CcHtt-l! régional › Bibliothequevirtuelle › santecom › ... · 2012-12-10 · 1 'atel icr 1)5 B- Consulte la fichr technique dee l'apparei .l 95 C- Evalue le avantages r est

WA

4?.? f, .S 6 S

G 34 6

Ï985

0 CcHtt-l! régional de la sancê et des serv ices soc iaux d * VAbU lb i -Tém i s cam ingue 435, Vu* Gagné Pouyn iQusœc; j9X 3PQ • Téi. S19r 764-3204

SANTÉCOM

Conseil régional de la santé et des services sociaux de l 'Abitibi-Témiscamingue 435, rue Gagné, Rouyn (Québec) J9X 3P8 - Tél.: (819) 764-3264

GUIDE TECHNIQUE POUR L1 IDENTIFICATION

DES RISQUES ET LE CONTRÔLE

DES FUMËES DE SOUDURE

Par: Daniel Gagné

Hygiéniste industriel

CRSSS-AT

Novembre 1985

AVANT-PROPOS

Ce guide technique s'adresse à des hygiénistes ou des techniciens en

hygiène industrielle. Il présuppose que le lecteur possède des connais-

sances de base en hygiène industrielle et une certaine expérience de

travail dans le domaine des fumées de soudure. 11 vise surtout à fournir

une aide pour le travail sur le. terrain autant pour l'identification des

risques que pour le contrôle des fumées de soudure. A ce titre il dépasse

le niveau des simples généralités pour traiter plus en profondeur de ces

deux sujets, à la lumière des recherches récentes, en évitant autant que

possible d'être trop théorique.

Nous espérons qu'il pourra aider les intervenants sur le terrain à mieux

comprendre et effectivement prévenir les problèmes de santé reliés au

soudage.

TABU: DES MATIÈRES

Partie A: Caractérisation des fumées de soudure

INTRODUCTION: Qu'y-a-t'il exactement dans les fumées de soudure? p. 1

DEFINITIONS: A. Contaminants p.3

B. Classification AWS des électrodes et baguettes.......p.4

C. Procédés de soudage p.7

I ECHANTI LLONNAGE: A. Quoi échantillonner?

- Liste A: liste des principaux contaminants par technique de soudure p. 17

- Liste B: schéma des contaminants dans l'air pour 50 des électrodes les plus utilisées pi 19

B. Comment échantillonner?

- où placer la cassette: intérieur ou extérieur

du masque p . 20

TAUX DE GÉNÉRATION DES FUMÉES ET RATIO FUMEES/METAL DÉPOSÉ... p.23

COMPOSITION DES ELECTRODES P.30

ETUDE DÉTAILLÉE DES TGF, RATIO F/MD ET COMPOSITION DE DIVERSES

TECHNIQUES DE SOUDAGE.

A- Electrodes enrobées p

B- Electrodes à fil fourré... p.3b

C- Electrodes à fil nu p 4q

D- Baguettes pour TIG

E- Baguettes pour brasage p 49

l;- Coupage oxyacéty lénique p

Partie B: Contrôle des fumées de soudure

TABLES DES MATT HRliS

Page

I- CONTRÔLE DU PROCÉDÉ

II- VENTILATION GÉNÉRALE (zone libre) 60 A- Le choix difficile B- Recirculation d'air 61 C- Comment calculer les debits nécessaires 62 D- La circulation de l'air frais ou filtre

dans la ventilation générale 67

III- VENTILATION LOCALE (zone du soudeur) ' 74 A- Les hottes mobiles ou fixes 77 B- Les hottes suspendues 85 C- Évaluation sur le terrain 87

IV- LA VENTILATION DANS LA ZONE DE L'ARC 88 A- Ajustement de la vélocité 89 B- Conception de la poignée 89 C- Conception de la buse 92 D- Vélocité de capture nécessaire 92 E- Soudure dans les coins 93 F- Réduction des excursions 93 Cî- Evaluation sur le terrain 94

I'- PARAMÉTRES A ETUDIER LORSQU'ON DOIT CHOISIR ET/OU . . . .

HVALUER UN SYSTÈME D'ASPIRATION POUR FUMÉES DE SOUDURE. . 95 A- Documenter les conditions d'utilisation dans

1 'atel icr 1)5 B- Consulter la fiche technique de l'appareil . 95 C- Evaluer les avantages et inconvénients du type. . . .

d'appareil utilise D- Observations et mesures sur le terrain 97 E- Avantages et inconvénients de divers tvpes

d ' appa re i 1 s i)c>

i I

i ; t /

Page

VII- DEMONSTRATION PRATIQUE EN ATELIER DE SOUDURE (illustrée sur vidéo) A- Video sur l'influence du voltage, de l'amperage, du

dinmctre et de la composition des electrodes sur la quantité de fumées générées.

B- Video sur l'influence du 0 % de C02 dans le gaz protecteur et du type de soudure sur la quantité de fumées générées

C- Vidéo sur les paramètres influençant l'efficacité d'un système d'aspiration à bras mobile

D- Vidéo sur les paramètres influençant l'efficacité d'un système d'aspiration sur la poignée

. '.ïtrt

ANNEXE I: gaz produits par le soudage

ANNEXE II: TCÎI- et ratio F/MD

ANNEXE III: composition des. fumées

ANNI-XI; IV:" TGF de 1'oxycoupage

ANNEXE V: étude des différentes compositions d'une même électrode en fonction du manufacturier

ANNEXE VI: contrôle des fumées par un changement de procédé

ANN F. XI: VII: contrôle de la contamination par la CO.

ANNEXE VIII: solutions des exercices

ANNEXE. IX: illustrations des systèmes d'aspiration

PARTIE A

CARACTERISATION DES FUMÉES DE SOUDURE

INTRODUCTION

Qu'y-a-t'L1 exactement dans les "fumées" de soudure?

lin santé au travail et en hygiène industrielle en général, on a tendance

a utiliser le mot "fumée" en parlant de l'ensemble des particules émises

dans l'air lors du soudage. Or si l'on se fie à la définition classique (en

hygiène industrielle) du mot "fumée", celle-ci ne concerne que les. métaux

et, dans les soi-disant "fumées" de soudure, i-1 n'y a pas que des métaux.

En effet, contrairement à un mythe assez répandu, les fumées de soudure ne

contiennent pas que de l'oxyde de fer (Fe 20 3) avec en plus, quelques traces

de certains autres métaux, car, même pour le soudage "bénin" comme le sou-

dage d'acier doux avec l'électrode E . 7 0 1 8 , l'oxyde de fer ne compte que pour

moins de 50 % de la concentration totale de "fumées". Du strict point de vue

du soudage, ceci est bien logique car le métal d'apport contenu dans la ba-

guette (en grande partie du fer) n'est pas destiné à s'envoler en fumée mais

à être déposé dans le joint de soudure. En fait, pour la plupart des baguettes

il y a moins de 1 % du poids total de la baguette qui s'envole en fumée. Qui

plus est, de ce 1 %, la majeure partie provient de 1'enrobage ou des flux

lorsqu'applicab le, car le "flux" lui, est destiné à être brûlé lors de la sou-

du re.

Aussi, la vision populaire qu'on a du soudeur comme un gars qui "mange du fer"

à l'année longue est peut-être à reviser. Il ne mange peut-être pas que. du fer

Le gros problème qu'on a, c'est d'arriver a identifier précisément les autres

constituants de la fumée. Comme il s'agit pour la plupart de produits non

métalliques rcqutM-nnt des techniques d'analyses multiples et que, d'autre part

les manufacturiers sont réticents à fournir des données sur les contaminants

générés lors du soudage avec leurs électrodes, il existe encore une grande

part d'inconnu dans la caractérisation de l'exposition des soudeurs aux diffé-

rents contaminants du soudage.

L'AWS (American Welding Society) a cependant publié en 1979 un rapport assez

exaustif qui nous donne un bon aperçu des problèmes potentiels reliables à

l'utilisation des principales techniques de soudure.

On t rouvcra dans la see t ion I 11 une liste (liste B) schéma t ique des pri'n-

cipaux contaminants émis par des électrodes ou baguettes spécifiques. Cette

liste est suivie d'une seconde liste où les contaminants à échantillonner

sont classés par type de soudage (électrodes enrobées, "stainless", fil

fourré, etc J.

A la section VI, on trouvera des commentaires détaillés sur le taux de

génération des fumées de plusieurs électrodes pour chaque type de soudage,

ainsi qu'une discussion sur les principaux contaminants émis dans l'atmos-

phère .

Ces sections seront précédées d'une définition de termes et de précisions

au sujet de l'échantillonnage personnel des fumées de soudage.

Le deuxième volet de cette formation sur les fumées de soudure portera sur

le contrôle à la source ou le long des voies de transmission des fumées de

soudage.

il- UEEINITIONS

A) Contaminants

Puînées: formées par des constituants de l'électrode et dans une faible

mesure1 du métal de base, qui sont vaporisés dans l'air (suite

à la chaleur produite par la soudure) et qui peu après se con-

densent (en goutelettes) dans l'air plus froid â proximité du

point de soudure.

Ces particules sont très petites (l^v^-et moins)1*'

5 et peuvent

rester en suspension dans l'air pendant très longtemps. Cepen-

dant, sous l'effet combiné des courants d'air, des champs élec-

triques, de la gravité, de la diffusion moléculaire et d'autres

forces extérieures, ces particules ont tendance à s'agglomérer

ensemble avec le temps et à.former des poussières qui, à cause

de leur masse et leurs dimensions plus importantes, tombent

rapidement sur le sol.

La fuinée de soudure peut être facilement inhalée jusqu'aux

poumons des travailleurs dans l'entourage de la soudure. Par

contre, la poussière de soudure a beaucoup moins de chances

de se rendre aux poumons des travailleurs.

Gaz: les principaux guz présents sont l'ozone, les oxydes d'azote

et le CO.

U ;V.: les rayons U.V. émis lors du soudage sont intenses et sont à

spectre large (ils couvrent autant les U.V.a, les U.V.b que

les U.V.c).

En plus de leurs effets directs sur la rétine et 1'épiderme,

ces U.V, sont responsables (par réaction photochimique) de la

formation d'ozone et. d'oxydes d'azote dans certains procédés

de soudure, de même que de la formation de phosgene (COCL2) en

présence de vapeurs de solvants chlorés.

Bruit: règle générale la soudure comme telle est pou bruyante. Cepen-

dant les opérations connexes (martelage et polissage du laitier)

sont bruyantes. Il est- rare que les doses de bruit (en moyenne

sur une semaine) quotidiennes dépassent 90 à 95 dBA.

: P

o u r plusieurs types de soudure, des brouillards aci-

des (principalement acide fluorhydrique, acide chlorhy-

drique et acide borique) sont dégagés.

Dans le présent exposé, on parlera uniquement des fumées. On trouvera

cependant en annexe, une liste de concentrations attendues de CO et N02

pour différentes électrodes (dans un milieu sans ventilation) ainsi qu'un

graphique illustrant le taux de CO dans l'atmosphère en fonction du % de

C02 dans le gaz protecteur. On y constatera que, sauf pour quelques types

de soudure en particulier, les gaz ne sont pas un problème important en

soudure.

Signification de la classification AWS.

Il s'agit d'un code permettant de déterminer à quels usages peut être

destinée une électrode.

a) Electrodcs_enrobces

TABLEAU II-1.1

Les deux ctemtefs chiffres donnent les mêmes propriétés. Une E6010 sera semblable à une E8010, sauf pour les propriétés physiques.

Le dernier chiffre dans la classification AWS est le plus vague et le pl

difficile à interpréter. On trouvera dans le tableau des explications

p1 us déta i11 ces su r sa s i n i ficat ion.

- 5 -

TABI.EAU I [-1.2

Inlerpretalion ol Last Olglt in AWS Electrode Classification

L a t l OlQit

Power Supgly 1 at S l a t

Type of ftrc

Pen a t i l l ion Iron Powder to C o u i n r i

0 ta) « • I DtyyiftQ <*> O IO-*.

1 AC or OC iev polarity

Organic Digging Ocop None

2 AC or OC Rutile Medium Medium 0 - 1 0 %

3 AC or DC Rutile Sort Light 0 - 1 0 %

4 AC or OC Rutile Son Ligrn 3 0 - 5 0 %

5 DC rev polarity

Low

Hydrogen Medium Medium None

6 AC or OC rev polarity

Low

Hydrogen Medium Medium None

? AC or DC Mineral Sort Medium 50% e AC or DC

rev polarity Low

Hydrogen Medium ' Med ium 3 0 - 5 0 %

Notes: ( a )E -6010 is DC fevers® polarity; E -6020 is AC or OC (b)E-60JO is organic: £ - 6 0 2 0 is minerai ( O E - 6 0 1 0 is deep penetration: 6 - 6 0 2 0 is medium penetration

^ C:I?9ï!:°des_20ur gazprotecteurs ou fil fourré

TABLEAU 11-2

c) 0 I^Ç Ï 1' _ Ï ? h a u t emen t _ a 11 ié_ct/ou inoxydable

.Je ne connais pas la signification exacte de leur code. Il semble

que cette codification s'apparente à la codification de l'acier

selon l'AlSI (American Iron ans Steel Institute).

Le tableau suivant nous fournit des renseignements sur la composition

des electrodes des séries E 500 et E 400, en regard de la classifica-

tion AI SI.

Tab 1 eau 11-3.1

Catégorie 2 — acicrs nu nickcl

23xx — 3.5'"; nick cl ; 25xx — 5 r ; nickel.

Catégorie 3 — acicrs au chromc-nickcl

30xx — 0.50', ' chrome 0 . 5 0 ' ; nickcl: 31 xx — 0 . 6 0 ' ' c h r o m e 1.25' ; nickcl: 32xx — I . 0 0 r ; chrome l . 7 5 % nickcl; 33xx — 1.50*;; chrome 3.50'.;. nickel.

Catégorie 4 — acicrs au molybdène

41 xx — acier au chrome-molybdène; 43xx — acier nickel-chromc-molybdcne; 4Û.\.\ — 1.65e; nickcl 0.25' molybdène; 4Sxx — 3.25' ; nickcl 0.25' :; molybdène.

Catégorie 5 — acicrs au chrome

50xx — basse teneur do chromo; 51 xx — moyenne teneur do chrome; 52xx — chiome et haute teneur de carbone.

Catégorie 6 — aciers au chrome-vanadium 6l. \x — 0.70 à 0 . 9 0 % chrome et m i n . 0 . 0 1 % vanadium.

Catégorie 7 — acicrs au tungstène 7xxx.

Catégorie 8 — acicrs au nickcl-chrome-molybdène 86xx 87xx

Catégorie 9 — acicrs au silicium-manganèse 92xx

La lettre qui précède parfois les chiffres indique ordinairement le procédé pour fabriquer l'acier.

Elect rodes correspondantes

AISl USA

307 303

3CM

305

306

309 309 S

310

310 S

316

321

347

403 405 410 4 16 «30

Composition suivant AISl

Cr Mo

(Autres)

OIS 17-19 r0 IS 17-19

•>008 16 - 20

6 10 8 - to

e - io i

0 03 16 - 20 a -12

«:0 12 17-19 10 5-13

t. 0 06 19 - 21 10 12

0.20 22 - 24 12-15 .0 06 22-24 12 - 15

"«0.25 24 -26 19 -22

<0.06 24 - 26: 19 - 22

• 0 06 16 - 18 10 - 14

003 16 - 18 10 - 14

->006 >0 03

18-20 11-15 16-20 11-15

3-4 3 - 4

•-0'

17 - 19

17 - 19 9 - 12

ai)

INO)

*-0 15 11.5-13 <:0 06 11.5 - 14 S »0 15 11 5 - 13 5 * 0 15 12-14 •0 1? 16 16

E'ect'ooe conseillé* AWS A5.4 j classi- | '•cation

E306L

E306

E309L E309

£310

E316

£317 E317L

E347

E4 10 £410 £410 £410 £«t0

lin plus des électrodes des séries E 300, 400 et plus, il y a des électro-

des portant des classifications de fabricants (comme la lnconel, la llaynes,

etc.) dont nous ne pouvons prédire la signification des cotes.

- 7 -

Dans la classification AWS, il se peut qu'il y ait deux autres elements

ajoutés au code, lix: 7018 - XX. On trouvera dans le tableau ci-dessous

la signification de ces deux éléments, lesquels précisent la composition

de l'alliage de l'électrode.

TABLEAU IT-3.2

AWS Designation ot Major Alloying Elements

in Arc Welding Electrodes

Suffix to A W S Elec-trode No.

Alloy Element, ( % ) Suffix to A W S Elec-trode No.

Mo (molyb-denum]

Cr (Chro-m i u m )

Ni (Nickel)

M n

(Man-

Danes e!

V

(Vana-dium)

At 0.5

81 0.5. 0.5

82 0.5 1.25

83 1.0 2.25

B4 0.5 2,0

CI 2.5

C2 3.5

C3 1.0

01 0.3 1.5

02 0.3 1.75

G* 0.2 0.3 0.5 1.0 0.1

' N eed have m i n i m u m

nient only. content ol one ele-

C) Procédé de soudage2.

T a b l e a u 1 1 - 4

a r c-a 1 r

-{J-

l• Les p r o c é d é s de s o u d a g e :

Le s o u d a g e est une o p é r a t i o n qui c o n s i s t e à unir deux m a t é r i a u x lors d ' a c t i v i t é s de r é p a r a t i o n , f a b r i c a t i o n , a s s e m b l a g e , e t c . . . Cette o p é r a t i o n s'est t e l l e m e n t dé v e 1 o p pe e au cours des vingt (2U) d e r n i è r e s a n n é e s que la Liste des d i f f é r e n t s procédés serait Im p o s s i b L e à éta-blir avec e x a c t i t u d e .

C ' e s t p o u r q u o i , nous traiterons des p r o c é d é s les plus c o u r a m m e n t rencontrés dans nos e n t r e p r i s e s . Dans un pre-mier t e m p s , on peut cLasser les p r o c é d é s de s o u d a g e à l ' i n t é r i e u r de deux (2) grandes c a t é g o r i e s :

- le s o u d a g e par f u s i o n .

- le s o u d a g e sans f u s i o n .

Le t a b l e a u l nous d o n n e une vue d ' e n s e m b l e fi cation des p r o c é d é s de s o u d a g e .

de la c l a s s i -

1•l Le soudage par f U S I O Q :

Le soudage par fusion e n g l o b e la m a j o r i t é des p r o c é -dés qui cons is tent à a s s e m b l e r ou à réparer des piè-ces de métal par fusion des p a r t i e s en c o n t a c t . Les deux (2) c a t é g o r i e s les plus c o u r a m m e n t r e n c o n t r é e s sont le s o u d a g e au chalumeau et le s o u d a g e à l ' a r c .

A• Le s o u d a g e au c h a l u m e a u :

Ce procédé pourrait é g a l e m e n t s ' a p p e l e r le "sou-dage au g a z " puisqu'il u t i l i s e la c h a l e u r four-nit par la c o m b u s t i o n d'un gaz pour fondre le métal à s o u d e r . Les p r i n c i p a u x gaz c o m b u s t i b l e s utilisés dans ce procédé sont:

- l ' a c é t y l è n e

- le rnê t h a ne

- le p r o p a n e

- l ' h y d r o g è n e

La m é t h o d e la plus a c é t y L é n i q u e dont u t i l i s a t i o n s sont m é t «i u x .

c o u r a n t e es.t Le s o u d a g e oxy-les deux (2) p r i n c i p a l e s

le s o u d a g e et le c o u p a g e des

. . . 10

- 1 0 -

Le soudage Lmpllque l'a fusion du metal lui-même qui se lie pièce à p i è c e , soit d i r e c t e m e n t , soit par l ' e n t r e m i s e d'un métal d ' a p p o r t qui remplit la cavité du bain de f u s i o n . Pour ce qui est du c o u p a g e , IL s'agit d'une o x y d a t i o n qua s i - i n s t a n t année du métal â haute t e m p é r a t u r e par La p r é s e n c e de L'oxygène p u r . Le coupage peut se faire avec ou sans s u b s t a n c e d ' a p p o r t qui peut être une b a g u e t t e d'acier doux qui élè-ve la c h a l e u r par sa fusion ou encore une poudre de silice qui aide l ' o x y d a t i o n .

L e s o u d a g e à l ' a r c :

Il s'agit du procédé le' plus répandu dans les usines où s ' e f f e c t u e du s o u d a g e . Il est s i m p l e , rapide d ' e x é c u t i o n et peu c o û t e u x . F. n fabrica-t i o n , il est utlLisé de préférence au c h a l u m e a u pour tout ce dont l ' é p a i s s e u r excède 3 / 1 6 " .

La c h a l e u r dégagée est fournie par un c o u r a n t é l e c t r i q u e continu ou alternatif mais t o u j o u r s à Intensité (ampé rage) é l e v é e . Un c o n d u c t e u r aboutit à l ' é l e c t r o d e tandis qu'un autre est fixé à la piece à souder en guise de mise à la terre ( g r o u n d ) .

A i n s i , un "arc é l e c t r i q u e " est, produit entre une é l e c t r o d e et la pièce à s o u d e r . La t e m p é r a t u r e de l'arc dépend ra des facteurs s u i v a n t s :

- la nature des é l e c t r o d e s

- la d i s t a n c e de leur pointe

- l'intensité du courant

la d i f f é r e n c e de potent ie L entre Les élec-trodes .

Les p r i n c i p a u x p r o c é d é s de s o u d a g e à L ' a r c , sont :

- Le s o u d a g e â l'arc avec é l e c t r o d e s e n r o b é e s ( M M A , manuaL metal a r c )

- Le soudage à L'arc avec é l e c t r o d e s au T u n g s -ten.* ( T L G , T u n g s t e n Inert gas)

- 1 1 -

- le s o u d a g e à L'arc sous protection gnznuse ( M U ; , me t a L Inert gas et M A C , metal active gas )

- le s o u d a g e à L'arc avec fil fourré ( K C A W , flux cored arc w e l d i n g )

- Le s o u d a g e à L'arc s u b m e r g é

- le c o u p a g e à l ' a r c - a i r .

Voyons Les principales c a r a c t é r i s t i q u e s de cha-cun de ces procédés:

B _ 1 - le soudage â l'arc avec 6 le et rodes enro-bées :

Un arc é l e c t r i q u e esc produit entre la pointe d'une é l e c t r o d e et Le métal de La pièce à s o u d e r . A i n s i , l'électrode et la s u r f a c e de la pièce fondent pour remplir le joint de s o u d u r e .

C ' e s t l'enrobage de l'électrode qui:

a) protège la s o u d u r e contre les gaz de 1 'atmosphère et déxosyde le bain de soudure ;

b) apporte des f e r r o - a l l i a g e s pour ali-menter le bain de soudure;

c) contient des éléments mineurs qui assistent l ' a m o r ç a g e de l'arc et assu-rent sa s t a b i l i t é .

L ' e n r o b a g e des éLectroiies varie selon l'utilisation s p é c i f i q u e que L'on en fait. A i n s i , La c l a s s i f i c a t i o n des é l e c t r o d e s est basée sur des s p é c i f i c a t i o n s p r é c i s e s é m i s e s par l'ACNOR (Association C a n a d i e n n e de N o r m a l i s a t i o n ) et par L'AWS (American W e l d i n g S o c i e t y ) qui sont:

- La charge m i n i m u m de rupture

- la position de soudage

- le type d ' e n r o b a g e

- le type de courant A u t i l i s e r .

- 1 2 -

B - 2 . Le s o u d a g e à l ' a r c a v e c , é l e c t r o d e a u t u n g a t d ne :

C o m p a r a t i v e m e n t au procédé p r é c é d e n t , I 'elect rode est p e r m a n e n t e et non f u s i b l e . De p l u s , on u t i l i s e r a un flux gazeux (ar-g o n , hélium ou m é l a n g e des d e u x ) émanant du pistolet de s o u d a g e pour protéger le bain de soudure et l ' é l e c t r o d e contre la c o n t a m i n a t i o n a t m o s p h é r i q u e .

Le métal d'apport peut se p r é s e n t e r sous forme de baguettes ou de fils et LL aura une composition s i m i l a i r e au métal à sou-d e r . CeLui-ci f o n d e r a . a u contact du métal et formera avec le métal en fusion le j o i n t de soudu re.

B - 3 . L e s o u d a g e â l ' a r c s o u s p r o t e c t i o n g a z e u -

s e :

Dans ce p r o c é d é , ou uti U s e un flL m é t a l -lique fusible qui sert à la fois d ' é l e c -trode et de métal d ' a p p o r t . C e l u i - c i est amené a u t o m a t i q u e m e n t j u s q u ' a u bain de f u s i o n . Comme dans le procédé T I C , l'arc et le bain de fusion sont p r o t é g é s par un gaz inerte ( a r g o n , h é l i u m ) . D'où le nom MIC pour "metal inert g a s " .

Par é c o n o m i e , on peut u t i l i s e r le bioxyde de carbone comme gaz p r o t e c t e u r d'où le nom de MAG pour "metal active g a s " .

B - 4 . L e s o u d a g e â l ' a r c a v e c f i l f o u r r é :

Le procédé est le même que le soudage à l'arc sous p r o t e c t i o n gazeuse (MIG) à l'exception que le fil utilisé peut être c o m p a r é à une b a g u e t t e e n r o b é e . En e f f e t , un flux ainsi que des agents dés o x y d a n t s sont contenus au centre du fil. i; n gaz p r o t e c t e u r peut é g a l e m e n t être utilisé comme dans le procédé TIC ou M I G .

B - 5 . L e s o u d a g e 3 l ' a r c s u b m e r g é :

L ' u t i l i s a t i o n de ce procédé permet de réa-liser des s o u d u r e s de grande qualité sur des pièces n é c e s s i t a n t des traits de sou-dure larges et p r o f o n d s . L ' é l e c t r o d e est un fil m é t a l l i q u e comme dans le procédé MIG sauf que la p r o t e c t i o n est assuré.: par un flux g r nn u1 alr e qui recouvre c o m p l è t e -ment l'arc.

De p l u s , ce p r o c é d é a L'avantage d ' ê t r e s e m l - a u t o m a t l q u e ou a u t o m a t i q u e , ce qui Limite le travail du soudeur à s u r v e i l l e r l ' o p é r a t i o n et à a l i m e n t e r la m a c h i n e en p i è c e s , flux et f l L à soutier.

B - 6 . L e c o u p a g e 3 l ' a r c - a l r :

Bien que ce procédé n'en soit pas un de s o u d a g e proprement d i t , il convient ici d'en discuter compte tenu de sa grande u t i l i s a t i o n par les s o u d e u r s .

Le procédé u t i l i s e une tige de carbone ( g r a p h i t e ) m a i n t e n u e dans une poignée qui est alimentée en air c o m p r i m é . La tige est fusible et sert é g a l e m e n t d ' é l e c t r o d e a l o r s que le jet d'air sert â nettoyer les p a r t i c u l e s en fusion qui sont p r o d u i t e s de façon à ce que c e l l e s - c i ne se s o l i d i f i e n t pas sur la pièce .

Ce procédé est p a r t i c u l i è r e m e n t bruyant en plus de produire b e a u c o u p de f u m é e . De p l u s , l ' é l i m i n a t i o n â la source est rendue d i f f i c i l e par l'effet du jet d ' a i r qui p r o j e t t e particules et fumées dans toutes les d i r e c t i o n s .

La m é c a n i s a t i o n :

Cet te t e c h n i q u e consiste à pulvériser sur la pièce de b a s e , le métal d ' a p p o r t provenant d'une poudre ou d'un fil m é t a l l i q u e amené au point de fusion par l'action d'un c h a l u m e a u ou d'un arc é l e c t r i q u e .

Les p r i n c i p a l e s u t i l i s a t i o n s de cette techni-que sont:

e n - La p r o t e c t i o n an ci -c o r r o s i o n d'une pièce la r e c o u v r a n t d'un métal ou d'un a l l i a g e ;

- La réparation ci e pièces corrodées présen-tant des cavitations;

- la p r o t e c t i o n contre l'usure en recouvrant La pièce d'un métal plus r é s i s t a n t ;

l 'application d'une a m é l i o r e r l'es thé tique

couche décorât Ive pour de la p i è c e .

Les p r i n c i p a u x procédés de iné ta! Lisation sont:

- la m é t a l l l s a t l o n par c o m b u s t i o n

- la m é t a l l l s a t l o n par d é t o n a t i o n

- la m é t a l l l s a t l o n au plasma

- la m e t a l l i s a t i o n à l'arc é l e c t r i q u e .

C - l » L a m é t a l l l s a t l o n p a r c o m b u s t i o n . :

Le métal d ' a p p o r t (poudre ou fil) est fondu sous l'action d'une fLamme produite par un gaz c o m b u s t i b l e ( a c é t y l è n e , propa-n e , ...) et projeté sur la pièce de base avec un jet d'air c o m p r i m é .

C - 2 . L a m é t a l l l s a t l o n p a r d é t o n a t i o n ( " j e t k o t e ** ) :

Le métal d ' a p p o r t (poudre, s e u l e m e n t ) et les gaz c o m b u s t i b l e s sont amenés dans une c h a m b r e de c o m b u s t i o n . Une bougie produi-sant 260 a l l u m a g e s par minute ignitie le gaz en p r o d u i s a n t une e x p l o s i o n qui con-d u i t le métal fondu sur la pièce de b a s e .

C - 3 • L a m é t a l l l s a t l o n a u p l a s m a :

Ce procédé r e s s e m b l e au soudage au tungs-tène en se sens qu'il utilise un é l e c t r o d e au tungstène et un gaz I n e r t e . L'arc g é n é r é ionise le gaz inerte pour former un plasma qui p r o d u i r a de hautes t e m p é r a t u r e s (30,0 00° F ) . Le métal d ' a p p o r t (poudre s e u l e m e n t ) est r a p i d e m e n t fondu et projeté sur la pièce de b a s e .

C - 4 • L a m é t a l l l s a t l o n à l ' a r c é l e c t r i q u e :

Le métal d ' a p p o r t se présente sous forme de deux (2) f L L s entre Lesquels se produit un arc é l e c t r i q u e . Le métal fondu est projeté sur la pièce au moyen d'un jet d ' a i r c o m p r i m é .

- 1 5 -

1•2 Le soudage sans fusion :

Le soudage sans fusion esc l'ensemble des p r o c é d é s qui consiste à assembler des pièces sans fusion des parties en c o n t a c t . Le b o u l o n n a g e , le r l v e t a g e et tous Les procédés s e m b l a b l e s ne sont pas des procé-dés de soudage comme t e l .

Les trois (3) principaux procédés de soudage sans fusion sont:

- le forgeage

- le soudage par résistance

- le b r a s a g e .

A . L e f o r g e a g e

Dans ce p r o c é d é , les pièces à a s s e m b l e r sont chauffées au feu de f o r g e . Pendant la c h a u f f e , les pièces reposent sur une épaisse couche de coke et sont m a i n t e n u e s aussi propres que possi-ble; elles sont p o r t é e s à une température 'donnée et ceci d'une m a n i è r e u n i f o r m e . P u i s , elles sont mises en p o s i t i o n et battues au m a r t e a u . C'est la pression p r o d u i t e par les coups de marteau qui unit les m é t a u x . Ils ne sont pas fondus comme dans le s o u d a g e par f u s i o n .

B . L e s o u d a g e p a r r é s i s t a n c e : -

Ce sont aussi la .chaleur et la p r e s s i o n qui unissent deux pièces de métal dans ce p r o c é d é . Les pièces à a s s e m b l e r sont placées entre d e u x é L e c t r o d e s de c u i v r e et serrées L'une contre L'autre à L'aide d'un p o s i t i o n n e u r . La chaleur provient d'un courant é l e c t r i q u e qui passe par Les elect rodes et traverse les pièces à L'endroit où La soudure doit être f a i t e . le soudage en bout , le soudage par points , Le soudage continu et Le soudage par et in cetLage sont des procédés de soudage par r é s i s t a n c e .

C • L e b r a s a g e :

Le brasage est un procédé par Lequel un métal d'apport n o n - f e r r e u x ayant une température de fusion inférieure à celle du métal de b a s e , fond et adhère à c e l u i - c i .

. . . 1()

-Il)- .

Les deux procédés les pLus c o u r a m m e n t u t i l i s é s sont le brasage ( b r a z i n g ) et le bra sage tendre ( s o l d e r i n g ) . Voyons les c a r a c t é r i s t i q u e s de c h a c u n .

C—1. Le b r a s a g e :

Pour b r a s e r , on u t i l i s e une baguette' à souder dont le point de fusion est infé-rieur à celui du m é t a l â braser mais supé-rieur à 4 2 7 ° C . Les métaux d'apport les plus couramment u t i l i s é s sont: le c u i v r e , les alliages de c u i v r e , les a l l i a g e s d'ar-gent et les a l l i a g e s d ' a l u m i n i u m .

Les pièces à a s s e m b l e r sont portées à une t e m p é r a t u r e I n f é r i e u r e à leur point de fusion et s u p é r i e u r e â celui de La baguet-te à s o u d e r . Ceci peut se faire â l'aide d'un c h a l u m e a u ou e n c o r e d'un f o u r . La fusion de la b a g u e t t e fournit le métal d ' a p p o r t qui unira les pièces b r a s é e s . L ' u t i l i s a t i o n d'un "flux" * est souvent n é c e s s a i r e pour p r é v e n i r l'oxydation de la pièce ou des pièces à s o u d e r . L ' a v a n t a g e de ce procédé est surtout que la pièce d e m e u r e propre et n é c e s s i t e très peu de t r a v a u x de f i n i t i o n .

C - 2 . L e b r a s a g e t e n d r e :

Dans la brasage t e n d r e , le métal d'apport doit fondre à moins de 427°C. Le métal d ' a p p o r t le plus souvent utilisé consiste en un alliage de plomb et d'étain conte-nant un peu d ' a n t i m o i n e . On utilisera un fer à souder comme s o u r c e de c h a l e u r .

T o u s les métaux connus ont la tendance à se ternir avec le t e m p s . C ' e s t - à - d i r e qu'un film se forme à la surface de ceux-ci contenant des o x y d e s , des s u l f i d e s , des c a r b o n a t e s et d ' a u t r e s produits de c o r r o s i o n . C'est p o u r q u o i , dans ce pro-c é d é , l "utilisation d'un "flux" est rendue n é c e s s a i r e . C e l u i - c i sera s o l i d e , Liquide ou g a z e u x . Sa fonction est d ' e n l e v e r le t e r n i s s e m e n t au niveau de la surface de la pièce et de garder c e l l e - c i propre jusqu'à ce que 1 o p é r a t i o n de braôage tendre soit a c c o m p l i e . Le métal d'apport en fusion d é p l a c e r a le "flux" résiduel et a s s é c h e r a la piece à braser pour accomplir le joint de s o u d u r e .

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... 1 7

- 1 7 -

III- 1:CI IANTI LLQNNAGl-

A) Quoi echanti1lonncr?

Liste A: Principaux contaminants par technique de soudure

a) Soudure électrique

1. Fumées totales

Pour la majorité des électrodes enrobées, mieux vaut échantillonner

la fumée totale plutôt que les métaux, car les métaux représentent

moins de 60 % du total des particules émises. Si les concentrations

mesurées dépassent 7 à 10 mg/m^, on pourra doser le manganèse dans

les électrodes suivantes: E 6013, E 7018, E 7024, 8018, 9018.

2. Fluorures

E 7018, 7028, 7016, 8018 et 9018, 316-16, ENi-CI, Haynes 25, Sodel 530,

Certanium 707.

5. Silice amorgherespirable

Si les fumées totales dépassent 7 à 10 mg/m3.

E 6013, 7024, Sodel 1413, Certanium 211.

4. Mçtauxet sels métalligues

- manganèse: 1:316-15, E316-16, 410-16

- chrome: E316-15, 316-16 et la série E-500 en général, Certanium 707 SP

Inconcl 625, Haynes C-276, llayncs 25, Sodel 330, Certanium 707

- chromâtes: 65 "ù du chrome total se retrouve sous forme de chromate

hcxavalent et 95 % des chromâtes sont sous forme soluble

en soudure1.

- Nickel: Toutes les électrodes de la série E-200, série E-300, E. 46X et

E 48X, la ENi-CI, la ENL-Cu2, la Inconcl 625 et la llaynes-25,

Sodel 330.

- Molybdène: Inconcl 625, série E86X et ES7X.

. . . 1 S

- 1 3 -

- Magnésium: llaynes C-276

- Cobalt: lilectrodes pour hard facing en général (Fx: MG-700)

llayncs-25, Fntecdur, Stcllitc. .

b) Brasage

1. Argent

Métaux:- Cadmium: BAg-1, BAg-2, BAg-2a, BAg-3, (Fasy-Flo 45,55),

BAg-la, BAg-4, BAg-13.

- Cuivre: BCup-3, 4, 5, 6 (Sil-Fos), BAg 2a, BAg 4, BAg 5, 6,

7, 19, 17.

- Zinc: QQS-561d, (braze TL), (Safety-Silv 15XX)

- Etain: QQS-561d (TEC) (Stay Brite).

Phospore (et/ou acide phosphorique): BCup-3, 4, 5, 6 (Sil^Fos, Stay-

Silv 0, 2, 5, 6, 15).

Fluorures (et/ou acide fluorhydrique): La plupart des "fluxes" pour

brasage en contiennent beaucoup.

2. Bronze

Métaux: - Cuivre: la plupart des baguettes en contiennent plus de 50 'î;

- Zinc : la plupart des baguettes en contiennent plus de 40 '"„

- Chromâtes: Steelite

Fluorures: tous les "fluxes" en contiennent.

c) Oxycoupagc

Poussière tot;i le

cl J A rc ;i i r

Poussière totnle

. . . 1 M

TABMiAlJ II 1-1

Sehorna Jes contaminants dans l'air pour une cinquantaine d'électrodes parmi plus utilisées (en fonction des codes AWS dans la mesure du possible,).

- Enrobées K-6010 6013

(A V

(0 w o w «n U

VO S a

I L

X x

Fluo

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• •

Silice

VI 'O c n so c 3 •

o e o L. JZ u

l/l o M Cl E O u .C U Ni

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u c *> "D .O

i Magnésium

Coba

1t

Cadm

ium

Cuiv

re

Zinc

c n M

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O

HCL

u .

Acide borique

Ozone

o u

x

Plom

b

Calcium

• Titane

u v

Lu

1

Ï l X.

" I

7018 70*4 7016 7028 8018 9018 316-1S 316-16 série 300 410-16 série 400 série 200

Inconcl 625 série 86 X série 87 X

X X X X X X

X X

X X

X X

X x

*

• • • * •

X X

X X

X X X •

• •

X

XXX*

X

• •

X •

X X

•

*

•

X

•

X

X

X X X X

i

série 46 X Haynes C-276 Haynes 25 Certanium 211 Certanium 707 Certanium 707 SP Sodé 1 330 Sodel 14 13 b-NiCl NiCu-2 MG-700

Klectrode hard tacing L-308-16

Fil fourré K-70T-1 E-70T-4 K-70T-5

X

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X

X X y

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)C

X

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X

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• • • * •* 4*

4 •

1

E-316L t-70T-3,6,7,8

Fil solide F.-70S-3

70S-5 Inconcl 625 Stcl 1 ite 1 à 6

X

X X

X

*

X

X

X

X X

X

• 5* 5 *

5 *

• * • • t • * * •

4 "

-

\ \

1

Mavne 25 Mayno C-276 Sodel 112

Aluminium bKÎ>356 X

X X X

X X X

\ X

X

5* § *

5 *

5 *

x

• • • • • • • * *

1

4043

Cu i vre I:K Ni-Cu-7

X

X X

X

1

LR Cu-AL

Brasage Argent X X

X

• • • • Y

1

Oxycoupage ) Sur du galvanisé

X X • • x X —

1

"Soldering" K

A

\ y

1

A r c - a i r \

_

1

n\\l •'m;

- Jo-

li j Comment ochantiIlonner?

1 - Çû_insta Hcr_la cassette?

Il s'agit d'une question controversée à l'heure actuelle, qui constitue

un problème majeur lorsqu'on veut quantifier les doses d'exposition des

soudeurs.

La grande question est de savoir si l'on doit placer la cassette (le

filtre) à l'intérieur du masque anti U.V. du soudeur ou à l'extérieur.

Il semble que le masque procure une certaine protection contre les

fumées de soudure, bien qu'il ne soit pas destiné à cet usage. Ce phé-

nomène est probablement dû au fait qu'avec le masque, le soudeur est

forcé d'inhaler l'air provenant des cotés et du dessus dè sa tête, au

lieu de l'air situé devant lui. Or il a été démontré que c'est dans la

zone entourant l'arc, situé habituellement devant le soudeur, que les

fumées sont les plus denses1. En étant forcé d'aller chercher son air '

- j -

sur les côtés plutôt que devant lui, le soudeur se trouve à respirer

un air moins contaminé.

Du strict point de vue toxicologique, il paraît, très justifiable d'é-

chantillonner derrière le masque, car c'est la mesure qui est la plus

reliée à là dose d'absorption par le corps des fumées de soudure. Pour

les fins d'un programme de surveillance médicale, ce type d'échantillon-

nage apparaît souhaitable.

Cependant, d'un point de vue de l'évaluation de l'efficacité du contrôle

des contaminants, l'échantillonnage derrière le masque présente des

inconvénients, l-n effet, lorsqu'on examine les données provenant de la

1itterature'sur la comparaison entre les résultats d'échantillonnage au

collet vs l'intérieur du masque, on réalise que les résultats sont très

variables. Les facteurs de protection varient de -0,5 (2 fois pire der-

rière le masque1) à +10 (10 fois moins pire derrière le masque), bien

que la majorité des facteurs de protection se situent autour de 1,4

il 2, S3.

C'est donc dire que pour une même technique de soudure, même électrode

et dans les mêmes conditions de ventilation, l'exposition de doux soudeurs

. - . . 2 1

- 2 1 -

varicra en fonction'de la façon dont ils courbent la tête au-dessus

Par contre lorsque la cassette est attachée au collet, la variation

des concentrations sera moins sensible car les épaules sont moins

courbées que la tête au-dessus du bain de fusipn.

Donc, lorsqu'on veut évaluer l'efficacité d'un moyen de contrôle,

mieux vaut échantillonner au collet afin de diminuer les facteurs de

variation autres que la ventilation. Par contre pour évaluer le ris-

que à la santé d'un soudeur en particulier, mieux vaut échantillonner

derrière le masque avec comme inconvénient cependant que l'on peut

plus difficilement extrapoler nos résultats aux soudeurs non échantil-

lonnés mais qui travaillent dans des conditions similaires.

Ceci dit, comment installer la cassette lorsqu'on veut échantillonner

derrière le masque?

Il est recommandé de l'attacher au serre-tête du masque anti U.V. (par

une pince de préférence à une broche) et de laisser pendre la cassette

(rattachée au tuyau) le long de la joue en prenant soin de ne pas

l'amener trop près de la bouche au point que la cassette pourrait se

charger d'humidité provenant de l'haleine du soudeur4.

Il est préférable de ne pas accrocher la cassette au masque comme tel,

car de cette façon, lorsque le soudeur relève son masque, le filtre

sort de la zone respiratoire du soudeur.

du bain de fusion, tel qu'illustré ci-dessous.

éloigné du bain de fusion fortement penché au-dessus du bain de fusion.

) •>

Pour diminuer 1 'embarras causé au soudeur par cette procédure, on

pourra remplacer les cassettes standard 57mm par des cassettes

de 25inm (style l;Ag pour la silice) lorsqu'on échantillonne les

fumées totales. La cassette étant moins grosse, elle risque moins

de gêner le soudeur. Cependant, pour échantillons avec FECM, il

n'y. a pas de cassette 25mm disponibles à l'IRSST actuellement.

Cette procédure est de plus assez incommode lorsqu'on échantillonne

un soudeur qui a à enlever et remettre fréquemment son masque au

cours de l'échantillonnage. En fait, il faut à ce moment être cons-

tamment à surveiller ce travailleur pour être prêt à décrocher le

filtre lorsqu'il veut enlever son masque. Dans ces conditions, un

pis aller acceptable serait de placer la cassette au collet mais le

long du cou, de façon à ce qu'elle soit recouverte par le bas du

masque. Il faut cependant surveiller fréquemment ce travailleurs pour

s'assurer que la cassette ne se retrouve pas accidentellement à 1'ex-

rieur du masque.

- 2 . V

IV- TAUX 1)1; GENERATION DES FUMEUS (TCP) ET RATIO POIDS DE FUMEES/POIDS DE METAI DEPOSE (RATIO F/MD~ —

Principes de base gouvernant la génération de fumées de soudure.

Le mécanisme en est un de vaporisation - condensation lequel peut être

augmenté par la capacité oxydante du procédé5. Tous les facteurs qui

vont influencer ces trois mécanismes vont avoir une incidence sur la -

génération de fumées.

Le courant est l'un des facteurs les plus importants affectant la vapo-

risation. Plus il augmente, plus la température augmente et plus la

pression partielle des métaux augmente. La nature du gaz protecteur

peut influencer la capacité oxydante. Plus le gaz protecteur est riche

en oxygène (ou en C0 2), plus l'oxydation favorisera la vaporisation

métallique.

1- Définitions

" fumées_^TGF2

C'est la quantité de fumées émises (lors de la soudure avec une électrode)

par unité de temps.

Ainsi, sous certaines conditions par ex.': la E 7018 va produire 1,6 g/min.

de fumées dans l'air, alors que la E 7024 va en produire. 2,13 g/min. Donc,

la 7024 produit plus de fumées par unite de temps que la 7018 (toutes

autres conditions étant égales).

~ F/MU) .

C'est la proportion de fumées par rapport à la quantité de métal de l'élec-

trode déposé sur la soudure (autrement dit la proportion de l'électrode

qui s'envole en fumées par rapport à la proportion qui va dans le joint de

soudure). Ainsi, plus l'enrobage d'une électrode sera volatil ou plus il

sera épais, plus le ratio F/M!) augmentera.

Dans notre exemple la 7018 a un ratio F/Ml) de 27,91 g/kg (où 2,79 uô du

inétal déposé vont en fumées) alors que la 7024 a un ratio F/MD de

19,28 g/kg (où 1,95 du métal déposé vont en fumées).

i i

. . . 2-1

- 2 4 -

Donc, memo si le TGF de la 7024 est 1,53 fois supérieur à la 7018,

pour un même poids de cordon de soudure, la 7018 produira plus de

fumées dans-l'air que la 7024.

Si l'on compare entre eux les principaux types de soudure en fonction

de leur ratio F/MD, comme dans le graphique ci-dessous, on se rend

compte que, à courant égal ce sont les électrodes à fil solide avec

gaz protecteur (C02 et argon) qui produisent le moins de fumées par

gramme de métal déposé donc qui paraissent les plus "propres".

! /

Fig.1; Comparaison des ratios F/MD pour divers procédés de soudure

00 N ÛÛ £

O N

O •H •M C0 U

100 "2ÏÏÔ -JÔQ 400 ' 500

cou ra nt ( Ampè rcs)

ios F/MD

Les TGF sont utiles lorsqu'on veut calculer les débits nécessaires pour

diluer les fumées de soudure, ou pour calculer la capacité d'un système

de filtration.

Le ratio F/MD est quant à lui utile lorsqu'on veut comparer une électrode

à une autre du point de vue de leur "propreté", si on peut s'exprimer

ainsi. Ceci nous permet de choisir parmi les différentes techniques de

soudure, la plus -propre" en termes de quantités des fumées émises par

poids d'électrode consommé.

- 2 5 -

Ccs deux paramètres sont cependant interreliés et ce qu'il faut viser,

c'est de choisir l'électrode, le procédé ou les paramètres de la tech-

nique qui donnent à la fois le plus bas T(.il: et le plus bas ratio F/MD.

Voici un exemple d'application pratique des TGF:

CEoblème: - Assumant une distribution (diffusion uniforme) de la fumée

dans toute la pièce.

- Aucune ventilation

- Si F.G.R = 0,4 g/min

- Volume de pièce = 283 m* (10,000 pi3)

1- Fn combien de temps allons-nous dépasser la norme de 5 mg/m^

2- Quel volume d'air de dilution est nécessaire pour ne pas

dépasser la norme.

Réponse: 1- 0.,4 g = 400 mg

Conc.= 400 mg/283 m*/min.

= 1,4 mg/m3

1,4 mg/m3 > 1 min .

5 îng/m* ^ x = 3 , 6 min.

2- Il faut un changement d'air à toutes les 3,6 min.

Donc, 283 : 5,b = 7S m V m i n . (2,800 cfm)

2- Varie scion le courant:

TGF = alb

où: b = 2 (en moyenne, mais peut jouer entre 1,17 et 5)1

Les électrodes qui consomment plus de courant (comme les électrodes avec

gaz protecteurs) produiront' plus de fumées. Une même électrode utilise un

courant plus élevé si son diamètre est plus grand, donc produit plus de

fumées.

2t)

- 4 2 7 -

•>~ Varie scion le type d'électrodes dans un même groupe et même diamètre

Ainsi, les électrodes enrobées utilisant un courant semblable n'émettent

pas tous la même quantité de fumées. Dans le tableau IV-1 on remarque

que la 116010 a un TGF de 0,66 g/inin à 170 A, alors que la 137018 a un TGF

de 0,28 g/min (2 fois moinsj à 160 A. Cela dépend vraisemblablement de la

composition des flux.

TABLEAU IV-1

Fume I-lerrrc ». !c Current. £oner;irion

classification A nite. i»/rnin. [•6010 MO 0.32 EiSOlO 170 0.66 F70I8 160 0.28 K7(HS 220 0.65 1:7024 ! S0 0.29

230 0.47

"•Si-^'M nt

fume/wgt. of cpt'siKd metal

*/ke

19 24 8 18 S 8

Une liste plus complète des TGF est présentée en annexe (table 2.2) et

couvre une grande partie des électrodes les plus utilisées en région.

On note que, à courant égalées électrodes "Stainless" dégagent moins de

fumées que les autres en général. Qui plus est, pour une même électrode,

le poids et la concentration varient selon le manufacturier et en consé-

quence le TGF variera aussi. On en a un exemple dans le tableau IV-2 à la

page suivante.

) •>

- 2 7 -

TABLIiAU IV-2

TGF Pli LA 1:6010 (5/32) .

Funic generation rate Measured Normalircd

Wgt. of fume/ wgi. of

electrode used

Electrode Code .ivg ave ?/min g/min/I 2x10 -5 x 100

£6010 11' ; 51 1-15 1.08 4.82 . 3.74 l-ôCI 0 IP I ISO 1.07 4.77 3.65 LiûOl'O IP I 31 150 1.09 5.13 3.70 i-:6010 IP 1 30 150 i.os 4.82 3.51

Avr. 1.08 4.89 Avg 3.65 Si) >0.01 0.17 SO 0.10

FIGOIO ip 2 :s 150 0.59 2.62 2.13 F.60I0 IP 2 2? 143 0.58 2.63 . 2.19 1:6010 IP i 29 ISO 0.57 2.47 2.13 ECO 0 IP 2 28 150 O.SS 2.59 2.23

A-.- 0.58 2.58 Avg 2.19 r-0.01 0.07 SD 0.04

£6010 IP i ; 27 160 1.19 4.97 3.65 1:6010 IP 11 2.9 155 1.20 4.70 3.68 E6010 IP i i :s IS 5 1.20 4.68 3.67 1:6010 IP u 28 160 1.20 4.99 5,79

Av,-. 1.20 4.84 Avg 3.70 >0.01 0.17 SD 0.06

F.6010 i :7 i <J 5 0.4 5 2.15 • 1.60 1:6010- i 27 i'i5 • 0.4 6 2.20 1.64 1:6010 i 26 jrt 5 0.43 2.06 1.46-i-6010 1 26 i -15 0*4 2.09 1.54 R6010 1 26 145 O.i'i 2.09 1.43

A • 0.4 5 2.1 : Avg 1.5-1 } i' 0.01 0.00 SD 0.08

1:601 0 IP : • i 50 o.s? 3.69 2.74 IÎ60:o IP 1 i r.vo i 50 0.S.Î 3.69 2.70 1-6010 IP 11 23.0 150 M i 3.69 2.6S

A v" 0.83 , 3.69 Avg 2.71 >0.01 ' >0.01 SI) 0.03

E l e c t r o d e we ight : Co i te 1 e lee t rodc : C o d e 2 e l r c t r o d e : C o d e 11 c lec t rode :

l l t .n2 g/in (2.82 fjin.) 1 0 8 . 2 7 t J m ( 2 . 7 5 p / i n . ) I M . 5 7 p / m ( 2 . 9 1 p / i n . )

M e t a l depos i t ion rate d c i r r t n i n e d for on ly J te<t per e l r c t r o d e .

S I ) : f t an i i a rd d e v i a t i o n (si f .ma)

On remarque que le TGF pour la 1:6010 (1) à 150 A, 30 V est de 1 t0S g/inin

et pour la F6010 (2) à 150 A, 29 V, il est de 0,58 g/min (soit près de

deux fois moins). Or, la libOK) (lj a une densité de 111,02 g/m et la

1:6010 (2) a une densité de 108,27 g/m.

.30

- 2 8 -

4- Varie selon le voltage et lu longueur Je l'arc.

Ces deux paramètres sont relies. Plus l'électrode est éloignée de l'arc,

plus le voltage augmente. Plus la longueur de l'arc est courte, plus le

temps de transport du métal d'apport au joint de soudure sera court et

moins la vaporisation des goutelettes de métal en fusion dans l'arc sera

augmenté.

Concernant les TGF, on note que, pour une même électrode à un même courant,

plus le voltage est élevé, plus le TGF sera important. On en a une illus-

tration dans le tableau ci-dessous.

Fig.2:TGF POUR LA E6010 ET LA E70T-1 EN FONCTION DU VOLTAGE A DIFFÉRENTS COURANTS

2.50 O £6010 O E70T-1 ° E70T-Î

2.00

1 . 5 0 - ,

1.G0 «

E6G10 ( îfjiîî

0.50 —

0.00 20 25 . J0

VoU.vj»:. V 35 40

La vitesse <Ju travail de soudure affecte peu le TGF. Si on double la

vitesse, le TGF n'augmente que de 5 '0s.

Que conclure de tout ceci?

Le TGF varie en fonction de plusieurs paramètres:

- le courant (I2 en moyenne)

- la composition de 1'electrode

- la "recette" propre au manufacturier

- le poids et le diamètre de 1 'électrode

- le voltage (longueur d'arc)

En pratique il est très difficile d'obtenir une valeur très précise

pour le TGF, tellement les facteurs de variation sont nombreux. Il est

cependant possible de dégager certaines conclusions générales:

- Dans les conditions "normales" d'utilisation (voltage et ampérage

recommandé par le manufacturier) , à diamètre égal :

. les électrodes enrobées et surtout les électrodes à fil fourré

dégagent plus de fumées que les électrodes à fil solide.

. les électrodes pour soudure sur des alliages à haute teneur (ex:

stainless) dégagent moins de fumées que les électrodes pour acier

doux.

. pour une même électrode plus son diamètre augmente, plus le TGF

augmente.

. plus le courant augmente, pour une même électrode, plus le TGF

augmente (cf. fig.l, en annexe II, pour obtenir des équations

prédictives pour certaines électrodes les plus utilisées).

. plus le voltage augmente, pour une même électrode, plus le TGF

augmente.

- LA COMPOSITION DCS HLI-CTRODl-S

Pour analyser de façon complète les divers contaminants contenus dans les

electrodes, il faut être en mesure d'analyser non seulement les fumées

métalliques mais aussi les contaminants non métalliques provenant de l'en-

robage (flux).

Le rôle des "flux" (fondant) est plutôt complexe. Pour synthétiser brièvement

l'information à ce sujet, disons que historiquement le flux avait pour but de

protéger la soudure contre l'oxydation par P a i r (ce qui affaiblit une soudu-

re). Avec la venue de la soudure électrique, on a ajouté au flux des éléments

qui contribuent à stabiliser l'arc électrique (et ce notamment pour les élec-

trodes fonctionnant sur-AC). Peu à peu on a ajouté d'autres éléments permettant

des soudures en position, des soudures plus ou moins pénétrantes, des soudures

sur des aciers plus pu moins alliés, etc, etc.

A titre indicatif, dans le tableau suivant on a la composition de-l'enrobage

de quatre électrodes ainsi que les différentes fonctions jouées par chaque

constituant-.

TABl.F.AU V-l.l E l c c t r o d 6 £ 6 0 1 0 £ 6 0 1 1 E 6 0 1 3 E 7 0 I 8 E 7 0 2 4

Type ot C o i l i n g ^ ^ T i tan i i ) f o n

losic tosic P o t a s - P o w d e r i ron S o d i u m P o t a s - s i u m i ron Powder

s i u m O i i d e

W e l d i n g Current ^ ~ a c o r d c a c Q r a c o r d c

dcrp dcrp

Const i tuent Funct ion Pr imary S e c o n d a r y C h e m i c a l C o m p o s i t i o n ( % )

A lumina Slag Former _ 2.7 _ Asbes ios Stag Former Ext rus ion to.s Calc ium Carbonate C a C O i Shielding Gas Fluxing Agen l 6 . 5 2 . 7 3 6 . 4 Cellulose C j H 1 0 0 5 Shielding Gas 2 1 . 0 16.0 12.0 1 . 0 Clay Extrusion Slag Former _ 3 . 3 Oolomi ie Shielding Gas Fluxing Agen l _ Feldspar Slag Former Arc Stabiliser 1 4 . 3 8.2 Fer romanganese Alloying Ocoxid i ter . 5 . 3 5 . 3 5 . 6 4 . 6 5 . 4

. Fer rosi i icon Deoxidi /er _ F . 6 4 . 4 Glycer in Extrusion

I ron Oxide Slag Former _ I ron Powder Oeposit ion Coniac i

Rale Weld ing — 2 7 . 4 3 9 . 0 M a n g a n e s e Oioxide S l a g F o r m e r Al loying _ 6 . 9 Mica Extrusion Arc Stabiliser 6 . 6 Potass ium

Silicate K j S i O j Arc S t a b l e r Binder _ 1 8 . 6 1 6 . 6 7 . 0 P o t a s s i u m

1 8 . 6 1 6 . 6 7 . 0

ïïlanale K j f i O j Arc S t a b l e r S'a g Former 1 8 . 9 1 2 . 3 Silica S lag Former _ 1.6 2 . 7 S o d i u m Silicate N a S i O j Binder Fluxing Agent 5 2 7 3 6 . 8 , _ 7 . 0 Talc Extrusion Binder 8 . 3 7.7 l i t a n i w n 0»onde l iO» Slag Former Arc Stabilizer 1 0 . 5 _ 1 0 . 3 3 . 6 2 2 . 0 Zircon Slag f o m i e r Arc Stabilizer _ _ 1 3 . 8 2.7 l i r c o m a Slag Former Arc Stabilizer — 6 6

-Si-

ll est bon de savoir que la majorité (sinon la totalité) des fumées de

soudure proviennent de l'électrode et non de la pièce soudée et ce pour

la plupart des types de soudure1.

Ceci dit, il est évident que l'analyse des constituants des fumées d'é-

lectrodes sans flux (fil solide) sera beaucoup plus simple. Ainsi, par

absorption atomique, on devrait être capable de retrouver 90 à 100 %

des fumées totales en dosant les différents composés métalliques de

1'électrode.

Pour les électrodes avec flux (enrobées et à fil fourré), les fumées

métalliques ne constituent que de 30 à 60 % des .particules totales émi-

ses. Des analyses autres que l'absorption atomique doivent être, faites

pour doser la présence de contaminants possible comme les fluorures, la

silice, la chaux, le potassium, l'alumine, le monoxyde de carbone, etc.

Parmi les électrodes enrobées ce sont la E7018 et la E7024, à enrobage

plus épais, qui ont la plus grande proportion de leurs fumées provenant

de l'enrobage. Parmi les éléments à surveiller dans certaines électrodes,

mentionnons le CO, la chaux et les fluorures.

Le C0 sera présent surtout lorsqu'on a des enrobages de cellulose ou

autres produits organiques. Ceci peut se produire particulièrement avec

la E6010, 6011 et 6013. La réaction est la suivante:

2 C II 0 + 0 2 > 12 C0T + 10 H 6 1 u S 4 2

La chaux est un problème avec les électrodes pour une soudure à basse

teneur en hydrogène, lesquelles contiennent du carbonate de calcium

comme la E7016, 7018. La réaction est la suivante:

Ca C03 + chaleur » CaO + CO,?

Les fluorures sont également présents dans certaines électrodes. Leur

rôle exact ne nous est pas connu à ce jour. On en retrouve en quantité

importantes dans la E7018. A noter cependant que cela dépend du manufac-

turier. Ainsi la E7018 fabriquée par Arcweld (vendue par Canox) ne semble

pas en contenir.

32

Certaines électrodes à fil fourré peuvent également en contenir. On

trouvera dans le tableau ci-dessous la répartition des fluorures (so-

lubles, insolubles) pour la E7018 et la E70T-1.

TABLEAU V-1,2

Fluorids conicni of funics, wgi. le Electrode To ta] Water-soluble Wnier-insoluhlc* H70IR 22.1 . 5 .9 16.2 •E70T-I 0 .23 0 .16 0.07

'Obiaincd by suhinidinn.

Il s'agit ici de moyennes de plusieurs manufacturiers et les valeurs peuvent

varier considérablement pour la même électrode. Ainsi, parmi la E70T-1, il

y a eu 4 électrodes avec une proportion de fluorures inférieure à 0,5 % et 2

électrodes avec des proportions de 6 et 8 %. Ceci s'applique d'ailleurs à

l'ensemble des autres contaminants provenant des "fluxes". A titre d'exemple,

on trouvera à l'annexe V l'analyse des composés de la 6010 et de la 6013 telles

que produites par différents manufacturiers4'

8.

Pour ce qui est de la silice, elle est présente en des proportions non négli-

geables (de 2 à 30 % des fumées totales) dans les électrodes avec flux.

Cependant, il ne s'agit pas d'une forme cristalline mais plutôt de formes

complexées avec le sodium et le potassium.

En ce qui concerne les oxydes métalliques, il est bon de rappeler que l'ana-

lyse par absorption atomique ne nous renseigne pas sur le type d'oxydes que

l'on retrouve. Quelques études par diffraction des rayons Xu ont permis de

constater que très souvent les métaux se combinaient pour former des oxydes

mixtes (par ex.: (Fe, Mn)3 0 ) dont on ne connaît guère les propriétés toxi-

cologiques. Ceci est particulièrement vrai pour les fumées ferreuses qui ont

tendance à se cristalliser en refroidissant, contrairement aux fumées ferro-

silicieuses qui elles ne se cristallisent pas mais forment des sphères de

magnétites enrobées de silice amorphe.

VI- l:TUDE PES TGF ET DE LA COMPOSITION DES DIFFERENTS TYPES D ' f-LECTRODES

A- Electrodes enrobées (dc flux)

• tableau 2_en_annexe tlj.

Les ratios F/MD sont plus élevés à courant égal pour la E6010 et les

électrodes à base de cellulose en général, que pour les autres types

d'électrodes. Viennent ensuite les électrodes à enrobage à basse te-

neur en hydrogène (ex.: 7018) et finalement celles à enrobage à base

de rutile et rutile-fer5. On s'en convaincra en examinant le graphi-

que suivant :

Fig. 3: Comparaison des ratios F/MD pour quelques électrodes enrobées.

30

1 20

u. o

•H

tf

" 10

0 2. Composition

Une bonne partie du contenu total de ces fumées (de 30 à 50 %) provient

de l'enrobage. Ceci est particulièrement vrai de la 7018 et 7024 qui

ont un enrobage plus épais que la 6010 et la 6013.

Il est assez difficile de détailler de façon précise le contenu des

fumées dû à l'enrobage. Cela varie d'ailleurs beaucoup d'une électrode

à l'autre, comme en fait foi le tableau VI-1.

i . r T • , t

Toô ' 150 1

200 1

5sÔ courant (Ampères)

- 34 -

TABLEAU V I - 1

Composition of fumes produced by typical Scandinavian covered electrodes (Ref. 220)

Compos i t ion , weight % \ 1 • • • • • •••

C o m p o u n d Electrode I Electrode 2 Elec t rode 3 E lec t rode 4

S i 0 2 7.0 9.5 10.0 3 0 . 5

25.5 21.5 36.5 4 3 . 5

A! . O ; IÏ.S 0.2 - 0.1

TiOn .1.1 0.2 0 .5

ZrO<> 0 .6 —

MnO 4.7 7.2 S.2 9 .8 ZnO 0.04 0 .07 0 . 0 9 0 . 0 2 CaO 15.9 5.3 0 .4 < 0 . 1

MgO 0.1 0.1 1.0 0.1

k 2 o 24.4 17.6 17.6 7 .2

N a 2 0 2.4 17.2 M.O 5.4

Cu 0 .03 0 .07 0 . 0 3 0 . 0 6

Pb 0 .02 0 .02 0 .04 0 . 0 5

Cr 0.01 0 .04 0 .01 0 .04

Fe 19.8 15.7 17.1 . . .

On note que l'oxyde de. fer (Fe 20 3 ) ne représente que 43 % au maximum de

la fumée totale (moyenne de.32 %) pour les électrodes enrobées. On note

par ailleurs que des composés comme la silice (Si 0 2 ) peuvent représenter

jusqu'à 3 0 % du poids total, la chaux (CaO) peut représenter jusqu'à 16 %

du poids total, l'oxyde de potassium (K 20) peut représenter jusqu'à 24 % ,

etc. On note par ailleurs que le fer élémental (sous forme non oxydée)

représente 17 % en moyenne du poids total pour 3 types d'électrodes. C'est

donc dire qu'il serait hasardeux de convertir automatiquement tout le

poids de fer trouvé par absorption atomique en oxyde de fer (lorsqu'on

veut appliquer la norme sur l'oxyde de fer).

Il est par ailleurs important de savoir que les constituants de l'enro-

bage ne se retrouvent pas nécessairement dans l'air dans les mêmes pro-

portions qu'on les retrouve dans l'enrobage.

-35-

A titre indicatif, voici la composition de l'enrobage de trois

électrodes (à noter que la E7018 a une composition similaire à

la E7016, excepté qu'elle contient de la poudre de fer en plus).

TABLEAU V I - 2

Composition of coverings on representative carbon steel electrodes (Refs. 2.18, 2.19)

Covering composi t ion , weight %

Consti tuent E60I0 E60I3 E70I6

S i 0 2 32.0 25.9 16.0 T i 0 2 + Z r 0 2 18.0 30.6 6.5

A L 2 ° 3 2.0 5.9 1.0

C a F 2 - - - — 27.0 CaO t . 6 ... MGO 6 .0 2.6 . . . NA20 8.0 l . l 1.4 K 2 O - - - 6.7 1.0 co2 . . . 1.7 ... Organ les 30.0 17.7 Fe 2.0 2.1 Mn 7.0 4.8 2.5 C a C 0 3 . . . 38.0

Remarquez l'importance des fluorures (Ca F 2 ) et des carbonates (CaC0 3)

pour la E7016 (et E7018).

On trouvera en annexe I I I , table 5 , une liste des principaux consti-

tuants des électrodes enrobées, tel que détectés par absorption atomi-

que

ElÊÇÏI9dÇS_enrobées_gour a c i e r i n o x ^ d a b l e

Bien que les TGF pour ces électrodes soient plus faibles, les normes

pour les chromâtes (surtout les insolubles) hexavalents étant très

sévères, on considère6 que 90 % des soudeurs utilisant régulièrement

ces électrodes sont exposés au-dessus des normes légales sans venti-

lation adéquate.

.55

-36-

Electrodes à fil fourré (flux cored) avec ou sans gaz protecteur.

. Ï2ïï_ëS_S§DÉE5£i25_ëÇ§_fy!D§®Ë_(cf, table_3_en annexe II)

Le contenu en fluorures dans le flux a une importance puisque plus

il y a des fluorures, plus la quantité de fumées générées est im-

portante. De même, les électrodes sans gaz protecteurs (E70T-4 et

E70T-5) produisent plus de fumées, comme en témoigne le graphique

suivant:

Fig.4:Comparaison des ratios F/MD pour des électrodes à fil fourré.

30

u.

o

20

2 IO

E70T-4

E70T-1

2 0 0 3 0 0 4 0 0

courant (Ampères)

500

La E70T-4 s'utilise sans gaz protecteur et montre des ratios F/MD

très élevés.

De même la composition du gaz protecteur a de l'importance car plus

la proportion de C0 2 augmente, plus la quantité.de fumées émises est

importante, comme en témoigne le tableau VI-3.

r.

. . .37

TABLEAU V I - 3

Comparison of average fume generation characteristics of 2 A m m ( 3 / 3 2 in.) diameter E70T-1 flux cored electrodes

as a function of shielding gas

HIcctrode number

Shielding gas1 Current, A

Fume generation

raic, g/min.

Weight of fumeV weight of

deposited metal , fi/kfi

E70T-1 (40 ) " c o 2 475 1.35 10.40

E70T-1 (40) Ar-25 C 0 2 465 1.01 7.78

E70T-1 (42) C 0 7 440 2.27 17.51

E70T-1 (4 2) Ar-25 CO n 44 5 1.93 14.91

1. Ar-25 CO-» is a convention mcd IO designate a pas mixture of 25% CO,. 75% Ar. 2. The number in parentheses after the AWS clectrode classification is a code number identi-

fying the specific proprietary clectrode.

Compos it i o n d e s ftunées

L e s v a r i a t i o n s d a n s la c o m p o s i t i o n d e s f u m é e s s o n t a v a n t t o u t d é p e n d a n t e s

d e la c o m p o s i t i o n du f l u x .

La c o m p o s i t i o n t y p i q u e d e s p r i n c i p a l e s é l e c t r o d e s u t i l i s é e s e s t p r é s e n t é e

d a n s les t a b l e a u x s u i v a n t s :

T A B L E A U V I - 4

Typical f lux compositions of the three carbon dioxide C r o L ) shielded f lux cored electrode types, percent (Ref. 2 .17 )

Composition, weight percent

Compound or element

Type 1 Tit a nia type (non-basic)

flux

Type

Liine-titania type (basic or neutral)

flux

Type 3 Lime type

(basic) flux

S i 0 2

A1 2Ot TiOi

ZiO,

CaO

Na20

K 2 o

CO2 (as carbonate)

C

Fe

Mn

Car . ,

21.0 2.1

40.5

U 7

1.6

1.4

0.5

0.6

20.1

15.8

AWS i hissifif.tlion fTTuT-1 or ]

17.8

4.3

9.8 f-.?

/

1.9

1.5

0.3

24.7

13.0

18.0

I-70T-1

7.5

0.5

^ >

0.5

2.5

1.1

55.0

7.2

20.5

1.70 M or .38

-439-

TABLEAU VI-5

Typical f lux compositions of the four types of self-shielded f lux cored electrodes, percent (Ref. 2 . 1 7 } * * ^ T )

Composition, weight percent T y p e l Ty pe 2 Type 3 Type 4

Compound or element

Fluorspar-a luminum .

f lux

Fluorspar-titania flux

Fluorspar-lime-titania

flux

Fluorsnar-lirne flux

S iO z 0.5 3.6 4;2 6 .9

Al 15.4 1.9 1.4 —

A I 2 O 3

T Ï 0 2 20.6 14.7

0.6.

1.2

o o 4.0 3.2

MSO \Z.i> 5 \ »

K 2 O OA 0.6 - - -

0.2 0.1 . . . 0.6

C 1.2 0.6 0.6 0 .3

C 0 2 (as carbonate) 0.4 0.6 2.1 1.3

Fe 4 .0 50.0 50.5 58:0

Mn 3 .0 4.5 2.0 7.9

-Ni 2.4

C a F 7 63.5 22.0 15.3 22.0

AWS classification E70T-4 E60T-7 E60T-S

E70T-3 E70T-6 E70T-5

On y remarque que la plupart des enrobages contiennent d'importantes

quantités de fluorure.Ceci est particulièrement vrai pour les électro-

des sans gaz protecteur (où on peut retrouver jusqu'à 63 % de fluorures).

La E70T-1 en contiendrait moins cependant (surtout celle riche en tita-

ne). D'autre part, les fils fourrés avec gaz protecteurs sont 3 fois

plus riches en silice et 2 fois plus riches en manganèse que ceux sans

gaz protecteurs. Ces derniers sont cependant plus riches en fer.

Si maintenant on examine le contenu des fumées comme telles (qui diffè-

rent en proportion du contenu de l'enrobage). On a dans le tableau VI-6,

l'étendue des concentrations pour les principaux éléments décelés par

spectroscopic optique.

.55

-39-

TABLEAU VI-6

Optical emission spectroscopic analysis of fumes produced by E70T-1. E70T-4. and E70T-5 flux cored electrodes

Composit ion, weight %

fOxit le) ' H70T-I f 4 2 > 2 E7 UT-4 ( - 9 ) 2 E 7 0 T - 5 ( $ 0 ) 2

l-'t: JO-HJ 442.9-57.2) 13-25 l2 l .4 -35 .o ï 1-Ï2.9-57 2)

Si <sio2) 2-3 (3 .1-4.6) 0 . ) (0.2) 2-3 (3 .1 -4 .6 )

K <K 2 O) 1.0 ( 1 - 2 ) 2.0 (2 .4) 4-6 (4 .S-7 .2)

Na < N a 2 0 ) 4 6 (5 .4-3 .1) 0.1 (0.1) 1.0 (1 -4 )

Mn ( M n Q 2 ) 4-6 (6 .3-9 .5) 2-3 (3.2-*. 7) 4 -6 (6 .3 -9 .5 )

Ca (CaO) 0.1 (0 .1 ) 15-25 (21-3$) 8 -12 (11 .2 -16 .8 )

Zn ( Z n O ) 0.) (0 .1 ) 0.1 (0.1) 0.1 (0 .1) '

Ti ( T i 0 2 ) 0 .5 (0 .8 ) 0.01 (0.02) 0 .2 (0 .3 )

Al ( A I 2 O 3 ) 0.4 (0 .8 ) 7-10 (13.2-18.9) 1-2 (1 .9 -3 .8 )

(MgO) 0.02 ( 0 . 0 3 ) 7-10 (11.6-16.6) 0 . 2 ( 0 . 3 )

t . A s s u m e ^ ( h a t e l e m e n t s a r e c o m p l e t e l y c o n v e r t e d l o o x i d e s .

2 . I "he n u : r . b e e i n p a r e n t h e s e s f o l l o w i n g t h e e l e c t r o d e d e s i g n a t i o n i s t h e c o d e n u m b e r i d e n t i f y i n g t h e s p e c i f i c e l e c t r o d e .

Une liste des éléments trouvés par absorption atomique pour des

électrodes du même type se trouve au tableau 6 de l'annexe III.

Un examen de ces deux tables montre que les quantités de fer trouvées

sont un peu plus importantes qu'avec les électrodes enrobées. Les

taux de silice sont par contre plus faibles. Le manganèse s'y trouve

à des proportions comparables.

Concernant les fluorures, une ambiguïté subsiste. Certaines études

ont trouvé 7 % et plus de fluor dans la E70T-1, mais la majorité en

ont peu mesuré. Il semble que la composition de l'électrode varie

d'un manufacturier à l'autre e t , selon que l'électrode est plus ou

moins basique, on retrouvera plus ou moins dc fluorures.

Dépendance des gaz protecteurs

Une des différences les plus notables dans la composition des fumées

entre la soudure à l'argon et celle à C0 2 c'est la présence importante

.55

-io-

de silice dans les fumées de soudure au C0 2 comparativement à

celles de soudure à l'argon. Ceci est dû à la capacité oxydante

plus grande du C 0 25. On peut voir dans le tableau ci-dessous,,

l'influence du % de C0 2 sur le % de silice.

T.. .^••ïi.-.y o f .

Pur-. -.ut. Ar - Ar- Af-

A Af 0, CO: ,'i.O 2 5 14 ?5 <00 • 1 ? • 14 i ; 27 '•J }0 14 -

C- Electrodes à fil nu avec gaz protecteur

T i î ï ï - ë Ë - S f n É E ê ^ 0 1 1 ês fumées

L'influence du courant sur ce type d'électrodes est assez remarquable.

En effet, les TGF n'augmentent pas proportionnellement au courant mais

suivent une courbe hyperbolique. Le courant optimal (là où les TGF sont

les plus bas) se situe autout de 250 A . Plus on s'en éloigne (intérieu-

rement ou supérieurement), plus les TGF augmentent, tel qu'illustré sur

le graphique ci-dessous.

Fig.5a:Comparaison des ratios F/MD pour soudure à l'argon avec fil nu (argon-2 % 0 2 )

courant (Ampères)

L'influence du voltage est egalement très sensible pour ce type

de soudure comparé aux autres types. En e f f e t , une variation de

voltage de 1 à 5 % peut entraîner un changement de l'ordre de 20 °ô

.41

-41-

dans le T G F , ce qui est loin d'etre aussi marque pour les autres

types d e soudure (électrodes enrobées, fil fourré, etc.). Les va-

leurs optimales pour le ratio F/MD sont de 28 V et 250 A.

.En comparaison avec les électrodes enrobées et les électrodes à

fil fourré, ces électrodes produisent cependant peu de fumées.

Les facteurs qui influencent le plus le TGF (en plus du courant)

sont: . - la quantité d'électrodes utilisées

- la composition du gaz protecteur

- les caractéristiques du transfert du métal

d'apport au métal soudé.

On trouvera au tableau 4 en annexe II, la table indiquant les TGF

pour les différentes électrodes de cette catégorie. On remarquera

que lorsque le transfert du métal d'apport est fait par court-

circuitage, le TGF est environ deux fois moindre que les autres

procédés pour les électrodes d'acier (E70S-3 et E70S-5).

Pour ce qui est de l'influence du gaz protecteur, on réalise en

examinant les TGF normalisés* dans le tableau ci-dessous que plus

la proportion de C0 2 augmente, plus le TGF normalisé augmente:

TABLEAU V I - 7

,V.3 •j>Uf.îd :NJJ n o r s n n l u f t ' J {Réf . 2 . 1 ) fuiii:? ( t t f ivsra i ion rur.-ïs for fc?CS'

Metal t ransfer

Fume cent-ration rate g/rnin Metal

t ransfer Shielding gas

E 7 0 S - 3 ( 5 4 ) - E 7 0 S - 3 ( 5 7 ) 2 E 7 0 S - 3 ( 5 8 ) 2

m o d e Shielding

gas Measured N o r m a l i z e d 1 M cas u red Normat i /cd Measured Normal ized

Spray AR-2 0 2 0.4 1 0 .35 0 .46 0 .36 0.4 5 0 . 3 5

Spray AR-9 CO 2 0.41 0 . 5 8 0 .44 0 . 6 2 0 . 4 9 0 .61

Globular CO-, 0.51 0 .29 0 .46 0 . 2 8 0 . 4 5 0 . 2 7

Short circuit Ar-25 C 0 2 0 .20 0 .33 0 .25 0 .3S 0 .24 0 .3S

i. Funu- { ciirulmn rate* rtpiinuli/t'd 10 a current of 250 A.

* TGF normalisé: TGF ramené à un courant commun de référence par

une équation mathématique: TGF = TGF/al^ où "a" varie d'une élec-

trode à l'autre et "b"= 2. Ceci permet de comparer les résultats

de TGF à différents courants pour une même éiectrode.

.55

-42-

Dans cette catégorie d'électrodes comme dans les autres, les

électrodes pour soudure stainless ou alliages riches en métaux,

. génèrent moins de fumées que les électrodes à acier doux. Cepen-

dant pour les électrodes à aluminium, on note que la ER .4043

produit peu de fumées mais la ER 5356 en produit beaucoup plus.

2. Comgositiondes électrodes

Comme il n'y a pas d'enrobage sur ces. électrodes, le contenu des

fumées est directement relié à la composition de l'électrode.

Aussi, ne faudra-t'il pas s'étonner de retrouver de très fortes

proportions en fer, comme en témoigne le tableau VI-8.

TABLEAU VI-8

Fume composition, weight percem Electrode no. Fe (FcgQ3> Mn (MnO. ) Si (SiO?) Cu E70S-3(54) 63.7 (91.1) 5.3 (8.4) 0.05 (0.1) 0.11 E70S-3(57) 65.7 (93.9) 3.8 (6.0) 0 .79 (1.2) 0 .60 E70S-3 (58 62.5 (89.4) 8.5 (13.4) 0 .53 (0.3) 1.00

Il est à noter que la E70S-3 (58) était recouverte d'un mince film

de cuivre. Des recherches ont démontré que la norme pour les fumées

de cuivre ne sera pas excédée pour les électrodes enrobées de cui-

vre si la norme pour le fer n'est pas excédée.

D- Baguettes pour TIG (soudure à l'arc avec électrode au tungsten)

Les TGF pour tous les courants entre 50 et 450 A sont voisins de

z é r o5. Cependant, en ajoutant un peu d'oxygène à l'argon, on notait

1'apparition de fumées de soudure à cause d'une vaporisation métal-

lique favorisée par l'oxydation.

E- Electrodes pour soudure à l'oxy-gaz (soudure à l'argent),

a) Brasage à l'argent

Une comparaison a été faite par 1'AWS entre les fumées produites par

les baguettes riches en cadmium de type BAg-1 (contenant environ 25 %

de Cd) et les baguettes pauvres en cadmium (contenant 7 % de Cd).

.55

-43-

Le flux utilisé était le AWS 3A, riche en fluorures ou un gaz

protecteur (C0 2).

1. TGF

Il y a eu des problèmes méthodologiques, présumément à cause

des très faibles quantités des fumées générées. Cependant, il

apparaît évident que dès qu'on atteint des températures de

1500°F (816°C), la quantité de fumées augmente considérablement,

comme en fait foi le graphique suivant:

1 —

/ Filler Fume Ingot loss metal wgl wgL

Low Cd — X — 1

T~

/ / G

/ /

!/ A

-/ / / /

S t

' / j y / f •

Y / X

— • — / /

/ /

•

/ /

1200 1300 1400 1500

Temperature. * F

Kit».5b: — Braz ing fume genera t ion and metal losses bv f lux covered f i l l e r meta l

. . .37

- 44 -

On peut constater également â l'examen du graphique que la quantité

de fumées générées par les baguettes pauvres en cadmium, est moin-

dre (près de 30 % de moins) que celles riches en cadmium. Dans les

deux cas cependant, la majorité des fumées produites provenaient du

flux.

Concernant l'effet d'utiliser un gaz protecteur (C0 2) plutôt qu'un

flux, les résultats obtenus ne correspondent pas à ceux attendus et

les chercheurs pensent que les expériences devraient être refaites.

2. Composition des fumées

La composition des baguettes est la suivante:

- BAg-1: 15 % Cuivre, 16 % Zinc, 25 % Cadmium, 44 % Argent.

- Pauvre en Cd: 22 % Cuivre, 20 % Zinc, 7 % Cadmium, 1 % Etain,

50 % Argent,

Les fumées produites sont attribuables surtout au flux et à des

éléments inconnus. Les tableaux ci"dessous nous donnent une idée

de la répartition en % des principaux contaminants identifiés en

fonction de la température de fusion.

TABLEAU VI-9 Composit ion o f fumes f rom f lux covered filler metals covered w i th AWS Type 3A f lux

1200° F (649* C) 1250" F (677* C)

BAg-1 filler metal Low c a d m i u m filler metal

F u m e • Element % as F u m e Element % as Element wgt . , g wgt. . g c lement ' wgt . , g wgt . , g element

Cadmium 0 . 0 8 2 1 - . . 0 . 0 0 0 3 2 0 0.39 0 . 1 0 3 5 0 . 0 0 0 1 1 0 0.11 Copper 0 . 0 8 2 1 O.OOOOOS 0.01 0 . 1 0 3 5 0 . 0 0 0 0 1 0 0.01 Zinc 0 .0821 0 . 0 0 0 0 2 3 0.03 0 . 1 0 3 5 0 . 0 0 0 0 2 0 0.02 Fluorine-total 0 . 0 4 5 3 0 . 0 0 0 4 2 0 0 .93 O.OISfi .0.0008.70 4 .39 Fluorine-soluble 0 . 0 4 5 3 0 .0001 2 0 Q.2Ù (TÔT98 0 . 0 0 0 1 50 0 .76

1350° F ( 7 3 2 s C)

Cadmium 0 . 0 8 0 2 0 . 0 0 0 3 9 0 0.49 0 . 0 3 3 2 0 . 0 0 0 2 4 0 0 .72 Copper 0 . 0 8 0 2 0 . 0 0 0 0 0 8 0.01 0 . 0 3 3 2 0 . 0 0 0 0 1 0 0 .03 Zinc 0 . 0 8 0 2 0 : 000019 0.02 0 . 0 3 3 2 0 . 0 0 0 0 5 0 0 .15 Fluorine-total 0 . 0 6 4 5 — • • 0 . 0 3 6 5 0 . 0 0 1 8 0 0 4 .93 Fluorine-soluble 0 . 0 6 4 5 0 . 0 0 0 3 3 0 0.51 0 . 0 3 6 5 0 . 0 0 0 2 5 0 0 .69

1500° F ( 8 1 6 ° C)

Cadmium 0 . 2 8 0 9 0 . 0 0 7 5 0 0 2.67 0 . 1 2 6 9 0 . 0 0 2 1 0 0 1.65 Copper 0 . 2 8 0 9 0 . 0 0 0 0 1 ! 0 . 0 1 0 . 1 2 6 9 0 . 0 0 0 0 1 0 0 . 0 1 Zinc 0 . 2 8 0 9 0 . 0 0 5 4 5 0 1.94 0 . 1 2 6 9 0 . 0 0 5 2 0 0 4 . 1 0 Fluorine-total 0 . 0 8 3 1 0 . 0 0 6 4 0 0 7.70 0 . 0 6 8 7 0 . 0 1 2 1 0 0 17.61 Fluorine-soluble 0 . 0 8 3 1 0 . 0 0 3 2 0 0 3.85 0 . 0 6 8 7 O.OO6SOO 9 .90

•Sample destroyed dur ing analysis procedure.

Notes:

1. Copper in hbnk f i l ler shows 0.000007 £ equivalent lu 0.01 pcrccnl in the table. T l . uv cupper mus! he a! ;t very low level in the fn 2. Ci idinium ;»nd zine arc found in the blank f i l ler at a slightly lower level t h j n copper.

-45-

L'examen du tableau VI-8 nous démontre que le % de cadmium est en

moyenne 1,5 fois plus élevée dans le cas des baguettes BAg-1 vs les

baguettes pauvres en cadmium, si on considère l'ensemble des tempé-

ratures. Les quantités de cuivre sont presque à l'état de traces

pour les 3 températures. Les quantités de zinc sont comparables pour

les deux types de baguettes, Là où la différence est la plus appré-

ciable, c'est au niveau des fluorures totaux. Il y en a 2,5 fois

plus dans les électrodes pauvres en cadmium que dans celles riches

en cadmium. Il semble bien que dans ce cas-ci on ait diminué un

problème mais en en augmentant un autre.

Il est également intéressant de constater à quel point la tempéra-

ture de fusion joue un rôle important. Ainsi, pour les baguettes

Ag-1, les concentrations de cadmium passeront de 0,39 % à 2,67 (7

fois plus) si on augmente la T° de 1200°F à 1500°F. Ce phénomène

est du au fait que le cadmium a un point d'ébullition situé à 1400°F

environ.

En général, le soudeur ne devrait pas dépasser beaucoup des tempéra-

tures de 1300°F lorsqu'il soude à l'argent, ce type de soudure étant

souvent employé dans des cas où on ne veut pas trop chauffer des

aciers martensitiques (trempés). Or, la température critique pour le

détrempage se situe entre 1300°F et 1400°F pour la plupart des aciers

riches en carbone, ce qui fait qu'ordinairement des températures

de 1500°F ne seront pas atteintes. Mais comme le contrôle de la tem-

pérature est malaisé dans la soudure au gaz, il est possible qu'un

contrôle serré de la température soit la clé de la solution dans le

contrôle des fumées produites et ceci, particulièrement pour les

baguettes pauvres en cadmium ("lowcad" ou "cadmium-free").

.46

-46-

b) Brasage au bronze ?

1. TGF

Ils n'ont pas été étudiés à notre connaissance par l'AWS. Si l'on

se fie aux résultats pour le brasage à l'argent, les TGF devraient

être faibles et composés en majeure partie des ingrédients du flux.

2. Composition

La baguette la plus populaire est la "Tobin" qui a la composition

suivante: 60 % cuivre, 39 % zinc, 1 % étain. Les flux contiennent

souvent du borax et/ou de l'acide borique.

F- Coupage à 1'oxy-gaz

Nous n'étudierons ici que le coupage à 1'oxyacétylène. Le coupage à

l'oxyméthane est moins employé et les caractéristiques sont compara-

bles à celles pour 1'oxyacétylène.

XÇF -et_ratio_Fumée/longueur_de_la couge (ratio F/LC)

Aux conditions prescrites par le manufacturier, le TGF et le ratio

F/C varient en fonction de l'épaisseur de la plaque de métal qui

est coupée. On trouvera dans le graphique à la page suivante, une

illustration de ce phénomène:

.55

-47-

12.7

Plaie thickness, m m

25 38 50.8 65

( y

/

/ C . /

/

jme weight

îngth of c u t

(

/ /

/ ^ Fume générât on rate

/ < / / r / /

> / t

>

/ / 1 /

/ /

/ é

1/

O *a»io

1.00

4.0

3.0

2.0

1.0

1/2 1 M / 2

Plate thickness, in.

2-1/2

5c - F u m e genera t ion ra te and weight o f Fumes pe r length o f pïate cut as a f unc t i on o f p la te thickness d u r i n g oxyacetylene cu t t ing at recommended oxygen and acetylene pressures

On remarque que le ratio F/LC est directement proportionnel à

l'épaisseur de la plaque r quant au T G F , son augmentation avec

l'épaisseur de la plaque est moins marquée.

Si on déroge aux conditions recommandées, on peut noter les effets

suivants :

- plus la pression des gaz (02 et CM E Cil) augmente, plus

le TGF et le ratio F/LC augmente.

. . .50

-48-

- plus la vitesse de coupe augmente, plus le TGF augmente

mais plus le ratio F/LC diminue.

Ces phénomènes sont illustrés dans les graphiques suivants:

137 172 Oxygen pressure. kPa

206 241 276 310

30 35 Oxygen pressure, psi

F i " . 6: - F u m e generation rate as a function of gas pressure during oxyacetylene cutting at

r e c o m m e n d e d speeds

.49

-49-

2.1 Cutt ing speed, mm/*

4.2 6.4 1.00

8.5

«1

V

y 2 in. thick plate

/ / / / <

1 in. thick plate _ . — o - —

o

> ^ — 1 / 2 in. thtc

o

k plate

1

0.80

0.60

0.40

0 '/ 0

Legend

G 1/2 in.

O 1 in.

© 2 in.

10 Cutt ing speed, in . /min

15 ?0

Fig. 7 - F u m e generation as a function of cutting speed during oxyacetylcne cutting of carbon

steel plate at r e c o m m e n d e d oxygen and acetylenc pressures

. . .50

- 50 -

Cutt ing speed, m m/s

4.2 6.4 8.5 10.3 »

\\ -

\ 2 in. \

\ :

1 in. N % \ \

\

L'r.jSnd

O 1/2 in.

( 3 1 in.

O 2 in.

— — j 1/2 in.

0 5 10 i s 20 25 Cutt ing speed, in . /min

8 - W e i g h t of f u m e s per length of plate cut as a function of speed during oxyacctylene

cutting at r e c o m m e n d e d oxygen a n d acctylene pressures

On trouvera à l'annexe IV, les résultats chiffrés correspondant

à ces résultats

- 51 -

On y remarquera que les TGF (de .34 à .49 g/kg) sont comparables

à la moyenne de plusieurs techniques de soudage électrique (elles '

varient de .15 à 2,0 g/kg), et ceci, contrairement au soudage oxya-

cétylénique qui lui génère moins de fumées que le soudage électrique.

Concernant les variation du TGF en fonction de la pression des gaz

et la vitesse de coupe, il est bon de mentionner que l'on ne peut

pas déroger à l'extrême aux recommandations du manufacturier sans

sacrifier énormément à la qualité de la coupe. Si bien qu'une coupe

excessivement lente ou rapide ou à très forte ou très basse pression

des gaz n'aura pas lieu en pratique.

. Comgosition des fumées

Comme il n'y a pas de flux ici, la somme des constituants approche 100

On remarque dans le tableau ci-après, que le fer, lorsque converti en

F e 2 0 3 (en supposant que tout le fer s'est oxydé) représente plus de 98

des fumées totales. Tous les autres éléments se retrouvent à l'état de

traces négligeables.

TABLEAU VI-10 Composition of fumes produced during

oxygen cutting of carbon steel plate with acetylene and methane fuel gases by

optical emission spectroscopy

Concentrat ion according to cut t ing method, weight percent

Element Oxyacetylene

cutt ing O x y m e t h a n e

cut t ing

Ba

Si

Mn

Fe

Mg

Cr

Sn

Ga

Ni

Al

Mo

Ca

V

Cu

Zn

Co Zr K

0.01 0.1 0.3

69.28*

<0.01 0.02 0.01

0.01 0.05

0.3

67.22*

<0.01 0.02

0.01 0.01 0.05

0.02 0.04

0.02 <0.01

0.1 <0.1 0.02

0.02 <0.1

0.01 0.05

0.02

0.03

0.02

<0.01 0.1

<0.1 0.02 0.02

<0.1

PARTIE B

CONTROLE DES FUMÉES DE SOUDURE

- 53 -

I- Contrôle du procédé

Lorsqu'on parle de contrôle, on pense immédiatement ventilation mais ce

n'est pas nécessairement la première chose à envisager. Le contrôle ou le

changement de procédé est le moyen à privilégier car il se rapproche plus

d'une élimination à la source que l'utilisation de la ventilation.

Lorsqu'on connaît bien les paramètres d'émission de fumées, des différentes

techniques de soudage et qu'on connaît assez la métallurgie pour passer

d'un mode de soudure à un a u t r e , il est souvent plus économique et plus

efficace de passer d'un mode de soudure à un autre que d'installer de gros

systèmes de ventilation ou de grossir les systèmes existants.

Le contrôle du procédé peut se faire sur deux plans séparément ou simulta-

nément:

1 - le changement de technique de soudage (ex.: passer de l'électrode

enrobée au soudage avec gaz protecteur).

2 - le contrôle des paramètres d'une technique (ex.: contrôle du courant,

du débit des gaz protecteurs, etc.).

i

* * l a E l u s g rog re

En étudiant les ratios F/MD de la section A précédente que nous avons

reproduit ci-dessous, on se rend compte que la technique de soudure à

l'argon avec fil nu est la plus propre si on la compare au soudage avec

électrode enrobée, à fil fourré ou au C 0 2 - fil nu. D'autres options

sont également possibles, comme l'arc submergé ou le TIG à l'argon qui

sont encore plus propres que le fil nu à l'argon.

c\'i.j»,»r;»i<i>ii «les r a t i o s F/Mt) p o u r d i v e r s p r o c f i l g s de s o u d u r e

.10 i « »—— *— • ' I

"too S 00 54

-54-

Gvidemment, ce n'est pas toujours possible de changer de technique

dc soudure, dépendant de la qualification du soudeur, de la fréquen-

ce d'utilisation et des conditions de travail. Ainsi par exemple,

il serait plus difficile de remplacer la soudure avec 1'électrode

enrobée par la soudure automatique avec gaz protecteur dans les cas

de soudure d'entretien sur de la machinerie installée dans l'usine,

surtout si le soudeur n'a pas vraiment la formation requise. Mais

remplacer le C0 2 par l'argon dans le gaz protecteur ou passer du fil

fourré au. fil solide est sans doute un changement plus facilement

envisageable du strict point de*vue technique. Cependant, une analyse-

coût - bénifice est à faire au préalable, car il est plus dispendieux

de souder à l'argon sur fil nu qu'au C0 2 sur fil fourré. Dans nos ré-

gions, il est bon de faire intervenir le facteur coût de l'assainisse-

ment de l'air dans ces calculs coût - bénifice. En effet, si l'on!

choisit d'évacuer à l'extérieur l'air vicié capté par les systèmes de

contrôle, il en coûtera nécessairement plus cher pour "dépoLluer" un

atelier de soudure au C0 2 vs soudure à l'argon.

Le changement de technique de soudure devient vraiment une alternative

sérieuse lorsqu'on a affaire à une technique utilisée à longueur de

journée et qui génère beaucoup de fumées.

A titre d'exemple, mentionnons le remplacement de la soudure avec

électrode enrobée E-11018 par de la soudure à l'arc submergé. Un cas

intéressant a été vécu dans notre région et est décrit à l'annexe VI.

Ç2DÏE2l®_ËÊ§_E§r?[D®t r e s

d'une même technique.

Contrôle_du_courant et du voltage (longueur d'arc).

On a ci-après un tableau représentant les courants recommandés par un

manufacturier (Arcweld, distribué par Canox) pour différentes électro-

des. Il serait bon dc vérifier, de routine, les réglages des soudeuses

utilisées en industrie. On serait surpris de constater à quel point on

peut exercer une bonne prévention primaire en abaissant les ampérages

inutilement trop élevés.

.55

- 55 -

Electrode 0 Courant Voltage

G-6010 3/32" 50-80 22-26

1/8" 80-120 24-26

5/32" 120-160 24-28

1/4" 200-300 28-32

E-6011 3/32" 50-80 22-26

1/8" 80-120 26-30

5/32" 120-160 26-30

1/4" 225-325 28-32

E-6013 1/16" 20-40 17-20 ;

5/64" 25-60 17-20

3/32" 50-80 18-20

1/8" 80-120 18-22

5/32" 120-190 18-22

1/4" 250-350 22-26

E-7010 A-l 1/8" 80-120 24-26

5/32" 120-160 24-28

3/16" 140-220 24-28

E-701S 3/32" 70-120 20-22

1/8 100-150 22-24

5/32" 120-200 22-24

3/16" 200-275 22-24

1/4" 500-400 24 -2<î

-5(>-

1 Electrode 0 Courant Voltage

E-7028 5/32" 155-260

3/16" 250-325

7/32" 280-370

E - 7 0 1 8 A - l 3/32" 100-120. . 20-22

1/8" 120-150, 22-24

5/32" 150-220 22-24

3/16" 250-300 22-24

E-7024 3/32" 80-120 26-28

1/8" 120-150 28-32

5/32" 175-225 32-35

3/16" 150-300 : 32-35

1/4" 350-425 ' 32^35

E-8016 B-2 3/32" 60-100 j

20-22

5/32" 140-190 22-24

E-8018 B-2 3/32" 100-120 20-22

1/8" 120-150 22-24

3/16" 250-300 22-24

E-8016 C-l 1/8" 80-120 22-24

5/32" 150-185 22-24

1/4" 300-425 24-26

E-9016 B-3 1/8" 80-120 22-24

3/16" 130-250 . 24-26

- 57 -

ïilcctrode 0 Courant Voltage

£-9018 B-3L 3/32" 70-120 18-22

1/8" 100-150 18-22

3/16" 180-275 20-24

E-10016 D-2 1/8" 80-120 22-24

3/16" 180-250 24-26

E-11018-M 1/8" 100-150 18-22

5/32" 120-200 20-24

3/16" 180-275 20-24

ulectrode 0 Courant Voltage Débit gaz

E-70S-3 (solidarc) 101 et 105

- court circuitage

0,030

0,045 25-200 14-20 20pi3/hre

- en pluie (spray) 175-450 20-32 25 à 40 p i V h r e

E-70T-5 (tubularc) 759

- avec C0 2 1/16 250-350 27-29


- avec C0 2

5/64 250-450 26-33


- avec C0 2

3/32 350-550 28-35


- avec C0 2

1/8 600-850 32-40

E-70T-4 (tubularc)

3/32 350-550 28-35

74

- sans gaz protecteur 3/32 350-550 28-35

74

- sans gaz protecteur

7/64 550-700 30-38

E-NiCi (Nicrode) 3/32 50-80 17-21

1/8 80-110 18-22

5/32 100-140 18-22

3/16 120-160 19-23

-58-

II est à noter que le voltage indiqué est le voltage réel mesuré aux

bornes des électrodes et non celui réglé sur la soudeuse. Le voltage

aux bornes dépend de là longueur de l'arc.

On remarquera, le net avantage à utiliser des électrodes de petits

diamètres par rapport aux gros diamètres. En effet à 1/4", les cou-

rants exigés sont de l'ordre de 300 A , alors qu'à 1/8", ils sont de

l'ordre de 100 A . Comme le TGF augmente en fonction du carré du cou-

rant:, le TGF augmente de 4 fois chaque fois qu'on double la quantité

du courant (laquelle dépend de la grosseur du diamètre de la baguette).

Ainsi, pour la E-7010, en se servant des formules pour calculer le

TGF en fonction du courant (annexe II, fig.l), on s'aperçoit qu'avec un

courant de 100 A , le TGF est de 0,039 g/min alors qu'il est de 0,351 g/min

soit 9 fois plus pour un courant de 300 A.

Souvent pour accélérer un travail, les soudeurs vont préférer prendre

une électrode de gros diamètre plutôt qu'une de petit diamètrè. Il est ^

vrai que la durée de l'exposition double avec une electrode de diamètre

deux fois moindre, mais comme le TGF lui va quadrupler, en bout de li-

gne, la dose d'exposition risque d'être deux fois moindre pour une

électrode de petit diamètre e t-c e , même si la durée d'exposition est

deux fois plus longue.

Un autre facteur à considérer c'est le sur-ampérage auquel ont souvent

recours les soudeurs inexpérimentés afin de diminuer les problèmes de

contact initial de l'arc. En effet, il est toujours assez délicat

d'approcher la baguette servant d'électrode, de la pièce à souder. Si

on s'approche trop ou pas assez de la pièce à souder, l'arc se fait mal.

En augmentant le courant on peut augmenter la distance d'où on peut

s'éloigner de la pièce, ce qui facilite l'"approche" pour le soudeur

inexpérimenté. L'inconvénient c'est que pendant le reste de la soudure,

le courant demeurera trop élevé, générant par le fait même trop de

fumées inutilement.

Concernant les gaz protecteurs, surtout le C 0 2 , il est important d'en

bien régler le débit. En effet, trop de C0 2 rie nuit pas à la soudure

.49

-sy-

et certains soudeurs peuvent avoir tendance à en augmenter le débit

inutilement. Cela augmentera cependant la contamination de l'air par

le CO comme en fait foi une observation sur le terrain qu'on retrouve

à l'annexe VII. L'autre point à surveiller, c'est la proportion C 0 2 -

argon ou 0 2 - argon. En effet, comme mentionné dans la section VI-B,

le C0 2 et 1'0 2 de par leur pouvoir oxydant, favorisent 1'evaporation

des métaux de la baguette de soudure et. de ce fait augmente les ratios

F/MD. S'il était impossible, pour des raison économiques, de remplacer

le C0 2 par l'argon, on peut utiliser des mélanges Ar + 25 % C0 2 qui

peuvent réduire les TGF de 15 à 25 -ô.

.60

- 60 -

II- VENTILATION GENERALE

A) Le. choix difficile

La ventilation générale est la façon la moins économique d'assainir

l'atmosphère de travail, dès que les dimensions des ateliers de soudure

sont grandes. De ce fait on la rejette souvent du revers de la main

au départ, en se disant que la ventilation locale est préférable.

Cependant il vaut la peine d'y réfléchir à deux fois avant de rejeter

complètement la ventilation générale. Par exemple, dans certains cas

il est très difficile d'installer une ventilation locale efficace à 100 %

et en plus du soudeur, on expose l'ensemble des travailleurs de l'atelier

aux fumées de soudure. En effet, si la ventilation locale n'est pas effi-

cace à 100 %, elle est d'une utilité très limitée pour assainir l'atmos-

phère générale de travail, étant donné les faibles volumes qu'elle manipule

La deuxième chose à considérer c'est la possibilité de recirculer l'air,

au moins partiellement. Une des raisons majeures qui rend la ventilation

générale si peu intéressante, c'est le coût élevé du chauffage de l'air

de remplacement. Mais un système adéquat et efficace de recirculation

d'air peut rendre la ventilation générale plus attrayante comme solution.

Dans notre région, le coût'du chauffage peut atteindre jusqu'à 2000.00 $

par année par 1000 pcm làôû les ventilateurs fonctionnent 24 heures par

jour, 7 jours par semaine. (Il en coûtait 1500.00$ par année à Montréal

pour, la même chose en '85). C'est donc dire qu'une usine qui évacue 20,000

pcm dehors à l'année longue, peut s'attendre à une facture de 40,000.00$

par année. Si l'on pouvait diminuer de 75 % cette facture de chauffage,

par recirculation , la ventilation générale deviendrait une alternative

valable à la ventilation locale.

Car bien que la ventilation locale soit la méthode a envisager d'emblée

pour le contrôle des fumées de soudure, elle donne souvent des résultats

mitigés dans les cas où le soudeur se déplace d'un endroit à l'autre

- 61 -

dans 1'usine, ou lorsqu'il travaille de grosses pièces en hauteur ou

largeur ; là ou l'encombrement réduit les possibilités de l'extraction

locale sans parler des problèmes reliés à la présence des ponts-

roulants, grues, équipement mobile, etc, qui gênent considérablement

le transport rapide de l'équipement de ventilation locale.

C'est pourquoi la ventilation générale doit souvent être utilisée

comme un pis aller à l'inefficacité de la ventilation locale. Autrement

dit, dans la plupart des applications, une combinaison de ventilation

locale et générale représente la solution la plus réaliste aux problè-

mes de fumées de soudure, surtout depuis que nous avons sur le marché

des systèmes permettant de recirculer l'air.

B) Recirculation d'air

,La recirculation d'air est un chapitre en soi dans le domaine de la

.ventilation industrielle et nous ne l'aborderons pas dans les détails

dans le cadre de ce cours. Mentionnons ici cependant les principes de

base à respecter:

1° Tout système de recirculation d'air doit être conçu de façon

à pouvoir évacuer directement à l'extérieur en cas de nécessité.

2° On ne devrait pas dépasser 90 % de recirculation de l'air (marge

de sécurité en cas d'accident, de panne, etc.).

3° S'il y a présence de gaz toxiques dans l'atmosphère de travail,

on ne devrait pas en principe les recirculer. Cependant, si après

échantillonnage le taux de dilution paraît satisfaisant, ce pro-

blème devient mineur.

- 62 -

4° II faut essayer de respecter les changements d'air minima

requis par le règlement (4 changements d'air à l'heure pour

les ateliers de soudure) en amenant de l'air dé remplacement

frais et chauffé.

5° Point le plus important: il doit y avoir une personne res-

ponsable pour l'entretien du système de filtration et ce,

même si le nettoyage est automatisé. Cette personne devra

régulièrement vérifier le système en plus d'en assurer l'en-

tretien de routine.

Ç) Comment calculer les débits nécessaires

Si, après que les systèmes de ventilation locale ont été essayés, on se

rend compte que 1'atmosphère générale de travail demeure quand même con-

taminée, on peut songer à la possibilité d'assainir l'air ambiant dans

1'usine.

Supposons que la concentration moyenne dans l'air ambiant est de 5 mg/m^

avec un système d'aspiration locale d'une capacité totale de 1000 pcm,

et qu'on veuille abaisser la concentration ambiante à 2 mg/m3. Quel

devra être le débit du système de ventilation générale?

Sachant que nous devons diminuer notre concentration à 40 % (2 mg/5 mg)

de notre concentration initiale, nous devrons augmenter notre volume

d'air frais par un facteur de 2,5 (1/0,4), ce qui nous donnera un débit

de 2500 pcm pour le système de ventilation générale.

Maintenant si au lieu de diluer nos concentrations avec de l'air frais,

nous les diluons avec de l'air filtré, nous devons tenir compte de

l'efficacité de notre système de filtration (puisque aucun système n'est

efficace à 100 %). Il faut se méfier également des 'ï, d'efficacité publiés

- 63 -

par les manufacturiers. En effet, rares sont les systèmes qui ont une

efficacité constante (par ex.: 95 %). Certains filtres sont plus effi-

caces au début qu'à la fin de leur usage. Pour d'autres c'est l'inverse.

Il faut prendre le % d'efficacité pratique (et non le % théorique).

Supposons que dans notre exemple, nous ayons choisi un système de fil-

tration ayant une efficacité pratique de 90 quel volume d'air filtré

devrons-nous avoir pour diluer nos concentrations de 5 à 2 mg/rn*?

Nous devrons pondérer nos volumes en fonction de l'inverse du % d'effi-

cacité, ici 1/Qp. C'est-à-dire que nous aurons 5 mg x 1 = 2,778

2,5 0,9

et nous aurons donc besoin de 2,800 pcm supplémentaire (au lieu de 2,500).

Prenons maintenant le problème par l'autre bout de la lorgnette. Si nous

ne connaissons pas la concentration moyenne dans l'air ambiant mais que

nous connaissons le TGF moyen dans l'usine ainsi que le débit total des

systèmes de ventilation en place, nous pouvons estimer la concentration

moyenne à l'aide des graphiques 1 et 2 ci-après:

- 64 -

Room venti lat ion race, std in^ / in in

Room venti lat ion raie, std f t ^ /m in * 10**

Fig. 1. Ventilation générale requise pour différents TGF

- 65 -

Arc time, min

Fig. 2. Concentration ambiante estimée en fonction de la durée de l'arc et du taux de changement d'air.

- 66 -

Par exemple si le TGF moyen est de 0,8 g/min et que les systèmes en

place ont une capacité de 1000 pcm. Sachant que l'atelier a un volume

de 20,000 pcm, et que le soudeur passe environ 40 % de son temps à

effectivement souder, quel sera le niveau de contamination de l'air

ambiant?

Nous devrons d'abord calculer la constante de temps du système (Qv/Vr)

c'est-à-dire le rapport volume de ventilation sur le volume de la

pièce. Ici 1,000/20,000 = 0,05. Sachant que la durée moyenne de l'arc

est de 40 % c 'est—a—dire - 24 min/hre t sur le graph i que 2 pour une durée

d'arc de 25 min/hre, avec un Qv/Qr de 0,05, nous obtenons une fraction

du niveau de concentration égale à environ 0,7, soit 70 % d'une con-

centration égale à ce qui se passerait si le soudeur soudait constam-

ment. Reportons-nous maintenant au graphique 1 pour connaître cette

concentration. A l'intersection de 1,000 et 0,8 g/min, nous obtenons

la valeur de 28 mg/m3 environ. Dans notre cas, 70 % de cette valeur

équivaut à 19,5 m g / m3.

Supposons maintenant que nous voulions abaisser cette contamination

à 2 m g / m3, quel devrait être le débit du système de ventilation géné-

ral? Toujours sur le même graphique 1, nous allons à l'intersection

de la ligne correspondante à 0,8 g/min et celle correspondante à une

contamination égale à 2,85 mg/m3*et nous obtenons au bas du graphique

une valeur de 11,000 pcm environ, soit environ 33 changements d'air

à l'heure.

Ceux qui veulent obtenir une valeur plus précise pour calculer le ni-

veau de contamination peuvent utiliser l'équation suivante:

C s = 3,53 x 1 0 V f _ ; dans le cas ici: 3,53 x 104 x 0,8 g/min

Qv 1000 pcm

= 28,24 mg/m3 x 0,2

= 19,77 mg/m3

où: f - TGF moyen en g/min

Qv = débit des systèmes existants, en pcm standards

* (2 mg/m3 x 1/0,7)

a t * . ' . 1 ^ 1 MI n - i-i laaaMMMMta—attifarv"' • • . - - v • *VÊt*wtrftr*<rrmreWiAffffT-'TIHW

- 6 7 -

Pour obtenir le TGF moyen, il suffit de pondérer Les TGF individuels

de chaque électrode en fonction de leur durée d'utilisation respective

Exemple: Dans une entreprise X, il y a 1,5 soudeurs qui ont à peu près

la même routine. Leur consommation est la suivante:

TGF % d'utilisation TGF pondéré

E-7018, 5/32 a 180 A: 0,6 75 % : 0,45

E-7024, 5/32 ** a 225 A: 0,54 15 % 0,081

E-6013, 5/32 ^ a 155 A: 0,63 10% : 0,063

TGF x = 0,594 g/ r ai n

Pour connaître la contamination ambiante, nous pouvons également

effectuer nos calculs en se basant sur les valeurs en terme de poids

d'électrode ou de fil à souder consommé:

Exemple: Consommation par semaine % de fumées sur

poids d'électrodes*

- 22,73 kg de E-7018, 180A, 5/32: 1 > 3 5 % = 3 0 7

- 136,36 kg de E-70S-3, 250A, : n fid < - «7- « 38 P i 3 / h r e Ar - 9CO, °'

6 4 ° '

8 ? J g

- 91 kg de E70T-1, 450A, 45 pi3/hre: 0.69 % = 628 B

CO ®

Total/scm =1808 g/sem

TGF moyen: semaine de 5 jours, 480 min/jour: 1808g -: 2400 min = 0 , 7 5 g / m i

D ) L a circulation de l'air frais ou filtré dans la ventilation générale

Une des raisons pour lesquelles la ventilation générale n'est parfois pas

très efficace, c'est qu'on néglige de considérer de quelle façon l'air

* Données provenant des tables de l'annexe II

- 68 -

fra is ou 1'air filtre sera ramené dans 1'atelier.

Tout le monde est familier avec les petits schémas de 1'ACGIH (Ind. Vent

Manual) expliquant ce qu'est, un bon et un mauvais système d'apport d'air

frais.

S

ffl

Poor air inlet

x

X

Fair air inlet Good, air inlet

O / î

Poor air inlet

r &

Poor air inlet

® v =

Fair air inlet POOR FAN LOCATIONS

Fair air inlet

® r Good air inlet

I T

Good a'r inlet

|

L -3 c*

£ m

m

Best air iniet t t H H M

Plenum m Best air iniet

GOOD FAN LOCATION

Note: Inlet air requires tempering during winter months. See Section 7 DATE /-6o Y Fig. 2-f

Plenum ill X —-m i n i

Best exhaust (local) Calculate air volume as booth I00cfm/sq. ft open area:

Best air inlet

AMERICAN CONFERENCE OF

GOVERNMENTAL INDUSTRIAL HYGIENISTS

PRINCIPLES OF DU IJTiûN VF nth Arm a/

- 69 -

Cependant on a tendance à croire que ces principes s'appliquent uniquement

pour de petits ateliers ou pour un seul poste de travail. Dans les grands

comme dans les petits ateliers, il ne suffit pas dc percer un trou quelque

part au hasard dans un mur pour s'assurer que l'air de remplacement va

automatiquement diluer les contaminants de façon uniforme dans l'atelier.

Prenons l'exemple classique des évacuateurs de toit. Très souvent on

n'essaie pas de tirer avantage de la possibilité de faire exécuter un

"balayage" de l'air ambiant par l'air de remplacement.

On a souvent la situation suivante:

On note que l'air contaminé stagne aux endroits de travail des soudeurs

alors que le ventilateur d'extraction tire le maximum de son air par des

trous dans le mur situés au-dessus de leur zone de travail. Avec un balaya-

ge de la zone de travail on aurait la situation suivante: (voir graphique

à la page suivante).

• 70

Fig. 4 a) Air de remplacement avec balayage

Lorsqu'on a affaire à plusieurs unités de filtration de .l'air, il faut essayer

de les disposer de façon à tirer profit de leur capacité de refiltrer l'air

qui a déjà été filtré par les unités précédentes. Ceci est illustré dans la

figure 4 b ci-dessous. _ A P P A R E I L S D E T R A I T E M E N T D E L ' A I R

Fig. 4 b) llcfil tration de l'air filtré

i

- 71 -

Pour obtenir un "balayage" de la zone de travail- avec des unités

filtrantes', on aménage des conduits de ventilation qui redescendent

l'air filtré dans la zone de travail tel qu'illustré dans la figu-

re 4 c) suivante.

a p p a r e i l s d e

Pig. 4 c)"Balayage" avec air filtré

Lorsqu'il n'est pas possible de faire un bon "balayage" de l'aire de

travail, on peut au minimum tirer profit de la création de courants

d'air secondaire par l'apport d'air frais, tel qu'illustré sur la

figure suivante. . U N I T E

D ' A I . I M E N T A T I O N D ' A I R

* I

C O U H A N f l ) A I R S H C O N D A I W É

I» I o d HI f 'r<' ' i f inn r m i r n nf #1 • <i î f :

- 72 -

Cependant, si le soudeur doit changer fréquemment de position par rapport

à la direction des courants d'air, cette dernière technique est à déconseil

1er car bien souvent elle empire la situation pour le soudeur au lieu de o)

1'améliorer. L'AWS a démontré que le meilleur angle pour l'arrivée de l'ap-

port d'air frais était de 90°. Un angle de 180° empire la situation au lieu

de l'améliorer. Un angle de 45° serait efficace uniquement à des vélocités

supérieures à 100 pieds par minute (ppm). Les graphiques 5 et 6 illustrent

leurs données.

Venti lat ion air velocity, m /m in

10 15 20 25 ...

40 C0 80 Venti lat ion air velocity, ft/min

' 1 0 0 " 120

Fig. 5. Concentration de fumées dans la zone respiratoire du

soudeur en fonction de la vitesse de l'air (angle 90°).

- 73 -

Venti lat ion air velocity, m/min

F ig . '6 . - F u m e concen t ra t ion as a func t ion o f vent i la t ion a i r velocity fo r 0 V = 0 and 180°

- 74 -

III- VENTILATION LOCALE

Avant d'aborder comme tels les divers aspects théoriques de la ventilation

locale, on peut étudier brièvement comment se comportent les fumées de

soudure dans l'arc.

On peut délimiter autour du soudeur trois zones différentes en ce qui a

trait au comportement de la fumée de soudure. Elles sont représentées dans

l'illustration suivante:

A z

Welding ïable

Welding p lume

Fig. 7. Illustration des différentes zones de contamination autour du soudeur.

- 75 -

1° La zone de l'arc: c'est une zone située verticalement entre 0 et 5

pouces de l'arc. Dans cotte zone, les mouvements

des fumées sont presqu'uniquement dépendants de

l'énergie libérée (sous forme de chaleur) par l'arc.

2° La zone du soudeur: c'est une zone située entre 5 et 14 pouces envi-

ron (verticalement) de l'arc. Dans cette zone, la

présence et les mouvements du soudeur peuvent in-

fluencer beaucoup les mouvements des fumées.

3° La zone libre: c'est la zone située à 14 pouces et plus au-dessus de

l'arc. Les mouvements des fumées de soudure y sont sur-

tout déterminés par les courants d'air ambiant dans la

pièce.

Dans la zone de l'arc, les fumées tourbillonnent en mouvement ascendant

ou descendant à une vitesse élevée (en comparaison de la vitesse dans les

autres zones). Le contrôle des fumées dans cette zone exige des fortes

vélocités pour dominer la forte vélocité naturelle des gaz et fumées.

Toutefois, induire de fortes vélocités dans cette zone peut grandement

affecter la qualité de la soudure.

Dans la zone du soudeur, le mouvement des fumées est, de façon prédominante,

ascendant (de bas en haut). Les mouvements horizontaux (avant-arrière ou

droite-gauche) présents dans la zone de l'arc, deviennent ici minimes. La

vélocité du panache de fumées est relativement basse (100 à 500 ppm) et de

ce fait, la direction que prend la fumée peut être influencée par les cou-

rants d'air ambiant. Toutefois, la présence de la tête et du corps du soudeur

dans cette zone, surtout lorsqu'il bouge, influence la direction des fumées.

C'est dans cette zone que les contaminants risquent d'affecter le soudeur

car c'est là que se situe sa zone respiratoire.

Dans la zone libre, les mouvements des fumées sont très lents et elles se

mélangent rapidement avec l'air ambiant de sorte que les concentrations y

- 76 -

sont diluées. Le mouvement des fumées dans cette zone suit les mouvements

de l'air ambiant. S'il n'y a pas de courants d'air ambiant les fumées vont

monter au plafond et par la suite redescendre lentement pour contaminer

l'ensemble de la pièce, des murs, planchers et objets s'y trouvant.

Les techniques de ventilation générale vont surtout contrôler la contami-

nation dans la zone libre alors que les techniques de ventilation locale

vont surtout contrôler la contamination dans la zone du soudeur..Les tech-

niques de ventilation à la source (sur la poignée) quant à elles, vont

contrôler les fumées dans la zone de l'arc.

- 11 -

A) Les hottes mobiles ou fixes.

La plupart des techniques de captation des fumées de soudure utilisent

des hottes soit fixées à des bancs de soudure, soit petites et portati-

ves, à être placées dans la zone du soudeur. L'AWS1 a étudié les prin-

cipaux facteurs pouvant influencer l'efficacité des hottes à conduits

circulaires avec déflecteurs ("flange").

raggort au soudeur.

Pour des hottes sans fente , il n'y a pas de différences importantes

selon que l'angle varie entre 45° et 90° par rapport au soudeur.

Par contre, pour un angle de 180° (hotte en face du soudeur), à

distance et volume d'air égal, le facteur d'exposition du soudeur

est plus important qu'à 90° (augmentation de 25 à 50 % environ).

Ce phénomène est important surtout à des distances supérieures à 2

diamètres. Cet effet va dans le même sens (mais dans une moindre

mesure) lorsque c'est la contamination globale de l'air ambiant que

l'on observe (plutôt que l'exposition du seul soudeur).

2• 'arc}.

Il semble que ce paramètre n'ait pas une grande influence du moins

pour les hottes à une fente, tant que l'on demeure en deçà d'une

hauteur de 4 à 18 pouces de l'arc. Pour les hottes sans fente, situées

à 90°, la hauteur optimale semble être un ratio de 2 à '2.5 diamètres

du conduit.

DffËÏ-^l: * 'éloignemcnt dc P a r c .

Cet effet est sans doute l'un des plus marqué , puisque dès qu'on

s'éloigne à plus dc deux diamètres de conduit de l'arc, il faut

augmenter considérablement les volumes évacués pour conserver la

- 78 -

même efficacité. Ainsi, à un angle de 180°, il faut augmenter le

volume de 180 à 350 pcm lorsqu'on augmente la distance de 1,5 à 2

diamètres de conduit pour conserver la même efficacité. Mais pour

passer de 2 à 2,66 diamètres (augmentation de même proportion-), il

faut augmenter le volume de 360 à plus de 1000 pcm.

• Ëff?5_^y.î§yx_dêlimination_des^fumées gue, l'on veut obtenir.

Ce taux est égal à un (1) moins (-) la fraction des fumées totales

générées qui sont captées par le système de ventilation (1 - effica-

cité du système).

L'AWS a reproduit des courbes pour des taux de 0(100% d'élimination),

0,5 et 0,8. On remarque que lorsque le taux désiré est de n,5 plutôt

que de 0 (deux fois moins d'efficacité), la distance de l'arc peut

augmenter d'environ 1 diamètre.

En ce qui concerne le débit, pour maintenir une efficacité de 50 % (au

lieu de 100 %) f"à distance égale , les débits nécessaires sont de beau

coup inférieurs surtout pour des distances inférieures à 2 diamètres.

Les études portant sur ces différents facteurs sont illustrées dans

les graphiques 8 et 9.

- 79 -

Ô g / A g . std j j m ^ / m i » • rnm^

Fig. 9. Facteurs d'exposition du soudeur avec déflecteurs (angle de 180°).

- 80 -

Fig. 8. Facteur d'exposition du soudeur pour des hottes avec déflecteurs (angle de 53° et 90°).

- 81 -

5. Exercice:

a) Pour une hotte à déflecteurs, située à 180° du soudeur, et ayant

un diamètre de conduit de 6 " , calculer:

i - Pour un Q e/Ae = 10, calculer à quelle distance devra être située

la hotte pour maintenir une efficacité de 100 % vs 50 %?

ii - Pour un X e / d e = 2,5, calculer les débits nécessaires pour mainte-

nir une efficacité de 100 % vs 50 %?

b) Dans un atelier de 30,5 m . x 15,15 m. x 6,06 m . , on retrouve 8

soudeurs utilisant la E70S-3, avec Ar-9C0 2 à 230 A, 29 V, procédé

en pluie. Chaque soudeur soude environ 1,273 Kg/hre de fil à souder.

i - Calculer le débit, de ventilation générale nécessaire pour diluer

les concentrations à 2 m g / m3.

ii- Calculer la capacité requise (pour un soudeur exposé à 7 m g / m3)

d'une hotte à déflecteurs pour réduire à 2 mg/m3 la contamination

de chaque soudeur, sachant que la hotte sera située à environ 14

pouces de l'arc, que le diamètre du tuyau sera de 8 pouces. Compa-

rer l'efficacité relative de fixer le bras à 90 ° ou à 180° par

rapport au soudeur.

c) Calculer le débit nécessaire pour un précipitateur électrostatique

ayant une efficacité de 90 % qui doit être installé dans un atelier

de soudure où l'on consomme 3000 lbs/mois de E-70T-5 (420A, 29V),

19 LPn C0 2 et 1000 lbs/mois de E-70T-1 (450A, 29V), 19 LPM C 0 2 .

On veut que l'ajout du précipitateur amène une diminution des con-

centrations ambiantes à 5 m g / m3. L'atelier est déjà ventilé par des

extracteurs de toit ayant une capacité totale de 10,000 pcm. (N.B.

essayer de faire les calculs sans vous servir des graphiques 1 et 2).

Solutions à l'annexe VIII

- 82 -

IJottes_à fentes (slot)

Les résultats de l'AWS1 sont présentés dans le graphique 10.

Fig. 10. Facteur d'exposition du soudeur pour une hotte à fente unique.

- 83 -

Si on compare ces données avec les résultats pour des hottes à

déflecteurs ("flange"), on s'aperçoit que ces dernières sont plus

efficaces que les hottes à fente simple, lin effet pour, par excm-

ple ;un débit de 300 pcm dans un conduit de surface équivalente à

la surface de la fente (36 po.* ici), à un angle de 90°, le facteur

d'exposition du soudeur sera de 0,1 pour une hotte à déflecteurs

alors qu'il sera de 0,S5 pour une hotte à fentes, ceci à une dis-

tance de 16". A un angle de 180°, la différence entre les deux

devient moins importante avec un facteur d'exposition de 0,5 pour

hottes à déflecteurs ("flange") et 0,68 pour les hottes à fente sim-

ple.

L'AWS présente aussi les données pour des hottes à fentes doubles,

à surface équivalente à une fente simple. Cependant, pour les tests

à 180°, des panneaux latéraux ont été ajoutés de chaque côté du sou-

deur. L'effet s'en fait immédiatement ressentir. En effet, alors que

le facteur d'exposition du soudeur se situe à 0,25 pour une hotte à

déflecteurs ("flange"), il tombe à 0 pour une hotte à double fente,

à 180° (ce qui est même supérieur à une hotte avec déflecteur à 90°).

On trouvera dans le graphique 11, les résultats de l'AWS.

- 84 -

E x h a u s t v o l u m e f l o w i d l e ( Q ç ) , S td i n ^ / m i n

Exhaust volume flew ;«,ie (Oc). $ul fj^/rrun

Fig. 11. Facteur d'exposition du soudeur pour une hotte à double fente.

- 85 -

B) Les hottes suspendues (à baldaquin)

En fait ces hottes sont une solution intermédiaire entre la ventilation .

locale et la ventilation générale. Elles captent les fumées de soudure

dans la zone libre au-dessus du soudeur. Mais, sfi l n'y a pas de courant

d'air dans la pièce, elles peuvent aller chercher les fumées jusque dans

la zone du soudeur. C'est pourquoi on peut les considérer comme faisant

partie de la ventilation locale.

Leur efficacité pour diminuer la contamination du soudeur est moindre

que les hottes aspirant directement-dans la zone dû soudeur. Cependant,

leur efficacité pour diminuer les concentrations dans l'air ambiant en

général est supérieure (à volume égal) aux hottes à fentes ou à déflec-

teurs. Les résultats de l'AWS1 sont présentés dans les graphiques 12

et 15 ci-après.

2§

"D

C'OO '/00

Fig. 12. Facteur de contamination de l'atelier pour des

hottes suspendues au-dessus du soudeur.

- 86 -

1.0

0.9

0.8

0.7

0.6

g 0.5 3 V» O a x 41 w O 2 0.4 V $

0.2

0 .2

0.1

Exhaust volume Mo-.v rate (Ô^). sM m^ /m in

^ 6 9 12

Overhead shelf type

Slanted overhead - — type

100 200 200 <00 500 nOO 700 Exhaust voiu.T-.e flnw r j t e (Qu) std fx 3 /mîn

Fig. 13. Facteurs de contamination du soudeur pour des hottes suspendues.

- 87 -

On remarque que si on les compare aux hottes avec déflecteurs ("flange

à 300 pcm par exemple, la contamination de la pièce passe de 0,5 (pour

une hotte à 180°) à 0,06 pour une hotte au-dessus du soudeur (soit dix

fois moins).

Toutefois, en ce qui concerne la contamination du soudeur comme tel,

à 300 pcm, le facteur d'exposition passe de 0,25 pour une hotte avec

déflecteurs (180°) à 0,92 pour une hotte à 17 pouces au-dessus du sou-

deur. Ceci peut facilement s'expliquer par le fait que' les fumées ont

le temps de contaminer la zone respiratoire du soudeur avant d'être

captées par la hotte.

c) Evaluation sur le terrain de système d'aspiration à bras mobile .

Cf. Annexe X.

- 88 -

'IV - LA VENTILATION DANS LA ZONE DE l'AKC

En principe, il s'agit là du meilleur endroit pour capter les fumées de

soudure puisque les fumées sont captées au point d'émission avant

même qu'elles n'atteignent la zone du soudeur là où elles peuvent conta-

miner la zone respiratoire du soudeur.

De plus, et c'est peut-être là le point le plus important, un des princi-

paux avantages c'est que la ventilation suit le soudeur, peu importe où

il soude, car elle est attachée à sa poignée de soudure. Ainsi, il ne

risque jamais de "l'oublier". Veut, veut pas il en viendra à penser que

"souder" et "souder avec aspiration" des fumées ne font qu'un.

En principe, ce système peut s'adapter à tous les endroits de travail du

soudeur, de sorte qu'on peut espérer que la protection assurée par ce

type de captation sera constante, peu importe s'il doit souder en hauteur,

dans les tunnels, dans des endroits exigus, en-dessous des pièces qu'il

soude, etc.

Malheureusement, les systèmes existants actuellement ne sont conçus que

pour la soudure en continu (automatique et semi-automatique). Avec les

électrodes enrobées, la distance entre la poignée de soudure et l'arc

n'étant pas constante, il devient difficile d'ajuster les débits nécessai-

res à la captation des fumées. Comme cette distance change très rapidement

il faudrait un système capable de maintenir constamment une vélocité de

capture de 200 à 250 ppm près de l'arc, ce qui n'est pas possible avec la

technologie actuelle.

Par contre avec la soudure à déroulement automatique de l'électrode, il est

facile de maintenir une distance constante entre l'arc et la poignée dc "

soudure. L'inconvénient de l'utilisation de ce type dc systèmes d'aspiration

c'est qu'il peut nuire à la protection gazeuse souvent associée aux techni-

ques de soudure automatique et semi-automatique. L'ajustement dc la vélocité

de capture ainsi que la forme de la base du système d'aspiration revêt donc

- 89 -

une importance capitale si l'on veut à la fois maintenir un bon contrôle

des fumées et une bonne qualité de soudure. Pour le soudeur, une période

d'apprentissage est nécessaire afin de s'habituer à travailler avec ce

système. Notons cependant que le problème semble moindre lorsqu'on a

affaire à la soudure avec fil fourré, parce qu'on peut augmenter le débit

de gaz protecteur (C0 2) sans augmenter beaucoup les coûts (le C0 2 revient

moins cher que 1'argonJ.

Parmi les différents facteurs à considérer lors de l'évaluation d'un sys-

tème avec aspiration sur la poignée, mentionnons principalement les sui-

vants:

A) La capacité de pouvoir ajuster la vélocité du système sur la buse même.

Certains systèmes sont dotés d'une base mobile et le soudeur fait varier

la vélocité de capture à l'arc en approchant ou reculant cette buse au

bout de sa poignée. Cela constitue un avantage certain car dans certaines

situations (soudure dans un coin par exemple) le soudeur aura besoin de

diminuer la vélocité de capture pour conserver une bonne protection gazeu

se. Une autre façon d'obtenir le même résultat serait de souder de droite

à gauche au lieu de souder de gauche a droite (comme font la plupart des

soudeurs). Cette façon de procéder augmenterait l'efficacité du gaz pro-

tecteur et compenserait un peu l'aspiration plus grande de gaz protecteur

qui se produit dans la soudure dans les coins.

B) La conception (design) de la poignée

Il est important d'avoir en tête que la poignéo de soudure est un

instrument qui ne peut être modifié beaucoup sans que cela n'entrave

le travail du soudeur.

90

La plupart des systèmes d'aspiration conçus pour être adaptes aux poignces

déjà existantes ont le désavantage soit d'alourdir et/ou dc débalancer la

poignée et/ou de nuire à son libre mouvement. Compte tenu du nombre d'heures

par jour que le soudeur passe à tenir cet objet et de la précision requise

pour ce travail, une poignée mal conçue sera rapidement rejeté par le sou-

deur.

Les poignées conçues spécialement pour l'aspiration à l'arc doivent être

aussi légères (à quelques trente grammes près] que les poignées convention-

nelles, leur centre de gravité doit correspondre à la position centrale de

la main et il doit y avoir un mécanisme dans le tuyau d'aspiration qui

facilite le travail à angles. Par exemple, sur un certain modèle, on avait

installé un genre d'émerillon ("swivel") à environ un mètre du bout de la

poignée, tel qu'illustré sur la figure suivante:

émérilIon

Fig. 14.

- 91 -

Pig.15. Exemples de poignées modifiées pour l'aspiration dans la zone de l'arc.

- 92 -

C) La conception de la buse d'aspiration

La base ne doit pas élargir beaucoup l'extrémité de la poignée sinon

elle nuira au travail du soudeur lorsqu'il soude une pièce présentant

des angles aigus (90° et moins).

Nous avons constaté que la forme de la buse influence la vélocité de

capture à l'arc. En effet, une buse en forme de cloche donne un rende-

ment supérieur à une base circulaire droite ou une buse à effilement

pour un débit égal. Ces trois types de buse sont illustrés ci-après:

Fig.16: Diverses formes possibles pour les buses

D) Vélocité de capture nécessaire

Selon nos mesures sur le terrain, la vélocité de capture au point de

contact de l'arc peut atteindre 25U ppm sans que cela nuise à la protec-

tion gazeuse (si une buse en cloche est utilisée). Nous ne savons pas

s'il s'agit là de la valeur optimale, mais en deçà dc 200 ppm à l'arc,

l'efficacité du système semble diminuer de façon appréciable. Il faut

se souvenir ici que dans la zone de l'arc, la vélocité et la turbulence

des fumées sont très importantes à cause des fortes températures impli-

quées (2000 à 6000°C) de sorte qu'une vélocité de capture qui ne serait

que de 100 ppm (comme dans le cas dc l'aspiration dans la zone du sou-

deur) serait nettement insuffisante. Cependant, à cause même de cette

forte vélocité dans la zone de l'arc, la captation des fumées devrait

être moins influencée par la présence de courants d'air ambiant.

- 93 -

E) La soudure dans les coins

Lorsque le soudeur utilise cet équipement dans les coins, la vitesse de

capture dans la zone de l'arc va augmenter, ce qui à un moment donné

pourra nuire à la protection gazeuse (par aspiration du gaz protecteur),

tel qu'illustré ci-après:

En effet, lorsque la buse est située dans un angle, la majorité de l'air

aspiré doit provenir de la zone de l'arc (il y a diminution de 50 de

l'apport d'air provenant des côtés puisque 2/4 côtés- sont bouchés). Il

faut alors diminuer la vélocité de capture dans la zone de l'arc (par

exemple: en reculant la base plus loin de l'arc) ou en utilisant une b:tsc

moins efficace (par exemple: celle ù effilement).

F) Réduction des excursions

NIOSH a évalué un extracteur de fumées sur poignée et a découvert que l'un

des aspects intéressants de ce type de système d'aspiration c'est qu'il

réduisait de beaucoup les fortes excursions de courtes durées (STEL).

En effet, alors que les concentrations moyennes de fumées totales n'étaient

réduites que par un facteur de deux, les valeurs maximales sur 15 minutes

étaient réduites par un facteur de 4,6 lorsqu'on les compare aux concentra-

tions avec ventilation générale seulement. Vraisemblablement, ceci pourrait

Soudure sur plan Soudure dans -un angle

- 94 -

s'expliquer -par l'influence des courants d'air ambiants sur les concentra-

tions instantanées, influence qui devient minime avec l'utilisation d'as-

piration sur la poignée.

G) Evaluation sur le terrain d'un.système d'aspiration sur la poignée.

cf: annexe X

- 95 -

V - PARAMETRES A ETUDIER LORSQU'ON DOIT CHOISIR ET/OU EVALUER UN SYSTEME

D'ASPIRATION POUR LES. FUMEES DE SOUDURE. (5eçtion_preparée_2ar_Miçhel

Galarneau J_hygiéniste_au_ÇRSSS)

Plusieurs systèmes de capture de fumées de soudure sont offerts sur le

marché. Les vendeurs nous vantent les mérites de tel ou tel appareil.

Qu'en est-il vraiment?

Dans bien des cas, nous aurons à évaluer un système de capture afin de

conseiller l'employeur et le travailleur sur l'utilisation et l'effica-

cité de l'appareil utilisé. Il est donc important de se donner une

méthode d'approche ainsi que des critères de base afin de mieux juger

de l'efficacité relative des différents systèmes.

Voici la démarche qui nous semble la plus appropriée:

A) Questionner le travailleur sur l'utilisation normale de l'appareil.

- Le pourcentage d'utilisation

- Le poids et le type d'électrode utilisée

- La mobilité de l'appareil

- Comment il est nettoyé (par qui et à quelle fréquence)

- Si il y a quelqu'un d'attitré au nettoyage

- Le voltage et 1'empérage pour chaque électrode utilisée

B) Demander si la fiche technique de l'appareil est disponible

Vérifier si il y a une plaque signalétique sur l'appareil

C) Documenter le type d'appareil utilisé

- Efficacité du système utilisé

(Quantité de fumées émises vs quantité de fumées filtrées).

- Le volume d'air à filtrer

- La température de l'air à filtrer

- Débit

- Pression statique

- Vitesse de capture vs distance

- 9 6 -

- Perte de charge

- Puissance du moteur

- Le type d'installation électrique et le voltage

• Mobilité de l'appareil

• Maniabilité du bras de capture (si il peut adopter une certaine posi-

tion et la maintenir; accès aux endroits difficiles).

Forme de la hotte ou de la buse (si elle est appropriée au genre de

travail habituel)

Grosseur et la nature des particules captées

Fréquence suggérée de nettoyage en fonction de la diminution de

performance du système de dépoussiérage.

Documenter la quantité de poussières (en poids) pouvant être captées

par l'appareil sans affecter (d'une façon appréciable) son rendement.

Vérifier si l'appareil est muni d'un avertisseur indiquant le moment

où l'on doit le nettoyer.

Vérifier si l'appareil a une fiche de maintenance indiquant le dernier

nettoyage (si non le suggérer)

Vérifier le système de récupération des poussières (après filtration)

Vérifier la propreté de l'appareil

Vérifier le nombre, la grandeur (m2) et les matériaux des différents

filtres ou cellules utilisés.

Documenter l'efficacité des filtres ou cellules en fonction du temps.

Vérifier l'environnement de .travail. Ex.: s'il y a une ventilation

générale.

Le nombre de changements d'air à l'heure effectués par le système de

ventilation.

La grandeur de la pièce

Noter l'adresse du vendeur et du fabriquant

Demander le prix de l'appareil

- 9 7 -

G) Observer et mesurer les différents paramètres qui peuvent nous guider

lors de l'évaluation de l'appareil.

- S'assurer que l'appareil est utilisé dans des conditions normales

d'opération.

- Vérifier si le débit de capture est comparable à celui décrit par le

fabriquant.

- Comparer le débit d'entrée et de sortie

- Mesurer la distance du point de capture qui correspond à une vitesse

de capture d'environ 0,5. m/s ou 100 pi/min.

- Echantillonner l'environnement autour du poste de travail.

- Echantillonner la poussière sur le travailleur

- Echantillonner à la sortie de l'appareil. Il peut arriver que la

surface d'évacuation soit grande et que la vélocité de sortie soit

faible. Dans ce cas, il sera préférable de diminuer l'aire de sor-

tie en fabriquant un cône en carton qui pourra être fixé à la

surface de sortie de l'appareil. Nous devrons par la suite ajuster

la vélocité de sortie en ouvrant ou en étranglant la sortie du cône

afin d'avoir une vélocité de sortie voisine de celle de la pompe qui

échantillonnera avec une cassette fermée placée au centre de la sor-

tie (ayant ajusté le débit de la pompe à 2,5 t/min ce qui permettra

d'obtenir une vélocité à l'entrée de l'orifice de la cassette d'en-

viron 1,1 m/s). Voir figure en annexe.

- Se servir d'un soudeur témoin opérant dans les mêmes conditions

mais sans le système de capture.

- Prendre note du poids et de la nature des électrodes utilisées.

Après avoir recueilli ces données, vous serez en mesure de juger de

l'efficacité de l'appareil et vous pourrez aussi la comparer avec

celle prescrite par le fabriquant.

- 9 8 -

Vous allez probablement en conclure qu'aucun système n'est parfait et

qu'il faut tirer les avantages et subir les inconvénients de chacun d'eux.

Il est aussi possible d'utiliser une ventilation générale pour compenser

la- part d'inefficacité d'une ventilation locale et pour se débarrasser des

gaz qui pourraient possiblement se former et qui "ne seraient pas éliminés

par le système de filtration. Ex.: ozone dans soudure à l'argon.

Afin de vous éclairer sur le choix le plus avantageux, voici un bref ta-

bleau des différents avantages et inconvénients des appareils de traite-

ment de l'air, tiré d'un rapport présenté à un colloque de l'association

pour l'hygiène industrielle au Québec (A.H.I.Q.).

- 9 9 -

AVANTAGES HT INCONVENIENTS.

'APPAREILS DE TRAITEMENT DE L'AIR

Après avoir sélectionné le type de ventilation qui répond le plus

possible aux besoins de l'industrie et des travailleurs, la ven-

tilation locale par extraction se doit d'être fortement considé-

rée pour des postes de travail non fixes. Des appareils de trai-

tement d'air permettent de capter les particules et de recirculer

l'air dans l'usine. Un écharigeur de chaleur à plaque convention-

nelle accomplit le même travail à un coût inférieur mais à une

efficacité ce 50 à 60?, ce qui affecte la rentabilité d'un tel

système. Far contre, la surface d'échange peut se bloquer et

affecter considérablement le rendement. A cause de la quantité

de systèmes de traitement d'air disponibles sur le marché et. de

leur efficacité, les appareils de traitement d'air sont nettement

à conseiller.

Les appareils sont les suivants:

Précipitateurs électrostatiques

Les précipitations sont constituées de pré-filtres en aluminium,

d'ionisc-ur pour changer les particules par l'effet corona, de la

cellule collectrice en aluminium qui retient les particules char-

gées et des filtres en a] urnimum en aval des cellules peur rete-

nir les particules collées sur la plaque qui se détache lors du

départ du système. Un cabinet avec ventilateur complète le tout

ainsi qu'une boite de retenue de récupération des particules.

Depuis quelques années, un déoniseur est ajouté pour empêcher que

les particules chargées se collent sur les surfaces I t a l i a ques

au bâtiment. Le nettoyage ces plaqués collectrices se fait de

trois façons:

- 1 0 0 -

a) CejIules nettoyées à la main

La cellule est retirée du cabinet et nettoyée à lfe a u avec

. un détergent spécial. Ces précipitateurs peuvent, dans les

cas de concentration élevée de poussière, nécessiter un en-

tretien trop régulier et décourager les utilisateurs.

b) M^fteaux pneurnatiques

Après l'arrêt de l'unité, un système de marteaux fait vibrer

les cellules et l'oxyde de fer accumulé sur les plaques se

dépose dans le collecteur.

c) A l'eau/détergent de façon automatique

Après l'arrêt de l'unité, un systc-me de gicleurs mobiles

traverse les plaques et y déloge les particules qui tombent

dans le collecteur et ensuite vers les égouts. Dans cer-

taines provinces, l'interdiction de laisser passer ccs par-

ticules dans les égouts nécessite l'addition de barils de

sédimentation. Les barils sont-ensuite transportés vers un

site d'enfouissement reconnu.

Filtres h sac_s (sacs en U)

L'air passe cans un pré-filtre, puis dans dos sacs en U c-t enfin,

dans un filtre à charbon activé pour éliminer les ode-urs. Les

poussières sont délogées par un vibrateur mécanique lors de l'ar-

rêt du système.

- 1 0 1 -

n_ltres à colmatage

Un . produit à base de cellulose est aspiré dans le collecteur et

se colle sur les sacs pour former un "gateau" pour permettre de

capter les particules. Lorsque la pression atteint une valeur

suffisamment élevée après quelques .mois, le système est. arrêté,

les poussières sont manuellement délogées des sacs et se déposent

dans la trémie.

Dépoussiérgu_r_à _cartouche

L!a i r passe à travers des cylindres ou cartouches avec médium

filtrant ondulé permettant un rapport surface/volume très élevé

(300 pieds carrés par cartouche de deux pieds de longueur et un

pied de diamètre). Les particules sont délogées grâce à des jets

d!a i r comprimé à très haute vitesse à contre courant et se dépo-

sent dans la trémie.

- 1 0 2 -

AVAÎAGKS E T mX)iJV|-:NIK^rS

P R E C I P I T A T O R S EL^CTHQS-RATJQLJJG (NETJ'OYAGE A LA MAIN)

AVANTAGES

- Ils requièrent péu d'espace •

(unités compactes).

- Ils consomment peu d'énergie -

électrique car les pertes de

charge internes sont de 1"

de pression statique:

1 HP/1000 PCM soit i?30$/an

en consommation électrique à

24h/jr, 7 jrs/sern, 52 sem/an -

.030$/kWh.

• L'énergie électrique néces-

saire pour la collection des

particules est très peu éle-

vée 25 W/1000 PCM.

Coût de capitalisation peu

élevé.

Capte les brouillards d'huile

INCONVENIENTS

Entretien très élevé, parti-

culièrement à un taux de con-

centration élevé de poussière.

Génèrent de l'ozone et du NO x

par lfionisation de l'air.

Peut-être un problème lors du

soudage de l'aluminium à

1'argon.

Lés particules non captées et

chargées par la précipitation

se collent sur les parois

d'acier de l'usine si un dé-

ioniseur à la sortie du préci-

pitateur n'est pas utilise.

L'efficacité décroit en fonc-

tion du temps d'opération par-

ticulièrement important à des

concentrations-élevées.

Leur capacité de charge n'est

que de 9 mg/rn3 donc des char-

ges de concentration ambiante

et non à la source.

- Reparation régulière des

'tiges.

- 1 0 J -

y T A T O J R S Kl «ËCTRQST AT1 QUKS (HARTKAUX PNEUMATIQUES )

AVANTAGES

Mêmes avantages qu'avec les

précipltateurs (nettoyage

à la main).

Entretien moins élevé et

nécessite un nettoyage des

cellules a v e c le détergent

environ deux fois par an

selon les charges.

Capte les brouillards d'huile

INCONVENIENTS

- Peut présenter des problèmes

d'entretien dans le cas de

collection à la source.

- Morne que précédemment sauf

l'entretien.

- Système pneumatique et mar-

teaux possédant des pièces mo-

biles qui se brisent réguliè-

rement. En particulier si la

pression d'air dépdsse les re-

oo"LT,andations du manufactu-

rier.

- 104 -

PHECIPITATKUHS Kl ._KCTI<OSTATIQUKS

(NETTOYAGE A L' EAU/DhTKKGRNT DE KACON AUTOMATIQUE)

AVANTAGES

- Mêmes avantages que précé-

demment .

- nécessitent très peu d'en-

tretien si le nettoyage est

fait régulièrement pour cra-

pecher qu e les pa rti c u1es se

collent de façon définitive -

sur les plaques.

Peut prendre des charges

assez élevées comparative-

ment aux autres précipita-

teurs telles les charges

provenant de la collection

à la source.

INCONVENIENTS

Mêmes que précédemment sauf le

système pneumatique.

Le système de gicleurs possède

des pièces mobiles et présente

des possibilités tic bris.

L'équipe d'entretien ou de

production doit s'assurer que

le lavage se fait régulière-

ment et une inspection men-

suel le est recommandée.

Ne peut être installés à l'ex-

térieur sans abris "penthouse"

(possibilité de gel), particu-

lièrement important dans les

espaces confinés.

Capte les brouillards d'huile.

- 105 -

H L T R K S ^ SAC

AVANTAGES

Efficacité élevée - 99?.

Ils consomment peu d'éner-

gie électrique à cause de

leur perte de charge interne

approx. 2" P.S.

Coût de capi talisation

assez bas.

lNC0N^NJ_Ejgrs

Fabrication pour des volumes

peu élevés 5000 PCM et augmen-

te les coûts en capitalisation

pour un gros système.

Requièrent des plaques 'de dé-

fi oc t ion dans le cas d'une

eol-1 ecti.on près du dépoussié-

reur.

- Remplacement des filtres,

pre-filtres 12/an, filtres

U-Bag 2/an, charbon 1/an

(200$/an/1000 PCM)..

- 1 0 6 -

FILTRES A COLMATAGE

AVANTAGES

Système très simple sans

aucune pièce mobile.

Efficacité très élevée 99%.

INCONVENIENTS

- Nécessitent un entretien

annuel ou semi-annuel selon la

charge de particule.

- La capacité varie en fonction

du temps et crée des problèmes

d'ajustement pour le volume

au bras mobile. Qualité de

soudure peut être modifiée en

particulier lors de l'utilisa-

tion de gaz (argon ou hydro-

gene) lors du soudage.

- Opèrent à une pression de J"

de pression statique au moment

de régénérer le dépoussiéreur.

- Occupent un volume très grand

par rapport à tout autre dé-

poussiéreur à filtre.

- . 1 0 7 -

DEimSgjKHhXfH A CARTOUCHKS

AVANTAGES

Ne requiert que très peu

d'entretien (vérification

générale annuelle).

Efficacité très élevée 99?.

Pas de partie mobile.

Système relativement com-

pact.

Fonctionnement continu ne

nécessitant pas d'arrêt pour

le nettoyage.

Installation à l'extérieur

minimisant l'occupation

d'espace intérieur.

Eas "air-to-cloth-ratio".

INÇO'WENIENTS

- Coût de remplacement des fil-

tres à tous les 3 à 5 ans

selon la charge et les condi-

tions d'opération (100$/an

/1C00 PCM).

- rîr-qurert de l'air comprimé

1 SPCM/1000 PCM.

- Cpère à une pression statique

plus élevée que les précipita-

teurs donc une énergie élec-

trique supplémentaire.

1 HP/1000 PCM soit 230$/an.

- Peut prendre feu si un pare-

étincc-.l le n'e-st pas installé

dans le cas d'installation

p;-ès du dépoussiéreur.

Certains depoussiéreurs

sont modulaires.

- 1 0 8 -

ËXTRAC1>:URJ)E_ KUMEE DE SOUDURE

AVANTAGES

Requiert très peu d'espace. -

Coût de capitalisation très

peu élevé.

L'énergie nécessaire à la

collecte des fumées est

très faible 1 1/2 HP/soudeur.

Convenable pour les ateliers

où les soudeurs se déplacent

beaucoup.

Entretien peu élevé.

Très bas volume évacué

50-60 PCM/soudeur.

INCONVENIENTS

Di.minue l'efficacité de sou-

dure (par aspiration des gaz

inertes.

Ail ourdit le fusil à souder.

Les boyaux flexibles peuvent

etre encombrants dans certai-

nes applications.

- 1 0 9 -

Dans beaucoup de cas, l'entretien est un facteur important par

rapport au coût de capitalisation. En effet, l'utilisation des

bras mobiles ainsi que les problèmes au niveau de la production

et de l'acceptation du travailleur ne doivent pas s'ajouter à des

problèmes d'entretien., de réparation, d'attente pour le nettoyage

ou le décollement des particules. Une installation minimisant

l'entretien devra être préconisée au niveau de l'industrie car

les coûts en capitalisation pour un système de collection à la

source avec dépoussiéreur à cartouche ou précipitatour électro-

statique ne varie pas de façon significative. L'installation de

dépoussiéreur à cartouche devient alors particulièrement intéres-

sante. Cette technologie est n o n t e n a n t bien éprouvée.

Dans le cas d'une installation au niveau institutionnel, l'appro-

che est différente mais l'aspect entretien demeure important. En

effet, pour un mcme produit, une école s'est déclarée satisfaite

alors que l'autre ne l'était pas.

CONSERVATION DE L'ENERGIE

Que ce soit la réduction de la ventilation générale pour une ins-

tallation existante ou l'installation d'appareils de traitement

de l'air pour une nouvelle construction, l'aspect conservation de

l'énergie devrait être considéré. La recirculation de l'air de-

vient particulièrement intéressante dans le cas d'une opération

de 16 heures/jour, 7 jours/r-emaine. Pour ce qui est d'une opéra-

tion à un quart par jour, l'extraction directe au dehors peut

dans certains cas réduire considérablement les coûts de capitali-

sation.

- 1 1 0 -

Il est à noter que l'Installation d'un système de ventilation pour

réduire la pollution permet de déduire l'investissement et de réduire

l'impôt de l'entreprise (imposé à 46 uj.

Les déductions pour l'amortissement accéléré représentent la déduction

permettant à la compagnie de soustraire le coût en capital de biens

amortissables pour le matériel de lutte pour la pollution.

l i X K K U U i S

Lors d'une visite dans un atelier de soudure, vous observez les faits

suivants :

l'atelier a la forme semi-cylindrique et a une superficie de plancher

de 20 X 30 m 2 ,

- le représentant de l'employeur vous demande gentiment ce que vous

pensez du "Airbox 3000" a l'essai présentement,dont l'effi cacitc théo-

rique est de 95

- vous mesurez un débit de 0,439 m V s à l'entrée,

- l'appareil est une boîte formée de quatre panneaux rectangulaires

de 0,9 m X 2,44 m permettant un échange extérieur sur 60 % de leurs

surfaces,

- le soudeur vous informe qu'il utilise:

a) 25 kg/semaine de E7018 soit:

1. 75 % l/8"4> 1,63 X 10-2 poids fumée

poids électrode

2. 15 % 3/16"$ 1,56 X 10"2 poids fumée

poids électrode

3. 10 % 5/32"<(> 1,53 X 10"2 poids fumée

poids électrode

b) 10 kg/semaine de H7024 à 0,82 X 10~2 poids fumée

poids électTode

c) 5 kg/semaine de 1:410-16 à 0,73 X 10"2 pouls fumée

po id s elect rode

- 1 1 2 -

1) Calculer le diamètre de sortie du cône de carton que vous devez

fabriquer en bouchant les trois, autres surfaces filtrantes et en

considérant la vélocité de sortie voisine de 1,1 m/s.

Le représentant à la prévention vous sort une petite boîte ressem

blant à une balayeuse appelée "Airlux" dont le débit d'aspiration

est .de 0,058 nU/s et l'efficacité de 90 %.

2) En vous basant sur la courbe du débit actuel/débit•initial en fonc-

tion de la quantité de fumées accumulées, sur les informations du

soudeur et en sachant qu'il serait préférable de changer le filtre

lorsque le débit actuel est à 70 % du débit initial:

a) Dans combien de temps devrez-vous changer le filtre de chacun de

ces appareils pour les mêmes conditions d'exposition?

b) Evaluez la concentration ambiante journalière pour chancun des cas

- Airbox 3000

- Airlux

- Sans appareil de capture

c) Est-il favorable dans ce cas d'employer le airlux? Si non, dans

quel cas le sera t'il et pourquoi?

d) Vous observez qu'il y a environ 50 % de la fumée émise qui est

captée par la buse et que l'atelier est muni d'une ventilation

generale apportant 4 changements d'air à l'heure. Calculez la

concentration ambiante journalière pour chacun de ces cas:

- airbox 3000

- sans appareil de capture

Solutions à l'annexe VIII.

-115-

Débit actuel vs Fumée accumulée

Débit initial

Fumée accumulée

(Kg)

I )

- 114 -

BIBLIOGRAPHIE*

(1): A.W.S. Fumes and Gases in the Welding Hnvironment, a research

report, 1979.

(2): CRSSS 09 (Côte-Nord), Session de formation sur les risques du

soudage.

(3): Gol1er, J.W., Paik, N.W., A comparison of Iron Oxide Fume Inside

and Outside of Welding Helmets, AIHA. J. vol 46, no 2, p. 49.

(4): Jenkins, A, et al, Welding fumes, sources, characteristics, control,

vol. 1, British Weldong Institute, Cambridge 1981.

(5) Heile, R.F., Hill, D.C., Particulate Fumes Generation in Welding

Processes, Welding Research, Suppl. to Welding Journal, Juillet 1975

p. 201-5

(6) Ulfverson, U., A Field Investigation of Air Contaminant in Gas ShLeding

Welding of Aluminium and Aluminium Alloys. Proceedings of the llunt;arian-

Finnish - Ital ian - Scandinavian Symposium on Industrial Dust Problems

Helsinki (Report to National Board of Occupational Health and Safety,

Stockholm), 1977, cité dans (7).

(7) Van Wagenen, H.D., Assessment of selected Control Technology Technique

for Welding Fumes, NIÔSH, 1979, it 79 - 125.

ANNEXE I

GAZ PRODUITS PAR LE SOUDAGE

1-1

TABLEAU 1

ANALYSE DES GAZ ASSOC LP.S AU SOUDACE A L'ARC

*» Cases (ppm) Supplementary

Electrode (code) CO NO 2 shielding

E6010 ( I I ) 5 mm* None E6010 ( \ ) 5 None E6013 (3) 5 . . . None Ef i0 l3 (4) 3 None E7018 (10) 7.5 . . . None E7018 (12) 7 . . . None E7024 (7) 3 . . . None E7024 (9) 10 None E S 0 I 8 C3 (13) 10 _ . . None E 8 0 I 8 C3 (15) 5 None E 9 0 I 8 B3 (18) 5 None E 9 0 I 8 B3 (16) 5 None E3I6 -15 (27) 8 0.25 None E316-16 (27) 5 0 .25 None ENiCu 2 (33) 3 0.25 None E70T-1 (40) 100 0 .50 c o 2

E70T-I . (40) 50 0 .75 Ar-25 C 0 2 E70T-1 (41) 80 0.50 c o 2

E70T-I (41) 50 0 .75 Ar-25 CO? E70T-4 (50) — 0.50 None E70T-5 (44) 50 0 .50 - CO 2 E70S-3 (58) 80 0.75 Ar-9 CO-> E70S-3 (58) 20 1.50 Ar-2 0 2 " E70S-3 (58) 150 0.25 CO o E5356 (60) 1.00

z Ar

Inconcl 625 7.00 Ar 1. A d j sh (- • •) signifies th jJ CO or NO-j w j s not present in (Ictccii iblc j m o u n l s

2. rhc number in pjrenihescs fo l lowing the electrode dcsicnal ion is the rode number iden t i f y ing ihtr spécifie cleclrode.

200

40 60 HO 100 Amount of carbon rtioode in sbitldimj yn\. vol. %

F i p 2.19-Content of enrhon r i n 111 ï f f u in tin- ;i!mos;>!>i;ri' ::s n

fund inn of ihv ;mimin( ofcîirÏKin «iioxicu- i;i fisc siiii'(ï;n<; pis t i n p i s mi-till ;nx ;HUÎ îmx t*>rt-<f ;irc \wWinj;

ANNEXE II

TAUX DE GENERATION DES FUMEES (TGF)

1 i - 1

Fig. 1 K u m e generation rates for selected covered, flux cored.

and .solid 0 M A W electrodes as a function of current

A C3

.o ^ • r o - l

ICS *cs -

0.4l"°04fa

O-V"

o.a6

Table B32 Fume generation characteristics of E7018 covered electrodes with different diameters

E l e c t r o d e C o d e V o l t a g e , V C u r r e n t . A

avg avg m m

Hlcc l rode d iameter

F u m e genera t ion rate

Measured N o r m a l i s e d

g / m i n g / m i n / I 2 x I 0 " 5

Wgt. o f f u m e / wgt . o f

e lec t rode used

A 1 0 0

W g i . o f f u m e / Wgt . o f f u m e / w g i . o f depos i ted length o f

M e l t i n g rate D e p o s i t i o n rate m e t a i e lec t rode used

k g / h I b / h k g / h I b / h g / k g * g / m g/ in .

0 . 9 0 1 . 9 7 0 . 5 9 1 . 2 9 1 9 . 6 9 0 . 7 7 0 . 0 2 0 . 9 0 1 . 9 7 0 . 5 8 1 .25 1 9 . 6 1 0 . 7 6 0 . 0 2 0 . 8 6 1 . 8 9 0 . 5 7 1 .25 1 9 . 7 9 0 . 7 9 0 . 0 2 0 . 8 8 1 .94 A v g 0 . 5 8 1 . 2 8 A v g 1 9 . 6 9 A v g 0 . 7 7 O Ô 2 0 . 0 2 0 . 0 4 S D 0 . 0 1 0 . 0 2 S D 0 . 0 9 S D 0 . 0 1 > 0 . 0 1

1 . 2 3 2 . 7 1 0 . 9 0 1 .98 2 2 . 2 6 1 .62 0 . 0 4 1 .24 2 . 7 3 0 . 8 5 1 .88 2 2 . 4 2 1 .54 0 . 0 4 1 .24 2 . 7 2 0 . 9 1 2 . 0 0 2 2 . 0 7 1 .62 0 . 0 4

1 .24 2 . 7 2 A v g 0 . 8 9 1 .95 Avg 2 2 . 2 5 Avg 1 . 5 9 0 . 0 4 0 . 0 1 0 . 0 1 S D 0 . 0 3 0 . 0 6 S D 0 . 1 8 S D 0 . 0 4 > 0 . 0 1

1 .96 4 . 3 2 1.45 3 . 2 0 2 0 . 6 4 2 . 2 7 0 . 0 6 1 . 9 8 4 . 3 5 1 . 4 9 3 : 2 8 2 0 . 1 3 2 . 2 5 0 . 0 6 1 . 9 8 4 . 3 5 1 .48 3 . 2 5 2 0 . 0 7 2 . 2 2 0 . 0 6 1 . 9 7 4 . 3 4 A v g 1 .47 3 , 2 4 A v g 2 0 . 2 8 Avg 2 .25 0 1 ) 6 0 . 0 1 0 . 0 2 S D 0 . 0 2 0 . 0 4 S D 0 . 3 1 S D 0 . 0 2 > 0 . 0 1

2 . M 6 . 2 5 2 . 1 6 4 . 7 4 2 0 . 2 1 2 . 9 7 0 . 0 7 2.K5 6 . 2 8 2 . 1 7 4 . 7 8 2 0 . 3 6 3 . 0 0 0 . 0 8 2 . 7 9 6 . 1 3 2 . 1 3 4 . 6 8 2 0 . 4 0 2 . 9 8 0 . 0 8

2 . 8 3 6 . 2 2 A v g 2 . 1 5 4 . 7 4 Avg 2 0 . 3 2 Avg 2 . 9 8 0.QS 0 . 0 4 0 . 0 8 S D 0 . 0 2 0 . 0 5 S D 0 . 1 0 S D 0 . 0 1 > 0 . 0 1

E 7 0 1 8 10 21 6 5 2 . 3 8 E 7 0 I 8 10 2 2 6 3 2 . 3 8 E 7 0 1 8 10 21 6 5 2 . 3 8

E 7 0 1 8 • 10 21 1 0 0 3 . 1 8 E 7 0 I 8 10 23 1 0 0 3 . 1 8 E 7 0 I 8 10 22 1 0 0 3 . 1 8

1 : 7 0 1 8 10 •> •» 1 6 0 3 . 9 7 117018 10 2 2 155 3 . 9 7 K 7 0 I 8 10 22 155 3 . 9 7

P. 7 0 1 H 10 > 1 2 3 0 4 . 7 6 1 -701 H 10 2 3 0 4 . 7 ft E 7 0 1 8 10 21 2 2 0 4 .7 f t

3 / 3 2 3 / 3 2 3 / 3 2

1/8 1/8 1/8

5 / 3 2 5 / 3 2 5 / 3 2

3 / 1 6 3/1 ft 3 /1 ft

0 . 1 9 0 . 1 9 0.19

A v g 0 . 1 9 S D > 0 . 0 1

0 . 3 3 0 . 3 2 0 . 3 3

A v g 0 . 3 3 S D 0 . 0 1

0 . 5 0

0 . 4 9

O.SO Avg 0 . S 0

S D > 0 . 0 1

0 . 7 3 0.7.1 0 . 7 2

Avg 0 . 7 3 SI) 0.01

4 . 5 8 4 . 8 7 4 . 4 S

4 . 6 4 0.21 3 . 3 4 3 . 1 9 3 . 3 4 3 . 2 9 0 . 0 9

i:95 2.10 2.06 2 . 0 3 0 . 0 7

1.37 t . 3 4 1 .56

1 . 4 2 0.12

A v g S D

A v g S D

A v g S D

A v g S D

1 . 3 0 1.28 1.31 1 . 3 0

0.02 1.63 1 .54

1.62 1 . 3 0

0 . 0 5

1 .53 1 .52 1 . 5 0

1 .52 0.01

1.53 1 .55 1 .56

1 .55 0.01

A v g S D

Avg S D

A v g SI)

A v g S D

Nolcs

Direct current: elci'iMiiU- |><nitivc

U'eldinp jpced: 3/32 in. ilium.: I /S in. d u m , 5 '32 in. dijrn.: 3 /16 in. diatn,:

10 • ur t^hi ! <> 111 >' I'MMCsstil j-. 4 peri l nt Jf.-»' nf the dep>>Ml «r i^hl .

2.54 rnrti/% 16 in./nun); 3,07 m m / u 7 . 2 5 m. /min): 3.HI m m / i (9 in./niin>; 3.81 m m / t i9 in./inin)

electrode weight 3/32 in. d u m . . 59.46 f j m 11.5103 g.'in.i.

I /S in. d u m . : 99.01 f j m i 2 . 5 U 9 g/m.r . 5 /32 in. dum. : 147.98 f / m (3 .7587 y/in.K 3/16 in. dùm. : 194.40 p/m i 4 . 9 ) T 9 p/ in. l

Metal deposition rate determined for only 1 ten per elecuodc. SI): standard déviation digma).

•0

Fume generation characteristics of a 3.

I. le t t rod y

1 : 7 0 1 8

1 : 7 0 1 *

I - 7 0 I X

11701 «

1 : 7 0 I X

I ; 7 O I K

1 : 7 0 1 8

1 : 7 0 1 K

1 : 7 0 I X

Table B26 9 7 m m 1 5 / 3 2 d l a m e , e r E 7 " 1 8 electrode a, a function of current

Voilage, V C u r r e n t . A C o d e avg avg

1 0 2 1 1 3 0

1 0 2 0 1 5 0

1 0 21 1 6 0

1 0 2 0 1 7 0

1 0 2 0 . 5 1 8 5

1 0 2 1 . 5 1 8 5

1 0 2 1 1 9 0

1 0 2 2 2 1 0

1 0 2 1 2 1 0

I ' u m e g e n e r a t i o n r a t e

Measured Normalized B / m i n g / m i n / l 2 « l o ~ -

0 . 3 6

0 . 4 0

0 , 4 2

0 . 4 1

0 . 5 0

0 . 5 5

0.60

0 . 7 2

0 . 7 3

2.16

1 . 7 6

1 . 6 3

1 . 4 2

1 . 4 5

1.60

1.66 1.62 1.66

. 0 = w « * h l i u m € c p r e s s c d a p . ™ ^ „ f l h c d c p i n j , ^

l . l t -cUudc pu lur i i y : p m i i j v c

Wc lUm* vpeed: 3 .K I m m / s ( 9 i n . / m i n i

w g l . o f f u m e / w g t . o f

e l e c t r o d e used

x 1 0 0

1 . 2 3

1 . 2 3

1.20 1.18 1 . 3 4

1.38 1 . 5 0

1 . 6 9

1 . 7 6

M e l t i n g r a t e D e p o s i t i o n r a t e

k g / h I b / h k g / h I b / h

1 . 7 8 3 . 9 1 1 . 2 6 2 . 7 6 1 . 9 3 4 . 2 4 1 . 3 7 3 . 0 1 2 . 0 9 4 . 6 1 1 . 4 5 3 . 1 8 2 . 0 9 4 . 6 0 1 . 4 4 3 . 1 7 2 . 2 2 4 . 8 9 1 . 4 8 3 . 2 6 CO

r-i r*

5 . 2 3 1 . 7 4 3 . 8 3 2 . 4 0 5 . 2 8 1 . 7 5 3 . 8 5 2 . 5 4 5 . 5 8 1 . 7 5 3 . 8 5 2 . 4 9 5 . 4 7 1 . 8 7 4 . 1 1

W g t . o f f u m e / w g t . o f d e p o s i t e d

m e t a l

g/kg'

1 7 1 4 5

1 7 . 3 3

1 7 . 3 8

1 7 . 0 3

2 0 . 1 4

> 8 . 8 3

2 0 . 4 9

2 2 . 6 9

2 3 . 4 4

Welding l i m e : J m i n u t e

I J e d / o d e weight : 1 4 8 . 4 2 6 / m ( 3 . 7 7 * / ] „ . )

Mc la l deposi t jun u » e de te rmined for only t per e lectrode.

S I ) : s landard deviat ion (sigma).

W g t . o f f u m e /

l e n g t h o f e l e c t r o d e u s e d

8 / m g / i n .

1 . 8 4 0 . 0 5

1 . 8 4 0 . 0 5

1 . 7 9 0 . 0 5

1 . 7 5 0 . 0 4

2 . 0 1 0 . 0 5

2 . 0 5 0 . 0 5

2 . 2 3 0 . 0 6

2 . 6 2 0 . 0 7

2 . 6 3 Ô . 0 7

I.

Table B38 Fume generation characteristics of some 3.97 mm {5/32 in.) diameter low hydrogen

mild steel covered electrodes with iron powder additions

E l e c t r o d e V o l t a g e . V

C o d e avg

F u m e g e n e r a t i o n r a l e

C u r r e n t , A M e a s u r e d

a v g g / m i n g / m ' n / l N o r m a l i z e d

2 v |o-5


w g t . o f

e l c c t r o d c

u s e d

x 1 0 0

M e l t i n g r a l e D e p o s i t i o n r a t e


w g t . o f

d e p o s i t e d

m e t a l

W e i g h t o f f u m e /

l e n g t h o f


k g / h I b / h k g / h I b / h g / k g * g / m g / i n .

E 7 0 1 6 2 9 2 3 1 7 0 0 . 4 8 1 . 6 7 L 7 0 1 6 2 9 2 3 1 7 5 0 . 5 1 1 . 6 7 1 : 7 0 1 6 2 9 2 3 1 7 0 0 . 4 9 1 . 7 0

A v g 0 . 5 0 1 . 6 8 A v g S D 0 . 0 1 0 . 0 1 S D

E 7 0 I 8 3 6 2 4 1 7 5 0 . 5 1 1 . 6 6 1 : 7 0 1 8 3 6 2 4 1 8 0 0 . 5 1 1 . 5 9 t 7 0 1 8 3 6 2 4 1 7 5 0 . 5 1 1 . 6 8

A v g 0 . 5 1 1 . 6 4 A v g S D > 0 0 1 0 . 0 5 S I )

1 -17028 3 2 3 3 2 3 5 1 . 0 4 1 . 8 9 1 : 7 0 2 8 r 2 3 2 2 3 5 1.01 1 . 8 2 • E 7 0 2 8 3 2 3 4 2 2 5 1 . 0 3 2 . 0 3

A v g 1 . 0 3 1 . 9 1 A v g S D 0 . 0 2 0.01 S D

1 . 3 7

1 . 4 4

1 . 3 8

1 . 4 0 0 . 0 4

1 . 3 3

1 . 3 6

1 . 3 6

1 . 3 5

0.02

1 . 4 8

1 . 4 3

1 . 4 6

1 . 4 5

0.02

A v g

S D

A v g

SD

A v g

SI)

• g / k j i r 1 0 s weight o f fume expressed as percentage o f the deposit weight .

Notes:

L l e r t r o d e p o l a r i t y : positive

Welding speed: C e d e 32 and 36 electrodes; 4 . 2 3 mm/s ( 1 0 i n . / m i m : Code 29 e lectrode: 3.8 I m m / s (9 in . , 'min i .

2.12 2 . 1 4

2 . 1 4

2 . 1 3

0.01

2 . 3 0 2 . 2 7 2.28 2.28 0.01

4 . 2 4

4 . 2 3

4 . 2 4

4 . 2 4

0.01

4 . 6 6

4 . 7 1

4 . 7 0

4 . 6 9

0 . 0 3

5 . 0 6 5 . 0 0 5 . 0 1

5 . 0 2 0 . 0 3

9 . 3 4

9 . 3 0

9 . 3 2

9 . 3 2

0.02

A v g

S D

A v g

S D

A v g

S D

1 . 4 0 1 . 4 8 1 . 4 0

1 . 4 3

0 . 0 5

1.68 1 . 6 5

1.68 1 . 6 7

0.02

2 . 9 6

2.88

2 . 8 5

2 . 9 0

0.06

3 . 0 7

3 . 2 6

3 . 0 9

3 . 1 4

0.10

3 . 7 0 3 . 6 3 3 . 7 0

3 . 6 8 0 . 0 4

6 . 5 2

6 . 3 4

6.26

6 . 3 7

0 . 1 3

2 0 . 7 8 2 0 . 7 7 2 0 . 9 9

A v g 2 0 . 8 4

S I ) 0 . 1 3

18.16 1 8 . 6 9 1 8 . 3 3

A v g 1 8 . 3 9

S D 0 , 2 8

2 1 . 1 ) 2 0 . 9 6

2 1 . 7 1

2 1 . 2 7

0 . 3 9

A v g

S D

A v g

S D

A v g

S D

A v g

S D

1.80 1 . 7 9

1.81 1.80 0.01

1 . 9 8 2.02

2.02 2.00 0.02

3 . 5 3

3 . 4 5

3 . 5 2

3 . 5 0 0 . 0 4

1-1 lect rode we ight : Code 29 c lec t rode: 130.71 g / m (3.32 g / i n . ) Code 32 e lectrode: 196,46 g / m ( 4 . 9 9 g / in . ) Code 36 e lec t rodc: 146.85 g / m (3.73 g / in . )

Me ta l deposi t ion rate de te rmined for on ly I test pet e lcct rodc.

S I ) : standard dev ia t ion (sigma).

0 . 0 5

0 . 0 5

0 . 0 5

0 . 0 5

0.00

0 . 0 5 0 . 0 5 0 . 0 5

0 . 0 5

0.00

0 . 0 9

0 . 0 9

0 . 0 9

0 . 0 9

0.00

ï

Table B37 Fume generation characteristics of some 3.97 mm (5/32 in.) diameter high titania

mild steel covered electrodes with iron powder additions

H l c c l r o d e

1 - o O U

1 . 6 0 1 3

1.6013

V o l t a g e ,

C o d e a v g

V C u r r e n t , A

a v g

l ' u n i e g e n e r a t i o n r a t e

M e a s u r e d N o r m a l i z e d

g / m i n g / m i n / | 2 x 1 0

Wgt. of fume/ wgi. of

_ e l e c t r o d e

u s e d

•5 » i n n

M e l t i n g r u l e D e p o s i t i o n r a l e

W g i . o f f u m e /

w g t . o f

d e p o s i t e d

m e t a l

W e i g h t o f f u m e /

l e n g t h o f


A v g 2 . 0 1 A v g 2 . I K

S I ) 0 . 0 2 S D 0 . 0 1

1 : 7 0 1 4 3 0 3 0 1 7 5 1 : 7 0 1 4 3 0 2 9 1 7 5 1 : 7 0 1 4 3 0 2 9 1 7 5

H 7 0 2 4 3 5 4 1 2 1 0 1 : 7 0 2 4 3 5 4 1 2 1 0 K 7 0 2 4 3 5 4 1 2 1 0

U.72 0 . 7 2

0 . 7 2

A v g 0 * 7 2

S I ) > 0 . 0 !

0 . 6 9

0.68 0.68

Avg SI)

0.68 0.01

2 . 3 4 '

2 . 3 5

2 . 3 5

2 . 3 5

>0.01

1 . 5 6

1 . 5 4

1 . 5 5

1 . 5 4

0.01

1 . 6 3

1.62 1 . 6 3

2 . 6 5

2 . 6 7

2.66

A v g 1 . 6 3 A v g 2 . 6 6

S I ) > 0 . 0 1 S I ) 0 . 0 1

0.82 0.81 0.82

5 . 0 1

S.0I 5 . 0 1

A v g

SI)

* 10 « « e i g h t ol" t u n i c e x p o s e d a» percentage u f the de|>usit weight .

No tes :

K l c c t r o d e p o l a r i t y : posi t ive

W e l d i n g speed: C o d e 3 0 and 3 4 e lec i rodev : 4 . 2 3 M M / 4 , J O i n . / i n i n ) ; C o d e 4 . 4 5 i n m / s ( 1 0 . 5 i n . / m i n ) .

0 . 8 2 A v g 3 . 0 1

0 . 0 1 S D 0 . 0 0

5 . 8 3

5 . 8 7

5 . 8 5

5 . 8 5

0.02

1 1 . 0 3

11.02 11.02

11.02 0.01

A v g

SI)

A v g

S D

1 . 8 3

l.8i 1.81

1.82 0.01

3 . 3 5

3 . 4 1

3 . 3 8

3 . 3 8

0 . 0 3

4 . 0 3

3 . 9 9

3 . 9 9

4 00 0.02

7 . 3 7

7 . 5 0

7 . 4 4

7 . 4 4

0.06

A v g 2 9 . 8 6 A v g

S D 0 . 1 5 S D

2 3 . 5 3

2 3 . 8 6

2 3 . 8 1

A v g 2 3 . 7 2 A v g

S D 0 . 1 8 S D

1 2 . 3 4

1 1 . 9 3

12.12 A v g 1 2 . 1 3

S D 0 . 2 2

A v g

S D

2 . 4 2

2 . 4 3

2 . 4 1

2 . 4 2

0.01

2 . 1 3

2.10 2 . 1 1

2 . 1 1 0.02

35' e l ec t rode :

l i l e c t i o d e w e i g h t : C o d e 3 0 e lec t rode: 1 4 7 . 6 4 g / m ( 3 . 7 5 g / i n . )

Code 34 e lec t rode: I I 5 . 7 5 g / m ( 2 . 9 4 g / in . )

C o d e 35 e lec i rodc : 1 4 6 . 8 5 g / m ( 3 . 7 3 g / i n . j

M e t a l d e p o s i t i o n rate d e t e r m i n e d for on ly I test per e lectrode.

S D : s tandard dev ia t ion (s igma) .

0.06 0.06 0.06

0.06 0.00

0 . 0 5

0.05 0.05

0 . 0 5

0.00

a

h' CD

Table BIO

E l e c t r o d e C o d e a v g

E N i - C I 2 8 : i E N i - C I 2 8 : i E N i - C I 2 8 21

ENiCu-2 ENiCu-2 ENiCu-:

I n c o n e l 6 2 5 I n c o n e l 6 2 5 I n c o n e l 6 2 5

H a y n e s C - 2 7 6

H a y n e s 2 5 H a y n e s 2 5 H a y n e s 2 5

3 3 2 5 3 3 2 7 3 3 2 7

6 2 2 4 6 2 2 6 6 2 2 6

6 9 2 4 6 9 6 9 2 3

7 0 1 9 7 0 1 9 7 0 1 9 . 5

C u r r e n t , avg

1 3 5 -1 3 5 1 3 5 •

1 4 3 1 4 3 1 4 3

l u m e gener -a t i o n r a t e

1 5 5 1 4 0 1 4 5

1 3 0 1 3 5 1 3 5

1 4 0 1 4 0 1 3 5

g/»nin g/min/l-Aio

A v g

S D

0 . 3 6 0 . 3 6 0 . 3 8

0 . 3 7 0 01

0 . 3 1 0 . 3 1 0 . 3 1

A v g 0 . 3 1 S I ) > 0 . 0 1

0 . 3 : 0 . 3 1 0 . 3 2

0 . 3 : 0.01

1 . 9 7

1 . 9 8 2.06

2.01 0 . 0 5

1 . 5 2 1 . 5 1 1 . 5 2

1 . 5 2

A v g SD

A v g

S D

Avg S D

0 . 3 7 0 . 3 7 0 . 3 7

0 . 3 7 0.00

0.26

0.26 0.26

0.26

0.00

1 0 • f - ~ - pcrccnuge u f , h c d c p o l j ,

Direct current: electrode positive

Welding speed: Code 28 electrode: 3-81 mm/* i , / m i n >

rnconeiV cC,.r°

dC: 5 9 3

n i m / j (9 .5 i n . / m i n ) C o d e 70 e lectrode: 4 . 4 5 m m / 4 ( 10 .5 i n . / m i n )

Wgt. of l'ume/ wgt. of

— electrode 1 ... used- • Meli

x 100 kg/h

1.18 1.83 1.20 1.80 1.26 1.79

Avg 1.22 Avg 1.81 S I ) 0.04 S D 0.02

0.74 2.51 0.73 2.51 0.74 2.51

A v g 0 . 7 4 0.01 S D 0 . 0 1

1 . 3 5 1.61 1 . 5 4

0 . 7 1 0 . 6 8 0 . 7 0

1 . 5 0 0 . 1 4

A v g

S D 0 . 7 0 0.01

0 . 0 6 0 . 0 7 0 . 0 7

0 . 9 8 0 . 9 8 0 . 9 8

0 . 0 7 0.01

A v g

S D 0 . 9 8

0.00 0 . 0 5 0 . 0 5 0 . 0 5

0 . 6 6 0 . 6 4 0 . 6 6

0 . 0 5

0.00 A v g S D

0 . 6 5 0.01

g / m g / i n

1.57 0.04 1.57 0.04 1.63 0.04

- —

1.51 0.04 0.07 >0.01

1.02 0.03 1.02 0.03 1.02 0,03 1.02 ÔÔ3 0.00 >0.01 0.97 o.o: 0.93 o.o: 0.96 0.02 0.96 ô ô : 0.02 >0.01 1 . 5 1 0 . 0 4 1 . 4 0 0 . 0 4 1 . 5 0 0 . 0 4

~ • ' -1.4 7 0 . 0 4 0.06 >0.01

0 . 9 8 0.02 0 , 9 7 0.02 0 . 9 7 - 0.02 0 . 9 7 0.02 p.oi > 0 . 0 1

Composi t ions: t N ^ C I : 2 C - » S i . . M n - 8 l e - 2 . 5 C u - 8 5 N i "

Me la l deposi t ion rale d e t e r m i n e d lor o n l y I ,e>. p e r e lectrode

S D : standard deviat ion (>igma)

Table B 3 6 F u m e generation rates of 3 . 9 7 m m ( 5 / 3 2 in.) d iameter E 6 0 1 0 , E 6 0 1 3 , and E 7 0 1 8

electrodes as a func t ion of arc length

Electrode

E6010

E6010

E6010

E6010

E 6 0 I 0

E 6 0 I 0

116010

E60 I3

E6013

E6013

E60 I3

1:601 3

1:6013

E6013

E6013

E70 I8

E7018

E7018

E70 I8

E7018

Code

3

3

3

3

3

3

3

3

10

10

10

10

10

• A l l f u m e g e n e r a t i o n r a t e s n o r m a l i z e d l o c u r r e n t o f I SO a m p e r e s .

N o l c s :

E l e c t r o d e p o l a r i t y : p o s i t i v e

W e l d i n g t i m e : 3 0 s e c o n d s ( n o m i n a l ) .

Arc length Voltage, Current, Fume generation rate, g/m

mm in. V A Measured Normalized" 0 0 23 140 0.53 0.61 0 0 24 140 0.47 0.54 1.59 1/16 29 135 0.68 0.84 3.18 1/8 33 140 0.77 0.88 4.76 3/16 35 140 0.68 0.78 6.35 1/4 41 150 0.98 0.98 6.35 1/4 43- 150 1.08 1.08

0 0 23 140 0.49 0.56 1.59 1/16 26 150 0.63 0.63 3.18 1/8 29 140 0.53 0.62 4.76 3/16 32 135 0.67 0.83 6/35 1/4 42 165 1.35 1.12 6.35 " 1/4 43 155 1.19 1.11 7.94 5/16 43 155 1.08 1.07

15.88 5/8 50 135 1.12 1.39

3.18 1/8 23.5 145 0.47 0.51 6.35 . 1/4 26 145 0.46 0.50 7.94 5/16 31 130 0.45 0.60 9.53 3/8 33 140 0.57 0.65 11.11 7/16 43 ' 150 0.75 0.75

Table B1S Fume generation characteristics of 2.38 mm (3/32 in.) diameter self-shielded

stainless steel flux cored electrodes

l ; u m e gener-a t i o n rate

E lec t rode C o d e Vo l tage ,

avg Cur ren t . A

avg

Wire feed rate

m m / s i n . / m i n

Measured N o t m a l i z c d g / m i n g / m i n / I

Wgt . o f f u m e / wgt. o f

e lec t rode used

x 100

M e l t i n g rate Me t i l

depos i t ion rate

Wgt . o f f u m e / wgt . o f deposi ted

m e t a l

k g / h I b / h k g / h I b / h g / k g *

Wgt. o f f u m e / l e n g t h of

e lec t rode used

g / m g/ in.

3 Q 8 L 53 3 1 - 3 3 380-4 20 1 4 7 . 3 2 348 1 .64 1 .03 0 . 7 7 1 2 . 8 9 2 8 . 3 6

3 0 8 L 53 3 2 - 3 3 3 9 0 - 4 1 0 1 4 7 . 3 2 348 1.63 1 .02 0 . 7 6 1 2 . 8 9 2 8 . 3 6

3 0 8 L 53 3 2-33 3 8 0 - 4 0 0 1 4 7 : 3 2 3 4 8 1.64 1 .07 0 . 7 6 1 2 . 8 9 2 8 . 3 6

Avg L64" ÏÏÔ4 Avg 0 . 7 6

S D < 0 . 0 1 0 . 0 3 S D < 0 . 0 1

3 I 6 L 55 2 8 - 2 9 3 6 0 - 3 9 0 154 .94 366 1.34 0 . 9 5 • 0 . 5 9 1 3 . 5 8 2 9 . 8 7

3 I 6 L 55 2 8 - 2 9 3 5 0 - 3 8 0 154 .94 3 6 6 1 .38 1.03 0 . 6 1 1 3 . 5 8 2 9 . 8 7

3 1 6 1 55 2 8 - 2 9 3 4 0 - 3 7 0 1 5 3 . 6 7 363 1 . 3 0 1 .03 0 . 5 8 I 3 . S 8 2 9 . 8 7

Avg "L34 T Ô Ô Avg 0 . 5 9

S D 0 . 0 4 0 . 0 5 S D 0 . 0 2

3 1 6 L 6 7 28 3 9 0 154 .94 3 6 6 2 .44 1 . 6 0 1 .06 1 3 . 7 6 3 0 . 2 8

3 I 6 L 6 7 28 .5 4 0 5 1 5 4 . 9 4 3 6 6 2 . 4 9 1.52 1 . 0 9 1 3 . 7 6 3 0 . 2 8

3 I 6 L 6 7 28 .5 4 0 0 154 .94 3 6 6 2 . 5 1 1 .57 1 . 1 0 1 3 . 7 6 3 0 . 2 8

Avg 2 . 4 8 7 5 6 Avg 1 . 0 8

S D 0 . 0 4 0 . 0 4 S D 0 . 0 2

10.6S 1 0 . 6 5 1 0 . 7 1

A v g 1 0 . 6 4 S D 0 . 0 4

1 1 . 5 8 1 1 . 5 8 1 1 . 5 0

Avg 1 1 . 5 2 S D 0 . 1 0

1 2 . 0 7 1 2 . 0 7 12.10

A v g

S D 12.08 002

2 6 . 5 6 26 56 26.62

2 6 . 5 8 0 . 0 4

0.18 0.18 0.18

0 , 1 4 0 - 1 4 0 . | 4

0.26 0.26 0 . 2 7

<0.01 <0.01 <o!oi

<0.01 <0.01 <0.01

<0.01 <001 <0.01

V f - I U » u c i p h t o f f u m e e x p r e s s e d a t • p e r c e n t i l e o f t h e d e p u t i t < * e i p l i l

N o t e v

L I e c i r o d e p o l a r i t y : p o s i t i v e

F l e e i r o d e c o n t a c t l u h e - i o - w o r k d i s t a n c e : 3 8 m m ( 1 - 1 / 2 i n . )

W e l d i n g l i m e : M l v e c o n d \

W e l d i n g s p e e d : 6 . 7 7 m m ( 1 6 i n . / i n i n )

S h i e l d i n g p i s : n o n e

t i e c i i o d e w e i g h t / u n i t l e n g t h : C o d e N o . 5 3 : ' 2 4 . 4 1 f / m ( 0 . 6 2 s / i n . »

C o d e N o . 5 5 : 2 4 . 4 I g / m ( 0 . 6 2 g / i n . )

C o d e N o . 6 7 : 2 4 6 4 g / m ( 0 . 6 Î g / i n . l

M e u l d e p o t i t i o n i a t e d e t e r m i n e d f o r o n l y I t e n p e r e l e c t r o d e

S D : « l a n d a r d d e v i a t i o n ( t i g m a )

o X

•ji > z o O > (A T.

Table B7 Fume generation characteristics of 3.97 mm {5/32 in.) diameter E316-15 covered electrodes

F u m e g e n c r - w * * - o f f u m c / W g t . o f f u m e / W e i g h t o f f u m e /

a t i o n r a t e w g t . o f w g t . o f d e p o s i t e d l e n g t h o f

V o i l a g e . V C u r r e n t . A M e a s u r e d N o r m a l i z e d

• c l c c t r o d e

u s e d M e l t i n g r a t e D e p o s i t i o n r a t e m e t a l e l e c t r o d e u s e d

E l e c t r o d e C o d e a v g a v g g / m i n g / m i n / l ^ x 1 0 " 5 x 1 0 0 k g / h I b / h k g / h I b / h g / k g ' g / m g / i n .

I . J 1 6 - 1 5 2 2 2 5 1 4 8 0 . 3 1 1 . 4 3 0 . 7 1 " 2 . 6 2 5 . 7 7 1 . 8 1 4 . 0 3 1 0 . 1 9 0 . 9 4 0 . 0 2 1 3 1 6 1 5 2 2 2 5 1 4 8 . 0 . 3 2 1 . 4 7 0 . 7 3 2 . 6 2 S . 7 7 1 . 8 8 4 . 1 8 1 0 . 1 4 0 . 9 7 0 . 0 2 1 : 3 1 6 - 1 5 2 2 2 5 1 4 8 0 . 3 2 1 .4 7 0 . 7 3 2 . 6 2 5 . 7 7 1 . 7 9 3 . 9 8 1 0 . 6 5

» 0 . 9 7 0 . 0 2

A v g 0 . 3 2 1 . 4 6 A v g 0 . 7 3 A v g 2 . 6 2 5 . 7 7 A v g 1 . 8 3 4 . 0 6 A v g 1 0 . 3 2 A v g 0 . 9 6 0 . 0 2 S D 0 . 0 1 0 . 0 3 S D 0 . 0 1 S D 0 . 0 0 > 0 . 0 1 S D O .OS 0 . 1 1 S D 0 . 2 8 S D 0 . 0 2 > 0 . 0 1

1 6 - 1 5 2 7 2 9 1 5 5 0 . 3 7 1 . 5 5 0 . 7 7 2 . 9 2 6 . 4 2 1 . 9 9 4 . 4 9 1 1 . 1 3 1 . 0 8 0 . 0 3 1:3 1 6 - 1 5 2 7 2 9 1 5 5 0 : 3 7 1 . 5 5 0 . 7 6 2 . 9 2 6 . 4 2 1 . 9 8 4 . 4 1 1 1 . 1 8 1 . 0 8 0 . 0 3 1 : 3 1 6 - 1 5 2 7 2 9 1 5 5 0 . 3 8 1 . 5 3 0 . 7 8 2 . 9 2 6 . 4 2 2 . 0 7 - 4 . 5 9 1 0 . 9 3 M O 0 0 3

A v g 0 . 3 8 1 . 5 4 A v g 0 . 7 7 A v g 0.00 > 0 . 0 1 A v g 2 . 0 2 • 4 . 5 9 A v g 1 1 . 0 8 A v g 1 . 0 9 0 . 0 3 S D 0 . 0 1 o : o i S D 0.0! S D 0.00 > 0 . 0 1 S D 0 . 0 5 0 . 1 0 S D 0 . 1 3 S D 0 . 0 1 > 0 . 0 1

1 : 3 1 6 - 1 5 1 9 2 5 1 5 0 0 . 2 8 1 . 2 2 0 . 6 4 2 . 5 7 5 . 6 6 2 . 0 4 4 . 4 9 8 . 1 0 0 . 8 2 0 . 0 2 1:3 1 6 - 1 5 1 9 2 5 1 5 0 0 . 2 7 1 . 2 4 0 . 6 3 2 . 6 0 5 . 7 2 2 . 1 0 4 . 6 1 7 . 7 9 0 . 8 0 0 . 0 2 H 3 1 6 - 1 5 1 9 2 5 1 5 0 0 . 2 8 1 . 2 4 0 . 6 5 2 . 5 7 5 . 6 6 2 . 0 5 4 . 5 4 8 . 1 7 0 . 8 2 0 . 0 2

A v g 0 . 2 8 1 . 2 2 A v p 0 . 6 4 A v g 2 . 5 8 5 . 6 8 A v g 2 . 0 6 4 . 5 4 A v g 8 . 0 2 A v g 0 . 8 1 0 . 0 2 S D > 0 . 0 1 0.01 S D 0.01 S I ) 0 . 0 2 0 . 0 4 S I ) 0 . 0 3 0 . 0 7 S D 0 . 2 0 S D 0.01 > 0 . 0 1

*jt/kg f 10 5 weight of fume expressed a< a percent age of the deposit weigh!

Notes:

Direct current: electrode positive

Welding speed: Code 19 clectrode: 4.23 mnt/s ( Ift in./inin) Code 2 2 elect rode: 5.OH mm/s ( 12 in./inin) Code 27 electrode: 3.81 m m / s ( 9 in./min)

l.lcctrode weight/unit length: Code 19 clectiode: 145.26 g/m (3.69 g/in.) Code 2 2 clectiode: 132.28 g/m (3.36 g/in.) Code 27 electrode: 141.73 g/m (3.60 g/in.)

Metal deposition rate determined for only I test per elcctrodc

SD: itandard deviation (sigma)

I ; u m e g é n é r -

a t i o n r a t e

M e e t r o d e C o d e V o l t a g e . V C u r r e n t . A

W g i . o l f u m e /

w g t . o f

e l e c t r o d e

N o r m a l i z e d u s e d M e a s u r e d M e l t i n g r a t e D é p o s i t i o n r u l e

W g t . o f f u m e / W e i g h t o f f u m e /

w g t . o f d e p o s i t e d ' l e n g t h o f • nil) 'iI -I . .. _ _ i . .

4.2 ) irui./v ( In in /train»

Code 26 elecirode Code 20 electrode Code 25 electrode

Metal deposition rale determined lor only I test per electrode SI): standard deviation (titilla)

I 32.68 (i/m (3.37 jr/in.) 127.117 n/m (3.23 Win.) 145.26 js/m (3.68 ^ i n . )

C5

*71

Table B9 Fume generation characteristics of 3.97 mm (5/32 in.) diameter E 4 1 0 1 6 covered electrodes

•ume gencr ation rale

V o i l a g e . V Flecirode Code avg

Current. A avg

Wgi. of fume/ wgi. of

_ electrode Normalized used Melting rate

x 100 kg/h Measured g/min g/min/I -xlO"*

. Deposition rale

Wgi. of fume/ wgi. of deposited

metal

Weight of fume/ length of

elecirodc used I b /h kg/h Ib/h g / k g ' g/m g/in.

3.14 14.17 1.33 0.03 3.13 13.58 1.27 0.03 3.11 14.15 1.31 0.03

-

3.13 Avg 13.97 A v g 1.30 0.03 0,02 SD 0.33 SD 0.03 0.01 3.24 1 1.80 1.11 0.03 3.17 1 1.66 1.06 0.03 3.20 1 1.78 t .08 0.03 • — • — • " — 3.20 Avg 1 1.75 A v g 1.08 0.03 0.03 SD 0.08 SD 0.03 >0.01 3.29 13.68 1.26 0.03 3.22 13.71 1.28 0.03 3.18 14.04 1.33 0.03 3.23 A v g 13.81 Wg 1.29 0.03 0.05 SD 0.20 SD 0.04 >0.01

£410-16 E4IÛ-16 E410-16

r.4 io-i6 n*j i o-i 6 1:4 10-1 6

1:4 10-16 1:410-16 114 10-16

:i 23 145 0.34 1.61 0.98 :i 25 145 0.32 1.54 0.94 21 25 145 0.33 1.58 0.97

• •

Avg 0.33 1.58 Avg 0.96 SD 0.01 0.03 SI) 0.03

23 158 0.29 1.17 0.82 23 •» 158 0.28 1.13 0.79

. 23 *>1 158 0.28 1.15 0.81 • •

Avg 0.28 1.15 Avg 0.81 SD >0.01 0.02 SD 0.01

24 :i 155 0.34 1.42 0.9 j 24 158 0.33 1.3 5 0.90 24 •» •> 158 0.34 1.37 0.9 1 1

Avg 0.34 1.3 7 Avg 0.91 SD -0.01 0.3 7 SD 0.01

Avg SD

Avg SD

Avg SO

106 2.06 2.06

2.06 0.02

2.12 2.1 2 2.1 I

2.12 0.01

2 . 2 3

2.24

2.24 0.0I

4 . 5 3 . 4.53 4.53 4.53 Âvg

>0.01 Sf)

4 . 6 6 4 . 6 6 4 . 6 4

4.65 Avg >0.01 SD

4 . 9 4 4.93 4 . 8 ' )

4.92 Avg 0.03 SD

1.42 1.42 1.41

1.42 0.01

1.47 1.44 1.45 1.46 0,02

1.40 1.47

• 1 . 4 5 1.47 0.02

*K/ke 1 10 = wciçhi ni' f ume csprcwcd j* j pcitcniuiie of the dcpoMi weight

Noics:

Direci c u n e n t : c lccirodc positive

Welding *peed: Code 21 e lcct rodc: 4.U2 min/ \ (4.5 in. /mini Code 23 clccirodc: 4 .23 mm Is ( 10 in. /mini Code 24 clccirodc: 3.39 mm/s IK in./inin)

i lcctitxk* weight/unit length : Code 21 clccirodc: Code 23 clccirodc. Code 24 clccirodc:

134.Ill ji/'in < 3.4 I ' j j / in.l

135.10 c/iii i3.43' jr / in.) 137.82 f l m | 3 . Î O g / i n . )

Metal deposi t ion rate de termined for only I tc«t per elcctrodc SD; standard deviation ( t ipmat

11-13

T A B L E A U 5

TAUX DFI GENERATION DE FUMEES

ELECTRODES A F I L FOURRE + GAZ-PROTECTEUR ( . s / 5 2 " )

Electrode classification

E70T-1 E70T-4 F.70T-5 81-C3 91-B3

H303LT-3 E 3 I 6 L T - 3

Number of ciectrodc brands evaluated

Current range, A Fume generation (nominal) ra i t , g /min

Flux corcd clcctrodcs

Avctapc ranee _ _ Source

Weight of fiimes/wcinht table-of deposited inctal, App. B

Carbon and low alloy steel

435 -485 0 .96-2 .27 6 .65-17 .51 370 -390 4 2 5 - 4 5 0 440 -445

4 5 0

I 8 6 - 2 . 0 9 ( 2 . 9 8 ) * * 12 .76 -13 .83 (22 .70 ) 2.26-3.25 17.87-23.63

1.11 8 .69 1.15 8.42

Stainless steel

440-445 340-405

1.64 1.34-2.48

9.1 I 6 .97 -12 .32

HI I BI 2 B13 B14 B14

B1 5 BIS

Table B42 Fume generation characteristics of E70T-1 flux cored electrodes as a function of

contact tube-to-work distance when operating at 450 amperes

C o n t a c t tube-to- l:umc g e n e r a t i o n r a t e

C o d e V o l t a g e , V C u r r e n t , A w o r k d i s t a n c e

M e a s u r e d N o r m a l i z e C o d e a v g a v g m m i n . g / m in K / m i n / l 2 x

4 1 3 0 4 5 0 1 9 . 1 0 . 7 5 0 . 9 2 0 . 4 6 4 | 3 1 4 5 5 1 9 . 1 0 . 7 5 0 . 9 2 0 . 4 5 4 1 2 9 4 5 5 1 9 . 1 0 . 7 5 0 . 9 1 0 . 4 4

A v g 0 . 9 2 0 . 4 5 S D 0 . 0 1 0 . 0 1

4 1 3 1 4 5 0 2 5 . 4 1 . 0 0 1 . 0 4 0 . 5 2 4 1 3 0 4 5 0 2 5 . 4 1 . 0 0 1 . 0 2 0 , 5 0 4 1 2 9 4 4 5 2 5 . 4 1 . 0 0 1 . 0 2 0 . 5 1

A v g 1 . 0 3 0 . 5 1 S D 0.01 0 . 0 1

4 1 3 0 4 5 0 3 1 . 8 1 . 2 5 0 . 9 4 0 . 4 6 4 1 3 1 4 5 0 3 1 . 8 1 . 2 5 0 . 9 5 0 . 4 7 4 1 3 0 4 4 0 3 1 . 8 1 . 2 5 0 . 9 5 0 , 4 9

A v g 0 . 9 5 0 . 4 7 S D 0 . 0 1 0 . 0 2

4 1 3 0 4 5 0 3 8 . 1 1 . 5 0 1 . 0 3 0 . 5 1 4 1 3 1 4 5 0 3 8 . 1 1 . 5 0 1 . 0 3 0 . 5 1 4 | 3 0 4 5 0 3 8 . 1 1 . 5 0 1 . 0 3 0 . 5 1

A v g L Ô 3 ÔTT S D 0.00 0.00

10-3

Wgt. o f f ume/ wgt . o f

e lect rode u sed

x 1 0 0

M e l t i n g rate D e p o s i t i o n rate

W g t . o f f u m e / w g t . o f d e p o s i t e d

m e t a l

k g / h I b / h k g / h I b / h g / k g '

W g i . o f f u m e /

l e n g t h of e l e c t r o d e u s e d

g/m g / i n .

A v g S D

A v g S D

A v g S D

A v g S D

0.80 0.81 0 .80

0.80 0.01

0 . 7 6 0 . 7 5 0 . 7 5

0 . 7 5 0.01

0 . 6 3 0 . 6 4 0 . 6 4 0 . 6 4 0.01

0 . 6 4 0.68

0.68 Ô67 0.01

6 . 8 9 1 5 . 1 6 6 . 8 9 1 5 . 1 6 6 . 8 9 1 5 . 1 6

8 . 1 7 8 . 1 7 8 . 1 7

8 . 9 2 8 . 9 2 8 . 9 2

9 . 1 9 9 . 1 9 9 . 1 9

1 7 . 9 8 1 7 . 9 8 1 7 . 9 8

1 9 . 6 2 1 9 . 6 2 1 9 . 6 2

20.21 20.21 20.21

A v g S D

Avg S D

A v g S D

A v g S D

6.12 6 . 0 7 6 . 0 7

6 . 0 9 0 . 0 3

7 . 3 0 7 . 1 2

7 . 3 1

7 . 2 4

0.10

7 . 2 0 7 . 3 2 7 . 3 4

7 . 2 9 0 . 0 8

' 8 . 2 8

8 . 2 7 8.28

r n 0.01

1 3 . 5 9 1 3 . 4 8 1 3 . 4 8

1 3 . 5 0 0 . 0 8

1 6 . 2 3 1 5 . 8 3 1 6 . 2 5

16.10 0 . 2 4

1 5 . 9 9 16.26 1 6 . 3 1

16.19 0 . 1 7

1 8 . 4 0 1 8 . 3 7 1 8 . 4 0

1 8 . 3 9 0.02

A v g SD

A v g SD

A v g S D

A v g S D

8 . 9 7 9 . 0 5 8 9 6

8 . 9 9 0 . 0 5

8 . 4 2 8 . 5 2 8 . 2 7

8 . 4 0 0 . 1 3

7 . 7 6 7 . 7 2 7 . 7 5 7 . 7 4 0 . 0 2

7 . 3 8 7 . 4 1

7 . 4 2

7 . 4 0

0.02

0 . 2 4 0 : 2 4 0 . 2 4

0.22 0.22 0.22

0 . 1 9 0 . 1 9 0 . 1 9

0.20 0.20 0.20

<0.01 <0.01 <0.01

<0.01 <0.01 <0.01

<0.01 <0.01 <0.01

<0.01 <0.01 <0.01

f 10 s weight »>r I una* espretsed js a percentage »f the deposit weight.

No i c i :

Klectrode po lar i ty : positive

Welding t ime: 30 seconds

Shielding gas How (»lc: 21-24 l i i c rs /min (45-50 f r t y» ) C O j

Welding speed: 6.77 mm/» ( 16 In . /m in l

L lectrodc weight /uni t length: 29.53 g /m (0.75 g/nt.)

Metal deposi t ion rate determined f o i only I test per electrode.

SI) : standard deviat ion (sigma).

Table B11 Fume generation characterise a of 2.38 mm (3/32 in.) diameter E70T-1 flux cored electrodes ( C 0 2 shielding)

Code Voi l age . V C u r r e n t , A

avg avg

Wire feed ra te

m m / s i n . /m in

F u m e gencr a l i on ra le

Measured g /min g / m i n / I

Wgi. of f u m e / wgt. of

e l e c t r o d e Normal i zed used Mel t ing ra le D e p o s i t i o n ra te

Wgt. of f u m e / wgt. of d e p o s i t e d

meta l 2x10"5 x loo kg/h Ib /h kg /h Ib /h g / k g '

Wgi. Of f u m e / l eng th of


g / m g/in.

4 0 3 0 4 8 5 8 7 . 6 3 207 1.36 0 . 5 8 40 31 4 8 5 8 7 . 6 3 2 0 7 1.34 0 . 5 7 4 0 31 4 70 8 7 . 6 3 2 0 7 1.36 0 .61

Avg 1.36 0 . 5 9 SD 0 . 0 1 0 . 0 2

4 2 30 44 5 8 7 . 0 0 2 0 5 , 5 2 .28 1.15 4 2 31 4 3 5 8 7 . 0 0 205 .5 2 ,25 1.19 4 2 31 4 4 0 8 7 . 0 0 2 0 5 . 5 2 .28 1.18

Avg 2 .27 1.17 SD 0 . 0 2 0 . 0 2

4 | 31 4 6 0 8 7 . 0 0 205 .5 0 . 9 6 0.4 5 4 | 30 4 6 5 8 7 . 0 0 205 .5 0 . 9 6 0 .44 41 30 4 5 5 8 7 . 0 0 205 .5 0 ; 9 6 0 . 4 6

Avg 0 . 9 6 0 4 ? SD > 0 . 0 1 0.01

46 30 4 3 5 8 8 . 9 0 210 1.33 0 . 7 0 46 31 4 3 5 8 8 . 9 0 2 1 0 1.33 0 . 7 0 4 6 31 4 4 5 8 8 . 9 0 210 1.33 0 . 6 7

Avg 1.33 0 . 6 9 SD > 0 . 0 1 0 . 0 2

4 7 30 4 3 5 8 8 , 9 0 210 1.83 0 . 9 7 4 7 31 4 3 5 8 8 . 9 0 210 1.83 0 . 9 7 47 3 0 4 3 5 8 8 . 9 0 210 1.83 0 . 9 7

Avg 1.83 SD >0 .01

0 . 9 7 >0.01

0 . 9 1 0 . 9 0 0 .91

0 . 9 1 0.01

1.56 1.54 1.56

1.55 0.01

0.62 0.62 0.62 0.62

>0.01

0 . 9 0 0 . 9 0 0 . 9 0 0 . 9 0

>0.01

1.21 1.21 1.21

Avg 1.21 S D > 0 . 0 1

Avg SI)

Avg SI)

Avg SD

Avg S D

8 .95 8 . 9 5 8 . 9 5

8.80

8.80 8.80

9 . 2 9 9 . 2 9 9 . 2 9

8 .84

9 . 1 0 9 . 1 0 9 . 1 0

19 .70 19 .70 19 .70

19 .36 19 .36 19 .36

2 0 . 4 3 2 0 . 4 3 2 0 . 4 3

19.4 5 19 .45 19.4 S

7 .72 7 . 7 0 7 . 7 7

Avg 7 .73 SD 0 . 0 4

7 .84 7 . 6 0 7 .68

Avg 7.71 S D 0 . 1 2

8 . 5 3 8 . 6 7 8.61

Avg 8 . 6 0 S D 0 . 0 7

7 .92 7 .95 7 .88

Avg SD

2 0 . 0 3 2 0 . 0 3 2 0 . 0 3

7 .67 0 .04

7 .62 7 .68 7 .72

Avg 7 .67 SD 0 . 0 5

17.15 1 7 . 1 0 17 .27 17.17

0 . 0 9

17 .42 1 6 . 8 9 17 .07

17.13 0 . 2 7

18 .95 19 .27 19.14 19 .12 0.16

17 .60 17 .66 17. SO

17 .59 0.08

16.94 17 .07

17 .15

17 .05 0.10

10.44 10 3 7 10 .38 10 .40 0 . 0 4

17.31 17 .60 17 .63

17.51 0 . 1 7

6 . 6 8 6.66 6.16

6 . 6 5 0 . 0 4

9 .95 9 . 9 5

10.02 9 , 9 7 0 . 0 4

14 .25 14 .15 14.11

Avg 14 .17 SD 0 . 0 7

Avg

SD

Avg SD

Avg SD

Avg S D

0.26 0.26

0.26

0 . 4 4 0 . 4 4 0 . 4 4

0 . 1 9 0 . 1 9 0 . 1 9

0 . 2 5 0 . 2 5 0 . 2 5

0 . 3 4 0 . 3 4 0 . 3 4

0.01 0.01 0.01

0.01 0.01 0.01

>0.01 >0.01 >0.01

0.01 0 .01 0.01

0.01 0.01 0.01

•g/kg T 1 0 " weight of fume expressed as a petccniage of the depout weigh i Notes:

Klcctiode polarity: positive

FJectrode contact tubeto-work distance: 38 mm (1-1/2 in.»

^'elding time: 30 \

Shielding gas flow rate: 21-24 litert/min (45-50 fl^/h)

Welding speed: 6.77 mm/s (16 in./min)

Ivlectrode weight/unit length: Code No. 40 Code No. 41 Code No. 4 2 Code No. 46 Code No. 4 7

28.35 g/m (0.72 g/in.) 29.53 g/m (0.75 g/in.) 27.95 g/m (0.71 g/in.) 27.56 g/m (0.70 g/in.> 28.35 g/m (0.72 g/in.)

Metal deposition rate determined for only I test per elcctiode SD: standard deviation (sigma)

Table B13 Fume generation characteristics of 2.38 mm (3/32 in.) diameter E70T-5 flux cored electrodes (C0 2 shielding)

WEI of f u m e / o f f u m e / W g l o f f u m e /

Fume gener- t Metal wgt. of deposi ted length of M a n u Wire feed rate a t ion rate electrode Melting ra te deposi t ion rate metal e lectrode used

Voltage. V Current . A Measured Normalized used Code avg avg mm/s in. /min g/min g /min / l 3 * 1 0 ~ 5 x 100 kg/h Ib/h kg/h Ib/h g/kg* g/m g/in.

44 .10 425 87.63 207 2.27 1.26 1.55 8.95 19.70 7 .59 16.86 17.77 0 .43 0.01 44 31 44 5 87.63 207 2.26 1.14 1.54 8.95 19.70 7.47 16.60 17.95 0 .43 0.01 44 31 445 87.63 207 2.26 1.14 1.54 8 .95 19.70 7.51 16.68 17.88 0 .43 0.01

Avg 2.26 U 8 Avg 1.54 Avg 7 .52 16.71 Avg 17.87 SD 0.01 0 .07 SD >0 .01 SD 0 .06 0 .13 SD 0 .09

50 31 4 4 0 93.98 222 3 .26 1.68 2.08 9 .40 20.67 8 .19 18.21 ' 2 3 . 6 3 0 .58 0.01 50 30 4 4 0 93 .98 222 ' 3 .25 1.68 2.07 9 .40 20 .67 8 .16 18.13 23.66 0 .58 0.01 50 31 4 50 93 .98 222 3 .25 1.61 2.08 9 .40 20 .67 8 .19 18.21 23.59 0 .58 0.01

Avg 3 .25 1.66 Avg 2.08 Avg 8 .18 18.18 Avg 23.63 SD >0.01 0.04 SD >0 .01 SD 0 .02 0 .05 SD 0.04

•g/kg * 10 " weight of fume expressed ai a percentage of the deposit weight Notes:

Decicodc polarity: positive F.lcctrode contact tube-to-woik distance: 38 mm ( l - t /2 in.) ^'elding time: 30 seconds

Shielding gas How rate: 21-24 liteti/min (45-50 f t 3 /h)

Welding speed: 6.77 mm/i (16 in./mln)

Electrode weight/unit length: Code No. 44: 27.95 g/m (0.71 g/in.) Code No. 50: 27.56 g/m (0.70 g/in.)

Metal deposition rate determined for only 1 test per electrode

SO: standard deviation (ligma)

I I - 1 8

TABLEAU 4

TAUX DE GENERATION PES FUMFIES '

ELECTRODE A FIL SOLIDE + GAZ PROTECTEUR ( O . Î M Î T )

<i

Average ranee Electrode Number of electrode

classif ication brands evaluated Current range, A

(nominal)

E70S-3 Spray w/Ar-2 0 - , Sp;.v. v./A;-^ C'O-, CiSt.itiv.ti W/C'OT Short circuit

W/AR-25 C:C)2

K70S-5 Spray w/Ar-2 O j Olobular w/(*C>2 Sliorl circuit

w/Ar?2S CO 2

F.K316 r .RNiCu-7 IncoiK'l 6 2 5 Hoyncr. 25 Il:iyncs C-276

Fume generat ion rate, g/min

Cas metal arc solid clectrodcs

Carbon sleel

260-290 260-290 20<-?25 .5 20-."* 30 195-205

275-290 325-345 210-215

0.4 1-0.46 0.4 1-0.46 0.4 1-0.49 U.-! 5-0.5 I 0.20-0.25

0 .38 0 .40 0.24

Stainless s l i d and hivb alloy

165-1 75 0.04 250-260 0 .16 190-195 0.06 200-205 0 .08

165 0 .39

Source Weight of fumes/weight table-

of deposited metal, fc/kg* App. B

4 .97-5 .68 B16 4 .97-5 .68 B18 G.39-6.3-1 H:*.!'.!*

L> ! -.'.ri I S 4.1 1-4.91 in o.HI 8

5.01 B19 2.61 B1 9 4 . 2 8 B19

0.5S H 20 2.02 B21. O S 7 B21 1.38 B21 6 .93 H21

I

I

>

Hi c a r ode Cod« Voltige. V Current. A avg avg

I: ?0.S-3

K70S-3

K 70S-J

K 70S-J K70S-J K70S-J E70S-3

54 54 54 54

35 35 34

37 36 36 36

2 75 275 260

210 215 210

3 28 340 338 J 35

Wire lecd rate

mm/s in./min

17187 406 171.87 406 171.87 406

Wgt. of fume/ ation rate w 8 | - of

~ electrode Measured Normalized u s e d

K/min g /mm/ l - » | o - 5 * i oo Melting rate

kg/h

Spray transfer with Ar-2 O , shielding

Deposition rate kg/h Îb/ÎT

Wgt. of fume/ wgt. of deposited

metal

«/kg-

Avg SI)

132.50 313 132.50 313 132.50 313

Avg SI)

0 .4 | 0.41 0.40

ÔTT o.oi

0.4 2 0.41 0.41 0 . 4 | 0.01

0.54 0.55 0.5*

0.5b" 0.03

Avg SD

0.49 0.49 0.48

0.49 0.01

SOI 5.01 5.01

11.02 11.02 11.02

Spray transfer with Ar-9 C O j shielding

4.93 4.93 4.86

Avg 4.91 SD 0.03

0.V5 0.8M o.«>: 092 0.04

0.65 0.63 0.63

Avg 0.64 SD 0.01

J.Bb 3.86 3.86

8.50 6.50 8.50

321.73 321.73 321,73 321.73

(«lobular transfer with C O j shielding

3.84 3.86 3.84

Avg 3.85 SD 0.01

760 0-48 0.4 S 760 0.52 0.4 5 760 0.53 0.46 760 0.53 0.47

Avg 0.51 0.46 SD 0.02 0.01

Avg SD

0.31 0.33 0.34 0.34

0.33 0.02

9.38 9.38 9.38 9.38

20.64 20.64 20.64 20.64

Short circuiting with Ar-25 C O j shielding

10 84 10.84 10.70

10.79 o.os

8.4c 8.48 8.46

8.4 7 0.01

Avg SD

Avg SD

4.99 5.o: 4.91

4.97 0.06

6.52 6.32 6.33 6.39 0.11

9.30 20.46 3.13 9.32 20.51 3.34 9.35 20.5ft 3.38 9.34 20.54 3.38

Avg 9.33 20.52 Avg 3.31 SI) 0.02 0.04 SD 0.12

Avg SD

4.16 4.07 4.11 4.11 0.05

Welding speed: 6.77 mm/i (16 in./min) Shielding few 21-24 Uten/min (45-30 fi1/*) Clectrode weight: 7.92 g/m (0.20 g/in.) Metal deposition i.te determined To. only I iesi pc, electrode SD: standard deviation (sigma)

Wgt. of fume/ length of

electrode used g/m

0.04 0.04 0.04

0 05 0.0S 0.05

0.03 0.03 0.03 0.03

0.03 0.03 0.03

<0.01 <0.01 <0.01

<0.01 <0 01 <0.01

<0.01 <0.01 <0.01 <0.01

<0.01 <0.01 <0.01

3

00 o

Table 819 Fume generation characteristics of 1.14 mm (0.045 in.) diameter E70S-5 gas metal arc electrodes

blectrode Code Voltage, V Current. A

avg avg

Fume gener at ion rate

Wirc fced'

alc i^ïï^

iiiin/i in./min g/min g/min/I *xlO" 5

Wgt. of fume/ wgt. of

electrode Normalized. used

* 100 Melting rate Deposition rate

Wgi. of fume/ wgt. of deposited

meial kg/h Ib/h kg/h Ib/h g/kg«

Spray transfer with Ar-2 O j shielding

K70S-5 59 34 275 158.75 375 K70S-5 59 34 275 158.75 375 F. 70S-5 59 34 290 158.75 375

0.38 0.39 0.38

Avg 0.38 SD 0.01

0.50 0.52 0.4 5

0.49 0 04

Avg SD

0.49 0.51 0.49

0.50 0.01

4.62 10.15 4.56 10.07 4.98 4.62 10.15 4 .60 10.12 5.09 4.62 10.15 4.60 10.11 4.98 • i •

Avg 4.59 10.10 Avg 5 01 SD 0.01 0.03 SD 0.01

(•lobular transfer with C O , shielding

l:70S-5 59 3 2.5 34 5 317.92 7SI 0.40 t70S-5 59 32.5 325 317.92 751 0 4 0 H 70S-5 59 32.5 330 317.92 751 0.40

Avg 0.40 SD 0 00

F 70S-5 5" 19 :io 120.65 285 0 : 5 F 70S-5 59 19 215 120.65 0,24 F. 70S-5 59 19 210 1 20.65 285 0.24

Avg 0.24 SD 0.01

0.34 0.38 0.36

0.36 0 02

Avg SD

0.27 0 26 0.26 0.26 001

9.22 20.28 9.18 20.19 2.63 9.22 20.28 9.19 20.22 2.60 9.22 20.28 9.19 20.22 2.59

Avg 9.19 20.21 Avg 2.61 SD 0.01 0.02 sn 0.02

Short circuiting with Ar-25 C O j shielding

0.56 0.52 0.55

0.54 o.o;

Avg SD

0.47 0.4 5 0.4 5 0.46 0.01

3. SO 3.50 3.50

7.70 3.49 7.59" 4 M 7.70 3.42 7.53 4 7.70 3.4 2 7.53 4.27

Avg 3.44 7.55 Avg 4.28 SD 0.02 0.04 SD 0.05

Wgt. of fume/ length of

electrode used g/m

0.04 0.04 0.04

0.02 0.02 0.02

0.03 0.03 0.03

g/in.

<0.01 <0.01 <0.01

<0.01 <0.01 <0.01

<0.01 <0.01 <0.01

Nuiev

lllcctfode pol»ni>: povitivc

lilectrode contact tube-to-work distance: 23.4 mm (I in.)

Welding time: 30 «econilt

Welding speed: 6.77. mm/i (16 in./min)

Shielding gas Oow rate: 21-24 liiers/min (43-50 ft3/h)

Electrode weight: 7.92 g/m <0,20 g/in. Metal deposition raie determined for only I lest per electrode

SD: standard deviation (sigma)

/

n - 2 1

TABLEAU 4 (SUITli) .

S u m m a r y of baseline f u m e generat ion data for arc weld ing c lectrodes

Flcct rode Number of clcctro»le Current range A classification b rands evaluated ( n o m i n a l )

Average range J Source

F u m e genera t ion Weight of f u m e s / w e i g h t table-rale , g /min of depos i t ed me ta l , g /kg** App. B

1-K404 3 F R 5 3 5 6

F.RCu ERCu A I - A 2

160 -165 150-165

2 0 5 - 2 1 0 2 1 0 - 2 1 5

Aliirnintim

Copper

0.1 1-0.27 5 .6 -15 .74 B22 1.4 1 -1 .75 (3 .59 )* * 6 4 . 9 4 - 7 9 . 7 2 ( 164 .85)** B23

0 .30 0 .47

4 . 9 3 8.12

B24 B24

•g/kg r 10 = weight of fume.s expressed js a percentage of the deposit weight.

••The data points in parentheses represent data obtained at non-baseline welding conditions (F60I0 and LR5350) and with an G70T-4 cleetrodc no longer in production.

3.50

3.00 —

2.50 —

2 2.00 —

S 1.50 —

1.00

0.50

0.00

• Fume generation rate Q Weight of fum«/we ight of

' deposited metal

35

Electrode

Fig. 2 . 5 - R : i i ! » e s or f u m e generat ion rates am] ratios of w e ^ h t of deposited metal for covered, flux cored, and solid

G MAW electrodes

A

Table B20 Fume generation character!,tic» of 0,89 mm (0,035 in.) diameter .tainlen ,teel 9a» metal arc electrodes

Clccirodc weight: Cude65: 4.79 (0.12 g/in.)

Due plate: 304 SS

Metal deposition rate deteimined for only 1 ten per clccirodc SD: itandard deviation (»igms)

1

ANNEXE M I

COMPOSITION DES FUMÉES

I-.6010 (IJM 0 ; " o..

1:6010 (IP) " n • - •i I .O ^ j. i

G60I3 4 0.1 a 61.4 5.1 12.2

ÏZ60I3 6 i ( 45.0 ,5.5 , 15.0

1:6013 3 ' 1 ' 62.2 4.1 11.2

Q7018 5 \ . 0.2b''- . 26.1 4.5 <0.2

1=701 8 12 0.30 28.7 4.1 T <0.2

1=701 8 10 0.2:. 24.2 3.6 ,i • <0.2

IÎ7024 7 U..VJ 30.2 5.3 18.3

1-7024 8 0.3 1 29.5 5.6 19.7

1:7024 9 0.J : 33.3 7.8 13.2

E6013^ 34 0.25 41.4

30 fj.23 39.0 . . . 1:7024;* 35 0 2 7 27.8 —

F.701 29 i:.21 32.7 • • *

F.7018^ 36 0.2 2 27.8 ... F.70 2 8 32 0.4 2 38.1 ... 1:8018 C3 14 o . i : 45.2 7.2 ... 1:9018 03 17 0. Ï 6 21.9 5.9

1:316-15 22 o. : 5 8.4 7.7

K316-16 20 U.17 10.0 8.8

E4I0-16 21 0.1 1 33.1 5.2

liNi-CI 28 o 2.5 0.3

EniCu-2 _ 33 C.'JI 0.1 2.1 ... lnconel b25 62 0.25 0.6 ... . • • 1 la y ne v C-276* 69 OJ-5 0.3 0.3 ...

llaynes 258 70 u :s 4.6

Noics. 1 • S\ U ".

1. Total fluorides 1 ,

2. Water-soluble fluorides ( • i 3. These clccirodc: were used lo study ilu- cilcct of iron pbwdèr additions on

fuine pcncrulion rale». Thus, only iru:< determined in Ihc onuly

13.1 M.o: 15.0

1

0.3 0.1 1.1 1.5

<0.1 6.9 4.2 4.6 1. 1

<0 6 0

1.8

0.1 1.6 5.8 6.5

5.9 2.5

6.9

15.2 12.7J 1 1 . 6 '

35.S 2S.1

1

17.21

10.0

1.4

0.1

5.9

7.7

4 . S h i e l d i n g gas: A - 2 O j

5. Shielding ças: A-9 C0 2

6. Shielding gas: COj

7. TM, International Nickel Company

8. TM, Slcllilc Division, Cubol Corporation

0.1 Co 2.4Ca-7.7 Co 2.4Cj-

0.1 W-4.9'fi • :.3\v. 5.3Ti

\

TABU-AU 6

E l c c t r o d c

C o n c e n t r a t i o n ; of selected const i tuents in the fumes p r o d u c e d by arc we ld iny electrodes (Analyses by a t o m i c absorpt ion technique)

Finm- i li.iplc Concentration, weight percent Code wci;:l:t. <: Fc Mn Si Ni Cu

Flux cored electrodes

40 e 53 34.4 7.1 3.7 • . «

4 1 0 60 . 25.2 ! 3.5 7.5 . . . . 42 tï.y 1 33.6 9.7 2.2 . . .

0.51 46.1 12.4 5.2 • . .

46 t).(..l 41.2 6.2 5.4 ... 47 U.S9 37.9 6.4 1.0 48 1.-:

; 1 1.5 3.3 <0.05 <0.01

4(J ft it y 16.2 4.6 <0.05 <0.01

56 15.1 1.0 <0.05 <0.01 44 C.' ! 1 26.7 11.3 <0.05 . . . . . , 50 C.'>

1 29.2 10,9 0.09 . . . . . .

55 0 0 ? 12.4 7.3 0.05 1.06

Cr Mo A I Mg Other

P.70T-I r:70T-i I-70T-I I-70T-I I-170T-1 1.701*-1 F.7UT-4 I-70T-4 F.70T-4 T.70T-5 I-70T-5 3 i 0L

I-70S-34

1-70S-34

C70S-3* F 70S-3 K7CS-3

6

F70S-3* K70 s-r r:70S-3, F.70S-3; K70S-3 I.-70S-3

4

F70S-34

F70S-3* F 70S-3^ F.7QS-3 I-70S-5 I-K5356 IIIU043 F.RNiCu-7 Inconcl 625 Hay lies C-276 Jii»yncs 25® FKCuAI-A2 F.UCu

Gas mclal arc clcclrodcs

12.5 0.34

54 63.7 5.3 ' 0.05 . . . 0.1 1 54 61.0 3.6 I.I . . . 0.07 54 0.5 5 60.4 5.0 1.9 ... 0.09 54 l\

r-5 62.5 6.1 0.5 ... OX"

54 if 56.3 6.3 . 2.3 ... 0.14 57 1 »

65.7 3.3 0.8 ... 0.60 5" 61.2 3.5 0.6 . . . 1.20 57 O.-M' 61.1 5.8 1.8 0.74 57 0.4 i. . 62.2 6.5 0.4 ... 0.70 57 52.2 6.8 1.5 1.00 58 0.-..3 62.5 8.5 0.5 ... 1.00 58 •j 60.1 3.4 1.0 ... 1.80 58 i- :•'') 63.6 4.8 1.7 1.08 58 ( ' , : " ; 62.0 4.6 1.5 ... 0.99 53 f.> '-•:> 55.4 5.5 2.5 ... 1.20 59 " 1 1 61.7 5.8 0.93 ... 1.75 60 i ... ... 61 U ! 0 ... 1.7 . . . ! ! ! 64, e "»

0.1 * f.'

5.0 I.I 0.65 22.1 44.4 <0.01 0.1 * f.' 1.9 — 27.2 0.69 15.4

68 i- 3.6 1.0 32.5 . . . 8.2 7 1 a : »' •• 0.3 S

. . . . 15.4 7.1 . . . 14.9 75

a : »' •• 0.3 S 70.5

76 0.31 66.0 . . .

0 2

0 . 0 6 ; O.OÔ; 3.68: 0.17; 0.3 tr 6.33

2.73'

0.84^ 1.8 4; 2.632 4.so;

11.5 2

3.2W OW-33.5 Co

1. Total f luoride*

2. Waicr-solublc fluorides c.

3. These dccl rndcs were mcd lc Much- i !u i-i.'cct of iron !phwdcr addit ion* on

4. Shielding gas: A-2 Oj

5. Shielding gat: A-9 COj

6. Shielding gss: CO

7. TM I n I r rnn limt'il S'irVol C Ant •

ANNEXE IV

TABLEAU 7

Ef fec t o f variat ions in oxyace ty lene cu t t ing condi t ions on overage f u m e generat ion characteristics

Operat ing condi t ions t

Oxygen pressure

Ace ty lcne pressure

Plate th ickness

kPa PM

Cut t ing speed

kPa psi m m In.

F u m e genera t ion

Weight of f u m e s / length of p l a t e cut

Normal 241 .3 35 34 .5 5 12.7 0 . 5 0 5 .50 13 0 .42

6/ in

1 .26

g/lll.

0 . 0 3 2 High gas pressures 275 .8 40 48 .3 7 12.7 0 . 5 0 5 .50 13 0 .46 1.39 0 . 0 3 5 Low gas pressures 206 .8 30 20 .7 3 12.7 0 . 5 0 5 .50 13 0 .34 1.01 0 . 0 2 6 High cut t ing speed 241 .3 35 34.5 5 12.7 0 .50 6 .77 16 0 .49 1.21 0 .031 Low cut t ing speed 241 .3 35 34 .5 5 12.7 0 .50 4 . 2 3 10 0 .45 1.77 0 . 0 4 5

Normal ' 275 .8 4 0 34 .5 5 25.4 1.00 4 . 6 6 11 0 .54 1.93 0 . 0 4 9 High gas pressures 310 .3 45 48 .3 7 25.4 1.00 4 .66 11 0 .64 2 .27 0 . 0 5 8 Low gas pressures 241 .3 35 20.7 3 25.4 1.00 4 . 6 6 11 0 .35 1 .25 0 . 0 3 2 High cut t ing speed 275 .8 4 0 34 .5 5 25.4 1.00 5 .93 14 0 .57 1 .60 0 .041 Low cut t ing speed 275 .8 40 34.5 5 25.4 1.00 3 .39 8 0 .54 2 . 6 8 0 . 0 6 8 Normal 275 .8 40 41 .4 6 50.8 2 .00 2 .75 6 .5 0 .67 4 .05 0 . 1 0 3 High gas pressures 310 .3 45 55 .2 8 50.8 2 .00 . 2.7 S 6 .5 0 .81 4 . 8 9 0 . 1 2 4 Low gas pressures 241 .3 35 2 7 . 6 4 50.8 2 .00 2 .75 6 .5 0 .48 2 .86 , 0 . 0 7 3 High cut t ing speed 275 .8 40 41 .4 6 50 .8 2 .00 4 .02 9 .5 0 .72 2 . 9 8 0 . 0 7 6 Low cut t ing speed 275 .8 4 0 41 .4 *6 50 .8 2 .00 1.48 3 .5 0 . 5 3 5 . 9 6 0 .151

ANNEXE V

ANALYSE DE LA COMPOSITION D'UNE MÊME ELECTRODE

EN FONCTION DU MANUFACTURIER

• .s

t

i

V-l

TABLEAU 8

VARIATION DANS LA COMPOSITION D'UNE MÊME ELECTRODE

SELON LE MANUFACTURIER

E-6010

A ( Arcweld) B (?)

Alumine 2 %

Amiante 10,5 %

Cellulose 21 % (organiques?) 30 %

Ferromanganèse 5,3 % Fer: 2 %

Manganèse : 7 %

Silicate de sodium 53 % Silice: 32 %

oxyde de sodium:2%

Bioxyde de titane 10,5 % 18 %

E-6013

A (Arcweld) B (?)

Alumine 2,7 %

Carbonate de calcium 2,7 %

Oxyde de calcium 1,6 %

Cellulose 12 % (organiques ?)

17,7 %

Feldspar (KAlSi 30 ) 14,3 %

Ferromanganèse 5,6 % Fer: 2,1 %

Manganèse: 4 . 8 % Silicate de potassium 18,6 %

Oxyde de potassium 6,7 %

Titanate de potassium 12,3 % —

Talc 7,7 % —

Bioxyde de titane 10,3 % ri02 +2r0 2 : 30,6 %

Oxyde de magnésium 2,6 %

co2 1,7 %

Oxyde de sodium 1,1 %

Zirconium 13,8 % u oir bioxyde titane

VIII-2

On remarque que bien que la majorité des constituants de l'enrobage

soient les mêmes, les proportions de sont pas identiques. De p l u s ,

certains constituants sont absents d'un manufacturier à l'autre.

Mentionnons l'amiante et l'aluminium pour la E6010 et le feldspar,

le titanate de potassium, l'oxyde de magnésium, etc, pour la E6013.

Une comparaison plus globale, au niveau de la composition des fumées

dans l'air est présentée dans le tableau suivant.

The

(D

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(S)

<9)

(10) (11) 02) 1 U '

(M) ï

(15) ï

(16) ï d/) r

(18) (

U9) r

{10) î

o n r

i\?j r

t.1?) <.

TABLEAU 9

COMPOSITION DE LA E6010 EN FONCTION DU MANUFACTURIER feriYvis h;isc fume ':rnrs ;»re:

Carbon/Organic

Iron Iron wiîh l-ow Silicon

Iron with Hich Silicon

Iion-M;m£;!nese

Iron-Chromium

!i on- Chromium Mr-m-imcse

In n Copper

Iion-V;in.Klium

»-> n-Zinc

it. ::

C:,!.. Ta ;. il. l'il . .:,;in

C5) I- . (

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Ali'?: i.i,.:m (11) ATtniitntim-C7liK>rînc :• :jfiir (12) A!ti !inin'.;mPot:fsiuin f T:!< illC (13) A-:: •mimim Calcium -> 1 î» "f • -. . ! Ill (M)

» ».. î :: ; : » ' ; u i - î ::i.\t:i«;«;o

• ii:::-, ' .-n (15) -(•••r Rich î'i::* t'!.; . Cï.f .'«tsi-.im Rich

•.:n: !>.>n (M) M:;; 'i.hm.'.sc- Rich

•• i:--;) C V '•)::• ?;->n (IS) f j • ii : Rich

s: mi N t.: ^ 119)

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11) M:-. • '•"!!:• :"..'» 'lis

•-•-i .. --M:

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3. IV'I nu Si

KM» 10 r(,n:j..

«-ru .. , , , t C ' ' " i j o s i i M i n

0 i.s.x u M fc-llrirh Si 10 0 -15 -X II i'c Mn 16 0

-X II

rj Ve 8 0 !f>9

4y

Si<

;M Mm!) Fci.Sfti

'J S'» ifii Kt'J, ivi?!) 1 t Mn. 14» FcllJ.j

.!> l-Vr I3f

VIII-3

On remarque que la composition de J?a fumée de la 6010 varie pour

l'un de ses trois constituants majeurs (silice, fer, et X) mais

demeure relativement stable pour ses deux autres constituants.

En effet, la silice et le fer apparaissent toujours comme les

constituants majeurs tandis que le troisième élément (le manganèse

dans 2/4 cas) varie beaucoup.

ANNEXE VI

ANNEXE VII

CONTROLE DE LA. CONTAMINATION PAR LE CO.

VIII -1

EMISSION DE CO LORS DE L'USAGE

D'UNE SOUDEUSE SEMI-AUTOMATIQUE

• " D I S A N T LE CO2 COMME GAZ PROTECTEUR

Soyeuse: Modèle C-450-DW vendu par Canox

Grosseur .45 avec enrobage de cuivre

Endroit: Garage de 5800 pi2 environ 100,000 pi

3

Conditions: Portes fermées.

Un ventilateur de 24 po. de diamètre tournant à

500 tours/minute était en marche.

Les lectures furent faites immédiatement après le

début de l'opération de soudage dans tous les cas

Méthodes: T u b e Gas tec

Lors d e s lectures faites sans vérification des ajustements de la

soudeuse, nous avions trouvé jusqu'à 100 PPM de CO.

Pour mieux identifier le problème nous avons décidé de prendre une

de lectures en contrôlant les ajustements sur la soudeuse.

V I 1 - 2

Voici les résultats obtenus:

Lecture échelle du tube détecteur

Ajustement

Vitesse fil

et empérage

Ajustement

du voltage

Débit

Co2

lbs/min.

Lecture du

tube Gastec

1 8-1000 50 (200 A) 26 35 75 PPM

8-1000 50 26 35 75 PPM

8-1000 70 (280 A) 30 35 25 PPM

5-50 70 30

5-50 50 26 10 moins que 5 PPM

Il semblerait qu'une augmentation du voltage di

Celà pourrait être vérifié. minuerait l'émission de CO

a meme.

C'est ce , u e !•„„ a p p e H e - , ' ê l i , l » i t l „ , d u r i s , u e , „

* v „ u s t , . „ c o u r a n t d e t 0 „ t d é > e , o p p M e n t d j n s ^ " f •

re.

Gilles Gobeil,

Technicien en hygiène industrielle

GG/mc

\ /

I

ANNEXE VIII

i I

SOLUTIONS DES EXERCICES

V I I I - 1

SOLUTIONS DES EXERCICES

a) i) Distance pour maintenir une efficacité de 50 vs 100 % , à débit égal.

On doit se servir de là figure 9.

Il faut calculer la valeur de X e , lorsque Q e / A e = 10

- pour une efficacité de 100 % , X e / d e = 2

donc X e = 2 d e = 12 pouces

- pour une efficacité de 50 % , X e / d e = 3 , 1

donc, Xe = 3,1 d e = 18,6 pouces, soit 1 diamètre de plus qu'à une

efficacité de 100

ii) Débit pour maintenir une efficacité de 50 vs 100 % à distance égale.

On se sert encore du même graphique. Il faut calculer la valeur de Q e

lorsque X e / d e = 2 , 5 .

- pour une efficacité de 100 Q e / A e = 26

A e = Trr2 = 28,27 po.2; Q e = 26 A e = 735 pcm

- pour une efficacité de 50 % , Q e / A e = 5,95; A e = 168 pcm,

soit 23 % seulement du débit nécessaire pour une efficacité de 100

b) i) Ventilation générale nécessaire:

On cherche le ratio F/MD*dans les tables de l'annexe II, tableau 4 .

Pour la technique qui nous intéresse, le ratio varie entre 6,39

et 8,34 g/kg. Moyenne: 7,36 g/kg.

* Pour ce type d'électrode, le ratio F/MD est sensiblement le même que le de fumée par poids d'électrode.

V I I I - 2

Sachant que chaque soudeur passe 1,273 kg/hre,

- 7,36 g * 1 kg

x * 1,273 g

x = 9,369 g/hre

= 9370 mg/hre

- 9370 mg * 60 min.

x * 1 min.

x = 156 mg/min.

- Le volume = 2782 m*

156 m g — > 2782 m*

x > 1 m3

x ^ 0,056 mg/m3/min/soudeur

Contamination = 0,056 mg/ra3/min x 8 soudeurs = 0,45 mg/m^/min.

Nous atteindrons 2 mg/m3 dans: .45 mg

2 mg

x i

min.

x

4,44 min.

Il faudra donc faire effectuer un changement d'air à toutes les

4,44 min. Le volume étant 2782 m3, le débit nécessaire sera

de 2782 m3 -f 4,44 min = 626 m

3/ m i n ou 22,100 pcm.

VIII-3

ii) Ventilation locale

On doit se servir des graphiques 8 et 9

90° graphique 8

180° graphique 9

Sachant que d e = 8 pouces et que l'ef-

ficacité relative que l'on cherche à

obtenir est de 7mg/m3

2mg/m3

soit: 28,6 % = E w

- trouvons X e / d e : 14 po T 8 po = 1,76

- à l'intersection de 1,76 et 0,28

d'efficacité, nous trouvons

Qe/Ae = 3

donc: Q e = 3 A e (Ae = 50,3 po2)-

Q e = 151 pcm

- X e / d e = 1 , 7 6

- E w = 0,28

- Q e / A e = 4 , 9

- Qe = 4,9 A e

= 245 pcm

Soit: 1,6 fois plus qu'à un angle de 90'

En ajoutant 30 % de débit pour combattre les courants d'air et en multipliant

par 8 soudeurs, nous obtenons: 151 pcm x 1,3 x 8 = 1570 pcm pour 90°

245 pcm x 1,3 x 8 = 2548 pcm pour 180°

C'est donc dire que nous avons besoin de 10 fois moins d'air pour ramener

l'exposition à 2 mg/m3 que dans le cas de la ventilation générale.

V I 1 1 - 4

c) Trouvons dans les tables (annexe II, tableau 3) les % de fumées par

poids d'électrodes, pour ces électrodes:

- E 70T-5 : 0,0155 (1,5 %)

- E 70T-1 : 0,00475 (0,47 %)

TGF moyen = 1363 Kg/mois x.0,0155 + 303 Kg/mois x 0,00475 = 0,00235 Kg/min

9600 min/mois

Ne connaissant pas le volume de la pièce, on peut quand même estimer le

débit d'air de dilution nécessaire pour maintenir les concentrations à

un niveau qui ne dépassera pas 5 m g / m3.

2350 mg x m V m i n

5 mg j, lm3

xm3/min = 2350 mg

• 5 mg .

= 470 m3/min (x 35,3pi

3/m

3 =16,600 pcm)

Comme notre précipitateur a une efficacité de 90 % et que nous avons

déjà 10,000 pcm de ventilation, nous avons besoin de:

16,600 pcm - 10,000 = 6,600pcm x 1 = 7,300 pcm

.9

Exercice d:

V i n - 5

SOLUTIONS

I) Q = VA

A = Q = TT D2

V 4

D =

D =

w V irV v 4 x 0,439 m3/s

ÏÏ x 1,1 m/s

1,1 m/s

0,439 m3/s

71 D2

D = 0,71 m = 71 cm

2) Volume de l'atelier

V = tt D* L 8

= 7T x 20 m* x 30 m

8

= 4712 m3

La fumée générée:

- E7018

.75 x 1,63 x 10"2 + .15 x 1,56 x 1Ô2 + .10 x 1,53 x 10

= 1,61 x 10 x 25 kg électrode = 0,403 kg fumée

semaine

- E7024

10 kg x 0,82 x 10~2 = 0,082 kg fumée

semaine

- E 410-16

5 kg x 0,73 x 10"2 = 0,037 kg fmnee

sema i ne

Fumée totale = 0,521 kg/sem = 521 x 103 mg/sem. semaine

v u 1-6

2) a) D'après les courbes:

A 70 % du débit initial, le Airlux a 2 kg de fumée accumulée et

le Airbox 3000 a environ 3,5 kg de fumée accumulée.

En sachant que nous avons 0,521 kg de fumée générée par semaine,

et 95 % d'efficacité, nous avons donc:

Airlux: 2 kg =4,05 semaines

0,494 kg/sem

Airbox: 3,5 kg =7,08 semaines

0,494

b) Airbox 3000

Vous avez un rendement de 95 % donc la fumée générée dans la pièc

dans une journée est de:

521 x 1Q3 mg/sem x 0,05 =5210 mg/jour 5 jours/sem

Le Airbox dilue l 'air ambiant en vous apportant un nouveau volume

d'air filtré de :

0,439 m3/s x 3600 sec/heure x 8 hre/jour x 95 %

= 12011 m3/jour

Le volume total de dilution est de :

volume atelier + volune d'apport du Airbox

.= 4712 m3 + 12011 m3/jour = 16723 m3/jour

La concentration ambiante est de:

taux d'émission journalier volume de dilution

= 5210 mg/jour 0,312 mg/m3

16723 m3/jour

VI11-7

Airlux

Vous avez un rendement de 90 % donc la fumée générée dans la pièce

dans une journée est de :

521 x 103 mg/sem x 0,10 = 10420 mg/jour 5 jours/sera

Le Airlux dilue l 'air ambiant en vous apportant un nouveau volume

d'air frais de:

0,058 m3/s x 3600 sec/heure x 8 h/jour x 90 %

= 1503 m3/jour

Le volume total de dilution est de:

4712 m3 + 1503 m3/jour = 6215 m3/jour

La concentration ambiante est de:

10420 mg/jour =1,68 mg/m3

6215 m3/jour

Sans appareil de capture,

la fumée générée dans la pièce est de:

520 x 103 mg/sem = 10400 mg/jour 5 jours/sem

la concentration ambiante est de:

émission journalière volume de l'atelier

= 102400 mg/jour = 22,07 mg/m3

4712 m3

V I I I — 8

2) d , Le taux journalier d'émission d e f u m é e ^ d e

Vous avez:

Pour le Airbox 3000.1a W , f i l t r é e , , , l a f o r m e J e ^ _ ^

104000 mg/jour x 50 % = 52000 mg/jour

et une quantité émise directement dans l'air de:

52000 mg/jour.

Le Airbox émet après filtration vu son rendement de 95

52000 x 5 % = 2600 mg/jour

Ce qui nous fait une quantité totale d'émission de:

52000 mg/jour + 2600 mg/jour

= 54600 mg/jour

Le Airbox vous apporte un volume de dilution de 12011 mVj0ur

La ventilation générale vous apporte un volume de dilution de:

4712 ms x 4 changement/hre x 8 hres/jour

= 150784 m*/jour

Nous.avons un volume total de dilution de:

12011 m*/jour + 150784 m3/jour + 4712 afl

= 167507 m3/jour

Ce qui nous donne une concentration ambiante de:

5.t

6,°L°

m g /j°

u r- =

°'3 2 6 m

8/">J

lt>/b07 m!/jour

Sans appareil de captiiTP-

Nous avons une émission journalière de 10400 mg/ j o u r

La ventilation générale nous apporte un volume de dilution de

150784 m3/jour

Nous avons donc un volume total de dilution de:

150784 m3/jour + 4712 m3

= 155496 m3/jour

V I I 1 - 9

Ce qui nous donne une concentration ambiante de:

104000 mg/jour = 0,669 mg/m*

155496 m3/jour

* * * * * * * *

ANNEXE IX

ILLUSTRATIONS DES SYSTEMES D'ASPIRATION

i i

i

P R E C 1 P I T A T E U R E L E C T R O S T A T I Q U E

NORMAL OPERATION SHAKE CYCLE

D E P O U S S I E R E U R A S A C S

NORMAL OPERATION

d e p o u s s i e r e u r

ELEMENT PURGE

C A R T O U C N ES

I X - 4

SPECIFIC OPERATIONS

45° s/ope rrv'n

Slots -s/>e for IOOO fprn

r Baffles are desirable

Maximum plenum velocity 1/2 slot velocity

O - 350cfm/lineal ft of hood Hood length = required working space Bench width = 24"maximum Duct velocity - IOOO -3000fpm Entry loss = 1.7B slot VP +0.25 duct VP

GENERAL VENTILATION, where local exhaust cannot be used; Rod, diorn cfm/welder*

5/32 IOOO 3/16 1500 1/4 3500

3/8 4500

OP

A For open areas, where welding fume can rise away from the breathing zone:

cfm required - 800x lb/hour rod used B. For enclosed areas or positions where fume

does not readily escape, breathing zone: cfm required - 1600 x lb/hour rod used

* For toxic materials nigher airflows are necessary and operator may require respiratory protection equipment.

OTHER TYPES OF HOODS Local exhaust; See VS- 416J Booth: For design See VS-4t5,VS-604

0=100 cfm/sq ft of face opening

A M E R I C A N CONFERENCE OF

G O V E R N M E N T A L INDUSTR IAL HYG IEN I STE

WELDING BENCH

date 1-76 VS- 416

I X - 5

5 - 1 1 4 INDUSTRIAL VENTILATION

Exhaust duct 3 -O center to center maximum.

Cteanout doors

45° tapered takeoffs.

L- Enclose base of table.

O- 150 cfm/sq ft of gross toble oreo Duct velocity - 2000-4000 fpm * Entry loss - 1.0 VP through g rating

0.25 duct VP - topered takeoff * For horizontal runs, transport velocity is

necessary

AMERICAN CONFERENCE OF

GOVERNMENTAL INDUSTRIAL HYGIENISTS

TORCH CUTTING VENTILATION

DATE I-68 VS-9/6

ANNEXE X

EVALUATIONS SUR LE TERRAIN DE DIVERS SYSTEMES D'ASPIRATION

POUR FUMEES DE SOUDURE

X-1

A- VENTILATION LOCALE AVEC BRAS MOBILE

I

La fumée de soudure versus un dispositif d'aspiration localisé, soit

un bras mobile.

Il existe quelques dispositifs pour capter )es fumées de soudure â

la source d'émission. Dans cette catégorie de solutions, figure le

captage des fumées â l'aide de bras orientables ou articulés.

Bras orientable et petite buse d'aspiration localisée

X - 2 •

Nous avons vérifié l'efficacité de ce système â différents postes

de travail. Il est â noter que:

1. La méthode d'échantillonnage était similaire pour tous

nos prélèvements;

2. Le soudage â l'arc avec protection gazeuse (Co 2), avec fil de

soudage Tubularc (1/16") était utilisé â tous les postes;

3. Tous les travailleurs avaient des tâches similaires;

4. Les métaux â souder étaient les mêmes â tous les postes;

5. Par contre, nous ignorons si tous les paramètres de

soudure, ampèrage, débit du gaz, débit du fil, voltage etc.,.

étaient identiques â tous les postes.

Les résultats de nos échantillonnages dans la zone respiratoire

des travailleurs, sont:

1. Soudeur sans ventillation â la source:

Fumée de soudure = 7,08 mg/m3

Ecart-type = 3,06 mg/m3

Nombre de test = 4

Nombre de postes de travail = 1

2. Soudeurs avec ventillation à la source:-

Fumée de soudure =4,90 mg/m3

Ecart-type = 1,56 mg/m3

Nombre de tests = 10

Nombre de postes de travail = 4

Chez le soudeur qui n'a pas de système de ventillation â la

source, nous avons noté que ce dernier était exposé â 45* de plus de

fumée de soudure, que les soudeurs ayant un système de captation â

la source.

Nous avons effectué- des mesures du système de ventillation en

place.

S l'entrée de la buse, nous avons obtenu un débit moyen de 671 p.c.m.,

et une vitesse moyenne de 785 p.p.m. Cependant, la vitesse de l'air devant

une ouverture d'aspiration diminue rapidement avec la distance. A ce sujet,

l'ACGIH et 1 'INRS recommandent une vitesse de captage, au point de soudage,

de 100 p.p.m., et ce pour des fumées dont la toxicité est relativement

faible.

Nous avons tenté de localiser la distance de l'entrée de la buse, oû

la vitesse de l'air est de 100 p.p.m. A l'aide d'une poire â fumée, nous

avons évalué cette distance; Celle-ci était en moyenne de 8,75 pouces.

Pour vérifier nos résultats, nous avons utilisé la formule mathématique

suivante:

Q = V (10 X 2 + A)

Q = le débit en p.c.m. â la sortie de la buse

V = la vitesse â une distance X de l'entrée de la buse, en p.p.m.

X = la distance en pieds de l'entrée de la buse

A = la surface de l'entrée en pieds carrés.

Les résultats de nos calculs ont confirmé notre premier résultat

(X variant entre 8 et 10 pouces). Ceci nous porte â croire que le

système en place n'est efficace, selon l'INRS et l'ACGIH, que lorsque

X-4

l'entrée de la buse est â 8 â 10 pouces du lieu de soudure. S notre

avis, il est difficile pour un soudeur de placer sa buse constamment

à une distance inférieure â 12 pouces-.

PSTV/ad

1986-01-29

X - 5

EVALUATION D'UN SYSTEME D'ASPIRATION SUR LA POIGNËE DE SOUDURE

(Préparé en collaboration avec Gilles Gobeil, technicien, C.S. Ville-Marie)..

1. Equipement :

- Soudure MIG (argon - 9 C02) ,35piVhre â 29 V, = 260 amp.

- Poignée Bernard modifiée par Distribution Energétique Gendron inc.

- Buse aspirante en forme de cloche reliée à l'aspirateur Sraoke-out

de Canox. Débit mesuré du système: 50 pcm.

- Diamètre du tuyau d'aspiration: 2 pouces. Buse ajustée à 1,25 pouces

de l'extrémité du fil . Vélocité de capture dans la zone de l'arc:

200 à 300 ppm.

2. Conditions :

Soudure sur remorque pour camion.

Soudeur A: soudure avec poignée conventionnelle (sans système d'aspi-

ration) .

Soudeur B: soudure avec poignée aspirante.

Débit du fil : Soudeur A Soudeur B

Les deux soudeurs ont eu un rendement sensiblement égal dans l'après-

midi (6 % de moins pour le soudeur B). Dans l'avant-midi par contre,

le soudeur B fut 13 % moins efficace que le soudeur A. Ceci peut

s'expliquer par la période de rodage nécessaire pour s'adapter à la

soudure avec poignée aspirante. Il faut préciser ici que c'était la

première fois que ce système d'aspiration était utilisé dans cette

usine.

avant-midi: 0,094 lbs/min

Après-midi: 0,105 lbs/min

0,083 lbs/min

0,099 lbs/min

X-6

3. Résultats:

On trouvera dans les deux figures suivantes un résumé des concentra-

tions ambiantes (F) ainsi que personnelles (P) pour l'avant-midi et

pour l'après-midi. Les concentrations sont inscrites sur schéma des

lieux .

Avant-midi

(F) 4,4 mg/m3

(P) 8,45 mg/m3 (P) 7,00 mg/m3

(P) 8,55 mg/m3

Soudeur A Soudeur B

Courant d'air (- 30 ppm)

(F) 4,75 mg/m3

Agrès-midi

(F) 5,15 mg/m3

(P) 19 mg/m3

(F) 2,85 mg/m3 (x)

(P) 9,5 mg/m3

Soudeur A Soudeur 6

(F) annulé

X-7

Soudeur A (sans système)

- avant-midi: 8,45 mg/m3

Soudeur B (avec système*d'aspiration)

8,55 mg/m3

7,00 mg/m3

- après-midi: 19 mg/m3 9,5 mg/m3

4. Commentaires

On remarque que, à débit de soudure égal, dans un environnement contaminé

à 5 mg/m3 environ, le soudeur avec poignée aspirante était exposé à envi-

ron (9,5/19 mg/m3) 50 % moins de fumées de soudure que son voisin qui

n'avait pas de système d'aspiration.

Notre comparaison vaut uniquement pour l'après-midi, étant donné que pen-

dant la matinée, nous avons passé plusieurs minutes à ajuster le système

d'aspiration. Le résultat de 8,55 mg/m3 en matinée coïncide avec la période

où un aspirateur Electrolux fut utilisé comme système d'aspiration.

Il apparaît donc que le système d'aspiration sur la poignée diminue de

façon importante l'exposition du soudeur bien qu'elle ne la réduise pas

à zéro, loin de là. Il faut toutefois préciser qu'il y a une dizaine de

soudeurs dans l'atelier et que, à cause du problème de contamination de

l'air ambiant par les autres soudeurs, le système ne pouvait pas réduire

à zéro l'exposition du soudeur A, et ce même si 100 % des fumées produi-

tes avaient été aspirées par la poignée aspirante.

En effet, en supposant que 100 % des fumées étaient captées par la buse

aspirante et que 100 % des fumées provenant de l'air ambiant émanaient

donc des autres soudeurs, l'exposition du soudeur B n'aurait été réduite

qu'à 5 mg/m3 environ.

X-8

Visuellement, il nous a semblé que le système n'aspirait pas 100 % des

fumées, donc on peut supposer qu'une partie des concentrations ambiantes

provenaient de la soudure faite par le soudeur B, de sorte que notre

évaluation de la concentration ambiante était peut-être surestimée. Pour

évaluer le système à sa juste mesure, il aurait mieux valu le faire dans

un atelier où l'air ambiant n'était pas contaminé par l'activité de

d'autres soudeurs.

Le soudeur semblait satisfait du système lorsque nous lui avons demandé

son appréciation. Le design de la poignée était une réussite selon lui

car ça n'entravait pas beaucoup son travail ni ne diminuait son rende-

ment. Le poids supplémentaire, négligeable, ne l'importunait pas beaucoup.

Concernant le système d'aspiration comme tel, mentionnons que la vélocité

de capture peut être ajustée par le soudeur directement sur la poignée (en

avançant ou reculant la buse par rapport à l 'arc), ce qui est un avantage

certain pour le soudeur.

Une autre particularité intéressante du système c'est qu'il est ordinaire-

ment branché sur un système central,haute vélocité - bas débit,mû par une

turbine. Ce qui permet d'adapter dix postes de soudure avec aussi peu

que 350 pcm (35 pcm/soudeur). Avec des volumes de cet ordre, il n'y a

pas de cout de chauffage additionnel appréciable à évacuer directement à

l'extérieur les fumées en assurant un air de remplacement chauffé. Donc

pas de problème de recirculation d'air, d'ozone et d'entretien de filtres.

Cela nous apparaît un atout intéressant dans un contexte où il n'y a pas

de personnel fiable affecté à l'entretien des systèmes de filtration.

Conseil région*! de la santé et des services sociaux de l Abitlbi-Témlscamlngue <35. ici jaqna, R&uyn iQuttOvcJ J9X 3P9 • Té*. I019J 764-3234

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CcHtt-l! régional › Bibliothequevirtuelle › santecom › ... · 2012-12-10 · 1 'atel icr 1)5 B- Consulte la fichr technique dee l'apparei .l 95 C- Evalue le avantages r est