvetsade detaljer (3 m) 300 A MMA 0,19 0,010 5 % 3000 s 5. Löpande produktion 1, MAG olika positioner (4 m) 150 A 0,13 0,008 6 % 3800 s 6. Löpande produktion 2, MAG olika positioner (4 m) cirka 150 A 0,18 0,011 6 % 2700 s 7. Finsvets plan detalj TIG (4 m) 60 A 0,006 0,0013 22 % 23000 s I det fall där den effektiva exponeringen överskrider 10 %, bedöms denna siffra inte återspegla den verkliga situationen under en hel arbetsdag eftersom mätningen utförts under pågående svetsning på en plan detalj, något som inte sker kontinuerligt under dagen. I Figur 8 visas ett exempel på uppmätta intensitetsvariationer för fall 6, som bättre kan anses representera en hel dag. Under mätningens förlopp svetsas totalt sju detaljer och mätsensorn har flyttats två gånger. 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Tid (min) Figur 8. Relativa intensitetsvariationer vid svetsning i industrimiljö, MAG-svetsning på rördetalj. 2.2.3.2 Spektra och strålningsnivåer En jämförelse mellan resultat från referens- och industrimätningarna ger med tanke på omständigheterna i de verkliga fallen (mindre väldefinierade avstånd och svetsströmmar, skillnader i material och skyddsgas etc.) i de flesta fall en relativt god överensstämmelse, både vad gäller nivåer och spektralkurvornas utseende. I Figur 9 visas en jämförelse mellan några upptagna och normerade spektrum för tre olika svetsmetoder. Man ser att intensitetsspikarna skiljer sig något åt för respektive svetsmetod men kurvformer och relativa nivåer strålningsnivåer är snarlika och kan därför anses karaktäristiska för respektive metod.

16 Mag/150 A Industri A Mag/240 A Industri B Mag/150 A Referens TigDC/60 A Industri TigDC/100 A Referens MMA/300 A Industri MMA/350 A Referens 200 300 400 500 600 700 800 900 Våglängd (nm) Figur 9. Normaliserade strålningsspektrum för TIG, MAG och MMA. Under avsnitt 2.3.2 jämförs uppmätta effektiva irradianser, E eff enligt Tabell 5 med irradianser beräknade utifrån referensmätningarna som ligger till grund för den framtagna vägledningen. Jämförelsen kompliceras i några fall av att strömmar och avstånd varierar under industrimätningarna, samt att den uppmätta maxnivån i industrimätningarna inte nödvändigtvis motsvarar den oskymda medelvärdesbildade nivån som bestämts under referensmätningarna. Jämförelsen visar dock att industrimätningarna med något undantag ger liknande eller lägre nivåer strålningsnivåer än (de linjäriserade) laboratoriemätningarna vilket får anses tillfredsställande givet ovan nämna komplikationer och ur riskhänseende. 2.3 Vägledning förutsättningar och antaganden Det har tidigare visats att strålningen från svetsbågar i allmänhet är proportionell mot svetsströmmen i kvadrat 1,2, vilket även är mer eller mindre tydligt i de referensmätningar som gjorts inom detta projekt. I Figur 10 har de effektiva UV-irradianserna E eff för en viss bågsvetsmetod (TIG, MMA, MIG, MAG) plottats mot svetsströmmen i kvadrat utan att ta hänsyn till materialskillnader och andra skillnader inom svetsgruppen. Detta är givetvis en förenkling eftersom både material, båglängd och andra faktorer kommer att påverka strålningsnivån. Förenklingen motiveras dock av att dessa faktorer bedöms ha en relativt liten inverkan jämfört med andra faktorer som påverkar exponeringen i en verkligt svetssituation (till exempel avstånd till svetspunkten, svetsmetoden som sådan, arbetsstycke och bågtid).

17 3,5 Tig 100-400 A 3,0 MMA 80-350 A 3,0 2,5 2,0 1,5 y = 1,62E-05x 2,5 2,0 1,5 y = 1,95E-05x 1,0 1,0 0,5 0,5 0,0 8 7 6 0 50000 100000 150000 200000 Mag 150-370 A 0,0 0 25000 50000 75000 100000 125000 150000 Mig 150-280 A 20 15 5 4 10 y = 2,39E-04x 3 y = 4,93E-05x 2 5 1 0 0 25000 50000 75000 100000 125000 150000 0 0 25000 50000 75000 100000 Figur 10. Anpassning av räta linjer genom origo till uppmätta effektiva UV-nivåer (y-axel) och svetsströmmen i kvadrat (x-axel). Givet variationer i mätningarna (spridning, material med mera) kan ovanstående anpassningar anses tillräckligt bra för att användas som hjälp till praktiska bedömningar av säkerhetsavstånd eller exponeringstider i verkliga situationer, då uppskattningarna syftar till att ge en rimligt sann bild av förutsättningarna på en arbetsplats snarare än exakta resultat. För MIG-svetsning är underlaget begränsat till aluminium och två strömnivåer varför en verifiering av denna linearisering också görs genom jämförelse med tidigare studier. 2.3.1 Strålning, avstånd och exponeringstid Som tidigare nämnts är det gränsvärdet för effektiv UV-strålning (30 J/m 2 per arbetsdag enligt AFS 2009:7) som är aktuellt för samtliga studerade bågsvetsmetoder. För att gränsvärdet inte ska överskridas gäller alltså att: E eff t < 30, (2.3) där t är den totala exponeringstiden någon utsätts för UV-irradiansen E eff under en arbetsdag. Med användning av lineariseringen i föregående stycke gäller, med tillräckligt god approximation, för en viss bågsvetsmetod: E eff, 1,5 = I 2 konst, (2.4) där E eff, 1,5 är irradiansen på 1,5 m avstånd från svetspunkten, I är svetsströmmen och konst en konstant som beskriver sambandet mellan irradians och ström. Aktuell konstant för respektive bågsvetsmetod redovisas i Figur 10. I de fall en strålkälla är liten i förhållande till avståndet gäller inversa kvadratlagen med god approximation, det vill säga strålningsnivån avtar med kvadraten på avståndet till källan 3. Detta förutsätter också att strålningen inte dämpas nämnvärt av rök, partiklar eller

Arbetsavstånd (m) 18 absorption i luften, vilket är ett rimligt antagande givet de relativt korta avstånd som är av intresse (< cirka 20 m) samt att aktuella våglängder (huvudsakligen > 200 nm) normalt har låg dämpning i luft 4. Man får då: E eff, x = E eff, 1,5 1,5 2 / x 2 => 2 I konst 1,5 x, (2.5) E eff, x där E eff, x är irradiansen på avståndet x från svetspunkten. Substituerar man E eff mot 30/t så får man sambandet : konst 1,5 2 x I t, (2.6) 30 där, givet en viss tid t, avståndet x är det avstånd från en svetspunkt där gränsvärdet precis uppnås. Då denna ekvation, med aktuella konstanter enligt Figur 10, motsvarar oavbruten exponering av maximal strålningsnivå från en viss svetsmetod kommer den verkliga exponeringen i alla praktiska sammanhang överskattas. För den praktiska vägledningen har därför en effektiv exponering på 10 % antagits, det vill säga för en viss total exponeringstid per arbetsdag kommer en person endast utsättas för maxstrålning motsvarande 10 % av tiden eller mindre. Detta är en mycket grov approximation som endast undantagsvis kommer stämma överens med de faktiska förhållandena i verkliga situationer. Dock, baserat på de mätresultat som redovisas i avsnitt 2.2.3.1 samt genom diskussioner med olika branschrepresentanter bedöms antagandet endast i undantagsfall medföra att aktuella risker underskattas vilket har högst prioritet i arbetsmiljösammanhang. I vissa situationer kan det dock vara aktuellt att öka den effektiva exponeringen, vilket också beskrivs i vägledningen. För respektive bågsvetsmetod och för ett antal representativa tider upp till 8 h har sambandet mellan avstånd och svetsström plottats. Med dessa diagram är det tänkt att man även utan expertkunskap på ett relativt enkelt sätt skall kunna uppskatta eventuella strålningsrisker för en oskyddad person i närheten av en svetsarbetsplats. I Figur 11 visas ett exempel på ett diagram för MAG-svetsning. Ytterligare diagram och förklaring av tillvägagångssätt återfinns i vägledningen. 20 15 8 h 2 h 10 30 min 5 10 min 0 0 100 200 300 400 Svetsström (A) Figur 11. Diagram för uppskattning av risker vid MAG-svetsning (ur vägledningen).

19 2.3.2 Verifiering av vägledning och resultat Det finns ett begränsat antal publicerade studier över strålning från svets 1,5, 6, 7 vars resultat inte på något sätt är entydiga utan uppvisar stora skillnader givet en viss svetsmetod, skyddsgas, material och ström. Detta indikerar att flera olika parametrar påverkar (den uppmätta) strålningen vid olika svetssituationer. Till exempel nämns rök- och gasutveckling vid högre strömmar som en faktor som kan begränsa strålningen men även betraktningsvinkeln kan ha stor inverkan. Dessutom har flertalet studier utförts med integrerande mätinstrument, det vill säga med en radiometer vars responsivitet efterliknar aktuell viktningskurva för UV-området, och inte spektralupplöst som i detta projektet vilket också kommer påverka de uppmätta resultaten. Den mest omfattande undersökningen 8 genomfördes 1975 i USA och omfattade mer än 100 olika svetsfall. Resultaten från studien finns sammanfattade och tillgängliga via AWS 9 (American Welding Society, www.aws.org). Denna sammanställning görs i form av säkerhetsavstånd för olika exponeringstider vilket gör att aktuella strålningsnivåer kan beräknas med användning av inversa kvatdratlagen och gränsvärdet 30 J/m 2. Rapporterade säkerhetsavstånd relaterar till värsta tänkbara exponeringsfall för UV-strålning med samma viktningskurva som gäller enligt AFS 2009:7. Det kan noteras att de publicerade resultaten generellt stämmer mycket bra med antagandet att strålningen ökar med svetsströmmen i kvadrat, vilket ju också ligger till grund för vår analys. I Tabell 6 görs en jämförelse mellan resultaten från AWS och de säkerhetsavstånd som tagits fram inom detta projekt, baserade på 8 h exponering och ekvation 2.6, med linjärisering enligt Figur 10. Denna jämförelse visar på en relativt god överensstämmelse för TIG och MAG, men något sämre för MIG. Resultaten från AWS för MMA är bristfälliga och kan därför inte kan anses relevanta så av denna anledning görs även en jämförelse med två andra studier. Notera att de beräknade säkerhetsavstånden är rent teoretiska (baserade på 100 % bågtid och 100 % exponering) och inte relevanta för uppskattning i verkliga situationer. Tabell 6. Jämförelse mellan aktuella resultat och några tidigare studier. Källa Metod Material Skyddsgas Ström Säkerhetsavstånd (m) (A) Källa ARTOP AWS 8 TIG_DC Stål Ar 50 6,9 9 AWS 8 TIG_DC Stål Ar 150 20 28 AWS 8 TIG_DC Stål Ar 300 38 56 AWS 8 TIG_AC Al Ar 150 19 28 AWS 8 MMA Stål - 100-200 71 41 IFA 7 MMA Stål - 100 21 21 IFA 7 MMA Stål - 250 38 51 Okuno 6 MMA Stål - 170 28 35 AWS 8 MAG Stål CO 2 90 21 29 AWS 8 MAG Stål CO 2 200 48 65 AWS 8 MAG Stål CO 2 350 87 114 AWS 8 MAG Stål 95% Ar+5%O 2 150 65 49 AWS 8 MAG Stål 95% Ar+5%O 2 350 150 114 AWS 8 MIG Al Ar 150 70 108 AWS 8 MIG Al Ar 300 110 215 Den relativt stora skillnaden mot tidigare värden när det gäller MIG har ingen uppenbar förklaring men en trolig orsak, som även kan förklara de större värdena för TIG och MAG, är att teknikutvecklingen gått framåt och att aktuella tillsatsmaterial och skyddsgaser ger mindre rök- och gasutveckling vilket skulle innebära högre strålningsnivåer. Speciellt har man strävat efter att minska utvecklingen av Ozon 10 som ju är en känd UV-absorberande gas.

Spektral irradians (W/m2/nm) 20 Svetsfall som använder Helium som skyddsgas ger något andra strålningsnivåer men eftersom Helium i dagsläget är en bristvara bedöms denna relevans vara begränsad i praktiska tillämpningar. I Tabell 7 görs ytterligare en jämförelse mellan de strålningsnivåer som kan beräknas utgående från den gjorda linjäriseringen, och de faktiska nivåer som uppmätts inom projektet i industrimiljö, tidigare redovisade i Tabell 5. Överensstämmelsen är överlag god speciellt för samtliga MAG-fall. En signifikant underskattning sker endast i fall 3 där den stora avvikelsen till stor del antas bero på en kombination av osäkerheter eller mätfel i avstånd och ström. På den aktuella arbetsplatsen användes generellt MAG-svetsning med ström 200-400 A och ingen tydlig strömindikering fanns att tillgå för operatören. Dessutom utfördes svetsning på olika positioner över en relativt utsträck detalj vilket ger ett svårbestämt avstånd. Tabell 7. Jämförelse mellan resultat baserade på vägledning respektive industrimätningar. Svetsfall industri Metod Ström Irradians E eff (W/m 2 ) (A) Industri Vägledning 1. Produktionslinje, position A (3 m) MAG 250 0,56 0,77 2. Produktionslinje, position B (4 m) MAG 250 0,59 0,43 3. Komplettering av robotsvetsade detaljer (3 m) MAG 300 2,3 1,1 4. Komplettering av robotsvetsade detaljer (3 m) MMA 300 0,19 0,44 5. Löpande produktion 1, olika positioner (4 m) MAG 150 0,13 0,16 6. Löpande produktion 2, olika positioner (4 m) MAG 150 0,18 0,16 7. Finsvets plan detalj (4 m) TIG 60 0,006 0,008 Slutligen redovisas också en jämförelse mellan de två mätinstrument som användes vid laboratoriemätningarna, Ocean Optics USB 2000+ respektive Optronic OL-756. Spektrumen är upptagna med 270 A MIG-svetsning och visar på försumbara skillnader i uppmätta nivåer. Med tanke på att Optronic OL-756 är ett väl utvärderat skannande precisionsinstrument där inga, eller endast mycket små läckströmmar finns mellan olika våglängdsområden, är den goda överensstämmelsen en god indikation på att även den enklare, snabbare och billigare Ocean Optics-spektrometern efter korrekt kalibrering lämpar sig väl för upptagning av svetsspektrum, och att eventuella mätfel torde ha försumbar inverkan jämfört med andra osäkerhetskällor. 3,0 2,5 Ocean optics Optronic 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 Våglängd (nm Figur 12. Jämförelse mellan två upptagna spektrum med olika mätinstrument.

21 Vid praktisk tillämpning av den i detta projekt framtagna vägledningen har det viktigast bedömts vara att utan expertkunskap kunna göra grova uppskattning av aktuella strålningsnivåer eller säkerhetsavstånd men utan att underskatta dem. Ur den aspekten är ovanstående rapporterade resultat tillfredsställande då man med vägledningens hjälp endast i undantagsfall bedöms underskatta strålningsnivåerna. Vissa kombinationer av material, skyddsgaser och strömmar saknas vid framtagningen av vägledningarnas diagram men detta bedöms inte ha någon signifikant inverkan på riskbedömningar som görs baserat på vägledningarna. Generellt rekommenderas användare av vägledningarna att vid minsta osäkerhet om gränsvärdena överskrids vidta åtgärder för att minska exponeringen för oskyddad personal.

22 3 Optisk strålning från varma material Alla kroppar med temperaturer över absoluta nollpunkten avger strålning till omgivningen. För en ideal så kallad svartkropp gäller att mängden avgiven strålning från en yta kan beskrivas med Stefan-Boltzmanns lag 3 : M 4 bb = σt, (3.1) där M bb är utstrålad effekt per ytenhet (W/m 2 ), σ är Stefan-Boltzmanns konstant ( 5,6704 10-8 W/m 2 /K 4 ) och T är ytans temperatur (K). Spektralfördelningen för strålningen från en sådan kropp ges av Plancks strålningslag 3 : L 2πhc 5 λ bbλ = kt 2 hc λ ( e 1), (3.2) där L bbλ är svartkroppens spektrala radians (W/m 3 /sr), h är Plancks konstant ( 6,6261 10-34 Js), c är ljushastigheten i vakuum ( 2,9979 10 8 m/s), k är Boltzmanns konstant ( 1,3806 10 8 J/K) och λ är strålningens våglängd (m). Eftersom en ideal svartkropp även är en så kallad Lambertstrålare gäller också sambandet 3 : M = π, (3.3) bb L bb Verkliga kroppars utstrålningsegenskaper karaktäriseras av materialets emissivitet ε, som vid en viss temperatur är kvoten mellan aktuell utstrålad effekt och den effekt som skulle avges från en ideal svartkropp. Emissiviteten hos ett material varierar oftast både med våglängd och riktning och beror också på exempelvis ytstruktur och materialtemperatur. 3.1 Gränsvärden För de värmekällor som studerats inom detta projekt, med temperaturer i området cirka 800-1600 C kan man baserat på (3.2) räkna ut att endast en väldigt liten del av den totalt avgivna strålningen är synligt ljus och att resterande del är IR-strålning. I AFS 2009:7 finns ett flertal gränsvärden (index g. o.) som berör IR-strålning men av dessa är det endast m. och n. som i praktiken kommer vara aktuella för de studerade industrifallen. I Tabell 8 redovisas också fall j. som är det mest relevanta gränsvärdet som baseras på radians. Detta gränsvärde har enheten W/m 2 /sr, medan m. och n. uttrycks i irradians med enheten W/m 2, och o. baseras på energitäthet med enheten J/m 2. Samtliga gränsvärden enligt AFS 2009:7 redovisas i bilaga 5. Tabell 8. Gränsvärden för artificiell optisk strålning med potentiell relevans för strålning från varma material och smältor. Våglängdsområde Index Exponeringstid t AFS (nm) Gränsvärde Risk j. 780-1400 t > 10 s L R = 6 10 6 /C α * Ögon brännskada på näthinnan m. 780-3000 t 1000 s E IR = 18000 t -0,75 Ögon - brännskada på n. 780-3000 t > 1000 s E IR =100 hornhinnan samt katarakt o. 380-3000 t < 10 s H skin = 18000 t -0,75 Hud - brännskada * C α är en konstant mellan 11 och 100 som beror på synfältet. Gränsvärde o. gäller endast huden och för korta exponeringstider. Vid de höga irradiansnivåer som krävs för att detta skall bli aktuellt (mellan 3200 och 18000 W/m 2 ) är hettan betydande vilket gör att exponerade personer nästan utan undantag kommer använda

23 heltäckande skyddsklädsel och visir. Av denna anledning har mindre vikt lagts vid detta gränsvärde jämfört med de gränsvärden som berör ögonen. Man kan också visa att de gränsvärden som bestäms av en strålningskällas radians (index g. l.) i praktiken inte kommer vara aktuella för de svartkroppsliknande värmekällor som förekommer i industrin. Radiansen för en sådan strålare är nämligen oberoende av källans area och lägsta gränsvärdet enligt j. ges när förhållandet mellan avståndet till källan och källans diameter är 1/10 eller större. Detta motsvarar ett synfält på 100 mrad eller mer vilket ger C = 100 och gränsvärdet 60000 W/m 2 /sr. Från (3.1) och (3.3) ser man att radiansen L endast beror på källans temperatur enligt: L = T 4 /, (3.4) och med hjälp av Plancks strålningslag (3.2) kan man visa att temperaturen T måste vara högre än 1700 C för att den totala radiansen i området 780 1400 nm skall överskrida gränsvärdet enligt index j. Sådana fall kommer vara mycket sällsynta i praktiken då temperaturer i smältugnar och liknade sällan är högre än cirka 1600 C. Dessutom kommer eventuellt överskridna gränsvärden för radians oftast innebära att även irradiansgränsen överskrids. Av dessa anledningar har endast gränsvärden enligt index m. och n. beaktats i projektet. 3.2 Mätningar Det i projektet framtagna dokumentet Vägledning för skydd mot strålning från varma material (se bilaga 2) baseras dels på mätningar av värmestrålning utförda på gjuterier, stålverk, glasbruk och smedjor där det i samtliga fall förekommer varma källor (smältor, kraftigt upphettade ämnen och likande) som avger betydande mängder värmestrålning, och dels på uppgifter om olika materials egenskaper (emissivitet) tillsammans med vissa teoretiska antaganden. 3.2.1 Utrustning Mätningarna har utförts med en bredbandig termisk detektor (Ophir 10A-P-V2-SH), med vilken det totala strålningsflödet från aktuell källa insamlats och normalt loggats under en tidsperiod. Mätutrustningen är kalibrerad och tillsammans med uppgifter från tillverkaren om detektorns låga spektralberoende i mätområdet 0,2 µm till cirka 20 µm, bedöms uppmätta resultat väl återspegla verklig instrålad effekt. Dessutom har mätningar i vissa fall utförts med olika filter placerade framför detektorn för att undersöka hur väl strålningen följer Plancks strålningslag. I Figur 13 visas ett exempel från en mätning under pågående slaggning av smält stål. Mätsensorn till vänster i bilden är monterad på ett stativ på känt avstånd från värmekällan, i detta fall ugnsöppningen, och detektorsignalen registreras under slaggningens förlopp. Genom att uppskatta det typiska arbetsavståndet och den totala exponeringstiden per arbetsdag kan den aktuella exponeringen för personalen relateras till gränsvärdet och vid behov kan åtgärder vidtas för att minska exponeringen.

24 Mätsensor Figur 13. Slaggning vid smältugn för stål. 3.2.2 Resultat från utförda mätningar Flertalet mätningar som utförts i industrimiljö är inte direkt relevanta för att nyttja som allmän vägledning då dessa är specifika för företaget eller industrin i fråga. Samtliga industribesök har dock avrapporterats till företaget ifråga i form av mätrapporter, inklusive bedömningar gentemot gränsvärden i AFS 2009:7. I utvärderingarna har antagits att aktuell emissivitet hos materialet eller källan i fråga är konstant över olika våglängder, vilket innebär att man kan använda (3.2) för att uppskatta hur stor andel av den totala strålningen som ligger i aktuellt våglängdsområde (780 3000 nm). Vid temperaturen 1500 C ligger knappt 70 % av strålningen i detta området och vid 1100 C har andelen sjunkit till drygt 50 %. 3.2.2.1 Våglängdsberoende hos emissivitet Antagandet om konstant emissivitet är inte självklart och kommer, beroende på material och temperatur, stämma mer eller mindre bra med verkligheten. Det finns ett begränsat antal relevanta studier att tillgå men uppgifter och datablad från tillverkare av pyrometrar, där emissiviteten är kritisk för korrekta temperaturmätningar, indikerar att emissiviteten för de flesta material varierar relativt begränsat med våglängden. Från tillverkaren TNPinstruments tillhandahålls ett datablad 11 där emissiviteten för smält gjutjärn varierar mellan 0,2 och 0,4 i våglängdsintervallet 1 14 µm, medan till exempel kallvalsat stål anges till 0,7 0,9 i samma intervall. Ett våglängdsberoende i dessa storleksordningar kommer ha en helt försumbar inverkan på andelen strålning i området 780 3000 nm. För att ytterligare kontrollera hur väl antagandet om (tillräckligt) konstant emissivitet stämmer för olika typer av källor gjordes mätningar under stabila strålningsförhållanden med ett bandpassfilter placerat framför detektorn. Filtret släpper huvudsakligen igenom våglängderna som är aktuella för gränsvärdena (780 3000 nm, se Figur 14) vilket innebär att den uppmätta strålningsnivån genom filtret kan, med hänsyn taget till filtertransmissionen, användas för att direkt uppskatta relevant strålningsnivå att jämföra med gränsvärden.

Transmittans (%) 25 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 Våglängd (nm) Figur 14. Spektral transmittans för bandpassfilter. I Tabell 9 redovisas de kontrollmätningar som gjorts med bandpassfilter för ett antal olika strålningskällor, tillsammans med den teoretiska andelen strålning i området 780-3000 nm för en svartkropp med motsvarande temperatur som källan. Tabell 9. Jämförelse mellan uppmätt strålning genom filter och Planckstrålning. Strålningskälla Transmitterad strålning Teoretisk andel inom genom filter (%) 780-3000 nm (%) 1. Smält järn, cirka 1400 C 48 65 2. Stränggjutning, cirka 1050 C 49 50 3. Glödningsugn, cirka 1100 C 34 52 4. Glasugn, cirka 1050 C 44 52 Från ovanstående jämförelse ser man att en teoretisk svartkropp ger något högre strålningsandel jämfört med vad de praktiska filtermätningarna indikerar. Ur riskhänseende är detta dock att föredra eftersom en uppskattning av strålningsnivåerna baserat på teoretiska värden då kommer ge en högre nivå än den verkliga. Dock kompliceras jämförelserna i några fall av tveksamheter kring den effektiva temperaturen, då mätsensorn till viss del kommer detektera strålning från det uppvärmda området runt själva källan. Detta skulle ge en lägre effektiv temperatur än de angivna vilket skulle ge en bättre överensstämmelse med de teoretiska värdena. Oavsett detta så stödjer ovanstående resultat och resonemang att strålningsnivåerna kan baseras på antagandet om Planckstrålning med tillräcklig noggrannhet och utan risk för underskattning. 3.2.2.2 Effektiv emissivitet Utgående från tidigare redovisade formler och inversa kvadratlagen, kan instrålningstätheten E (irradiansen) på ett visst avstånd från en ideal gråkropp approximeras med: 4 A T E, (3.5) 2 R där A är källans area (m 2 ), R är avståndet till källan (m) och övriga beteckningar enligt tidigare. Notera att denna approximation förutsätter att källans utbredning är mycket liten i förhållande till avståndet till källan, men även när detta inte uppfylls brukar formeln ge en relativt god approximation av E. Felet i approximationen går också åt rätt håll ur riskhänseende, det vill säga för utbredda källor kommer (3.5) alltid överskatta den verkliga irradiansen. Ett vanligt specialfall av en utsträckt källa diskuteras mer i detalj i avsnitt 3.3.2. Förutom emissivitetet kan de flesta ingående parametrar i (3.5) normalt uppskattas med relativt god noggrannhet. För att undersöka vilken effektiv emissivitet som är aktuell i olika praktiska exponeringssituationer redovisas i Tabell 10 ett antal fall där uppmätt irradians jämförs med teoretiskt beräknade värden enligt (3.5) för en ideal svartkropp med = 1. Några av de analyserade fallen visas också i Figur 15.

26 Tabell 10. Jämförelse mellan uppmätt och beräknad irradians från olika värmekällor. Strålningskälla Area (m 2 ) Avstånd (m) Irradians (W/m 2 ) Uppmätt Beräknad Beräknad emissivitet 1. Skänkugn 1, smält stål, 1450 C * 0,186 5 620 1160 0,53 2. Skänkugn 2, smält stål, 1550 C 0,184 4,5 660 1820 0,36 3. Smältugn, smält stål, 1640 C 0,85 10 700 2070 0,34 4. Skänk, smält järn, 1500 C 1,33 12 500 1660 0,30 5. Gropugn (tom), 1200 C 2,7 12 850 1610 0,53 6. Valsverk, stål, 1100 C 0,057 1 3000 3660 0,82 7. Ugn (tom), 1100 C 0,086 3 710 620 1,24 8. Glödgat stålämne, 1000 C 0,020 0,6 2500 2660 0,94 9. Smält glas (i form), 1000 C 0,06 1,2 1740 1990 0,87 10. Glasugn 1, vägg/smält glas, 1050 C 0,073 2,2 1040 840 1,24 11. Glasugn 2, vägg/smält glas, 1100 C 0,036 1,5 1050 1050 1,00 * Vid detta tillfälle gjordes mätningar på olika avstånd med beräknade emissiviteter mellan 0,47 och 0,58 Notera att jämförelsen är behäftad med ett antal felkällor där de största bedöms vara källans area som ofta är svårdefinierad på grund av praktiska omständigheter, samt temperaturen på källan. När det gäller mätningar som är gjorda på olika typer av ugnar är det troligt att den uppmätta strålningen delvis kommer från ämnet i ugnen och delvis från ugnens väggar. Om den senare strålningen dominerar är det rimligt att tro att emissiviteten kommer vara hög eftersom svartkroppsliknande strålning kan åstadkommas just genom en upphettad kavitet med en liten öppning 12, inte olikt en tom ugn. I två fall (7 och 9) beräknas emissivitetsvärden > 1 vilket av nödvändighet beror på mätfel. Det är dock inte orimligt att dessa fel förklaras med en kombination av temperatur-, avstånds- och area-fel men oavsett så indikerar dessa resultat höga emissivitetsvärden. Fall 10. Fall 2. Fall 8. Fall 7. Fall 6. Figur 15. Bilder på strålningskällor som analyserats.

Strålningsnivå (W/m 2 ) 27 Studerar man tillgängliga emissivitetsdata för olika material brukar flytande stål och järn rapporteras i intervallet 0,29 0,45 13,14,15 där variationerna beror på järn- eller ståltypen och temperaturen. När det gäller smält glas eller glas vid höga temperaturer rapporteras värden 15 omkring 0,7, medan järn eller stål vid höga temperaturer eller med grov, opolerad yta typiskt ligger i intervallet 0,7 0,95. Dessa värden stämmer relativt väl med resultaten i Tabell 10, där de mätningar som gjorts vid de högre temperaturerna på just flytande järn eller stål indikerar en betydligt lägre emissivitet än de som gjorts på järn, glas och ugnar vid något lägre temperaturer. 3.3 Vägledning förutsättningar och antaganden Den inom projektet framtagna vägledningen har utformats med syfte att ge personer utan expertkunskap inom området optisk strålning möjlighet att på ett enkelt sätt komma fram till uppskattningar om strålningsnivåer i sin aktuella verksamhet. Under besök på olika industrier har det identifierats två specifika temperaturområden som återkommer ofta. Dels gäller det temperaturer nära cirka 1100 C som förekommer vid till exempel valsning och bearbetning av järn och stål samt i ugnar på glasbruk. Det andra området ligger omkring 1550 C vilket motsvarar typiska temperaturer vid smältning av järn och stål. Av denna anledning och med enkelheten i åtanke behandlar den praktiska delen av vägledningen endast dessa två temperaturfall, 1100 C samt 1550 C. Dessutom innehåller dokumentet information om ögonskydd (se avsnitt 4) och gränsvärden samt konkreta exempel på tillvägagångssätt. 3.3.1 Beräkningar Tillvägagångssättet i vägledningen förutsätter en uppskattning av exponeringstid, avstånd från källan och källans area enligt (3.5). Baserat på aktuell temperatur väljs det diagram och den kurva som ligger närmast denna temperatur, och utgående från genomsnittligt arbetsavstånd och källans area kan den ungefärliga strålningsnivån avläsas (se diagram för 1550 C i Figur 16). Strålningskurvor har beräknats och plottats för fyra olika areor som har ansetts representativa för typiska verksamheter. I nästa steg används den avlästa nivån för att med hjälp av ytterligare ett diagram över aktuella gränsvärden ta fram den acceptabla exponeringstiden per arbetsdag för arbetsmomentet. 10000 IR-strålning (780-3000 nm) vid 1550 C 1000 10 dm 2 25 dm 2 50 dm 2 100 dm 2 100 0 2 4 6 8 10 Arbetsavstånd från smältugn eller skänk (i meter) Figur 16. Exempel på diagram för att uppskatta aktuell strålningsnivå.

28 Eftersom endast strålning i området 780-3000 nm ingår i gränsvärdena har de beräknade totala strålningsnivåerna reducerats med den strålningsandel som ligger utanför detta våglängdsområdet. Denna beräkning har gjorts utgående från Plancks strålningslag som med tillräcklig noggrannhet beskriver även verkliga strålningsfördelningar (se avsnitt 3.2.2.1). Dessutom antas emissiviteten vara 1 respektive 0,5 i strålningsdiagrammen för 1100 C respektive 1550 C. Dessa emissivitetsvärden baseras på tidigare redovisat underlag i kombination med strävan att inte underskatta strålningen. För temperaturer som signifikant avviker från de som täcks i vägledningen, har en kunnig användare själv möjlighet att beräkna aktuell strålningsnivå baserat på ekvation (3.5) som också finns med i vägledningen. I Tabell 11 redovisas hur stora avvikelserna i strålningsnivå blir för olika temperaturer relativt 1100 C med antagen emissivitet på 1. Notera att temperaturen inte bara påverkar den totala strålningen utan också hur stor andel som är relevant för gränsvärdena. Detta i kombination med att strålningen är proportionell mot T 4 gör att större avvikelser i temperatur kan ge relativt stora skillnader. Dock, i princip samtliga fall som studerats i projektet ligger inom ±100 C från 1100 C eller 1550 C vilket ger fel som är maximalt cirka 50 % vid användande av vägledningen vilket i sammanhanget bedöms vara fullt acceptabelt. Tabell 11. Förändring av strålningsnivå i området 780-3000 nm relativt nivån vid 1100 C. Temperatur 780-3000 nm eratur 780-3000 nm Andel strålning Temp- Andel strålning Relativt Relativt 1100 C 1100 C ( C) (%) ( C) (%) 500 0,15 0,01 1000 0,47 0,61 600 0,21 0,04 1100 0,52 1,00 700 0,28 0,09 1200 0,57 1,54 800 0,35 0,19 1300 0,61 2,28 900 0,41 0,35 3.3.2 Exponering från utsträckt källa Vid valsning och annan bearbetning av stål är det vanligt att personalen exponeras från värmestrålning från utbredda källor. Speciellt gäller det långsmala ämnen, det vill säga ämnen med litet tvärsnitt men med lång utsträckning i förhållande till exponeringsavståndet (en så kallad linjekälla). I sådana fall gäller inte avståndslagen och irradiansen på ett visst avstånd från källan följer inte ekvation (3.5). Generellt gäller 3 för en utbredd källa (se Figur 17) att instrålningstätheten i en punkt P ges av : E s0 L cos cos 2 R ds med beteckningar enligt Figur 17 nedan. 0, (3.6) Figur 17. Geometri för utbredd källa och punktmottagare (bild från referens 3).

29 Om normalerna till P och S i Figur 17 är parallella kommer ψ = θ. Om vi dessutom utgår från en rektangulär yta, istället för cirkulär som i bilden, där ena sidan på rektangeln y 0 är mycket mindre än långsidan x 0 räcker det att integrera den utstrålade irradiansen över x, och vi får (med konstant radians L 0 över ytan): 2 2 cos θ cos θ E = L0 ds0 = s 2 2 0 R R [ ds0 = y0dx] = L0 y0 dx (3.7) Med användande av trigonometriska formler och Pythagoras sats får man att R 2 = x 2 + H 2 där H är det vinkelräta avståndet mellan S och P, samt att x = H tan θ och dx = dθ/cos 2 θ. Substitueras detta i (3.7) får vi: L0 y0 1 L0 y0 2 E = dθ = + cos θdθ (3.8) 2 H 1 tan θ H För en oändligt lång källa skall (3.8) integreras över ±π/2 vilket ger (med 3.1 och 3.3): 4 4 L0 y0 π σt y0σt E = = L0 = = (3.8) H 2 π 2H Strålningsdiagrammen i vägledningen baseras som tidigare nämnts på arean från en källa med liten utbredning i förhållande till avståndet från källan (3.5). Jämför man denna med ovanstående formel för en linjekälla (3.8) ser man att arean för en punktkälla motsvaras av: π A = H y0, (3.9) 2 för en linjekälla. I många praktiska fall är approximationen tillräckligt god för att ge en god uppskattning av strålningen för riskanalys, felet i approximationen går mot noll när linjekällans utsträckning går mot oändligheten (och tvärsnittet mot noll). Ett relevant exempel är kontrollmätning av diameter på en valsad stång. Om vi antar att det vinkelräta exponeringsavståndet är 1 m, stången är 5 m lång och 1 dm i diameter blir felet med arean enligt (3.9) endast omkring 2 % jämfört med det teoretiska värdet. För att minimera risken för potentiellt svåra symboler och beteckningar, anges approximationen för den effektiva arean för långsmala ämnen i vägledningen som avståndet till ämnet ämnets bredd 1,5.

Transmission (%) 30 4 Ögonskydd Ett stort antal ögonskydd har utvärderats på SP avseende spektral transmittans i området 300 nm 3000 nm med hjälp av en spektrofotometer PerkinElmer Lambda 900. Baserat på uppmätta transmittansvärden har den effektiva transmissionen av värmestrålning samt synligt ljus beräknats. Resultaten har legat till grund för stycket om ögonskydd i vägledningen men skall endast betraktas som indikativa eftersom aktuella europastandarder för svetsfilter (EN 169) och filter för IR-strålning (EN 171) inte ställer krav på IRtransmissionen i hela det aktuella våglängdsområdet enligt AFS 2009:7. För lägre täthetsgrader är dessutom de aktuella kraven relativt generösa, det vill säga de tillåter en stor andel transmitterad IR-strålning, vilket gör det svårt att dra några slutsatser huruvida ett visst ögonskydd lämpar sig för en viss tillämpning. Detta illustreras i Figur 18 som visar uppmätt spektral transmission för några testade ögonskydd. Man ser att det inte finns någon självklar koppling mellan transmissionen i IRområdet och i den synliga delen av spektrumet. Ett av de testade ögonskydden med täthet 1.7 transmitterar väldigt lite strålning över cirka 1500 nm och skyddar därför bättre mot viss typ av IR-strålning än vissa skydd med högre täthetsgrad, medan det andra 1.7-filtret släpper igenom betydligt mer. Vissa tillverkare har dock ögonskydd med beteckningar som indikerar särskilt IR-skydd men exakt vad en sådan beteckning innebär relativt kraven i AFS 2009:7 kan alltså vara svårt för en användare att veta. 60 50 40 30 20 Täthet 1.7 nr 1 Täthet 1.7 nr 2 Täthet 3 nr 1 Täthet 3 nr 2 Täthet 3 nr 3 Täthet 3 nr 4 10 0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 Våglängd (nm) Figur 18. Spektral transmittans för några testade ögonskydd med täthetsgrad 1.7 och 3. I Tabell 12 redovisas beräknade effektiva transmissionsvärden för en viss typ av strålning baserat på uppmätt spektral transmittans. Ögonskydden har anonymiserats och beskrivs endast med aktuell täthetsgrad och typ av skydd just för att toleranserna för IR-strålning inte säkerställer att ett visst skydd även fortsättningsvis kommer uppfylla de uppmätta värdena. Resultaten ger dock en bra bild över vilken skyddsgrad som kan förväntas av de vanligaste skydden som används i industrin men i de fall särskilt höga krav ställs, till exempel vad gäller hög visuell transmission i kombination med gott skydd mot IRstrålning, rekommenderas att man kontaktar tillverkarna för mer information alternativt ser till att få en specifik typ av ögonskydd utvärderade med avseende på transmission. De generella slutsatser som kan dras bland annat utifrån resultaten i Tabell 12 återfinns i slutet av vägledningen i bilaga 2.

31 Tabell 12. Effektiv transmission för olika ögonskydd och olika typ av strålning. Typ av skydd Täthet Transmission (%) Visuell* Planck 1100 C Planck 1550 C Svetsglas 1,7 49,4 4,5 7,3 Svetsglas 1,7 41,5 11,6 9,9 Svetsglas 3 11,3 1,5 1,7 Svetsglas 3 12,8 7,2 6,0 Svetsglas 3 12,5 9,4 7,9 Svetsglas 3 13,1 2,4 3,7 Svetsglas 3 10,8 7,9 6,5 Svetsglas 4 4,8 2,9 2,2 Svetsglas 5 1,6 0,2 0,2 Svetsglas 5 2,1 3,6 2,9 Svetsglas 5 1,8 0,5 0,8 Svetsglas 5 1,9 0,5 0,8 Svetsglas 5 1,3 3,7 2,9 Svetsglas 6 0,6 0,8 0,6 Svetsglas 7 0,3 0,0 0,0 Guldvisir 4-6 2,0 0,1 0,1 Guldvisir 3-5 1,3 0,0 0,0 Guldvisir 4-5 1,6 0,1 0,1 Guldvisir 4-4 9,4 0,1 0,3 Guldvisir - 2,9 0,2 0,4 Grönt visir - 1,9 11,5 13,1 Grönt visir - 1,7 10,9 8,7 IR laser - 69,7 0,0 0,0 IR laser - 66,9 0,0 0,0 Klara skyddsglas - 85,9 41,9 53,7 Solglasögon - 15,1 27,8 33,9 * Den visuella transmissionen har beräknats som ett medelvärde för olika typer av ljuskällor (bland annat glödljus och dagsljus). Olika typer av ljuskällor ger dock snarlika resultat.

32 5 Referenser 1. Sliney, D. and Wolbarsht, M. 1980. Safety with Lasers and other Optical Sources. New York: Plenum Press. 2 Pattee, H.E., Myers, L.B., Evans, R.M. and Monroe, R.E. 1973. Effects of Arc Radiation and Heat on Welders. Welding Journal 52 (5): 297-308. 3 McCluney, R. 1994. Introduction to Radiometry and Photometry. Norwood: Artech House Inc. 4 The Infrared & Electro-Optical System Handbook. 1996. Volume 2 Atmospheric Propagation of Radiation. 2. uppl. Ann Arbor: IRIA and Washington: SPIE. 5 Okuno, T. 1987. Measurement of ultraviolet radiation from welding arcs. Ind. Health 25 (3): 147-56. 6 Okuno, T. 2001. Ultraviolet radiation emitted by CO 2 arc welding. Ann. Occup. Hyg. 45 (7): 597-601. 7 Schwass, D., Wittlich, M., Schmitz, M. and Siekmann, H. 2011. Emission of UV radiation during arc welding. Institute for Occupational Safety and Health of the German Social Accident Insurance (IFA). http://www.dguv.de/medien/ifa/en /fac/strahl/pdf/uv_emission_schweissen_en.pdf (Hämtad 2013-10-29). 8 Report No.42-0053-77/ADA033768. 1976. Evaluation of Potential Hazards from Actinic Ultraviolet Radiation Generated by Electric Welding and Cutting Arcs. U.S. Army Environmental Hygiene Agency. 9 American Welding Society (AWS). 2004. Arc viewing distances. Fact Sheet No. 26 07/04. http://www.aws.org/technical/facts/fact-26.pdf (Hämtad 2013-10-29). 10 ESAB Training and Education. MIG/MAG-svetsning. http://www.esab.com/se/se/support/upload/migsvetsning.pdf (Hämtad 2013-10-29). 11 Temperature & Process Instruments, Inc. Technical Information Data Bulletin How to Determine Emissivity Values. http://www.tnp-instruments.com/sitebuildercontent /sitebuilderfiles/infrared%20thermometer%20and%20emissivity.pdf (Hämtad 2013-10-29) 12 Siegel, R. and Howell, J.R. 2002. Thermal Radiation Heat Transfer. 3. uppl. New York: Taylor & Francis. 13 Dastur, M.N. and Gokcen, N.A. 1949. Optical Temperature Scale and Emissivity of Liquid Iron. Metals Trans. 185: 665-67. 14 CRC Handbook of Chemistry and Physics. 1995 1996. 76th ed. Boca Raton: CRC Press, Inc. 15 Mikron Instrument Company, Inc. Table of emissivity of various surfaces. http://www.transmetra.ch/images/stories/pdf/publikationen/emissivity_table.pdf (Hämtad 2013-10-29).

Bilaga 1. 33 Vägledning för bedömning av risker med optisk strålning från svetsning Inledning Alla typer av svetsning och relaterade metoder (kolbågsmejsling, plasmaskärning m.fl.) avger optisk strålning ( ljus ) som riskerar att skada både ögon och hud. Oskyddade personer som exponeras för ljusbågen från en svetspunkt riskerar att på kort tid utsättas för strålningsnivåer som överstiger gällande gränsvärden enligt AFS 2009:7 Artificiell optisk strålning. Speciellt förrädiska är situationer där personer som vistas i närheten av en svetsplats men inte själva utför svetsarbetet, ibland omedvetet, utsätts för strålningen (så kallad kompisexponering). Svetsarbetsplatser bör alltid i möjligaste mån avskärmas genom draperier, skärmar eller liknande, men i de fall detta inte är praktiskt genomförbart är detta dokument tänkt att ge en vägledning för att uppskatta säkerhetsavstånd och exponeringstider som säkerställer att oskyddade personer inte utsätts för strålning som överstiger gränsvärden. Dokumentet täcker in de vanligast förekommande bågsvetsmetoderna (TIG, MMA, MAG och MIG) som samtliga avger relativt höga nivåer av osynlig UV-strålning från svetsbågen. Att tänka på Använd personlig skyddsutrustning. Svetsande personal ska alltid använda lämpligt anpassad och oftast heltäckande skyddsutrustning (se avsnittet om skyddsutrustning). Tillverkare och leverantörer tillhandahåller information om vilket typ av utrustning som krävs för olika svetsmetoder. Skydda ögonen. För UV-strålning gäller enligt AFS 2009:7 samma gränsvärden för ögon och hud, men man bör ändå vara särskilt försiktig med ögonen då smärtsamma tillstånd som svetsblänk (fotokeratit) fort kan uppkomma hos oskyddade ögon som exponeras. Alla typer av skyddsglasögon med plastlinser ger normalt ett mycket bra skydd mot UV-strålning! Upplevd intensitet är inget bra underlag för riskbedömning. Det finns alltså inte någon självklar koppling mellan upplevd intensitet från en svetspunkt och riskerna med strålningen. Som exempel kan nämnas att ljusbågen vid MMA-svetsning innehåller en relativt sett stor andel synligt ljus jämfört med t.ex. MIG-svetsning. Detta innebär att man vid samma svetsström kommer uppleva strålningen vid MMA-svetsning som betydligt intensivare än strålningen vid MIG-svetsning, trots att den senare innehåller betydligt mer skadlig UV-strålning. Olika svetsmetoder ger olika mycket UV-strålning. Vid en viss svetsström är MIG-svetsning den bågsvetsmetod som ger mest UV-strålning och som alltså kräver längst säkerhetsavstånd för oskyddad personal. Även MAG avger en relativt stor andel UV-strålning, medan TIG och MMA är ungefär likvärdiga ur risksynpunkt och något beskedligare än både MIG och MAG då UVinnehållet i strålningen är lägre. Bland övriga svetsrelaterade metoder är kolbågsmejsling ( air gouging ) ungefär jämförbar med MMA, medan plasmaskärning innehåller en relativt liten andel UV-strålning och därför inte är lika riskabel. Trots detta är det viktigt att komma ihåg att skydda ögonen och inte i onödan stirra in i svets- eller skärpunkter eftersom även intensivt synligt ljus irriterar och riskerar att skada ögonen!

34 Gränsvärden för strålning från svets Gränsvärden för olika typer av optisk strålning finns angivna i AFS 2009:7 (tabell 1.1 i bilaga 1). Flera exponeringsfall skulle kunna vara aktuella vid svetsning då både synlig och osynlig strålning avges, men för kompisexponering blir i praktiken alltid index a. i tabell 1 nedan styrande. För mer information om optisk strålning och gränsvärden hänvisas den intresserade direkt till AFS 2009:7, men notera att en fördjupning inte är nödvändig för att använda denna vägledning! Tabell 1. Utdrag ur AFS 2009:7 över gränsvärden som kan vara relevanta vid svetsning. Exponeringstid Index AFS Typ av strålning Gränsvärde UVA, UVB och 8 h a. H UVC eff = 30 [J/m 2 Ögon och hud fotokeratit, ] erytem, hudcancer m.fl. 8 h b. UVA H UVA = 10 4 [J/m 2 ] Öga (lins) - kataraktogenes Blått ljus t 10000 s e. E (300 700 nm) B = 100/t [W/m 2 ] Öga (näthinna) - fotoretinit På ett visst avstånd från en svetspunkt kommer strålningsnivån till stor del bero på följande faktorer: 1. Svetsmetod metoden påverkar både total strålningsnivå och typ av optisk strålning 2. Svetsström strålningen är proportionell mot strömmen i kvadrat 3. Avstånd till svetspunkten strålningen är omvänt proportionell mot avståndet i kvadrat Med kännedom om svetsmetod och ström, samt med antagande om exponeringsfaktor (se faktaruta nedan) för en viss typ av verksamhet kan man komma fram till goda uppskattningar om vilka exponeringstider och/eller säkerhetsavstånd som gäller för att inte oskyddad personal skall utsättas för strålningsnivåer som överskrider gränsvärden. Kommer man fram till att gränsvärden överskrids måste åtgärder vidtas för att skärma av svetsstrålningen eller på annat sätt minska exponeringen. Svetsande personal eller personer som vistas i direkt närhet till en svetsplats under längre tider måste normalt använda personlig skyddsutrustning för både ögon och hud. Uppskattning av säkerhetsavstånd eller exponeringstider Följande fyra diagram för att bestämma säkerhetsavstånd eller exponeringstider gäller för oskyddad personal och är baserade på en exponeringsfaktor på 10 %. Se även de två exempel som följer i slutet på detta avsnitt. Gör så här: 1. Välj diagram 1 4 på efterföljande sidor baserat på aktuell svetsmetod. 2. Med känd svetsström och känt avstånd från svetsplatsen, läs av var i diagrammet denna punkt hamnar. Samtliga kurvor som går under denna punkt motsvarar acceptabla exponeringstider, dvs. inga gränsvärden överskrids, och tvärtom. Oftast kommer man hamna mellan två tidskurvor och för att vara på den säkra sidan rekommenderas att man begränsar exponeringstiden till att motsvara den kortare av dessa tider. Risk Förklaring - Exponeringsfaktor Begreppet exponeringsfaktor har införts för att ta hänsyn till det faktum att den faktiska exponeringen från en oskymd svetspunkt sett över en hel arbetsdag alltid är betydligt kortare än 8 h. Detta beror dels på begränsad bågtid (dvs. den tid som svetsning pågår) och dels på att svetspunkten kommer att vara mer eller mindre avskärmad av arbetsstycket eller operatören under pågående svetsning. Exponeringsfaktorn 10 % är en grov uppskattning som kommer variera beroende på verksamhet men praktiska mätningar har visat att 10 % sällan underskattar verklig exponering. Undantag kan t.ex. vara svetsning med lång bågtid på plana detaljer som inte nämnvärt skymmer svetspunkten. I sådana fall bör säkerhetsavståndet fördubblas eller exponeringstiden minskas till ¼ jämfört med avlästa värden i diagrammen (motsvarande en exponeringsfaktor på 40 %).

Arbetsavstånd (m) 35 3. Med känd svetsström och känd exponeringstid per dag, läs av i diagrammet (eller uppskatta mellan olika tidskurvor) det avstånd som minst krävs för att inte överskrida gränsvärdet. Alla avstånd längre än de som motsvarar aktuell tidskurva ger acceptabel exponering, dvs. inga gränsvärden överskrids, och tvärtom. 4. Gör eventuellt en bedömning om 10 % exponeringsfaktor är rimlig. Sker svetsning mer sällan och/eller på detaljer som skymmer svetsbågen kan man acceptera exponering under längre tid eller på kortare avstånd. Sker svetsning kontinuerligt under dagen och på plana detaljer blir tiden kortare eller avståndet längre till dess att gränsvärdet uppnås. Kommentar Diagram För samtliga diagram nedan gäller att de tider som anges för respektive kurva avser den totala tiden under en arbetsdag (8 h) som en oskyddad person befinner sig så att han eller hon kan exponeras från strålningen från en svetsarbetsplats. Som tidigare nämnts återspeglar redan diagrammen ett antagande om begränsad bågtid och skymd svetspunkt, så dessa två faktorer skall normalt inte räknas in igen. Notera också att diagrammen skiljer sig åt något vad gäller tider och strömmar. Detta är medvetet gjort för att försöka göra diagrammen så relevant och informativa som möjligt för respektive svetsmetod. Kurvorna har bestämts utifrån ett flertal mätningar på olika svetsfall (material, strömmar, svetsmetoder, båglängder m.m.) i en verkstadslik laboratoriemiljö. Beroende på att de faktiska förhållandena i verkliga svetssituationer inte kommer vara identiska med studerade laboratoriefall bör de säkerhetsavstånd eller exponeringstider som uppskattas utifrån diagrammen endast betraktas som ungefärliga. Diagram 1. Gränsvärden för faktisk exponering från TIG-svetsning. 20 15 8 h 10 2 h 5 30 min 10 min 0 0 100 200 300 400 500 Svetsström (A)

Arbetsavstånd (m) Arbetsavstånd (m) 36 Diagram 2. Gränsvärden för faktisk exponering från MMA-svetsning. 20 8 h 15 2 h 10 30 min 5 10 min 0 0 100 200 300 400 500 Svetsström (A) Diagram 3. Gränsvärden för faktisk exponering från MAG-svetsning. 20 8 h 15 2 h 10 30 min 5 10 min 0 0 100 200 300 400 Svetsström (A)

Arbetsavstånd (m) Arbetsavstånd (m) 37 Diagram 4. Gränsvärden för faktisk exponering från MIG-svetsning. 20 2 h 15 30 min 10 10 min 3 min 5 0 0 100 200 300 400 Svetsström (A) Exempel 1. I en öppen verkstad går en korridor för palltransporter 5 m från en svetsarbetsplats där man hela dagarna svetsar rördetaljer med MAG-svets, 250 A. Man funderar på om 8 personalen h som rör sig i korridoren riskerar att exponeras för optisk strålning som överstiger aktuella gränsvärden. Riskanalys: Genom att läsa av diagram 3 (MAG) vid 250 A och 5 m ser man att man hamnar mellan kurvorna för 10 och 30 minuters exponering per dag (se vidstående figur). Gränsvärdet uppnås alltså efter ca 20 minuter. Man gör bedömningen att ingen i personalen kommer befinna sig i korridoren under så lång tid under en arbetsdag och att ingen extra avskärmning därför behövs. 20 15 10 5 0 0 100 200 250 300 Svetsström (A) 2 h 30 min 10 min

Arbetsavstånd (m) 38 20 Exempel 2. En svetslärare bedömer elevernas MMA-svetsningar (150 A) i sammanlagt 30 minuter per 8 h dag utan att använda fullgod skyddsutrustning. Vilket avstånd bör han hålla till svetspunkten för att inte överskrida gränsvärdet? 15 Riskanalys: Genom att läsa av röd kurva, motsvarande 30 minuters exponering per dag, i diagram 2 (MMA) vid strömmen 150 A ser man att säkerhetsavståndet blir ca 2,5 meter. Dock, eftersom eleverna svetsar på plana ämnen blir den effektiva exponeringen troligtvis högre än de 10 % som diagrammen baseras på och man bör antingen öka avståndet eller korta tiden för att vara på säkra sidan (se tidigare faktaruta om antagen exponeringsfaktor). 10 5 2,5 0 0 100 150 200 300 Svetsström (A) 2 h Personlig skyddsutrustning Rätt klädsel och skyddsutrustning krävs alltid vid svetsarbete, såsom t.ex. ögon- och ansiktsskydd, skyddskläder och andningsskydd. Skyddsutrustningen ska vara anpassad till aktuell förhållanden vad gäller svetstyp, ström, material m.m. och alltid vara CE-märkt och i gott skick (se tabell 2 för en lista över tänkbara standarder för aktuell skyddsutrustning). Tillverkare och leverantörer tillhandahåller information om vilket typ av utrustning som är lämplig. Svetsande personal behöver i princip alltid använda heltäckande klädsel och ansiktsvisir, ofta i kombination med andningsskydd, för att få ett tillräckligt bra skydd. Enklare skyddsglasögon bör användas av personer som vistas i närheten av en svetsplats, dels för att få ett skydd mot partiklar och gnistor, men också för att på ett effektivt sätt skydda ögonen mot UV-strålning. Tabell 2. Standarder för olika typer av skyddsutrustning (svetsning och liknande verksamheter). Skyddskläder EN ISO 116 11 Skyddskläder för användning vid svetsarbete Klass 1 eller 2 EN ISO 11612 EN 340 Handskar EN 388 EN 407 Ögonskydd EN 166 EN 169 EN 175 EN 379 Andningsskydd EN 143 EN 12941 Skyddskläder mot värme Skyddskläder allmänt Mekaniska risker, Prestandanivåer 1-4 Hetta och eld, Prestandanivåer 1-4 Hörselskydd EN 352 Kåpor eller proppar Skyddsglasögon Svetsfilter Svetsskärmar Svetsfilter med automatisk avbländning Partikelfilter, klass P1, P2 och P3 Fläktassisterade filterskydd, klass TH1, TH2 och TH3

39 Referenser AFS 2009:7 Artificiell optisk strålning (http://www.av.se/dokument/afs/afs2009_07.pdf) EU-guide Icke-bindande handbok för god praxis avseende tillämpningen av direktiv 2006/25/EG (http://www.av.se/dokument/lag_ratt/optisk_stralning_sv.pdf) Checklista Riskbedömning optisk strålning (http://www.prevent.se/) Svetsarätt Hemsida med fakta om svetsning, säkerhet och hälsa (Svetskommisionen) (http://www.svetsaratt.se/) AFS 2001:3 Användning av personlig skyddsutrustning (http://www.av.se/dokument/afs/afs2001_03.pdf Din personliga skyddsutrustning, Arbetsmiljöverket (H349) SP rapport 2013:36 Artificiell optisk strålning i svensk industri (http://www.sp.se/sv/publications/sidor/publikationer.aspx)

Bilaga 2. 40 Vägledning för bedömning av risker med optisk strålning från varma material Inledning Alla varma material och källor avger optisk strålning som vid höga nivåer och/eller långvarig exponering riskerar att överstiga gällande gränsvärden enligt AFS 2009:7 Artificiell Optisk Strålning. Branscher och arbeten där höga nivåer av strålning, huvudsakligen i form av värmestrålning ( infrarött ljus, IRstrålning), ofta förekommer är t ex: Gjuterier (exponering från smält metall från smältugnar, vid gjutning och heta ämnen) Stålverk (som för gjuterier) Glasbruk (exponering från glasugnar och smält/upphettat glas) Smedjor (exponering från ugnar och heta ämnen) Vid arbete i anslutning till värmekällor enligt ovan krävs oftast att personalen använder effektiva ögonskydd eller begränsar exponeringen till väldigt korta tider för att undvika att gränsvärden överskrids. Det är värt att notera att gränsvärdet vanligtvis sätts av nivån på den strålning som når arbetstagarens ögon. Det är därför inte nödvändigt att man stirrar in i värmekällan utan det räcker att strålningen på något sätt når ögat. Detta dokument ger en praktisk vägledning för att säkerställa att aktuella gränsvärden inte överskrids vid olika kritiska arbetsmoment, samt informerar om egenskaper för olika typer av ögonskydd. Gränsvärden för värmestrålning (IRA, IRB) Gränsvärden för olika typer av optisk strålning finns angivna i AFS 2009:7 (tabell 1.1 i bilaga 1). Nedan anges de tre exponeringsfall som huvudsakligen gäller för strålning från varma ugnar, heta ämnen, smältor och liknande. För en fördjupning i området hänvisas den intresserade direkt till AFS 2009:7 men notera att detta inte är nödvändigt för att nyttja denna vägledning! Tabell 1. Gränsvärden för våglängdsområdet 780 nm 3000 nm (IRA och IRB). Utdrag ur AFS 2009:7. Exponeringstid t Gränsvärde Risk t 1000 s E IR = 18000 t -0,75 [W/m 2 ] Ögon brännskada på hornhinnan samt katarakt t > 1000 s E IR = 100 [W/m 2 ] t < 10 s H skin = 20000 t 0,25 [J/m 2 ] Hud - brännskada I praktiken kommer strålningsnivån som en arbetstagare utsätts för till stor del bero på följande tre faktorer: 1. Storleken (ytan) på värmekällan strålningen är proportionell mot arean 2. Temperaturen på källan strålningen är proportionell mot temperaturen upphöjt till fyra 3. Avståndet till källan strålningen är omvänt proportionell mot avståndet i kvadrat Genom att mäta eller uppskatta värden på ovanstående tre faktorer kan man bestämma ungefär vilken strålningsnivå som föreligger 1 vid ett visst arbetsmoment och utifrån denna komma fram till vilken exponeringstid som är tillåten, alternativt hur mycket strålningen måste dämpas med ögonskydd för att inga gränsvärden skall överskridas. 1 För strålningen från en ideal svartkropp och punktkälla gäller att irradiansen E = (A T 4 ) / ( r 2 ) [Wm -2 ], där A = area hos svartkroppen [m 2 ], = Stefan-Bolztmanns konstant 5,67 10 8 [Wm 2 K 4 ], T =svartkroppens temperatur [K] och r = avståndet från svartkroppen [m]. I detta dokument har diagram 1 baserats direkt på detta samband, medan det i diagram 2 antagits en emissivitet på 0,5.

Strålningsnivå (W/m 2 ) 41 Uppskattning av strålningsnivåer och exponeringstider Med viss kännedom om förutsättningar enligt tidigare avsnitt kan man med hjälp av följande tre diagram komma fram till goda uppskattningar om strålningsnivåer och gränsvärden för en viss typ av verksamhet eller ett visst arbetsmoment. Om skyddsbehov föreligger, dvs. gränsvärden överskrids, kan informationen om olika typer av skyddsglasögon användas för att välja lämpliga ögonskydd som dämpar strålningen till acceptabla nivåer. Se även exempel på nästa sida. Gör så här: 1. Uppskatta ytan på aktuellt ämne, ugn eller smälta. Här avses den effektiva arean, dvs. den del som projiceras mot operatörens ögon. För långsmala ämnen (rör, valsämnen och liknande) där längden på ämnet är betydligt större än arbetsavståndet, kan den effektiva arean uppskattas enligt vidstående figur. 2. Bestäm genomsnittligt arbetsavstånd och exponeringstid. Exponeringstiden är den totala tiden ett visst arbetsmoment utförs under en arbetsdag och där operatören är vänd mot värmekällan. 3. Baserat på area och avstånd, läs av strålningsnivå i det diagram (1 eller 2) som ligger närmast aktuell temperatur. 4. Utgående från avläst strålningsnivå, läs av diagram 3 över gränsvärden och bestäm den exponeringstid som svarar mot aktuell strålningsnivå. 5. Om den avlästa tiden är mindre än uppskattade exponeringstid/dag måste lämpliga ögonskydd användas för att minska strålningen till godkänd nivå. Diagram 1. Strålning från källa med temperaturen 1100 C (ex. glasugn, glödgad metall mm). 10000 IR-strålning (780-3000 nm) vid 1100 C 1000 2 dm 2 4 dm 2 10 dm 2 25 dm 2 100 0 1 2 3 4 5 Arbetsavstånd från ugn eller varmt material (i meter)

Total exponeringstid / arbetsdag 8h (i minuter) Strålningsnivå (W/m 2 ) 42 Diagram 2. Strålning från smälta med temperaturen 1550 C (typiskt smält järn eller stål). 10000 IR-strålning (780-3000 nm) vid 1550 C 1000 10 dm 2 25 dm 2 50 dm 2 100 dm 2 100 0 2 4 6 8 10 Arbetsavstånd från smältugn eller skänk (i meter) Diagram 3. Tillåten exponeringstid enligt AFS 2009:7 vid viss strålningsnivå. För tider längre än 17 minuter (1000 s) gäller gränsvärdet 100 W/m 2. 18 Gränsvärden för IR-strålning 16 14 12 10 8 6 4 2 0 100 200 500 1000 Strålningsnivå (W/m 2 ) 2000

Strålningsnivå (W/m 2 ) Total exponeringstid / arbetsdag 8h (i minuter) 43 Exempel 1. Manuell slaggning av gjutjärn, 3 tons skänk, arbetsavstånd 3 m, järntemperatur 1500 C. Skänken har en diameter på 8 dm och lutas ca 45 under slaggningen. Den effektiva arean av smält järn som personalen exponeras från blir därför något mindre än skänkens area och uppskattas i detta fallet till 40 dm 2. Slaggningen görs 3 gånger per dag och pågår ca 2 minuter varje gång. Riskanalys: Se nedanstående figurer. Från diagram 2 kan ungefärlig strålningsnivå på 3 meters avstånd läsas av till ca 3000 W/m 2 genom att ta värdet mellan röd och grön kurva vid 3 meter (motsvarande aktuell skänkarea). Ur diagram 3 kan man avläsa gränsvärdet för den totala exponeringstiden (6 minuter per arbetsdag) som är drygt 200 W/m 2. Man behöver alltså dämpa strålningen minst 15 gånger, från 3000 till 200 W/m 2, för att inte överskrida gränsvärdet. Med tanke på arbetets art rekommenderas guldpläterade visir eller annat visir med täthetsgrad 4 eller mer (se följande stycke om personlig skyddsutrustning). 10000 IR-strålning (780-3000 nm) vid 1550 C 18 Gränsvärden för IR-strålning 16 3000 14 12 1000 10 dm 2 25 dm 2 50 dm 2 100 dm 2 10 8 6 4 2 100 0 2 4 6 8 10 Arbetsavstånd från smältugn eller skänk (i meter) 0 100 200 500 1000 Strålningsnivå (W/m 2 ) 2000 Exempel 2. Arbete i anslutning till varm ugn med i- och urplockning av detaljer för glödgning Ugnen är 1100 C och har en öppningsarea på 3 dm 2. Varje dag hanteras över 500 detaljer av samma operatör och varje detalj medför en ögonexponering av värmestrålning från ugnen under 4 sekunder på avståndet 1 meter från ugnsöppningen. Riskanalys: Från diagram 1 (se vidstående figur) kan strålningsnivån på det aktuella arbetsavståndet uppskattas till ca 1000 W/m 2 genom att läsa av värdet mellan blå och röd kurva vid 1 meter (motsvarande aktuell ugnsöppning). I exemplet är den totala exponeringstiden under en arbetsdag 2000 s och från diagram 3 (och tillhörande diagramtext) framgår att gränsvärdet är 100 W/m 2 för alla tider längre än 1000 s. Operatören behöver därför använda ögonskydd som tar bort minst 90 % av värmestrålningen, t.ex. svetsfilter med täthetsgrad 3 eller mer.

44 Skyddsutrustning För att inte överskrida gränsvärden behöver personal som arbetar i direkt närhet av kraftigt upphettade material, smältor eller ugnar i de allra flesta fall använda ögonskydd som effektivt dämpar värmestrålningen. Undantag kan gälla för mycket små objekt, långa avstånd eller mycket korta exponeringstider men oftast krävs någon form av skydd. Det är också värt att notera att verksamheten ofta ställer krav på annan typ av skyddsutrustning, t.ex. flamsäkra kläder och hörselskydd. Generellt gäller att utrustningen ska vara CE-märkt och i övrigt korrekt märkt enligt gängse normer (skyddsgrad, tillverkare etc.) samt i gott skick. Tabell 2. Standarder för olika typer av skyddsutrustning (gjuterier och liknande verksamheter). Skyddskläder EN ISO 116 12 Skyddskläder för användning vid gjuteriarbete Klass A: Begränsad flamspridning Klass B: Värmegenomgång vid påverkan av flamma Klass C: Strålningsvärme Klass D: Stänk av smält aluminium Klass E: Stänk av smält järn Ögonskydd EN 166 EN 169 EN 171 Skyddsglasögon allmänna specifikationer Svetsfilter Filter för skydd mot IR-strålning Handskar EN 388 EN 407 Mekanisk risk, Prestandanivåer 1-4 Termisk risk, Prestandanivåer 1-4 Skyddsskor EN ISO 20345 Högsta skyddsklass S3, värmetålig sula (HRO) Metalliserade damasker Skyddshjälm EN 397 Finns med skydd mot smält metall (MM) och värmetålighet (+150 C) Andningsskydd EN 143 Partikelfilter, klass P1, P2 och P3 EN 12941 Fläktassisterade filterskydd, klass TH1, TH2 och TH3 Hörselskydd EN 352 Kåpor eller proppar När det gäller ögonskydd är det tyvärr i många fall svårt att veta hur väl en viss typ av skyddsglasögon eller visir skyddar mot värmestrålning eftersom de standarder som finns för ögonskydd (främst EN 169 för svetsfilter och EN 171 för IR-filter) ännu inte harmoniserar helt med AFS 2009:7 när det gäller våglängdsområden. Uppgifterna i tabell 3 nedan och efterföljande rekommendationer baseras på mätningar på ett stort antal skydd som för närvarande används i industrin och som finns tillgängliga på marknaden. Det är dock värt att notera att det kan förekomma andra motsvarande typer av ögonskydd med delvis annan prestanda, så vid kritiska moment eller specifika krav bör skyddsgraden utredas vidare genom t.ex. kontakter med tillverkare. Tabell 3. Sammanfattning av uppmätt skyddsgrad för olika typer av ögonskydd 2 Typ av skydd Andel värmestrålning resp. synligt ljus som går igenom (%) Vid 1100 C Vid 1550 C Synligt ljus Guldvisir 0 0 1-9 Svetsglas täthet 1.7 4-12 7-10 42-50 Svetsglas täthet 3 1-9 2-8 8-13 Svetsglas täthet 5 0-4 0-3 1-2 Svetsglas täthet 6-8 0-3 0-3 0-1 Laserskydd IR 0 0 67-70 Klara polykarbonat 42 54 86 2 Notera att angivna intervall baseras på uppmätta värden på stickprov av ögonskydd från olika tillverkare och inte nödvändigtvis överensstämmer med de gränser och intervall som anges i standarderna för svetsfilter och IR-filter. Det finns heller inga garantier att ögonskydd från andra tillverkare uppfyller dessa värden.

45 Guldbelagda visir Ger ett närmast hundraprocentigt skydd mot värmestrålning och rekommenderas för de flesta tillämpningar där man arbetar under kraftig hetta. Visiren tar också bort en stor del av det synliga ljuset (ofta 98 99 %) och kan därför upplevas som väl mörka i vissa situationer, men guldvisir klassade enligt EN 171 med filterbeteckningen 4-4 kan släppa igenom upp till ca 8 % och ändå ge fullgott skydd mot värmestrålning. Svetsglas Svetsglas med tillräcklig täthetsgrad kan i många fall ge ett bra skydd även mot värmestrålning men relativt stora individuella variationer finns mellan olika tillverkare och filtertyper. En högre täthetsgrad upplevs som mörkare men behöver nödvändigtvis inte ge bättre skydd mot värmestrålning än ett med lägre täthetsgrad. Dock har samtliga undersökta skydd med täthetsgrad 4 eller högre visat sig vara mycket effektiva mot värmestrålning. Laserskyddsglasögon Vid vissa arbetsmoment kan det krävas hög ljusgenomsläpplighet med ändå en mycket hög dämpning av värmestrålningen. Detta kan gälla t.ex. kontrollmätningar på större glödgade detaljer eller liknande arbetsmoment som kräver goda ljusförhållanden. I dessa fall finns s.k. laserskyddsglasögon att tillgå med hundraprocentigt skydd mot värmestrålning men med en ljusgenomsläpplighet på ca 70 %. Exempel på tillverkare som har detta i sitt sortiment är Laservision (filter TK205), Thorlabs (filter LG11) och Honeywell (filter 96). Övriga ögonskydd Klara polykarbonatvisir, solglasögon och andra typer av färgade, tonade eller klara omärkta plastglas ger alltid ett visst skydd mot aktuell värmestrålning (minst ca 50 %) men eftersom det inte går att bedöma hur effektivt skyddet är utifrån hur mörkt glaset är rekommenderas normalt inte denna typ av filter mot värmestrålning. Referenser AFS 2009:7 Artificiell optisk strålning (http://www.av.se/dokument/afs/afs2009_07.pdf) EU-guide - Icke-bindande handbok för god praxis avseende tillämpningen av direktiv 2006/25/EG (http://www.av.se/dokument/lag_ratt/optisk_stralning_sv.pdf) Checklista - Riskbedömning optisk strålning (http://www.prevent.se) AFS 2001:3 Användning av personlig skyddsutrustning (http://www.av.se/dokument/afs/afs2001_03.pdf Din personliga skyddsutrustning, Arbetsmiljöverket (H349) SP rapport 2013:36 Artificiell optisk strålning i svensk industri (http://www.sp.se/sv/publications/sidor/publikationer.aspx)

46 Bilaga 3. Testplan för svetsmätningar Fall Metod: Gas: Tillsatsmaterial: Material: Ström A: Båglängd ca mm: WFS: Elektrod 1 TigAC (65 Hz) Ar AWS 5356 Al 100 2,5 2,4 WL1,5 2 TigAC (65 Hz) Ar AWS 5356 Al 100 5 2,4 WL1,5 3 TigAC (65 Hz) Ar AWS 5356 Al 100 10 2,4 WL1,5 4 TigAC (65 Hz) Ar AWS 5356 Al 250 5 2,4 WL1,5 5 TigAC (65 Hz) Ar AWS 5356 Al 400 10 4,0 WL1,5 6 TigDC Ar 316 SS 100 5 2,4 WL1,5 7 TigDC Ar 316 SS 250 10 4,0 WL1,5 8 TigDC Ar 316 SS 400 5 2,4 WL1,5 20 MAG CO2 OK12.50 1.0MM FE 150 6 21 MAG Ar+18%CO2 OK12.50 1.0MM FE 150 6 22 MAG Ar+18%CO2 OK12.50 1.0MM FE 300 14 23 MAG Ar+18%CO2 OK12.50 1.0MM FE 370 25 24 MIG Ar Autrod 5356 1.2mm Al 150 9 25 MIG Ar Autrod 5356 1.2mm Al 280 16 26 MIG Ar Autrod 5356 1.2mm Al 270 16 30 MMA OK48.00 2.5mm Fe 80 31 MMA OK48.00 3.2mm Fe 140 32 MMA Ok48.00 5.0mm Fe 260 33 MMA Ok48.00 5.0mm Fe 350 34 MMA Ok48.00 6.0mm Fe 350 40 Air gouging (kolbågsmejsling) Fe 400 41 Plasmacutting Fe 50

Spektral irradians (W/m 2 /nm) Spektral irradians (W/m 2 /nm) Spektral irradians (W/m 2 /nm) 47 Bilaga 4. Spektralkurvor från svetsmätningar 0,08 Fall 1. TigAC/AWS5356/100A/Al - båglängd ca 2.5 mm 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0,00 200 300 400 500 600 700 800 900 Våglängd (nm) 0,10 0,09 Fall 2. TigAC/AWS5356/100A/Al - båglängd ca 5 mm 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0,00 200 300 400 500 600 700 800 900 Våglängd (nm) 0,18 0,16 Fall 3. TigAC/AWS536/100A/Al - båglängd ca 10 mm 0,14 0,12 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 0,00 200 300 400 500 600 700 800 900 Våglängd (nm)

Spektral irradians (W/m 2 /nm) Spektral irradians (W/m 2 /nm) Spektral irradians (W/m 2 ) 48 0,10 0,09 0,08 Fall 3. Utan tillsatsmaterial Fall 3. Med tillsats AWS5356 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0,00 200 300 400 500 600 700 800 900 Våglängd (nm) 0,40 0,35 Fall 4. TigAC/AWS5356/250A/Al 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 200 300 400 500 600 700 800 900 Våglängd (nm) 0,8 0,7 Fall 5. TigAC/AWS5356/400/Al 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 200 300 400 500 600 700 800 900 Våglängd (nm)

Spektral irradians (W/m 2 /nm) Standardavvikelse (%) Spektral irradians (W/m 2 /nm) Standardavvikelse (%) Spektral irradians (W/m 2 /nm) Standardavvikelse (%) 49 0,10 0,09 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 Fall 6. TigDC/Ar/100/SS Fall 6. Standardavvikelse (42 serier) 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0,00 0 200 300 400 500 600 700 800 900 Våglängd (nm) 0,6 0,5 Fall 7. TigDC/Ar/250/SS Fall 7. Standardavvikelse (35 serier) 30 25 0,4 20 0,3 15 0,2 10 0,1 5 0,0 0 200 300 400 500 600 700 800 900 Våglängd (nm) 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 Fall 8. TigDC/Ar/400/SS Fall 8. Standardavvikelse (30 serier) 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0,0-5 200 300 400 500 600 700 800 900 Våglängd (nm)

Spektral irradians (W/m 2 /nm) Spektral irradians (W/m 2 /nm) Spektral irradians (W/m 2 /nm) 50 0,040 0,035 Fall 20. Mag/CO2/150A/Fe 0,030 0,025 0,020 0,015 0,010 0,005 0,000 200 300 400 500 600 700 800 900 Våglängd (nm) 0,06 Fall 21. Mag/Ar+18% CO2/150A/Fe 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0,00 200 300 400 500 600 700 800 900 Våglängd (nm) 0,20 0,18 Fall 22. Mag/Ar+18% CO2/300A/Fe 0,16 0,14 0,12 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 0,00 200 300 400 500 600 700 800 900 Våglängd (nm)

Spektral irradians (W/m 2 /nm) Spektral irradians (W/m 2 /nm) Spektral irradians (W/m 2 /nm) 51 0,35 0,30 Fall 23. Mag/Ar+18% CO2/370A/Fe 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 200 300 400 500 600 700 800 900 Våglängd (nm) 1,0 0,9 0,8 2,09 1,11 Fall 24. Mig/Ar/150A/Al 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 200 300 400 500 600 700 800 900 Våglängd (nm) 2,0 1,8 1,6 3,74 2,18 Fall 25. Mig/Ar/280A/Al 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 200 300 400 500 600 700 800 900 Våglängd (nm)

Spektral irradians (W/m 2 /nm) Spektral irradians (W/m 2 /nm) Spektral irradians (W/m 2 /nm) 52 2,0 1,8 1,6 3,78 2,16 Fall 26. Mig/Ar/270A/Al 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 200 300 400 500 600 700 800 900 Våglängd (nm) 0,012 Fall 30. MMA/2,5mm/80A/Fe 0,010 0,008 0,006 0,004 0,002 0,000 200 300 400 500 600 700 800 900 Våglängd (nm) 0,035 0,030 Fall 31. MMA/3,2mm/140A/Fe 0,025 0,020 0,015 0,010 0,005 0,000 200 300 400 500 600 700 800 900 Våglängd (nm)

Spektral irradians (W/m 2 /nm) Spektral irradians (W/m 2 /nm) Spektral irradians (W/m 2 /nm) 53 0,12 Fall 32. MMA/5.0mm/260A/Fe 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 0,00 200 300 400 500 600 700 800 900 Våglängd (nm) 0,20 0,18 Fall 33. MMA/5.0mm/350A/Fe 0,16 0,14 0,12 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 0,00 200 300 400 500 600 700 800 900 Våglängd (nm) Anm. I fall 33 ovan är mätsensorn delvis överstyrd i området mellan ca 480 nm och 620 nm vilket visar sig som avklippt irradiansspikar. Denna effekt bedöms dock inte påverka beräkning av gränsvärden. 0,14 0,12 Fall 34. MMA/6.0mm/350A/Fe 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 0,00 200 300 400 500 600 700 800 900 Våglängd (nm)

Spektral irradians (W/m 2 /nm) Spektral irradians (W/m 2 /nm) 54 0,20 0,18 Fall 40. Air gouging/400a/fe 0,16 0,14 0,12 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 0,00 200 300 400 500 600 700 800 900 Våglängd (nm) 0,005 Fall 41. Plasma/50A/Fe 0,004 0,003 0,002 0,001 0,000 200 300 400 500 600 700 800 900 Våglängd (nm)

Bilaga 5. Gränsvärden från AFS 2009:7 55

56

57

SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut Vi arbetar med innovation och värdeskapande teknikutveckling. Genom att vi har Sveriges bredaste och mest kvalificerade resurser för teknisk utvärdering, mätteknik, forskning och utveckling har vi stor betydelse för näringslivets konkurrenskraft och hållbara utveckling. Vår forskning sker i nära samarbete med universitet och högskolor och bland våra cirka 10000 kunder finns allt från nytänkande småföretag till internationella koncerner. SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut Box 857, 501 15 BORÅS Telefon: 010-516 50 00, Telefax: 033-13 55 02 E-post: info@sp.se, Internet: www.sp.se www.sp.se Mätteknik SP Rapport 2013:36 ISBN 978-91-87461-30-9 Mer information om SP:s publikationer: www.sp.se/publ