Meer dan de helft van onze planeet bestaat uit zuurstof! En dan hebben we het over het aandeel zuurstof in de lucht, het water en in de bodem. Alleen al om die reden is zuurstof een van de belangrijkste bouwstenen van de aarde. Maar zuurstof is meer, veel méér. Vrijwel alles wat leeft, bevat zuurstof en zonder zuurstof kunnen we niet leven. Het is onze levensader. Reden waarom we zuurstof niet zo snel associëren met gevaar. Toch kan het niet bewust omgaan met zuurstof leiden tot gevaarlijke situaties. In dit blog zetten we daarom de belangrijkste eigenschappen van zuurstof en de risico’s voor het werken met zuurstof in de metaalindustrie op een rij.
Wat is zuurstof?
Zuurstof is een scheikundig element (O). Bij een standaard temperatuur en druk verbinden twee atomen O zich tot de molecuul O2, zuurstofgas. De normale zuurstofconcentratie in lucht is ca. 21%. In zuivere zuurstof is het aantal zuurstofmoleculen vijfmaal zo groot. Zuurstof wordt door fotosynthese in levende organismen voortdurend aangemaakt. Industrieel kan het o.a. worden geproduceerd door het distilleren van vloeibare lucht of door de elektrolyse van water. Een fundamentele eigenschap van zuurstof is dat het met vrijwel iedere chemische stof, behalve inerte gassen, een verbinding aan gaat en zo nieuwe stoffen vormt. De belangrijkste toepassing van zuurstof (naast medische toepassingen en de productie van chemicaliën, steen en glas) vinden we in de staalproductie en in het snijden en lassen van metalen.
De rol van zuurstof in de metaalindustrie
Een kenmerkend effect van zuurstof is de snellere oxidatie ofwel verbranding van stoffen. Dit is van invloed op verschillen processen. Zo wordt bijvoorbeeld in de autogene metaalbewerking om die reden zuurstof toegevoegd aan een brandbaar gas om zo een hogere vlamtemperatuur te verkrijgen. Bij het snijden van metaal reageert de zuurstof met het materiaal en bevordert het snijproces. En zuurstofgebruik bij het lasersnijden van laaggelegeerd staal levert extra warmte door de oxidatie waardoor hogere snelheden mogelijk zijn of dikkere materialen gesneden kunnen worden. Een van de belangrijkste toepassingen van zuurstof in de metaalindustrie is het gebruik ervan in een beschermgas voor MIG/MAG lassen. Zuurstof toevoegen draagt in deze toepassing bij aan o.a. minder spatten, een gladder resultaat, hogere werksnelheid, goede inbranding en lagere poreusheid. Hoe hoger het percentage zuurstof dat toegevoegd wordt aan het mengsel, hoe groter de invloed. Voor een deel wordt hiervoor zuurstof, gecomprimeerd opgeslagen in gascilinders, voor gebruikt. Een ander deel wordt onttrokken aan de lucht.
Veilig omgaan met de risico’s van zuurstof
De risico’s van het omgaan met zuurstof zijn in principe in twee categorieën onder te brengen. De eerste categorie is die van de gezondheidseffecten na blootstelling aan te lage of te hoge concentraties. Wat er gebeurt bij een zuurstoftekort hoeven we niet echt uit te leggen. Maar dat teveel zuurstof ook gevaarlijk kan zijn, is voor de meesten onbekend. Zuurstof is immers voor de mens niet giftig, we ademen het continu in. Teveel is echter niet goed. Wie voor langere tijd een te hoge concentratie zuurstof inademt, loopt gevaar op schade aan de longen. De tweede categorie is die van het brandgevaar. Zuurstof is zelf niet brandbaar, maar wel een gas dat verbranding van andere stoffen ondersteunt en mogelijk maakt. Met andere woorden: stoffen die normaal in de lucht niet verbranden, kunnen in een met zuurstof verrijkte omgeving plots brandbaar zijn. Brand- en explosiegevaar ontstaan wanneer zuurstof in de buurt van brandstoffen of brandbaar materiaal komt. Echter, er is nog altijd een ontsteking (warmte, vonk) nodig om daadwerkelijk verbranding te veroorzaken. Ontstekingsbronnen zoals las- en slijpvonken, die onder normale omstandigheden ongevaarlijk zijn, kunnen in een dergelijke omgeving wel de ontsteking van stoffen veroorzaken. In een zuurstofrijke omgeving is de ontstekingstemperatuur van andere stoffen lager, gaat de verbranding sneller en is de vlamtemperatuur hoger. Hoe hoger de zuurstofdruk hoe sterker dit effect. Andere factoren die het risico op brand verhogen zijn o.a. een hoog drukverschil, hoge snelheden, verhoging van de temperatuur, korte bochten of knikken in leidingen en aanwezige vuil- of metaaldeeltjes.
Maatregelen om veilig te werken met zuurstof
Iedere zuurstofconcentratie die afwijkt van het normale percentage in lucht kan in principe gevaarlijk zijn.
- Goed ventileren van besloten ruimtes
Een goed geventileerde ruimte voorkomt zowel een zuurstoftekort door het onttrekken van zuurstof aan de lucht als ook een te hoge concentratie zuurstof van de lucht. - Voorkom lekkages en draai na het werk altijd de afsluiters van de gascilinder dicht
- Minimaliseer de ontstekingsbronnen in de omgeving
- Voorkom dat olie, vet of brandbare stoffen in aanraking komen met pure zuurstof
- Zorg dat geen vervuiling optreedt aan apparatuur, reduceertoestellen e.d.
Veilig werken met zuurstof in de metaalindustrie maakt deel uit van de nieuwe serie artikelen waarin we de eigenschappen van een gas en de invloed hiervan voor je op een rij zetten.
Klik op de gaskeuzetabel voor een overzicht van de verschillen lasprocessen, de gebruikte beschermgassen en hun eigenschappen in één oogopslag!
