Convention d’objectifs et de gestion

Convention d’objectifs et de gestion
Programme CMR Fumées de soudage à l’arc

Programme CMR Fumées de Soudage
Une priorité nationale inscrite dans la COG AT/MP Action conduite par toutes les Carsat/CRAM/CGSS. Sur une durée de 4 ans. Sur un périmètre bien défini.

Programme CMR Fumées de Soudage
Contexte et finalité de l’action Risque avéré Fumées de soudage classées « cancérogène possible pour l’homme » par le CIRC (classement 2B). Abaissement de la VLEP (contraignante) Chrome VI de 50 µg/m3 à 1 µg/m3 applicable au 1er juillet 2014 (acier inoxydable). Poursuite de l’action engagée les années passées 1000 fiches CMR réalisées entre 2009 et 2012 sur cette problématique. Finalité : réduire l’exposition des soudeurs Réduire les émissions. Déployer des moyens de captage adaptés. Proposer des évolutions aux fournisseurs. Mieux faire connaître les bonnes pratiques.

Programme CMR Fumées de soudage
Action dans les entreprises couvertes par 7 codes de tarification et dont l’effectif est supérieur à 9 salariés. N° de risque Intitulé 281 AC Ateliers de constructions métalliques, y compris fabrication de charpentes 283 CB Fabrication de chaudronnerie en acier inoxydable et en métaux non-ferreux 283 CC Fabrication de chaudronnerie courante 283 CD Soudure 283 CF Fabrication de chaudronnerie de contenants (réservoirs, citernes, bouteilles pour gaz comprimés), de générateurs de vapeur et accessoires, d'équipements généralement sous pression et de chaudronnerie nucléaire. 293 DB Fabrication de tracteurs et matériels agricoles 295 EC Fabrication de machines pour les industries de process (chimie, alimentation, plasturgie, caoutchouc) Nombre d’établissements concernés : 2500 (pour un total d’environ 5500 SE) Nombre de salariés concernés : (pour un total d’environ salariés)

Procédés de soudure ciblés
Soudage TIG Soudage à l’électrode enrobée Soudage MIG / MAG

Soudage TIG Ce procédé s’appelle Tungsten Inert Gas (TIG).
Ce procédé lent est recommandé pour des travaux de précision et des soudures étanches (grande qualité du cordon de soudage). L’apport de métal se fait par une baguette non enrobée. La soudure TIG est exécutée sous protection de gaz inerte avec une électrode non fusible et réfractaire.

Soudage TIG Électrodes :
Les électrodes sont majoritairement constituées de tungstène (W) auquel on ajoute des oxydes métalliques pour augmenter le rendement, ces oxydes sont ceux du thorium (ThO2), du cérium (CeO2), du lanthane (La2O3), du zirconium (ZrO2) ou d'yttrium (Y2O3). Pour le soudage de l'aluminium, on trouve des électrodes en tungstène pur. La couleur de l'anneau autour de l'électrode renseigne sur la quantité et la nature des oxydes. Un code indique aussi la teneur en oxyde. Par exemple, WTh20 désigne une électrode de W avec 2 % de ThO2. Une électrode WTh20 a une radioactivité de 1,3·106 Bq/kg. Il faut la remplacer par une électrode au lanthane (La2O3).

Soudage TIG Électrodes :

Soudage TIG Gaz de soudage :
Dans la majorité des cas, le gaz employé est de l’argon. Ce gaz neutre permet d'éviter l'oxydation instantanée lors de la fusion du métal soudé. Il est aussi influant sur la création de l'arc à l'amorçage, la forme du cordon, la vitesse de soudage. Pour certains aciers inoxydables, l'utilisation de mélanges binaires argon + hydrogène améliore la productivité en augmentant la pénétration et la vitesse de soudage.

Soudage TIG Métal d'apport :
Le métal d'apport est constitué d'une baguette (de diamètre variable entre 1 et 4 mm) dont la composition se rapproche du métal que l'on soude. Ce métal fusionne avec l'arc et constitue un ajout de matière lors de la formation du cordon.

Soudage à l’électrode enrobée
L'électrode enrobée, ou baguette de soudage, est constituée d'une âme métallique et d'un enrobage.

Soudage par électrode enrobée
Âme métallique : C’est la partie métallique de l’électrode. C'est le métal d'apport déposé pour assembler les pièces. Elle compose le centre de l'électrode. Diamètres : de 1,25 à 8 mm. Composition : aciers, alliages d’aluminium ou de cuivre, nickel, chrome. Son rôle : conduit le courant , dépose le métal , crée l’arc électrique.

Soudage par électrode enrobée
Enrobage C’est un mélange complexe dont les composants sont choisis en fonction du métal à souder. Il forme le laitier qui remonte à la surface. Sa viscosité permet de varier les positions. Le laitier protège de l'oxydation, de l'effet de trempe et sert d'isolant thermique. L'enrobage peut apporter des éléments d'addition (chrome, nickel, manganèse, etc.) modifiant les propriétés mécaniques de la soudure. Le laitier est enlevé à l’aide d’un marteau à piquer lorsque la soudure a refroidi.

Soudage MIG / MAG Principe du procédé de soudage : Le fil constitue à la fois l’électrode et le métal d’apport L’arc et le bain de fusion sont protégés par un gaz de protection soit inerte (MIG) soit actif (MAG). Ce procédé est celui offrant la plus grande productivité.

Soudage MIG / MAG Le choix du gaz a une influence sur la vitesse de soudage, la pénétration, l’étalement du bain, la génération de fumées et les projections. Le procédé MIG s'emploie pour l'acier inoxydable, les alliages légers et les alliages cuivreux. Le procédé MAG est réservé aux aciers non alliés ou faiblement alliés. Type de gaz : MIG : (Metal Inert Gaz) : un gaz inerte est propulsé sur la soudure en cours (Argon ou Hélium) ; MAG (Metal Active Gaz) : un gaz actif concourt à la qualité de la soudure (mélange Argon/CO2 ou Argon/oxygène).

Soudage MIG / MAG Cas particulier : le procédé MAG peut également être utilisé avec du fil fourré avec ou sans gaz selon les cas. Les différents types de fils fourrés avec protection gazeuse sont : · Fil fourré rutile avec laitier · Fil fourré basique avec laitier · Fil fourré à poudre de fer (metal cored) Comme les électrodes enrobées, les fils fourrés peuvent apporter des éléments d'additions modifiant les propriétés mécaniques.

Soudage MIG / MAG Avantages Inconvénients
Bobine de fil (soudage en continu). Productivité importante . Peu de fumée (par opposition au soudage à l'électrode enrobée). Bouteille de gaz de soudage. Soudage en intérieur (éviter les courants d'air). Pénétration à maîtriser.

Soudage MIG / MAG Les transferts d’arc : pulvérisation axiale
globulaire Par court circuit

Soudage MIG / MAG Transfert par court-circuit (gouttes)
Les transferts d’arc : Transfert par court-circuit (gouttes)

Soudage MIG / MAG Les transferts d’arc :
Transfert globulaire (grosses gouttes)

Soudage MIG / MAG Les transferts d’arc :
Transfert par pulvérisation axiale (fines gouttelettes)

Effets sur la santé La composition des fumées
Les fumées de soudage produisent des effets délétères sur la santé Du procédé et des paramètres de soudage va dépendre : La composition des fumées Le débit d’émission des fumées

Effets sur la santé 95% des polluants proviennent du métal d’apport

Emission de fumée Intensité de soudage (lien vers diapo 25),
Les paramètres de soudage ayant une influence sur le débit d’émission des polluants sont : Intensité de soudage (lien vers diapo 25), Diamètre du fil (lien vers diapo 26), Nature et débit du gaz protecteur (lien vers diapo 27), Régime d’arc (lien vers diapo 28) Nature du métal d’apport (fil blanc), Epaisseur et position des pièces assemblées, Nature et revêtement des pièces soudées.

Influence de l’intensité de soudage
Emission de fumée Influence de l’intensité de soudage

Influence du choix du diamètre de fil et de l’intensité de soudage
Emission de fumée Influence du choix du diamètre de fil et de l’intensité de soudage

Emission de fumée Influence du choix du gaz de protection sur le mode de transfert du métal d’apport et donc sur l’émission de fumée

Influence de la technologie du poste de soudage
Emission de fumée Influence de la technologie du poste de soudage

Principes généraux de prévention
Eviter le risque ou réduire les émissions Choix du procédé, de la technique de soudage (robotisation, soudure sous flux, régime d’arc…). Choix du métal d’apport (privilégier un fil plein à un fil fourré). Revêtement du métal soudé (galvanisation, huile, rouille, peinture).

Principes généraux de prévention
Capter les fumées à la source. Ventilation générale en complément du captage localisé. EPI à limiter à certaines activités (ex travail en espace confiné). Information/Sensibilisation/Surveillance de la santé/Hygiène au poste de travail.

Démarche d’intervention
Pour aspirer les fumées, la technique ne suffit pas. Les facteurs favorisant la réussite : 1 - Avoir conscience du risque 2 – Mener une démarche globale d’intervention 3 – Faire participer les soudeurs à la démarche 4 – Se donner du temps 5 – Acheter un résultat

Démarche d’intervention
Analyse des situations de travail Essais éventuels Pistes d’actions Validation opérateurs Rédaction d’un cahier des charges Consultation et choix des fournisseurs Travaux et réception suivant Cahier des Charges

Analyse des situations de travail
Démarche d’intervention Soudage/Coupage Technique, matériel Paramètres de soudage Temps d’arc Type de cordons… Pièces Dimensions, forme, poids Perméabilité Séries Revêtement surface Analyse des situations de travail (Observations et entretiens associant les opérateurs) Poste de travail Implantation, mobilité Assistance au soudage Aménagement, encombrement Posture Dimensions Soudeur Part soudage/activité Formation Aptitude au changement Attente

Techniques de ventilation
Prioritairement la ventilation locale Captage des polluants au plus près possible de leur source d’émission avant pénétration dans la zone des voies respiratoires et avant dispersion dans l’atelier En complément la ventilation générale Dilution des polluants à l’aide d’un apport d’air neuf dans le local de travail associé à une extraction Recyclage Le recyclage des fumées de soudage est à proscrire compte tenu de la possible présence d’agents CMR et des conditions restrictives qui s’appliquent aux installations avec recyclage

Techniques de ventilation
Les 9 principes de ventilation Envelopper au maximum la zone de production des polluants Capter au plus près de la zone d’émission Placer le dispositif d’aspiration de manière que l’opérateur ne soit pas entre celui-ci et la source de pollution Utiliser les mouvements naturels des polluants Induire une vitesse d’air suffisante Répartir uniformément les vitesses d’air au niveau de la zone de captage Compenser les sorties d’air par des entrées d’air correspondantes Eviter les courants d’air et les sensations d’inconfort thermique Rejeter l’air pollué en dehors des zones d’entrée d’air neuf

Application des principes de ventilation au captage des fumées de soudage
Principe n°1 : envelopper au maximum la zone de production de polluants Possible uniquement en situation de soudage automatisé (Ex. robot de soudage)

Principe n°2 : capter au plus près de la zone d’émission Gabarit aspirant

Principe n°2 : capter au plus près de la zone d’émission Torche aspirante

Principe n°3 : placer le dispositif d’aspiration de manière que l’opérateur ne soit pas entre celui-ci et la source de pollution Dosseret aspirant

Principe n°4 : utiliser les mouvements naturels des polluants Hotte

Principe n°5 : induire une vitesse d’air suffisante Gabarit aspirant

Principe n°5 : induire une vitesse d’air suffisante Aspiration par le bas

Principe n°5 : induire une vitesse d’air suffisante Bras aspirant

Principe n°6 : répartir uniformément les vitesses d’air au niveau de la zone de captage Bras aspirant

Principe n°6 : répartir uniformément les vitesses d’air au niveau de la zone de captage

Torche à aspiration intégrée
Captage au plus près du point d’émission donc adapté au soudage de grandes pièces Faisceau plus lourd et plus encombrant  un aménagement du poste de travail est impératif Influence de l’angle de la torche sur l’efficacité de captage (lien vers diapo 52)

Efficacité de captage en fonction de l’angle de la torche et de la vitesse d’air induite au point d’émission Angle 0° Angle 45°

Nécessite le raccordement à un réseau ou à un groupe d’aspiration à forte dépression

Filtration des poussières (voir diapo Stéphane et vidéo)

Entretien et maintenance plus contraignante
Torche à aspiration intégrée Entretien et maintenance plus contraignante

Au delà des aspects techniques faire accepter les torches aspirantes par les utilisateurs Sensibiliser les opérateurs aux risques. Informer les opérateurs Sur l’efficacité de captage Sur la qualité des soudures Sur les contraintes Sur les retours de terrain positifs Etudier et adapter le poste de travail en associant les opérateurs. Réaliser des essais sur des postes aménagés.

Adaptation des postes de travail
Torche à aspiration intégrée Adaptation des postes de travail Potence auto-équilibrée

Adaptation des postes de travail Potence articulée

Adaptation des postes de travail
Torche à aspiration intégrée Adaptation des postes de travail

Asservissement de la ventilation au fonctionnement de la torche

Perspectives Améliorer les performances des torches aspirantes Améliorer l’efficacité de captage Réduire la perte de charge de la torche et des conduits Réduction du débit lors du soudage en angle et en coin Déterminer les objectifs de résultat à inscrire au cahier des charges en fonction du procédé de soudage Projet de norme européenne (Efficacité de captage)

Soudage TIG

Métrologie

Equipement de protection individuelle
Protection respiratoire si captage localisé impossible ou mauvaise efficacité de captage Ventilation assistée ou Adduction d’air lors des opérations de soudage / meulage

Fumées de soudage : Bibliographie
Guide pratique de ventilation N° 0 et 1 Guide pratique de ventilation N°7 Édition décembre 2007 Document SP Carsat Rhône-Alpes DVD 0388 séquence prévention « Le soudage à l’arc » Aide mémoire juridique TJ 5 Aération et assainissement des locaux de travail Brochure ED 6008 Dossier d’installation de Ventilation

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