Mercredi, Mars 16 2011 21: 30

Soudage et découpe thermique

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Cet article est une révision de la 3e édition de l'article de l'Encyclopédie de la santé et de la sécurité au travail « Soudage et coupage thermique » par GS Lyndon.

Présentation du processus

Soudage est un terme générique faisant référence à l'union de pièces de métal sur des faces de joint rendues plastiques ou liquides par la chaleur ou la pression, ou les deux. Les trois sources directes courantes de chaleur sont :

  1. flamme produite par la combustion d'un gaz combustible avec de l'air ou de l'oxygène
  2. arc électrique, formé entre une électrode et une pièce ou entre deux électrodes
  3. résistance électrique offerte au passage du courant entre deux ou plusieurs pièces.

 

D'autres sources de chaleur pour le soudage sont décrites ci-dessous (voir tableau 1).

Tableau 1. Entrées de matériaux de procédé et sorties de pollution pour la fusion et l'affinage du plomb

Processus

Apport matériel

Émissions atmosphériques

Déchets de processus

Autres déchets

Frittage de plomb

Minerai de plomb, fer, silice, fondant calcaire, coke, soude, cendre, pyrite, zinc, caustique, poussière de dépoussiérage

Anhydride sulfureux, particules contenant du cadmium et du plomb

   

Fusion du plomb

Plomb fritté, coke

Anhydride sulfureux, particules contenant du cadmium et du plomb

Eaux usées de lavage de l'usine, eau de granulation des scories

Laitier contenant des impuretés telles que le zinc, le fer, la silice et la chaux, solides de retenue de surface

Scories de plomb

Plomb lingot, carbonate de soude, soufre, poussière de dépoussiérage, coke

   

Laitier contenant des impuretés telles que le cuivre, les solides de retenue de surface

Affinage du plomb

Lingots de plomb

     

 

In soudage et coupage au gaz, l'oxygène ou l'air et un gaz combustible sont introduits dans un chalumeau (torche) dans lequel ils sont mélangés avant la combustion au niveau de la buse. La sarbacane est généralement tenue à la main (voir figure 1). La chaleur fait fondre les faces métalliques des pièces à assembler, les faisant couler ensemble. Un métal d'apport ou un alliage est fréquemment ajouté. L'alliage a souvent un point de fusion inférieur à celui des pièces à assembler. Dans ce cas, les deux pièces ne sont généralement pas portées à température de fusion (brasage, brasage). Des flux chimiques peuvent être utilisés pour empêcher l'oxydation et faciliter l'assemblage.

Figure 1. Soudage au gaz avec une torche et une tige de métal filtrant. Le soudeur est protégé par un tablier en cuir, des gantelets et des lunettes

MET040F1

Dans le soudage à l'arc, l'arc est amorcé entre une électrode et les pièces. L'électrode peut être connectée à une alimentation électrique en courant alternatif (AC) ou en courant continu (DC). La température de cette opération est d'environ 4,000°C lorsque les pièces fusionnent. Habituellement, il est nécessaire d'ajouter du métal fondu au joint soit en faisant fondre l'électrode elle-même (procédés à électrode consommable), soit en fondant une tige de remplissage séparée qui ne transporte pas de courant (procédés à électrode non consommable).

La plupart des soudages à l'arc conventionnels sont effectués manuellement au moyen d'une électrode consommable recouverte (enrobée) dans un porte-électrode portatif. Le soudage est également réalisé par de nombreux procédés de soudage électrique semi ou entièrement automatiques tels que le soudage par résistance ou l'alimentation continue des électrodes.

Pendant le processus de soudage, la zone de soudage doit être protégée de l'atmosphère afin d'éviter l'oxydation et la contamination. Il existe deux types de protection : les revêtements de flux et la protection par gaz inerte. Dans soudage à l'arc sous flux protégé, l'électrode consommable est constituée d'un noyau métallique entouré d'un matériau de revêtement de flux, qui est généralement un mélange complexe de minéraux et d'autres composants. Le flux fond au fur et à mesure que le soudage progresse, recouvrant le métal fondu de laitier et enveloppant la zone de soudage d'une atmosphère protectrice de gaz (par exemple, le dioxyde de carbone) généré par le flux chauffé. Après le soudage, le laitier doit être éliminé, souvent par écaillage.

In soudage à l'arc sous protection gazeuse, une couverture de gaz inerte scelle l'atmosphère et empêche l'oxydation et la contamination pendant le processus de soudage. L'argon, l'hélium, l'azote ou le dioxyde de carbone sont couramment utilisés comme gaz inertes. Le gaz choisi dépend de la nature des matériaux à souder. Les deux types les plus populaires de soudage à l'arc sous protection gazeuse sont le métal et le gaz inerte au tungstène (MIG et TIG).

Soudage par résistance consiste à utiliser la résistance électrique au passage d'un courant élevé à basse tension à travers des composants à souder pour générer de la chaleur pour faire fondre le métal. La chaleur générée à l'interface entre les composants les amène à des températures de soudage.

Les dangers et leur prévention

Tout soudage comporte des risques d'incendie, de brûlures, de chaleur rayonnante (rayonnement infrarouge) et d'inhalation de fumées métalliques et d'autres contaminants. D'autres risques associés à des procédés de soudage spécifiques comprennent les risques électriques, le bruit, le rayonnement ultraviolet, l'ozone, le dioxyde d'azote, le monoxyde de carbone, les fluorures, les bouteilles de gaz comprimé et les explosions. Voir le tableau 2 pour plus de détails.

Tableau 2. Description et dangers des procédés de soudage

Processus de soudage

Description

Dangers

Soudage et coupage au gaz

Soudage

La torche fait fondre la surface métallique et la tige de remplissage, provoquant la formation d'un joint.

Fumées métalliques, dioxyde d'azote, monoxyde de carbone, bruit, brûlures, rayonnement infrarouge, incendie, explosions

Brasage

Les deux surfaces métalliques sont collées sans faire fondre le métal. La température de fusion du métal d'apport est supérieure à 450 °C. Le chauffage se fait par chauffage à la flamme, chauffage par résistance et chauffage par induction.

Fumées métalliques (surtout cadmium), fluorures, incendie, explosion, brûlures

Soudure

Similaire au brasage, sauf que la température de fusion du métal d'apport est inférieure à 450 °C. Le chauffage se fait également à l'aide d'un fer à souder.

Flux, vapeurs de plomb, brûlures

Coupe de métal et gougeage à la flamme

Dans une variante, le métal est chauffé par une flamme, et un jet d'oxygène pur est dirigé sur le point de découpe et déplacé le long de la ligne à découper. Lors du gougeage à la flamme, une bande de métal de surface est enlevée mais le métal n'est pas coupé.

Fumées métalliques, dioxyde d'azote, monoxyde de carbone, bruit, brûlures, rayonnement infrarouge, incendie, explosions

Soudage sous pression de gaz

Les pièces sont chauffées par des jets de gaz sous pression et forgées ensemble.

Fumées métalliques, dioxyde d'azote, monoxyde de carbone, bruit, brûlures, rayonnement infrarouge, incendie, explosions

Soudage à l'arc sous protection contre le flux

Soudage à l'arc sous protection (SMAC); soudage à l'arc "à la baguette" ; soudage manuel à l'arc métallique (MMA); soudage à l'arc ouvert

Utilise une électrode consommable constituée d'un noyau métallique entouré d'un revêtement de flux

Fumées métalliques, fluorures (en particulier avec des électrodes à faible teneur en hydrogène), rayonnement infrarouge et ultraviolet, brûlures, électricité, incendie ; aussi bruit, ozone, dioxyde d'azote

Soudage à l'arc submergé (SAW)

Une couverture de flux granulé est déposée sur la pièce, suivie d'une électrode en fil métallique nu consommable. L'arc fait fondre le flux pour produire un écran protecteur en fusion dans la zone de soudage.

Fluorures, feu, brûlures, rayonnement infrarouge, électrique ; également les vapeurs métalliques, le bruit, le rayonnement ultraviolet, l'ozone et le dioxyde d'azote

Soudage à l'arc sous protection gazeuse

Gaz inerte métallique (MIG); soudage à l'arc gaz-métal (GMAC)

L'électrode est normalement un fil nu consommable de composition similaire au métal fondu et est alimenté en continu vers l'arc.

Rayonnement ultraviolet, fumées métalliques, ozone, monoxyde de carbone (avec CO2 gaz), dioxyde d'azote, feu, brûlures, rayonnement infrarouge, électrique, fluorures, bruit

Gaz inerte de tungstène (TIG); soudage à l'arc sous gaz tungstène (GTAW); héliarc

L'électrode de tungstène est non consommable et le métal d'apport est introduit manuellement comme consommable dans l'arc.

Rayonnement ultraviolet, vapeurs métalliques, ozone, dioxyde d'azote, feu, brûlures, rayonnement infrarouge, électrique, bruit, fluorures, monoxyde de carbone


Soudage à l'arc plasma (PAW) et projection à l'arc plasma ; découpe à l'arc de tungstène

Semblable au soudage TIG, sauf que l'arc et le flux de gaz inertes passent à travers un petit orifice avant d'atteindre la pièce, créant un « plasma » de gaz hautement ionisé qui peut atteindre des températures supérieures à 33,400 XNUMX °C. Ceci est également utilisé pour la métallisation.

Vapeurs métalliques, ozone, dioxyde d'azote, rayonnement ultraviolet et infrarouge, bruit ; feu, brûlures, électricité, fluorures, monoxyde de carbone, rayons X possibles

Soudage à l'arc avec noyau de flux (FCAW); soudage au gaz actif métallique (MAG)

Utilise une électrode consommable à noyau de flux ; peut avoir un bouclier de dioxyde de carbone (MAG)

Rayonnement ultraviolet, fumées métalliques, ozone, monoxyde de carbone (avec CO2 gaz), dioxyde d'azote, feu, brûlures, rayonnement infrarouge, électrique, fluorures, bruit

Soudage par résistance électrique

Soudage par résistance (par points, à la molette, par projection ou bout à bout)

Un courant élevé à basse tension traverse les deux composants à partir des électrodes. La chaleur générée à l'interface entre les composants les amène à des températures de soudage. Lors du passage du courant, la pression des électrodes produit une soudure forgée. Aucun flux ou métal d'apport n'est utilisé.

Ozone, bruit (parfois), risques liés aux machines, incendie, brûlures, électricité, vapeurs métalliques

Soudage sous laitier électro

Utilisé pour le soudage bout à bout vertical. Les pièces sont placées verticalement, avec un espace entre elles, et des plaques ou sabots de cuivre sont placés sur un ou les deux côtés du joint pour former un bain. Un arc est établi sous une couche de flux entre un ou plusieurs fils d'électrode alimentés en continu et une plaque métallique. Un bain de métal en fusion se forme, protégé par un fondant ou un laitier en fusion, qui est maintenu en fusion par résistance au courant passant entre l'électrode et les pièces. Cette chaleur générée par la résistance fait fondre les côtés du joint et le fil d'électrode, remplissant le joint et réalisant une soudure. Au fur et à mesure que le soudage progresse, le métal en fusion et le laitier sont maintenus en position en déplaçant les plaques de cuivre.

Brûlures, incendie, rayonnement infrarouge, électricité, vapeurs métalliques

Soudage par étincelage

Les deux pièces métalliques à souder sont reliées à une source basse tension à fort courant. Lorsque les extrémités des composants sont mises en contact, un courant important circule, provoquant un "clignotement" et amenant les extrémités des composants aux températures de soudage. Une soudure forgée est obtenue par pression.

Électricité, brûlures, incendie, vapeurs métalliques


Autres procédés de soudage

Soudage par faisceau d'électrons

Une pièce dans une chambre à vide est bombardée par un faisceau d'électrons provenant d'un canon à électrons à haute tension. L'énergie des électrons est transformée en chaleur lorsqu'ils frappent la pièce, faisant ainsi fondre le métal et fondant la pièce.

Rayons X à haute tension, électriques, brûlures, poussières métalliques, espaces confinés

Découpe Arcair

Un arc est amorcé entre l'extrémité d'une électrode en carbone (dans un porte-électrode manuel avec sa propre alimentation en air comprimé) et la pièce. Le métal en fusion produit est soufflé par des jets d'air comprimé.

Vapeurs métalliques, monoxyde de carbone, dioxyde d'azote, ozone, feu, brûlures, rayonnement infrarouge, électricité

Soudage par friction

Une technique de soudage purement mécanique dans laquelle un composant reste immobile tandis que l'autre tourne contre lui sous pression. La chaleur est générée par le frottement et à la température de forgeage, la rotation cesse. Une pression de forgeage effectue ensuite la soudure.

Chaleur, brûlures, risques liés aux machines

Soudage et perçage laser

Les faisceaux laser peuvent être utilisés dans des applications industrielles nécessitant une précision exceptionnelle, telles que les assemblages miniatures et les microtechniques dans l'industrie électronique ou les filières pour l'industrie des fibres artificielles. Le faisceau laser fond et joint les pièces.

Électricité, rayonnement laser, rayonnement ultraviolet, incendie, brûlures, vapeurs métalliques, produits de décomposition des revêtements de pièces

Goujons soudés

Un arc est amorcé entre un goujon métallique (agissant comme électrode) maintenu dans un pistolet de soudage de goujons et la plaque métallique à assembler, et élève la température des extrémités des composants jusqu'au point de fusion. Le pistolet force le goujon contre la plaque et le soude. Le blindage est assuré par une virole en céramique entourant le plot.

Fumées métalliques, rayonnement infrarouge et ultraviolet, brûlures, électricité, incendie, bruit, ozone, dioxyde d'azote

Soudage thermite

Un mélange de poudre d'aluminium et d'une poudre d'oxyde métallique (fer, cuivre, etc.) est allumé dans un creuset, produisant du métal en fusion avec dégagement de chaleur intense. Le creuset est taraudé et le métal en fusion s'écoule dans la cavité à souder (qui est entourée d'un moule en sable). Ceci est souvent utilisé pour réparer des pièces moulées ou des pièces forgées.

Incendie, explosion, rayonnement infrarouge, brûlures

 

Une grande partie du soudage n'est pas effectuée dans des ateliers où les conditions peuvent généralement être contrôlées, mais sur le terrain dans la construction ou la réparation de grandes structures et de machines (par exemple, charpentes de bâtiments, ponts et tours, navires, locomotives et wagons de chemin de fer, équipement lourd, etc. au). Le soudeur peut être amené à transporter tout son équipement sur le chantier, à l'installer et à travailler dans des espaces confinés ou sur des échafaudages. Des efforts physiques, une fatigue excessive et des blessures musculo-squelettiques peuvent s'ensuivre lorsqu'on doit s'étendre, s'agenouiller ou travailler dans d'autres positions inconfortables et inconfortables. Le stress thermique peut résulter du travail par temps chaud et des effets occlusifs de l'équipement de protection individuelle, même sans la chaleur générée par le processus de soudage.

Bouteilles de gaz comprimé

Dans les installations de soudage au gaz à haute pression, l'oxygène et le gaz combustible (acétylène, hydrogène, gaz de ville, propane) sont amenés à la torche à partir de bouteilles. Les gaz sont stockés dans ces bouteilles à haute pression. Les risques spéciaux d'incendie et d'explosion et les précautions à prendre pour une utilisation et un stockage sûrs des gaz combustibles sont également abordés ailleurs dans ce Encyclopédie. Les précautions suivantes doivent être respectées :

  • Seuls des régulateurs de pression conçus pour le gaz utilisé doivent être montés sur les bouteilles. Par exemple, un régulateur d'acétylène ne doit pas être utilisé avec du gaz de houille ou de l'hydrogène (bien qu'il puisse être utilisé avec du propane).
  • Les chalumeaux doivent être maintenus en bon état et nettoyés à intervalles réguliers. Un bâton de bois dur ou un fil de laiton doux doit être utilisé pour nettoyer les pointes. Ils doivent être connectés aux régulateurs avec des tuyaux spéciaux renforcés de toile placés de telle manière qu'ils ne risquent pas d'être endommagés.
  • Les bouteilles d'oxygène et d'acétylène doivent être entreposées séparément et uniquement dans des locaux résistants au feu, dépourvus de matériaux inflammables et placés de manière à pouvoir être facilement enlevés en cas d'incendie. Les codes locaux du bâtiment et de protection contre les incendies doivent être consultés.
  • Le code couleur en vigueur ou préconisé pour l'identification des bouteilles et accessoires doit être scrupuleusement respecté. Dans de nombreux pays, les codes de couleurs internationalement acceptés utilisés pour le transport de matières dangereuses sont appliqués dans ce domaine. Les arguments en faveur de l'application de normes internationales uniformes à cet égard sont renforcés par des considérations de sécurité liées à la migration internationale croissante des travailleurs de l'industrie.

 

Générateurs d'acétylène

Dans le procédé de soudage au gaz à basse pression, l'acétylène est généralement produit dans des générateurs par réaction de carbure de calcium et d'eau. Le gaz est ensuite acheminé vers la torche de soudage ou de coupage dans laquelle de l'oxygène est introduit.

Les centrales électriques fixes doivent être installées soit à l'air libre, soit dans un bâtiment bien aéré à l'écart des ateliers principaux. La ventilation du local du groupe électrogène doit être telle qu'elle empêche la formation d'une atmosphère explosive ou toxique. Un éclairage adéquat doit être fourni; les interrupteurs, autres appareillages électriques et lampes électriques doivent être situés à l'extérieur du bâtiment ou être antidéflagrants. La fumée, les flammes, les torches, les installations de soudure ou les matériaux inflammables doivent être exclus de la maison ou du voisinage d'une génératrice à ciel ouvert. Bon nombre de ces précautions s'appliquent également aux générateurs portatifs. Les génératrices portatives doivent être utilisées, nettoyées et rechargées uniquement à l'air libre ou dans un magasin bien aéré, à l'écart de tout matériau inflammable.

Le carbure de calcium est fourni dans des fûts scellés. Le matériel doit être stocké et maintenu au sec, sur une plate-forme élevée au-dessus du niveau du sol. Les magasins doivent être situés à l'abri et, s'ils sont contigus à un autre bâtiment, le mur mitoyen doit être à l'épreuve du feu. Le local de stockage doit être convenablement ventilé par le toit. Les fûts ne doivent être ouverts qu'immédiatement avant le chargement du générateur. Un ouvre-porte spécial doit être fourni et utilisé ; un marteau et un ciseau ne doivent jamais être utilisés pour ouvrir des fûts. Il est dangereux de laisser les fûts en carbure de calcium exposés à toute source d'eau.

Avant de démonter un générateur, tout le carbure de calcium doit être retiré et l'installation remplie d'eau. L'eau doit rester dans l'usine pendant au moins une demi-heure pour s'assurer que chaque partie est exempte de gaz. Le démontage et l'entretien doivent être effectués uniquement par le fabricant de l'équipement ou par un spécialiste. Lorsqu'un générateur est rechargé ou nettoyé, aucune partie de l'ancienne charge ne doit être réutilisée.

Les morceaux de carbure de calcium coincés dans le mécanisme d'alimentation ou adhérant à des parties de la plante doivent être retirés avec précaution, à l'aide d'outils anti-étincelles en bronze ou en un autre alliage non ferreux approprié.

Toutes les personnes concernées doivent connaître parfaitement les instructions du fabricant, qui doivent être affichées bien en vue. Les précautions suivantes doivent également être respectées :

  • Une soupape de contre-pression bien conçue doit être installée entre le générateur et chaque chalumeau pour éviter les retours de flamme ou l'écoulement inverse du gaz. La vanne doit être régulièrement inspectée après un retour de flamme et le niveau d'eau doit être vérifié quotidiennement.
  • Seuls des chalumeaux de type injecteur conçus pour un fonctionnement à basse pression doivent être utilisés. Pour le chauffage et le coupage, le gaz de ville ou l'hydrogène à basse pression sont parfois employés. Dans ces cas, un clapet anti-retour doit être placé entre chaque chalumeau et l'alimentation principale ou la canalisation.
  • Une explosion peut être provoquée par un « retour de flamme », qui résulte du trempage de la pointe de la buse dans le bain de métal en fusion, de boue ou de peinture, ou de tout autre arrêt. Les particules de laitier ou de métal qui s'attachent à la pointe doivent être éliminées. La pointe doit également être refroidie fréquemment.
  • Les codes locaux du bâtiment et de prévention des incendies doivent être consultés.

 

Prévention des incendies et des explosions

Lors de la localisation des opérations de soudage, il convient de tenir compte des murs environnants, des sols, des objets à proximité et des déchets. Les procédures suivantes doivent être suivies :

  • Tous les matériaux combustibles doivent être enlevés ou adéquatement protégés par de la tôle ou d'autres matériaux appropriés ; les bâches ne doivent jamais être utilisées.
  • Les structures en bois doivent être découragées ou protégées de manière similaire. Les planchers de bois doivent être évités.
  • Des mesures de précaution doivent être prises en cas d'ouvertures ou de fissures dans les murs et les sols ; les matériaux inflammables dans les pièces adjacentes ou à l'étage inférieur doivent être déplacés vers un endroit sûr. Les codes locaux du bâtiment et de prévention des incendies doivent être consultés.
  • Un appareil d'extinction d'incendie approprié doit toujours être à portée de main. Dans le cas d'une installation basse pression utilisant un générateur d'acétylène, des seaux de sable sec doivent également être tenus à disposition ; les extincteurs à poudre sèche ou à dioxyde de carbone sont satisfaisants. L'eau ne doit jamais être utilisée.
  • Des pompiers peuvent être nécessaires. Une personne responsable doit être désignée pour surveiller le site pendant au moins une demi-heure après la fin des travaux, afin de faire face à tout départ de feu.
  • Étant donné que des explosions peuvent se produire lorsque du gaz acétylène est présent dans l'air dans n'importe quelle proportion entre 2 et 80 %, une ventilation et une surveillance adéquates sont nécessaires pour garantir l'absence de fuites de gaz. Seule de l'eau savonneuse doit être utilisée pour rechercher les fuites de gaz.
  • L'oxygène doit être soigneusement contrôlé. Par exemple, il ne doit jamais être rejeté dans l'air dans un espace confiné ; de nombreux métaux, vêtements et autres matériaux deviennent activement combustibles en présence d'oxygène. Dans l'oxycoupage, tout oxygène qui ne peut pas être consommé sera rejeté dans l'atmosphère ; le coupage au gaz ne doit jamais être entrepris dans un espace confiné sans dispositifs de ventilation appropriés.
  • Les alliages riches en magnésium ou autres métaux combustibles doivent être tenus à l'écart des flammes ou des arcs de soudage.
  • Le soudage des conteneurs peut être extrêmement dangereux. Si le contenu précédent est inconnu, un récipient doit toujours être traité comme s'il avait contenu une substance inflammable. Les explosions peuvent être évitées soit en enlevant tout matériau inflammable, soit en le rendant non explosif et ininflammable.
  • Le mélange d'aluminium et d'oxyde de fer utilisé dans le soudage aluminothermique est stable dans des conditions normales. Cependant, compte tenu de la facilité avec laquelle la poudre d'aluminium s'enflamme et de la nature quasi explosive de la réaction, des précautions appropriées doivent être prises lors de la manipulation et du stockage (éviter l'exposition à une chaleur élevée et à d'éventuelles sources d'inflammation).
  • Un programme écrit de permis de travail à chaud est requis pour le soudage dans certaines juridictions. Ce programme décrit les précautions et les procédures à suivre lors du soudage, du coupage, du brûlage, etc. Ce programme doit inclure les opérations spécifiques réalisées ainsi que les mesures de sécurité à mettre en œuvre. Il doit être spécifique à l'usine et peut inclure un système de permis interne qui doit être complété avec chaque opération individuelle.

 

Protection contre la chaleur et les risques de brûlures

Des brûlures des yeux et des parties exposées du corps peuvent survenir en raison du contact avec du métal chaud et des éclaboussures de particules métalliques incandescentes ou de métal en fusion. Dans le soudage à l'arc, une étincelle à haute fréquence utilisée pour amorcer l'arc peut provoquer de petites brûlures profondes si elle est concentrée en un point de la peau. Le rayonnement infrarouge et visible intense d'une flamme de soudage ou de coupage au gaz et le métal incandescent dans le bain de soudure peuvent gêner l'opérateur et les personnes se trouvant à proximité de l'opération. Chaque opération doit être envisagée à l'avance et les précautions nécessaires doivent être conçues et mises en œuvre. Des lunettes spécialement conçues pour le soudage et le coupage au gaz doivent être portées pour protéger les yeux de la chaleur et de la lumière émises par le travail. Les couvercles de protection sur le verre du filtre doivent être nettoyés au besoin et remplacés lorsqu'ils sont rayés ou endommagés. Lorsque du métal en fusion ou des particules chaudes sont émises, les vêtements de protection portés doivent dévier les éclaboussures. Le type et l'épaisseur des vêtements ignifuges portés doivent être choisis en fonction du degré de danger. Lors des opérations de coupage et de soudage à l'arc, des couvre-chaussures en cuir ou d'autres guêtres appropriées doivent être portés pour empêcher les particules chaudes de tomber dans les bottes ou les chaussures. Pour protéger les mains et les avant-bras contre la chaleur, les éclaboussures, les scories, etc., le gant de type gantelet en cuir avec manchettes en toile ou en cuir est suffisant. Les autres types de vêtements de protection comprennent les tabliers en cuir, les vestes, les manches, les leggings et les couvre-chefs. En soudage aérien, une cape et un capuchon de protection sont nécessaires. Tous les vêtements de protection doivent être exempts d'huile ou de graisse, et les coutures doivent être à l'intérieur, afin de ne pas piéger les globules de métal en fusion. Les vêtements ne doivent pas avoir de poches ou de poignets qui pourraient emprisonner les étincelles, et ils doivent être portés de manière à ce que les manches chevauchent les gants, les leggings chevauchent les chaussures, etc. Les vêtements de protection doivent être inspectés pour déceler les coutures éclatées ou les trous par lesquels du métal en fusion ou des scories pourraient pénétrer. Les articles lourds laissés chauds à la fin du soudage doivent toujours porter la mention « chaud » comme avertissement pour les autres travailleurs. Avec le soudage par résistance, la chaleur produite peut ne pas être visible et des brûlures peuvent résulter de la manipulation d'assemblages chauds. Les particules de métal chaud ou en fusion ne doivent pas sortir des soudures par points, par joints ou par projection si les conditions sont correctes, mais des écrans ininflammables doivent être utilisés et des précautions doivent être prises. Des écrans protègent également les passants des brûlures aux yeux. Les pièces détachées ne doivent pas être laissées dans la gorge de la machine car elles sont susceptibles d'être projetées avec une certaine vitesse.

Sécurité électrique

Bien que les tensions à vide dans le soudage à l'arc manuel soient relativement faibles (environ 80 V ou moins), les courants de soudage sont élevés et les circuits primaires des transformateurs présentent les dangers habituels des équipements fonctionnant à la tension de la ligne d'alimentation. Le risque de choc électrique ne doit donc pas être ignoré, en particulier dans les espaces exigus ou dans des positions non sécurisées.

Avant de commencer le soudage, l'installation de mise à la terre sur l'équipement de soudage à l'arc doit toujours être vérifiée. Les câbles et les connexions doivent être en bon état et d'une capacité adéquate. Une pince de mise à la terre appropriée ou une borne boulonnée doit toujours être utilisée. Lorsque deux machines à souder ou plus sont mises à la terre sur la même structure, ou lorsque d'autres outils électriques portatifs sont également utilisés, la mise à la terre doit être supervisée par une personne compétente. La position de travail doit être sèche, sûre et exempte d'obstacles dangereux. Un lieu de travail bien agencé, bien éclairé, bien aéré et rangé est important. Pour les travaux dans des espaces confinés ou des positions dangereuses, une protection électrique supplémentaire (dispositifs à vide, basse tension) peut être installée dans le circuit de soudage, garantissant que seul un courant de très basse tension est disponible au niveau du porte-électrode lorsque le soudage n'est pas en cours . (Voir la discussion sur les espaces confinés ci-dessous.) Des porte-électrodes dans lesquels les électrodes sont maintenues par une poignée à ressort ou un filetage sont recommandés. L'inconfort dû à l'échauffement peut être réduit par une isolation thermique efficace sur la partie du porte-électrode qui est tenue dans la main. Les mâchoires et les connexions des porte-électrodes doivent être nettoyées et resserrées périodiquement pour éviter toute surchauffe. Des dispositions doivent être prises pour loger le porte-électrode en toute sécurité lorsqu'il n'est pas utilisé au moyen d'un crochet isolé ou d'un support entièrement isolé. La connexion du câble doit être conçue de manière à ce qu'une flexion continue du câble n'entraîne pas l'usure et la défaillance de l'isolation. Il faut éviter de faire glisser des câbles et des tubes d'alimentation en gaz en plastique (procédés sous protection gazeuse) sur des plaques chauffantes ou des soudures. Le fil de l'électrode ne doit pas entrer en contact avec la tâche ou tout autre objet mis à la terre (masse). Les tubes en caoutchouc et les câbles recouverts de caoutchouc ne doivent pas être utilisés à proximité de la décharge haute fréquence, car l'ozone produit pourrira le caoutchouc. Des tubes en plastique et des câbles recouverts de chlorure de polyvinyle (PVC) doivent être utilisés pour toutes les alimentations du transformateur au porte-électrode. Les câbles gainés de caoutchouc vulcanisé ou résistant sont satisfaisants du côté primaire. La saleté et la poussière métallique ou autre conductrice peuvent provoquer une panne de l'unité de décharge à haute fréquence. Pour éviter cette condition, l'appareil doit être nettoyé régulièrement en soufflant de l'air comprimé. Une protection auditive doit être portée lors de l'utilisation d'air comprimé pendant plus de quelques secondes. Pour le soudage par faisceau d'électrons, la sécurité du matériel utilisé doit être vérifiée avant chaque opération. Pour se protéger contre les chocs électriques, un système de verrouillage doit être installé sur les différentes armoires. Un système fiable de mise à la terre de toutes les unités et armoires de commande est nécessaire. Pour les équipements de soudage plasma utilisés pour la découpe de fortes épaisseurs, les tensions peuvent atteindre 400 V et il faut anticiper le danger. La technique d'amorçage de l'arc par une impulsion à haute fréquence expose l'opérateur aux dangers d'un choc désagréable et d'une brûlure à haute fréquence douloureuse et pénétrante.

Rayonnement ultraviolet

La lumière brillante émise par un arc électrique contient une forte proportion de rayonnement ultraviolet. Même une exposition momentanée à des éclairs d'arc, y compris des éclairs parasites provenant d'arcs d'autres travailleurs, peut produire une conjonctivite douloureuse (photo-ophtalmie) connue sous le nom d'"arc oculaire" ou "éclair oculaire". Si une personne est exposée à un arc électrique, une attention médicale immédiate doit être recherchée. Une exposition excessive aux rayons ultraviolets peut également provoquer une surchauffe et une brûlure de la peau (effet coup de soleil). Les précautions comprennent :

  • Une visière ou un casque équipé d'un filtre de qualité appropriée doit être utilisé (voir l'article "Protection des yeux et du visage" ailleurs dans ce Encyclopédie). Pour les procédés de soudage à l'arc sous protection gazeuse et de coupage à l'arc au carbone, les écrans plats offrent une protection insuffisante contre le rayonnement réfléchi ; des casques doivent être utilisés. Des lunettes à coques filtrantes ou des lunettes avec écrans latéraux doivent être portées sous le casque pour éviter toute exposition lorsque le casque est soulevé pour l'inspection du travail. Les casques fourniront également une protection contre les éclaboussures et les scories chaudes. Les casques et les pare-mains sont équipés d'un verre filtrant et d'un verre de protection à l'extérieur. Celui-ci doit être régulièrement inspecté, nettoyé et remplacé lorsqu'il est rayé ou endommagé.
  • Le visage, la nuque et les autres parties exposées du corps doivent être correctement protégés, en particulier lorsque vous travaillez à proximité d'autres soudeurs.
  • Les assistants doivent porter au minimum des lunettes de protection appropriées et d'autres EPI en fonction du risque.
  • Toutes les opérations de soudage à l'arc doivent être masquées pour protéger les autres personnes travaillant à proximité. Lorsque le travail est effectué sur des bancs fixes ou dans des ateliers de soudure, des écrans permanents doivent être installés dans la mesure du possible ; sinon, des écrans temporaires doivent être utilisés. Tous les écrans doivent être opaques, de construction solide et d'un matériau ignifuge.
  • L'utilisation de peintures noires pour l'intérieur des cabines de soudage est devenue une pratique acceptée, mais la peinture doit produire un fini mat. Un éclairage ambiant adéquat doit être fourni pour éviter la fatigue oculaire entraînant des maux de tête et des accidents.
  • Les cabines de soudage et les écrans portables doivent être vérifiés régulièrement pour s'assurer qu'il n'y a pas de dommages pouvant résulter de l'arc affectant les personnes travaillant à proximité.

 

Risques chimiques

Les contaminants en suspension dans l'air provenant du soudage et de l'oxycoupage, y compris les fumées et les gaz, proviennent de diverses sources :

  • le métal à souder, le métal de la baguette d'apport ou les constituants de divers types d'acier comme le nickel ou le chrome)
  • tout revêtement métallique sur l'article à souder ou sur la tige d'apport (par exemple, zinc et cadmium provenant du placage, zinc provenant de la galvanisation et cuivre en couche mince sur des tiges d'apport continues en acier doux)
  • toute peinture, graisse, débris et autres sur l'article à souder (par exemple, monoxyde de carbone, dioxyde de carbone, fumée et autres produits de dégradation irritants)
  • revêtement de flux sur la tige de remplissage (par exemple, fluorure inorganique)
  • l'action de la chaleur ou de la lumière ultraviolette sur l'air ambiant (par exemple, le dioxyde d'azote, l'ozone) ou sur les hydrocarbures chlorés (par exemple, le phosgène)
  • gaz inerte utilisé comme bouclier (par exemple, dioxyde de carbone, hélium, argon).

 

Les fumées et les gaz doivent être éliminés à la source par LEV. Ceci peut être assuré par une enceinte partielle du procédé ou par l'installation de hottes fournissant une vitesse d'air suffisamment élevée sur le poste de soudage pour assurer le captage des fumées.

Une attention particulière doit être accordée à la ventilation lors du soudage des métaux non ferreux et de certains aciers alliés, ainsi qu'à la protection contre les risques d'ozone, de monoxyde de carbone et de dioxyde d'azote qui peuvent se former. Des systèmes de ventilation portables et fixes sont facilement disponibles. En général, l'air évacué ne doit pas être recyclé. Il ne doit être recyclé que s'il n'y a pas de niveaux dangereux d'ozone ou d'autres gaz toxiques et que l'air d'échappement est filtré à travers un filtre à haute efficacité.

En soudage par faisceau d'électrons et si les matériaux à souder sont de nature toxique (ex. béryllium, plutonium...), il faut veiller à protéger l'opérateur de tout nuage de poussière lors de l'ouverture de la chambre.

Lorsqu'il existe un risque pour la santé dû à des fumées toxiques (par exemple, le plomb) et que la LEV n'est pas praticable - par exemple, lorsque des structures peintes au plomb sont démolies par oxycoupage - l'utilisation d'un équipement de protection respiratoire est nécessaire. Dans de telles circonstances, un respirateur à masque complet à haute efficacité approuvé ou un respirateur à air pur à pression positive (PAPR) à haute efficacité doit être porté. Un niveau élevé d'entretien du moteur et de la batterie est nécessaire, en particulier avec le respirateur à pression positive à haute efficacité d'origine. L'utilisation d'appareils respiratoires à adduction d'air comprimé à pression positive doit être encouragée lorsqu'une alimentation appropriée en air comprimé de qualité respiratoire est disponible. Chaque fois qu'un équipement de protection respiratoire doit être porté, la sécurité du lieu de travail doit être examinée pour déterminer si des précautions supplémentaires sont nécessaires, en tenant compte de la vision restreinte, des possibilités d'enchevêtrement, etc. des personnes portant un équipement de protection respiratoire.

Fièvre des métaux

La fièvre des fondeurs est couramment observée chez les travailleurs exposés aux vapeurs de zinc dans le processus de galvanisation ou d'étamage, dans la fonderie du laiton, dans le soudage du métal galvanisé et dans la métallisation ou la pulvérisation de métal, ainsi que par l'exposition à d'autres métaux tels que le cuivre, manganèse et fer. Il survient chez les nouveaux travailleurs et ceux qui reprennent le travail après un week-end ou une pause pendant les vacances. Il s'agit d'une affection aiguë qui survient plusieurs heures après l'inhalation initiale de particules d'un métal ou de ses oxydes. Elle débute par un mauvais goût dans la bouche suivi d'une sécheresse et d'une irritation des muqueuses respiratoires se traduisant par une toux et parfois une dyspnée et une « oppression » de la poitrine. Ceux-ci peuvent s'accompagner de nausées et de maux de tête et, environ 10 à 12 heures après l'exposition, de frissons et de fièvre qui peuvent être assez sévères. Celles-ci durent plusieurs heures et sont suivies de transpiration, de sommeil et souvent de polyurie et de diarrhée. Il n'y a pas de traitement particulier et la récupération est généralement complète en 24 heures environ, sans résidu. Il peut être évité en maintenant l'exposition aux vapeurs métalliques incriminées bien en deçà des niveaux recommandés grâce à l'utilisation d'un LEV efficace.

Espaces confinés

Pour entrer dans des espaces confinés, il peut y avoir un risque que l'atmosphère soit explosive, toxique, pauvre en oxygène ou une combinaison de ce qui précède. Tout espace confiné de ce type doit être certifié par une personne responsable comme sûr pour l'entrée et le travail avec un arc ou une flamme. Un programme d'entrée dans un espace confiné, y compris un système de permis d'entrée, peut être requis et est fortement recommandé pour les travaux qui doivent être effectués dans des espaces qui ne sont généralement pas construits pour une occupation continue. Des exemples comprennent, mais sans s'y limiter, des trous d'homme, des voûtes, des cales de navire et similaires. La ventilation des espaces confinés est cruciale, car le soudage au gaz produit non seulement des contaminants en suspension dans l'air, mais consomme également de l'oxygène. Les procédés de soudage à l'arc sous protection gazeuse peuvent réduire la teneur en oxygène de l'air. (Voir figure 2.)

Figure 2. Soudage dans un espace clos

MET040F2

SF Gilman

Bruit

Le bruit est un danger dans plusieurs procédés de soudage, y compris le soudage au plasma, certains types de machines de soudage par résistance et le soudage au gaz. En soudage plasma, le jet de plasma est éjecté à des vitesses très élevées, produisant un bruit intense (jusqu'à 90 dBA), en particulier dans les bandes de fréquences élevées. L'utilisation d'air comprimé pour souffler la poussière crée également des niveaux de bruit élevés. Pour prévenir les dommages auditifs, des bouchons d'oreille ou des protège-oreilles doivent être portés et un programme de conservation de l'ouïe doit être institué, comprenant des examens audiométriques (capacité auditive) et une formation des employés.

Rayonnement ionisant

Dans les ateliers de soudage où les soudures sont contrôlées par radiographie avec un équipement à rayons X ou à rayons gamma, les avertissements et instructions d'usage doivent être strictement respectés. Les travailleurs doivent être tenus à une distance de sécurité de ces équipements. Les sources radioactives doivent être manipulées uniquement avec les outils spéciaux requis et sous réserve de précautions particulières.

Les réglementations locales et gouvernementales doivent être respectées. Voir le chapitre Rayonnement, ionisant ailleurs dans ce Encyclopédie.

Un blindage suffisant doit être fourni avec une soudure par faisceau d'électrons pour empêcher les rayons X de pénétrer dans les parois et les fenêtres de la chambre. Toutes les parties de la machine fournissant des écrans contre les rayons X doivent être verrouillées de sorte que la machine ne puisse être mise sous tension que si elles sont en place. Les machines doivent être vérifiées au moment de l'installation pour détecter les fuites de rayons X, et régulièrement par la suite.

Autres dangers

Les machines de soudage par résistance ont au moins une électrode qui se déplace avec une force considérable. Si une machine est utilisée alors qu'un doigt ou une main se trouve entre les électrodes, un écrasement grave en résultera. Dans la mesure du possible, un moyen de protection approprié doit être conçu pour protéger l'opérateur. Les coupures et les lacérations peuvent être minimisées en ébavurant d'abord les composants et en portant des gants ou des gantelets de protection.

Des procédures de verrouillage/étiquetage doivent être utilisées lorsque des machines avec des sources d'énergie électriques, mécaniques ou autres sont entretenues ou réparées.

Lorsque les scories sont retirées des soudures par écaillage, etc., les yeux doivent être protégés par des lunettes ou d'autres moyens.

 

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Table des matières

Références de l'industrie de la transformation et du travail des métaux

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