Katalytischer Gassensor vergiftet: Silikone, Schwefel und fehlende Empfindlichkeit erkennen

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Ein katalytischer Gassensor kann äußerlich einwandfrei erscheinen, einen stabilen Nullwert anzeigen und trotzdem einen erheblichen Teil seiner Empfindlichkeit verloren haben. Genau darin liegt die besondere Gefahr einer Sensorvergiftung: Das Gaswarngerät startet normal, zeigt in sauberer Luft 0 % UEG an und meldet möglicherweise keinen internen Fehler. Bei einer tatsächlichen Freisetzung brennbarer Gase reagiert es jedoch zu schwach, zu langsam oder überhaupt nicht.

Zu den typischen Ursachen gehören flüchtige Silikonverbindungen, Schwefelverbindungen, bleihaltige Stoffe, phosphorhaltige Verbindungen und bestimmte halogenierte Kohlenwasserstoffe. Sie können den Katalysator eines Wärmetönungssensors dauerhaft vergiften oder vorübergehend inhibieren.

Eine Sichtprüfung und ein plausibler Nullpunkt reichen deshalb nicht aus. Die Empfindlichkeit kann nur durch die kontrollierte Beaufschlagung mit einem geeigneten Prüfgas beurteilt werden. Nach einer möglichen Exposition gegenüber Katalysatorgiften sind Bump-Test, quantitative Kalibrierkontrolle und gegebenenfalls Sensorwechsel erforderlich.

Geeignete Geräte finden Sie in der ICS-Kategorie Tragbare Gaswarngeräte. Stationäre Detektoren und Messwertgeber sind unter Stationäre Gaswarngeräte zusammengefasst.

Wie funktioniert ein katalytischer Gassensor?

Katalytische Sensoren für brennbare Gase werden auch als Wärmetönungssensoren, Pellistoren oder katalytische Brennkammern bezeichnet. Sie enthalten üblicherweise zwei elektrisch beheizte Sensorelemente:

• ein aktives Element mit katalytisch wirksamer Oberfläche,
• ein Referenzelement ohne entsprechende katalytische Aktivität.

Gelangt ein brennbares Gas-Luft-Gemisch an das aktive Sensorelement, wird das Gas an der erhitzten Katalysatoroberfläche oxidiert. Dabei entsteht Wärme. Die Temperatur und damit der elektrische Widerstand des aktiven Elements steigen gegenüber dem Referenzelement an.

Eine Messbrücke erfasst diesen Unterschied und erzeugt daraus ein Signal, das als Konzentration in Prozent der unteren Explosionsgrenze angezeigt wird:

0 bis 100 % UEG

Die untere Explosionsgrenze ist die niedrigste Konzentration eines brennbaren Gases oder Dampfes in Luft, bei der sich ein explosionsfähiges Gemisch bilden kann.

Die Empfindlichkeit hängt unter anderem ab von:

• dem verwendeten Katalysatormaterial,
• der Temperatur des Sensorelements,
• dem Kalibriergas,
• dem tatsächlich vorhandenen Zielgas,
• der Sauerstoffkonzentration,
• Temperatur und Luftfeuchtigkeit,
• dem Zustand der Diffusionsöffnung und des Filters,
• möglichen Katalysatorgiften.

Ein auf Methan kalibrierter Sensor reagiert auch auf zahlreiche andere brennbare Gase und Dämpfe. Die Signalhöhe kann jedoch deutlich abweichen. Für die Bewertung müssen deshalb das Kalibriergas, das Zielgas und die vom Hersteller angegebenen Korrektur- beziehungsweise Ansprechfaktoren berücksichtigt werden.

Warum kann ein vergifteter Sensor weiterhin null anzeigen?

In sauberer Luft findet am aktiven Sensorelement keine relevante Verbrennung statt. Aktives Element und Referenzelement befinden sich deshalb auch bei einem vergifteten Sensor annähernd im Gleichgewicht.

Der Sensor kann weiterhin anzeigen:

0 % UEG

Dieser Nullwert bestätigt lediglich, dass zum betreffenden Zeitpunkt kein messbarer Differenzeffekt zwischen den Sensorelementen vorhanden ist. Er beweist nicht, dass der aktive Katalysator noch ausreichend auf brennbares Gas reagiert.

Auch andere Funktionen können weiterhin normal erscheinen:

• das Gerät lässt sich einschalten,
• der Selbsttest wird abgeschlossen,
• Display und Batterie funktionieren,
• akustischer und optischer Alarm lassen sich elektrisch testen,
• der Nullpunkt ist stabil,
• die Kommunikation zur Gaswarnzentrale ist störungsfrei.

Ein elektronischer Selbsttest kann Leitungsunterbrechungen, Stromversorgung, Speicher oder interne Elektronik prüfen. Er kann jedoch nicht zwangsläufig nachweisen, dass das Zielgas die Sensoroberfläche erreicht und dort noch eine ausreichende katalytische Reaktion auslöst.

Die vollständige Funktionskette wird erst durch die Beaufschlagung des Sensors mit geeignetem Prüfgas geprüft.

Was bedeutet Sensorvergiftung?

Bei einer Sensorvergiftung lagern sich Stoffe auf der katalytisch aktiven Oberfläche ab oder reagieren mit dem Katalysatormaterial. Dadurch stehen weniger aktive Stellen für die Oxidation des brennbaren Gases zur Verfügung.

Mögliche Folgen sind:

• reduzierte Signalhöhe,
• verlängerte Reaktionszeit,
• erhöhter Kalibrierbedarf,
• stark unterschiedliche Reaktion auf verschiedene Gase,
• nicht mehr erreichbarer Kalibrierwert,
• vollständiger Empfindlichkeitsverlust.

Die Vergiftung kann schleichend erfolgen. Eine geringe, wiederholte Belastung kann über Wochen oder Monate zu einer kontinuierlichen Empfindlichkeitsabnahme führen. Eine hohe Konzentration eines besonders wirksamen Katalysatorgiftes kann den Sensor dagegen innerhalb kurzer Zeit erheblich schädigen.

Wie stark die Wirkung ausfällt, hängt ab von:

• Art des Schadstoffs,
• Konzentration,
• Expositionsdauer,
• Sensortyp und Katalysatoraufbau,
• Temperatur des Sensors,
• gleichzeitig vorhandenem brennbarem Gas,
• verwendeten Schutzfiltern.

Vergiftung, Inhibierung und Blockierung unterscheiden

Nicht jede reduzierte Sensorreaktion ist automatisch eine dauerhafte Katalysatorvergiftung.

Störung	Wirkung	Mögliche Erholung
Katalysatorvergiftung	Aktive Oberfläche wird dauerhaft chemisch verändert oder beschichtet	Häufig nicht reversibel; Sensorwechsel erforderlich
Inhibierung	Katalytische Reaktion wird vorübergehend gehemmt	Sensor kann sich in sauberer Luft teilweise oder vollständig erholen
Diffusionsblockierung	Gas gelangt wegen Staub, Öl, Wasser oder verschlossenem Filter nicht ausreichend zum Sensor	Nach zulässiger Reinigung oder Filterwechsel häufig behebbar
Sauerstoffmangel	Für die katalytische Oxidation fehlt Sauerstoff	Normale Reaktion kann nach Wiederherstellung einer geeigneten Atmosphäre zurückkehren
Falsches Kalibriergas	Sensor reagiert anders als für das Zielgas erwartet	Geeignete Kalibrierung oder Korrekturfaktoren erforderlich
Alterung	Empfindlichkeit nimmt durch normalen Betrieb und thermische Belastung ab	Je nach Zustand Kalibrierung oder Sensorwechsel

Ob ein Stoff bei einem konkreten Sensor hauptsächlich als Gift oder als Inhibitor wirkt, ist sensortypabhängig. Die Begriffe dürfen deshalb nicht allein anhand des Stoffnamens festgelegt werden. Maßgeblich sind die Angaben des Sensor- beziehungsweise Geräteherstellers.

Nach einer auffälligen Exposition muss die Funktion unabhängig von der vermuteten Störungsart mit Prüfgas kontrolliert werden.

Welche Stoffe gefährden katalytische Sensoren?

Stoffgruppe	Typische Quellen	Mögliche Wirkung
Silikone und Siloxane	Silikonspray, Dichtmassen, RTV-Silikon, Trennmittel, Schmierstoffe, Polituren, Entschäumer	Häufig starke und dauerhafte Empfindlichkeitsabnahme
Schwefelverbindungen	Schwefelwasserstoff, Schwefeldioxid, Mercaptane, schwefelhaltige Prozesse	Inhibierung oder Vergiftung, abhängig von Sensor und Exposition
Bleiverbindungen	Verbleite Kraftstoffe, bestimmte Flugkraftstoffe, historische Industrieprodukte	Starke und häufig irreversible Katalysatorvergiftung
Phosphorverbindungen	Phosphatester, bestimmte Hydraulikflüssigkeiten, Flammschutzmittel und Additive	Dauerhafte Verringerung der katalytischen Aktivität möglich
Halogenierte Kohlenwasserstoffe	Chlorierte Reinigungsmittel, Entfetter, Lösemittel, bestimmte Kältemittel	Häufig Inhibierung, bei intensiver Exposition auch bleibende Schädigung möglich
Hydride	Silan, Phosphin und spezielle Halbleiter- oder Chemieprozesse	Starke Beeinflussung beziehungsweise Vergiftung möglich
Öl, Fett und Aerosole	Sprühöle, Maschinennebel, Lackier- und Beschichtungsprozesse	Blockierung von Filter oder Sinterelement sowie möglicher Eintrag weiterer Schadstoffe

Die Aufstellung ist nicht vollständig. Auch Produkte, die nicht ausdrücklich als silikon-, schwefel- oder phosphorhaltig bezeichnet werden, können entsprechende Additive enthalten.

Bei der Gefährdungsbeurteilung sollten daher Sicherheitsdatenblätter, technische Produktdaten und Informationen des Gaswarngeräteherstellers gemeinsam ausgewertet werden.

Warum sind Silikone besonders kritisch?

Flüchtige Silikonverbindungen können bereits in Produkten enthalten sein, die im Arbeitsalltag als harmlos wahrgenommen werden. Typische Beispiele sind:

• Silikon-Gleit- und Trennsprays,
• RTV-Dichtmassen,
• Silikonöle und -fette,
• Formtrennmittel,
• Entschäumer,
• Imprägnierungen,
• Polituren und Pflegemittel,
• bestimmte Kleb- und Vergussmassen.

Verdampfen Siloxane in der Nähe des erhitzten Pellistors, können sie an der Sensoroberfläche zersetzt werden. Dabei entstehen feste siliciumhaltige Ablagerungen, welche die katalytisch aktiven Stellen bedecken.

Die betroffene Menge muss nicht sichtbar sein. Der Sensor kann äußerlich sauber aussehen und trotzdem deutlich an Empfindlichkeit verloren haben.

Besonders kritisch sind:

• Sprühnebel direkt in der Nähe tragbarer Gaswarngeräte,
• aushärtende Silikondichtstoffe in geschlossenen Räumen,
• Lagerung der Detektoren gemeinsam mit Chemikalien und Sprühdosen,
• Wartungsarbeiten direkt neben stationären Sensorköpfen,
• Ansaugen belasteter Luft über Pumpen und Probenschläuche.

Ein Gaswarngerät sollte nicht neben offenen Dichtmassen, Reinigungsmitteln oder Schmierstoffsprays gelagert oder geladen werden.

Wie wirken Schwefelverbindungen?

Schwefelwasserstoff und andere Schwefelverbindungen können die katalytische Aktivität eines Pellistors reduzieren. Je nach Sensorausführung, Konzentration und Expositionsdauer kann die Wirkung vorübergehend oder dauerhaft sein.

Eine besondere Schwierigkeit besteht bei Mehrgasgeräten: Ein elektrochemischer H₂S-Sensor kann weiterhin korrekt auf Schwefelwasserstoff reagieren, während der katalytische UEG-Sensor durch dieselbe Atmosphäre geschädigt wird.

Die erfolgreiche Anzeige des H₂S-Kanals bestätigt deshalb nicht automatisch die Funktionsfähigkeit des Sensors für brennbare Gase.

Nach einer hohen H₂S-Exposition oder einem längeren Einsatz in schwefelhaltiger Atmosphäre sollten mindestens geprüft werden:

• Ansprechverhalten des UEG-Sensors auf Prüfgas,
• erreichte Signalhöhe,
• Reaktionszeit,
• Kalibrierreserve,
• Vergleich mit früheren Prüfergebnissen.

Ein bloßes Zurückkehren der Anzeige auf null ist kein ausreichender Nachweis für eine vollständige Erholung.

Warum benötigt der Sensor Sauerstoff?

Das katalytische Messprinzip beruht auf der Oxidation des brennbaren Gases. Dafür muss in der Messatmosphäre ausreichend Sauerstoff vorhanden sein.

In einer sauerstoffarmen oder weitgehend inertisierten Atmosphäre kann ein Pellistor:

• zu wenig anzeigen,
• sehr langsam reagieren,
• überhaupt kein verwertbares Signal erzeugen.

Dies kann beispielsweise auftreten in:

• mit Stickstoff inertisierten Behältern,
• Prozessanlagen mit Schutzgas,
• Tanks mit sehr hoher Kohlenwasserstoffkonzentration,
• Räumen mit starker Sauerstoffverdrängung,
• Proben, die vor dem Sensor nicht ausreichend mit Luft gemischt werden.

Die erforderliche Mindestsauerstoffkonzentration ist sensor- und gasspezifisch. Es darf kein allgemeiner Wert angenommen werden. Maßgeblich sind die Herstellerangaben zur konkreten Sensorausführung.

Für Messungen in inertisierten Atmosphären sind je nach Zielgas andere Messprinzipien erforderlich, beispielsweise Infrarot-, Wärmeleitfähigkeits- oder speziell dafür vorgesehene Sensorsysteme.

Hohe Gaskonzentrationen und Messbereichsüberschreitung

Katalytische UEG-Sensoren sind für Konzentrationen im Bereich unterhalb der unteren Explosionsgrenze ausgelegt. Bei sehr hohen Konzentrationen kann die Anzeige irreführend werden.

Mit zunehmender Gaskonzentration wird der verfügbare Sauerstoff für die katalytische Oxidation begrenzt. Die Sensoranzeige kann dadurch:

• den Messbereichsendwert erreichen,
• in einen Überbereichszustand wechseln,
• nach einem Maximum wieder abfallen,
• durch eine Schutzfunktion abgeschaltet werden.

Eine sinkende Anzeige bedeutet in dieser Situation nicht, dass die Atmosphäre wieder sicher ist. Sie kann im Gegenteil auf eine sehr hohe Brenngaskonzentration oder Sauerstoffverdrängung hinweisen.

Nach einer starken Überbereichsexposition muss das Gerät entsprechend der Herstelleranweisung geprüft werden. Viele tragbare Geräte sperren den UEG-Kanal oder verlangen eine Bestätigung beziehungsweise Funktionsprüfung, bevor sie wieder eingesetzt werden dürfen.

Woran lässt sich eine Empfindlichkeitsabnahme erkennen?

Eine Sensorvergiftung lässt sich ohne Prüfgas häufig nicht sicher erkennen. Mögliche Warnzeichen sind jedoch:

• zu niedrige Anzeige bei bekannter Prüfgaskonzentration,
• verzögerter Alarm während des Bump-Tests,
• verlängerte Zeit bis zum stabilen Messwert,
• häufig notwendige Nachkalibrierung,
• ungewöhnlich große Korrektur beim Kalibrieren,
• Fehler oder Abbruch der Kalibrierung,
• unterschiedliches Verhalten baugleicher Geräte,
• plötzliche Veränderung nach Wartungs- oder Reinigungsarbeiten,
• auffällige Exposition gegenüber Silikon-, Schwefel- oder Lösemitteldämpfen.

Besonders aussagekräftig ist der Vergleich mit dokumentierten früheren Prüfungen. Eine schleichende Abnahme der Signalhöhe oder eine kontinuierlich längere Reaktionszeit kann auf beginnende Alterung oder Vergiftung hinweisen, obwohl der Sensor den einfachen Alarmtest noch besteht.

Bump-Test, Kalibrierkontrolle und Kalibrierung unterscheiden

Bump-Test beziehungsweise Funktionskontrolle

Beim Bump-Test wird das Gaswarngerät kurz mit einer geeigneten Prüfgaskonzentration beaufschlagt. Geprüft wird, ob:

• das Gas den Sensor erreicht,
• der Sensor reagiert,
• die Alarmschwellen überschritten werden,
• akustische, optische und Vibrationsalarme funktionieren.

Ein einfacher Bump-Test ist in erster Linie eine qualitative Funktionskontrolle. Er bestätigt nicht automatisch die Messgenauigkeit.

Quantitative Kalibrierkontrolle

Bei der Kalibrierkontrolle wird die angezeigte Konzentration mit der bekannten Konzentration des zertifizierten Prüfgases verglichen.

Zusätzlich sollten beurteilt werden:

• zulässige Abweichung,
• Reaktionszeit,
• Stabilität des Messwerts,
• Rückkehr zum Nullpunkt.

Die zulässigen Toleranzen legt der Gerätehersteller beziehungsweise die betriebliche Prüfanweisung fest.

Vollständige Kalibrierung

Bei einer vollständigen Kalibrierung werden Nullpunkt und Empfindlichkeit des Geräts auf bekannte Referenzgase eingestellt.

Eine erfolgreiche Kalibrierung kann eine normale Sensordrift ausgleichen. Sie kann eine stark geschädigte Katalysatoroberfläche jedoch nicht reparieren.

Wenn der erforderliche Kalibrierfaktor ungewöhnlich groß ist, die Reaktionszeit außerhalb der Vorgabe liegt oder die Kalibrierung nicht abgeschlossen werden kann, muss das Gerät außer Betrieb genommen und der Sensor überprüft beziehungsweise ersetzt werden.

Warum muss auch die Reaktionszeit geprüft werden?

Ein Sensor kann bei längerer Prüfgasbeaufschlagung noch den erwarteten Endwert erreichen, aber wesentlich langsamer reagieren als im Neuzustand.

Für die Sicherheitsfunktion ist die Reaktionszeit entscheidend. Eine verzögerte Warnung kann dazu führen, dass eine Person bereits eine gefährliche Atmosphäre betritt oder die Gasfreisetzung weiter fortschreitet, bevor ein Alarm ausgegeben wird.

Bei der Prüfung sollten deshalb nicht nur der Endwert, sondern auch folgende Zeiten betrachtet werden:

• Zeit bis zum Voralarm,
• Zeit bis zum Hauptalarm,
• t₅₀ beziehungsweise Zeit bis 50 % des Endwerts,
• t₉₀ beziehungsweise Zeit bis 90 % des Endwerts,
• Erholungszeit nach Entfernen des Prüfgases.

Probenschläuche, Pumpen, Filter und Kalibrieradapter beeinflussen ebenfalls die gemessene Reaktionszeit. Vergleichsmessungen müssen deshalb mit demselben Aufbau, Durchfluss und Prüfgas durchgeführt werden.

Vorgehen nach einer vermuteten Exposition

1. Gerät beziehungsweise Messkanal kennzeichnen: Nicht ungeprüft weiterverwenden.
2. Exposition dokumentieren: Stoff, Produktname, Dauer, Ort und ungefähre Konzentration erfassen.
3. Sicherheitsdatenblatt prüfen: Silikon-, Schwefel-, Blei-, Phosphor- oder Halogenverbindungen identifizieren.
4. Gerät in geeigneter sauberer Luft stabilisieren: Herstellerangaben zu Spül- und Erholungszeiten beachten.
5. Diffusionsweg kontrollieren: Filter, Sinterelement, Pumpeneingang und Kalibrieradapter auf Verschmutzung prüfen.
6. Bump-Test durchführen: Sensor und Alarme mit geeignetem Prüfgas kontrollieren.
7. Quantitative Kalibrierkontrolle durchführen: Anzeige und Reaktionszeit mit den zulässigen Werten vergleichen.
8. Gegebenenfalls vollständig kalibrieren: Ausschließlich nach Herstelleranweisung.
9. Sensor austauschen: Wenn Kalibrierung, Empfindlichkeit oder Reaktionszeit nicht den Vorgaben entsprechen.
10. Freigabe dokumentieren: Gerät erst nach bestandener Prüfung wieder einsetzen.

Ein vergifteter Sensor darf nicht durch Erhöhen des Kalibrierfaktors oder Absenken der Alarmschwelle künstlich weiterbetrieben werden.

Eigenmächtiges Erhitzen, Ausbrennen, Reinigen mit Lösemitteln oder mechanisches Bearbeiten des Sensorelements ist unzulässig. Dadurch können Sensor, Flammensperre und Explosionsschutz beschädigt werden.

Sensoren vor Katalysatorgiften schützen

Der wirksamste Schutz besteht darin, kritische Stoffe vom Sensor fernzuhalten.

Geeignete organisatorische Maßnahmen sind:

• Silikonprodukte in überwachten Bereichen vermeiden oder ersetzen.
• Vor Einführung neuer Sprays, Schmierstoffe und Dichtmittel eine Stoffprüfung durchführen.
• Gaswarngeräte nicht gemeinsam mit Chemikalien lagern.
• Tragbare Detektoren während Reinigungs- und Sprüharbeiten nicht kontaminieren.
• Stationäre Sensorköpfe in Wartungsfreigaben und Arbeitsgenehmigungen berücksichtigen.
• Nach potenziell schädigenden Arbeiten eine dokumentierte Funktionsprüfung durchführen.
• Wartungs-, Produktions- und Arbeitsschutzpersonal über Katalysatorgifte informieren.
• Expositionen im Geräte- oder Sensorlebenslauf festhalten.

Muss ein stationärer Messkanal während Wartungsarbeiten gesperrt oder überbrückt werden, darf dies nur nach einem freigegebenen Verfahren erfolgen. Ersatzmaßnahmen, Kennzeichnung, zeitliche Begrenzung und anschließende Wiederinbetriebnahmeprüfung sind zu dokumentieren.

Ein deaktivierter Messkanal darf nach Abschluss der Arbeiten nicht lediglich wieder elektronisch freigegeben werden. Zuvor muss mit Prüfgas bestätigt werden, dass der vollständige Gasweg und die Sensorreaktion funktionieren.

Filter richtig einsetzen

Hersteller können spezielle Filter anbieten, um Staub, Wasser oder bestimmte Katalysatorgifte vom Sensor fernzuhalten.

Ein Filter kann jedoch auch:

• die Reaktionszeit verlängern,
• bestimmte Zielgase adsorbieren,
• schwere Kohlenwasserstoffe abschwächen,
• durch Öl oder Schmutz blockieren,
• nach Sättigung seine Schutzwirkung verlieren.

Es dürfen deshalb nur Filter verwendet werden, die für den konkreten Detektor, Sensor und das Zielgas zugelassen sind.

Ein beliebiger Aktivkohlefilter ist keine universelle Lösung. Er kann zwar bestimmte Schadstoffe zurückhalten, gleichzeitig aber auch das zu überwachende Gas reduzieren oder vollständig entfernen.

Filterwechselintervalle müssen aus Herstellerangaben, Umgebungsbelastung und Ergebnissen der Funktionsprüfungen abgeleitet werden. Nach jedem Filterwechsel ist die Gasreaktion zu kontrollieren.

Stationäre Gaswarnanlagen richtig prüfen

Bei stationären Gaswarnanlagen muss die gesamte Sicherheitskette betrachtet werden:

Gaszutritt → Sensorkopf → Messwertgeber → Verkabelung beziehungsweise Bus → Gaswarnzentrale → Alarmrelais → Lüftung, Abschaltung oder Alarmierung

Eine elektrische Simulation des 4–20-mA-Signals prüft zwar Auswertung, Alarmgrenzen und Folgeschaltungen, aber nicht:

• den Gaszutritt zum Sensor,
• die Durchlässigkeit von Filter und Sinterelement,
• die katalytische Empfindlichkeit,
• die reale Reaktionszeit.

Für den vollständigen Funktionstest muss geeignetes Prüfgas am Sensorkopf aufgegeben werden.

Bei der Prüfung sind zu dokumentieren:

• Prüfgas und Konzentration,
• Gasdurchfluss,
• Kalibrieradapter,
• Sensoranzeige,
• Ansprechzeit,
• Voralarm und Hauptalarm,
• Ausgangssignal,
• Reaktion der Gaswarnzentrale,
• angesteuerte Schutzfunktionen.

Die Prüfintervalle ergeben sich aus Herstellerangaben, Gefährdungsbeurteilung, einschlägigen Regeln, betrieblicher Erfahrung und der Bedeutung der Sicherheitsfunktion.

Tragbare Gaswarngeräte sicher organisieren

Tragbare Gaswarngeräte werden wechselnden Umgebungen ausgesetzt. Sie können mit Sprühnebel, Lösemitteln, hohen Gaskonzentrationen, Feuchtigkeit und mechanischen Stößen in Kontakt kommen.

Ein geeignetes Geräteverwaltungssystem umfasst:

• eindeutige Geräte- und Sensoridentifikation,
• Funktionskontrolle vor dem vorgesehenen Einsatz entsprechend Hersteller- und Betriebsvorgabe,
• regelmäßige quantitative Kalibrierkontrolle,
• vollständige Kalibrierung in festgelegten Intervallen,
• Prüfung nach auffälliger Exposition oder Überbereich,
• Dokumentation von Bump-Test und Kalibrierung,
• Kontrolle von Prüfgas, Verfallsdatum und Flaschendruck,
• geregelte Außerbetriebnahme nicht bestandener Geräte.

Automatische Prüfstationen reduzieren Bedienfehler und ermöglichen eine nachvollziehbare Zuordnung der Prüfergebnisse zum jeweiligen Gerät.

Auch bei einer automatischen Station müssen Prüfgas, Regler, Gasweg, Adapter und Softwarekonfiguration zum Gerät passen.

Wann sind IR- oder MPS-Sensoren sinnvoll?

In Bereichen mit regelmäßigem Auftreten von Katalysatorgiften kann ein alternatives Messprinzip sinnvoll sein.

Infrarotsensoren

Infrarotsensoren messen die Absorption bestimmter Wellenlängen durch das Zielgas. Sie benötigen keine katalytische Verbrennung und sind daher nicht auf dieselbe Weise durch Silikone oder Schwefelverbindungen vergiftbar.

Vorteile sind:

• kein Verbrauch des Zielgases am Sensor,
• kein katalytischer Katalysator,
• Messung auch bei geringem Sauerstoffgehalt möglich,
• gute Langzeitstabilität bei geeigneten Kohlenwasserstoffen.

Einschränkungen sind:

• Wasserstoff wird mit üblichen Kohlenwasserstoff-IR-Sensoren nicht erfasst.
• Das Ansprechverhalten hängt vom jeweiligen Gas und Kalibriergas ab.
• Optische Verschmutzungen und Kondensation können die Messung beeinflussen.

MPS-Sensoren

MPS-Sensoren bestimmen Eigenschaften eines beheizten Sensorelements und bewerten daraus unterschiedliche brennbare Gase. Entsprechende Ausführungen sind gegenüber typischen Pellistor-Katalysatorgiften widerstandsfähig und können mehrere brennbare Gase mit einer Sensorkonfiguration erfassen.

Die konkrete Eignung muss dennoch für Zielgase, Messbereich, Umgebungsbedingungen, Explosionsschutz und geforderte Sicherheitsfunktion geprüft werden.

Vergiftungsresistente Pellistoren

Für Anwendungen, in denen das katalytische Prinzip weiterhin erforderlich ist, stehen vergiftungsresistentere Pellistor-Ausführungen zur Verfügung. Sie besitzen eine höhere Widerstandsfähigkeit, sind jedoch nicht grundsätzlich gegen jede Konzentration und Expositionsdauer immun.

Praxisbeispiel: Silikonspray in einer Werkstatt

In einer Instandhaltungswerkstatt werden mehrere tragbare Viergaswarngeräte eingesetzt. Die Geräte überwachen Kohlenmonoxid, Schwefelwasserstoff, Sauerstoff und brennbare Gase.

Bei der Wartung pneumatischer Komponenten wird ein neues silikonhaltiges Gleitmittel als Spray verwendet. Die Gaswarngeräte liegen während der Arbeiten eingeschaltet auf einer benachbarten Werkbank.

Am nächsten Arbeitstag starten alle Geräte normal:

• Der Selbsttest wird bestanden.
• Die UEG-Anzeige steht auf 0 %.
• Die Sauerstoffanzeige ist plausibel.
• Es wird keine Fehlermeldung angezeigt.

Bei der Funktionsprüfung mit Prüfgas reagieren zwei Geräte normal. Das dritte Gerät zeigt beim UEG-Kanal nur 18 % UEG an, obwohl das Prüfgas einen erwarteten Wert von 50 % UEG erzeugen soll. Der Alarm wird verspätet ausgelöst.

Nach einer kontrollierten Kalibrierprüfung bestätigt sich die zu geringe Empfindlichkeit. Eine vollständige Kalibrierung kann nicht innerhalb der zulässigen Einstellgrenzen abgeschlossen werden. Der katalytische Sensor wird ersetzt.

Die anschließenden organisatorischen Maßnahmen umfassen:

• Verbot silikonhaltiger Sprays im Lager- und Prüfbereich der Detektoren,
• Prüfung und Kennzeichnung geeigneter Ersatzprodukte,
• Aufnahme katalysatorschädigender Stoffe in die Arbeitsfreigabe,
• Funktionsprüfung nach entsprechenden Wartungsarbeiten,
• getrennte Lagerung von Gaswarngeräten und Chemikalien.

Das Beispiel zeigt, dass Nullanzeige und erfolgreicher elektronischer Selbsttest eine Sensorvergiftung nicht ausschließen.

Typische Fehler im Umgang mit katalytischen Sensoren

Fehler	Mögliche Folge	Geeignete Maßnahme
Nullanzeige als Funktionsnachweis betrachtet	Vergifteter Sensor bleibt unentdeckt	Sensor regelmäßig mit geeignetem Prüfgas beaufschlagen
Nur elektronischer Selbsttest durchgeführt	Gasweg und katalytische Empfindlichkeit werden nicht geprüft	Vollständige Funktionskontrolle am Sensorkopf durchführen
Silikonspray neben dem Detektor verwendet	Dauerhafte Katalysatorvergiftung möglich	Kritische Stoffe vermeiden und anschließend Prüfgastest durchführen
H₂S-Kanal reagiert, daher UEG-Kanal als funktionsfähig angesehen	Geschädigter katalytischer Sensor bleibt unerkannt	Jeden Sensorkanal mit geeignetem Prüfgas prüfen
Bump-Test nur anhand des Alarms bewertet	Zu geringe Signalhöhe oder langsame Reaktion werden übersehen	Zusätzlich Messwert und Reaktionszeit dokumentieren
Falsches Prüfgas verwendet	Sensorreaktion ist nicht korrekt bewertbar	Herstellerfreigabe und Gasfaktoren berücksichtigen
Prüfgas mit falschem Durchfluss aufgegeben	Unplausible Anzeige oder beschädigter Sensor	Vorgeschriebenen Regler und Kalibrieradapter verwenden
Abgelaufenes Prüfgas verwendet	Falsche Kalibrierung oder fehlerhafte Bewertung	Verfallsdatum und Zertifikat prüfen
Sensor nach Überbereich sofort weiterverwendet	Schädigung oder verringerte Empfindlichkeit bleibt unentdeckt	Herstellervorgaben und erneute Funktionsprüfung beachten
Beliebiger Aktivkohlefilter montiert	Zielgas wird ebenfalls zurückgehalten	Nur freigegebenes Filterzubehör einsetzen
Messkanal nach Wartung nur elektronisch entsperrt	Sensorvergiftung oder blockierter Gasweg bleibt unentdeckt	Vor Freigabe Prüfgas am Sensor aufgeben
Kalibrierfaktor immer weiter erhöht	Stark gealterter Sensor wird künstlich im Betrieb gehalten	Kalibrierreserve beurteilen und Sensor rechtzeitig ersetzen
Katalytischer Sensor in inertisierter Atmosphäre eingesetzt	Gefährlich niedrige oder fehlende Anzeige	Sauerstoffabhängigkeit prüfen und geeignetes Messprinzip wählen

Was gehört in die Prüf- und Expositionsdokumentation?

Eine nachvollziehbare Dokumentation sollte mindestens enthalten:

• Geräte- und Sensoridentifikation,
• Sensorprinzip und Zielgas,
• Kalibriergas und eingestellte Gaskennlinie,
• Datum, Uhrzeit und verantwortliche Person,
• Prüfgasbezeichnung und Konzentration,
• Flaschennummer und Verfallsdatum,
• verwendeter Regler und Gasdurchfluss,
• Bump-Test-Ergebnis,
• angezeigter Maximalwert,
• Zeit bis Vor- und Hauptalarm,
• Ergebnis der Kalibrierkontrolle,
• durchgeführte Kalibrierung,
• Kalibrierfaktor beziehungsweise Empfindlichkeitsentwicklung,
• Filterzustand und Filterwechsel,
• mögliche Exposition gegenüber Katalysatorgiften,
• Überbereichs- oder Alarmereignisse,
• Sensorwechsel und Ersatzteilidentifikation,
• Freigabe oder Außerbetriebnahme.

Bei einer vermuteten Vergiftung sollte zusätzlich das verwendete Produkt mit Handelsname, Hersteller und Sicherheitsdatenblatt dokumentiert werden. Dadurch lassen sich wiederkehrende Ausfälle bestimmten Wartungs- oder Produktionsstoffen zuordnen.

Welche Produkte und Lösungen eignen sich?

T4 tragbares Viergas-Personenschutzgerät

Das T4 überwacht gleichzeitig Kohlenmonoxid, Schwefelwasserstoff, Sauerstoff und brennbare Gase. Es verfügt über akustische, optische und vibrierende Alarme sowie eine Statusanzeige für den Gerätezustand.

Die konkrete Sensorbestückung und Sensortechnologie müssen anhand der Geräteausführung geprüft werden. Bei einer Ausführung mit katalytischem Sensor gelten die beschriebenen Anforderungen an Prüfgas, Sauerstoffgehalt und mögliche Katalysatorgifte.

I-Test automatische Prüfstation

Die I-Test-Prüfstation führt Bump-Tests für kompatible T4- und Gas-Pro-Geräte automatisch durch.

Die Station kontrolliert die Sensorreaktion, den Gasweg sowie akustische und optische Alarme. Ein Bump-Test dauert weniger als eine Minute. Prüf- und Kalibrierdaten können gespeichert und über die zugehörige Software dokumentiert werden.

Dadurch lassen sich Geräte identifizieren, deren UEG-Sensor nicht ausreichend oder zu langsam auf das Prüfgas reagiert.

Gas-Pro IR

Das Gas-Pro IR verwendet für die Messung brennbarer Gase eine Infrarot-Sensortechnologie. Damit besteht nicht dieselbe Empfindlichkeit gegenüber Katalysatorgiften wie bei einem Pellistor.

Die IR-Ausführung eignet sich besonders für Bereiche, in denen regelmäßig Silikone oder andere katalysatorschädigende Stoffe auftreten können. Zu beachten ist, dass übliche Kohlenwasserstoff-IR-Sensoren Wasserstoff nicht erfassen.

T4x mit MPS-Sensor

Das T4x ist mit MPS-Sensortechnologie für brennbare Gase erhältlich. Der Sensor ist gegenüber typischen Pellistor-Katalysatorgiften widerstandsfähig und kann mehr als 15 brennbare Gase berücksichtigen.

Diese Ausführung kann eine geeignete Alternative darstellen, wenn wechselnde Brenngase oder ein relevantes Risiko durch Silikone, Schwefelverbindungen und andere Katalysatorgifte bestehen.

SMART S-MS stationäres Gaswarngerät

Das SMART S-MS ist ein stationäres Gaswarngerät für industrielle und petrochemische Anwendungen.

Je nach Zielgas und Konfiguration stehen unterschiedliche Sensorköpfe und Sensorprinzipien zur Verfügung. Für brennbare Gase kann bei der Projektierung zwischen katalytischen und alternativen Messprinzipien abgewogen werden.

SMART 3G-D3 stationärer Gasdetektor

Der SMART 3G-D3 unterstützt katalytische, elektrochemische und Infrarot-Sensoren. Das Gerät bietet 4–20-mA-, Kommunikations- und Relaisfunktionen für industrielle Gaswarnsysteme.

Die Auswahl der Sensortechnologie kann dadurch gezielt auf das Zielgas, die Umgebungsbedingungen und das Risiko einer Sensorvergiftung abgestimmt werden.

ICS Schneider Messtechnik unterstützt bei der Auswahl von Sensortechnologie, Ziel- und Kalibriergas, Prüfgas, Prüfstation, Gaswarnzentrale sowie bei der Planung von Bump-Test-, Kalibrier- und Wartungsabläufen.

Fazit

Katalytische Sensoren erkennen brennbare Gase über deren Oxidation an einer erhitzten Katalysatoroberfläche. Silikone, Schwefel-, Blei-, Phosphor- und bestimmte Halogenverbindungen können diese Oberfläche hemmen oder dauerhaft vergiften.

Ein geschädigter Sensor kann weiterhin einen stabilen Nullwert anzeigen und einen elektronischen Selbsttest bestehen. Ein Nullwert beweist deshalb nicht, dass der Sensor noch ausreichend empfindlich ist.

Die vollständige Funktion lässt sich nur durch Beaufschlagung mit geeignetem Prüfgas nachweisen. Ein Bump-Test kontrolliert grundsätzlich Gaszutritt, Sensorreaktion und Alarmierung. Für eine belastbare Bewertung der Empfindlichkeit sind zusätzlich angezeigter Messwert und Reaktionszeit zu beurteilen.

Nach einer möglichen Exposition gegenüber Katalysatorgiften muss das Gerät gekennzeichnet, geprüft und gegebenenfalls außer Betrieb genommen werden. Eine vollständige Kalibrierung kann normale Drift korrigieren, aber keinen dauerhaft vergifteten Katalysator regenerieren.

Silikonhaltige Sprays, Dichtmassen und Schmierstoffe sollten von Gaswarngeräten und Sensorköpfen ferngehalten werden. Wartungsarbeiten mit kritischen Stoffen müssen in Arbeitsfreigaben und Geräteprüfungen berücksichtigt werden.

In Bereichen mit regelmäßigem Auftreten von Sensorgiften können Infrarot-, MPS- oder vergiftungsresistentere Sensorausführungen technisch sinnvoller sein. Die Auswahl muss jedoch immer auf Zielgas, Sauerstoffgehalt, Explosionsschutz und Sicherheitsfunktion abgestimmt werden.

Häufige Fragen zur Vergiftung katalytischer Gassensoren

Kann ein vergifteter Sensor weiterhin 0 % UEG anzeigen?

Ja. In sauberer Luft kann der Nullpunkt weiterhin plausibel sein, obwohl die Empfindlichkeit gegenüber brennbarem Gas stark reduziert ist.

Erkennt der interne Selbsttest eine Sensorvergiftung?

Nicht zwangsläufig. Viele Selbsttests prüfen Elektronik, Versorgung und Leitungsverbindungen, aber nicht die tatsächliche katalytische Reaktion auf Gas.

Welche Stoffe vergiften katalytische Sensoren?

Besonders kritisch sind Silikone und Siloxane, Blei- und Phosphorverbindungen sowie je nach Sensor Schwefelverbindungen, Hydride und halogenierte Kohlenwasserstoffe.

Kann ein einziges Silikonspray den Sensor beschädigen?

Eine intensive Exposition gegenüber flüchtigen Silikonverbindungen kann bereits zu einer erheblichen Empfindlichkeitsabnahme führen. Die Wirkung hängt von Produkt, Konzentration, Abstand und Expositionsdauer ab.

Ist Schwefelwasserstoff immer ein dauerhaftes Sensorgift?

Die Wirkung ist sensor- und expositionsabhängig. Schwefelwasserstoff kann katalytische Sensoren vorübergehend inhibieren oder dauerhaft schädigen. Nach der Exposition ist eine Prüfgaskontrolle erforderlich.

Was ist der Unterschied zwischen Bump-Test und Kalibrierung?

Der Bump-Test ist primär eine Funktionsprüfung von Sensorreaktion und Alarmen. Eine Kalibrierkontrolle bewertet die quantitative Anzeige. Bei der vollständigen Kalibrierung wird das Gerät auf bekannte Referenzwerte eingestellt.

Reicht es aus, wenn der Alarm beim Bump-Test ausgelöst wird?

Nicht immer. Ein geschädigter Sensor kann den Alarm verspätet oder nur knapp erreichen. Nach kritischer Exposition sollten auch Signalhöhe und Reaktionszeit bewertet werden.

Kann ein vergifteter Sensor neu kalibriert werden?

Eine geringe Drift kann korrigiert werden. Bei einer dauerhaften Vergiftung lässt sich die ursprüngliche katalytische Aktivität durch Kalibrierung nicht wiederherstellen. Der Sensor muss ersetzt werden.

Warum reagieren katalytische Sensoren in Stickstoff nicht richtig?

Das Messprinzip benötigt Sauerstoff für die Oxidation des brennbaren Gases. In inertisierten oder stark sauerstoffarmen Atmosphären kann die Anzeige deutlich zu niedrig sein.

Sind Infrarotsensoren gegen Silikone unempfindlich?

Sie besitzen keinen katalytischen Pellistor und werden daher nicht auf dieselbe Weise vergiftet. Optische Verschmutzung, Kondensation und ungeeignete Zielgase können ihre Funktion dennoch beeinträchtigen.

Kann ein IR-Sensor Wasserstoff erkennen?

Übliche IR-Sensoren für brennbare Kohlenwasserstoffe erkennen Wasserstoff nicht. Für Wasserstoff ist eine dafür geeignete andere Sensortechnologie erforderlich.

Darf ein stationärer Kanal während Silikonarbeiten abgedeckt werden?

Nur im Rahmen eines freigegebenen Verfahrens mit geeigneten Ersatzmaßnahmen. Nach den Arbeiten müssen Abdeckung oder Sperre entfernt und die Sensorfunktion mit Prüfgas bestätigt werden.