SOUDAGE- COUPAGE. Procédés et risques pour la santé Dr. Florence BRISSET 21 mai 2015

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1 SOUDAGE- COUPAGE Procédés et risques pour la santé Dr. Florence BRISSET 21 mai 2015

2 140 procédés de soudage et de coupage Quelques définitions: Soudage : procédé qui consiste à joindre 2 pièces de même métal en fusionnant leurs bords, avec ou sans métal d apport Brasage ou soudo-brasage : procédé qui consiste à joindre des pièces de même nature ou non, sans fusion des bords, avec addition d un métal d apport différent ( fer, étain, plomb..) Coupage : procédé qui consiste à faire fondre le métal pour en provoquer la coupure

3 Principe du soudage Pièce 1 Source d énergie chaleur Fusion Métal d apport Pièce 2 Les procédés de soudage sont classés en fonction du type de source d énergie utilisée pour chauffer les métaux

4 4 grands types de procédés de soudage - brasure - soudage et coupage à l arc électrique - soudage par résistance - procédé oxygaz - soudage et coupage par faisceau laser

5 Brasure (étain, argent) Composants électroniques, bijouterie Chauffant les deux parties métalliques à souder Application de fil ou baguette de soudure (étain + plomb ou argent + cadmium) + flux de soudure Objectif Lien métallique solide entre les deux parties Continuité électrique (composants). Aujourd hui fils (directives RoHS). Sans plomb Sans cadmium (argent)

6 Le fer à souder

7 1- Soudage à l arc électrique 4 grands procédés

8 Soudage à l'arc électrique avec électrodes enrobées la chaleur nécessaire au soudage est générée par un arc électrique établi entre une électrode enrobée et la pièce à souder.

9 Soudure à l arc

10 Soudure à l arc

11 Soudage à l'arc électrique avec électrodes non fusibles (soudage TIG) Un arc électrique est établi entre l'extrémité d'une électrode réfractaire en tungstène et la pièce à souder, sous la protection d'un gaz inerte (argon, hélium ou mélange argon-hélium). Le métal d'apport est ajouté si nécessaire sous forme d'une baguette ou d'un feuillard placé dans le bain de fusion.

12 Soudage à l'arc électrique avec électrodes non fusibles (soudage TIG) Un arc électrique est établi entre l'extrémité d'une électrode réfractaire en tungstène et la pièce à souder, sous la protection d'un gaz inerte (argon, hélium ou mélange argon-hélium). Le métal d'apport est ajouté si nécessaire sous forme d'une baguette ou d'un feuillard placé dans le bain de fusion.

13 Soudage à l'arc avec fil électrodes fusibles ou soudage semi-automatique (soudage MIG ou MAG) Un arc électrique est établi entre l'extrémité d'une électrode consommable et la pièce à assembler, sous la protection d'un mélange gazeux dont la nature dépend du type de soudure réalisée. (électrode sous la forme d un fil massif ou fourré)

14 Soudage à l'arc avec fil électrodes fusibles ou soudage semi-automatique (soudage MIG ou MAG) Un arc électrique est établi entre l'extrémité d'une électrode consommable et la pièce à assembler, sous la protection d'un mélange gazeux dont la nature dépend du type de soudure réalisée. (électrode sous la forme d un fil massif ou fourré)

15 2 - Soudage par résistance

16 Principe passage d un courant entre 2 électrodes, sans créer d arc électrique : les électrodes sont placées de part et d autre des 2 pièces à fusionner : le courant passe, la chaleur monte, amorçant la fusion du métal. Le soudage se fait sous l effet de la chaleur, du temps et de la pression exercée soudage par point soudage à molette

17 Soudage par résistance par point

18 Soudage par résistance par molette

19 3- Procédé Oxy-gaz

20 utilisé pour soudage, brasage, coupage, métallisation de surface La flamme est produite par combustion de 2 gaz qui sortent du mélangeur du chalumeau : oxygène + combustible (acétylène ou propane)

21 Matériel pour soudage au chalumeau

22 Chalumeau Le chalumeau est un outil employé pour la découpe ou la soudure thermique de pièces de métal. La source de chaleur est obtenue par la combustion d'un mélange gaz. La partie du poste de soudure autogène d ou s'échappe la flamme permet de réaliser le mélange entre combustible et comburant. Elle est composée d'un mélangeur, d'une lance et d'une buse. Dans le cas d'un chalumeau oxyacétylénique, les gaz utilisés sont l'oxygène pur et l'acétylène, La température de la flamme peut dépasser C.

23 Chalumeau composition Une bouteille d'oxygène pur (200 bar de pression) Une bouteille acétylène, dissous dans l'acétone (15 à 20 bars) Manomètres/détendeurs indépendants avec réglage de la pression Tuyaux différents raccordés au chalumeau Deux robinets de réglage du mélange des gaz, Une buse à la sortie flamme. Sécurité : soupapes anti retour de flamme (acétylène) anti explosion.

24 Chalumeau spéciaux Basse température, soudure ou brasage Gaz butane, propane ou GPL. Au lieu de l acétylène Comburant (oxygène "pur" ou soit air ambiant). Chalumeaux automatisés, guidés par laser, découpe fine ou détaillée matériaux spéciaux, composants électroniques. Chalumeaux sous marins (gaz)

25 Oxycoupage Procédé de découpe des métaux, Jet d'oxygène pur. A haute température (1 300 C) Flamme de chauffe (oxy-gaz) acétylène, tétrène (mélanges d hydrocarbures) Jet de coupe central d'oxygène pur, En milieu de buse, coupe en épaisseur. Pièces a découper Quelques millimètres à un mètre

26 Oxycoupage au chaulmeau Le chalumeau est employé ausssi bien pour la découpe que pou la soudure thermique de pièces de métal.

27 Découpage plasma Soudage TIG (arc électrique) avec mélanges gazeux particuliers. L'arc électrique entre l électrode intérieure de la torche de coupage et la pièce. Jet de mélange gazeux (haute température C) Fusion instantanée dans toute l épaisseur de la pièce. Découpe de tôles en métalliques Épaisses (jusqu à 160 mm) Précise (+-0,2 mm) Emanation de gaz toxiques Locaux spéciaux ventilés Torche plasma refroidie (eau) Protection de l'opérateur

28 Coupage au Plasma Le jet plasma est obtenu grâce à un arc électrique créé entre une électrode infusible et la pièce à couper.

29 Oxycoupage à la lance thermique Oxygène injectée sous pression dans un tube métallique (fils) L extrémité du tube est chauffée Chalumeau oxyacétylénique, Arc électrique Cartouche pyrotechnique. Découpe par température de fusion très élevée C et oxydation

30 Laser 4- Soudage et coupage par faisceau laser

31 La chaleur est générée par un faisceau de lumière cohérente, très intense : ce qui permet de réchauffer, fondre ou vaporiser un solide 2 procédés : coupage au CO2 (courant direct) ou coupage au YAG (courant alternatif)

32 Soudage au laser Coupage laser

33 Risques liés au soudage et au coupage

34 Inhalation de fumées et gaz Fumées inhalées Le métal en fusion libère des particules métalliques qui associées à l O2 forme des oxydes métalliques auxquelles s associent des substances générées par le fondant ou issues de la combustion des solvants (utilisés pour nettoyer les pièces avant soudage), huiles et autres matières recouvrant les pièces Création d un nuage de fumée contenant des particules fines qui resteront 8h en suspension dans l air avant de se déposer. Composition des fumée : dépend du type de métal de base, du métal d apport, des produits de nettoyage utilisés, des matières recouvrant la pièce (peinture au plomb par ex) Taux de production de fumée s exprime en gramme par minutes de soudage

35 Gaz inhalés mélange - de gaz de protection utilisés qui se répandent dans l atmosphère, - de gaz de protection générés par le fondant, - de gaz irritants issus de la décomposition des solvants résiduels sous l effet de la chaleur et des UV (phosgène, chlore, chlorure d hydrogène) - de gaz irritants issus de la décomposition des peintures, antirouille ( formaldéhyde, cyanure d hydrogène, monoxyde de carbone )

36 Effets des fumées et gaz sur l organisme Sont fonction des matériaux utilisés (métal de base et métal d apport : notés sur fiche signalétiques), des revêtements, des procédés utilisés, des gaz de protection) 6 catégories de contaminants en fonction de leur effets sur les voies respiratoires - asphyxiants (acétylène, argon, monoxyde de carbone ) - allergisants (chrome, zinc) - fibrosants (amiante, béryllium, fer et silice) - irritants (oxyde d azote, ozone, cadmium, tungstène ) - cancérigènes (chrome, cadmium et nickel) - toxiques (plomb et manganèse)

37 En pratique Les fumées de soudage, quelque soit leur nature, dont considérées comme agent cancérogène possible pour l homme (catégorie 2B) et certains métaux ou leur composés sont classés cancérogènes (Cd, Cr, Co, Ni, Pb), mutagènes (Cd) ou Toxiques pour la reproduction (Cd, Pb) (CIRC). En France: obligation de ne pas dépasser la VME de 5 mg/m3 sur 8h pour la totalité des particules certains des constituants des fumées comme le chrome VI, l oxyde de cadmium et l ozone présentent également des VLEP qu il convient de respecter.

38 Maladies professionnelles liées aux fumées de soudage Tableau n 1 RG : Affections dues au plomb et à ses composés Tableau n 10 bis RG : Affections respiratoires provoquées par l'acide chromique, les chromates et bichromates alcalins Tableau n 25 RG : Affections consécutives à l'inhalation de poussières minérales renfermant de la silice cristalline (quartz, cristobalite, tridymite), des silicates cristallins (kaolin, talc), du graphite ou de la houille Tableau n 32 RG : Affections professionnelles provoquées par le fluor, l'acide fluorhydrique et ses sels minéraux Tableau n 33 RG : Maladies professionnelles dues au béryllium et à ses composés Tableau n 36 RG : Affections provoquées par les huiles et graisses d'origine minérale ou de synthèse Tableau n 37 bis RG : Affections respiratoires causées par les oxydes et les sels de nickel Tableau n 39> RG : Maladies professionnelles engendrées par le bioxyde de manganèse Tableau n 44 RG : Affections consécutives à l'inhalation de poussières ou de fumées d'oxyde de fer Tableau n 61 RG : Maladies professionnelles provoquées par le cadmium et ses composés Tableau n 66 RG : Rhinite et asthmes professionnels Tableau n 70 bis RG : Affections respiratoires dues aux poussières de carbures métalliques frittés ou fondus contenant du cobalt Tableau n 73 RG : Maladies professionnelles causées par l'antimoine et ses dérivés Tableau n 84 RG : Affections engendrées par les solvants organiques liquides à usage professionnel

39 4 grands moyens de protection : - diminuer la production des fumées et gaz de soudage (enlever au maximum les matières recouvrant le métal à souder, modifier si possible les procédés en privilégiant ceux qui génèrent le moins de dégagement ) - captation à la source des fumées et des contaminants (ventilation par aspiration locale à la source/ hottes, bras de captation, tables aspirantes, pistolets de soudage à captation intégrée ) - dilution des contaminants (ventilation générale) - protection respiratoire individuelle (masques filtrants, masques à adduction d air)

40 Autres risques : risques d incendie et d explosion risques d électrisation risques pour la peau et les yeux (exposition aux rayonnements infrarouges, visibles et UV : protection par masques, lunettes de protection, vêtements couvrants et non synthétiques, bottes de soudeurs, gants de cuir à manchettes, utilisation d écrans de protection) exposition au bruit contraintes thermiques (adaptation des horaires en cas de températures élevées) génération d un champ magnétique à proximité des machines notamment pour soudage par résistance et soudage à l arc) donc vigilance ++ pour les personnes porteuses d un pace-maker, pompes à insuline (avis médical nécessaire)