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PRINCIPAUX PROCEDES DE SOUDAGE

description, démarche d’évaluation et de prévention

des risques

Mémoire de Capacité en Santé au Travail et Evaluation des Risques Professionnels

Nancy, 10 juillet 2006Docteur TONDINI épouse MICHEL Fabienne

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PLAN

Problématique Principaux procédés de soudage Risques du soudage Démarche d’évaluation des risques Évaluation du bruit sur un chantier de soudage Démarche de prévention Discussion

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Problématique

Méconnaissance des aspects techniques des différents procédés de soudage

Nécessité de comprendre pour évaluer au mieux Activité principale

pour 200 000 salariés en France Exposition professionnelle importante :

Quantitative Qualitative

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Les principaux procédés de soudage

Le soudage au gaz

ou au chalumeau

Le soudage à l’arc électrique

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4 paramètres dans le soudage:1. Le métal de base

2. Le métal d’apport, autogène ou hétérogènebaguette ou métal plein

3. La source de chaleur : flamme ou arc électrique

4. La protection de la soudure :gaz protecteur ou enrobage de la baguette

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Le soudage au gaz ou au chalumeau :

☻soudage oxyacétylénique

☻ brasage

☻ soudobrasage

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Soudage « au chalumeau »à la flamme oxyacétylénique

Principe : Chaleur: flamme 3200 °C,

mélange de 2 gaz : Oxygène,comburant et Acétylène, combustible

Métal d’apport: baguette, identique métal de base

Protection de la soudure: gazeuse

www.kiloutou.fr

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Les pièces de métal sont chauffées jusqu’à fusion, sur 2 cm de large.

Le métal de la baguette, déposé en goutte, viendra combler l’espace.

Mouvement de rotation de la flamme : effet de vague caractéristique.

Soudure apparentée à du « grand art »

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Soudage « au chalumeau » : brasage et soudobrasage

Brasage : assemblage des pièces par recouvrement, joint d’étanchéité constitué du seul métal d’apport (hétérogène,

alliage étain-plomb le plus courant), qui pénètre par capillarité. Est dit tendre (< 220°C) ou fort (autour de 800°C) selon la

température de chauffe.

Soudobrasage : mis en œuvre sur l’acier, travaux de rénovations température de chauffe > 950°C, haute résistance assemblage Allie les propriétés

du brasage: pénétration par capillarité du soudage: comblement de l’espace par le bain de fusion

(métal de base et d’apport).

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Soudage à l’arc électrique

Arc électrique

Électrode réfractaire

Électrode fusible

TIG Fil plein

Manuel avec

Électrodeenrobée

MAG

MIG

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Soudage manuel à l’arc électrique avec électrode enrobée, principe :

La chaleur est fournie par un arc électrique entre les pièces à souder et une électrode fusible (électrode ou baguette dans le porte électrode)fournissant le métal d’apport («âme », identique au métal de base) . La protection de la soudure : enrobage de l’électrode, à l’origine du laitier (recouvrant le cordon de soudure).

Fiche pratique de sécuritéINRS ED 83

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Soudage manuel à l’arc électrique avec électrode enrobée, applications:

Rapidité et facilité de mise en œuvre,mobilité des appareils, possible en extérieur, vent, pluie...

Grande diversité du type d’électrode : soudage de nombreux métaux et alliages.

Tout type d’assemblage et de positions de soudage, grande résistance mécanique.

Procédé le plus répandu. Arc électrique : chaleur et rayonnement importants. Combustion de l’enrobage: projection de scories,

et production de fumées importantes.

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Soudage à l’arc électrique type TIG, Tungsten Inert Gas

En pratique:

Chaleur : arc électrique entre le métal de base et l’électrode réfractaire en tungstène (torche).

Métal d’apport: baguette Protection : gaz inerte, Argon ou Argon-Hélium

Soudage type TIG, plg.chez-alice.fr

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Soudage à l’arc électrique type TIG, applications :

Rapidité de mise en œuvre, Qualité et régularité du cordon de soudure :

absence d’inclusion de laitier, fusion conjointe métal d’apport et de base avec bonne pénétration.

Peu de fumées, peu de métal d’apport consommé. Convient à tout type de métal (tôlerie fine, tuyauteurs) Utilisé en atelier (sensibilité au vent, humidité) 2ème procédé le plus utilisé, après le soudage à l’arc

électrique et électrode enrobée.

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Soudage semi automatique :procédés MIG et MAG, principes

Chaleur: arc électrique véhiculé par un fil électrode fusible, faisant office d’électrode et de métal d’apport.

Gaz protecteur de deux types : MAG: Metal Activ Gas (Argon ou Argon-Hélium) MIG: Metal Inert Gas (CO2 ou Argon-CO2)

Le soudeur appuie sur une gâchette pour débiter le gaz protecteur, alimenter l’arc électrique et dévider le fil électrode.

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Procédés MIG et MAG, applications :

Procédé de production massive, rapide, en atelier de métallerie, appelé « kilomètre soudé »

Nécessite peu de formation pour la mise en œuvre, pas de production de laitier, automatisation possible.

Exposition aux rayonnements, fumées et projection de scories très importante.

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Risques du soudage : risques chimiquesGAZ ET VAPEURS TOXIQUES émis lors du soudage

proviennent de la décomposition thermique : de matériaux de revêtements, enduits, peintures ou

d’impuretés, graisses, lubrifiants, solvants de dégraissage (dégagement de phosgène avec les solvants chlorés)

produits de fusion et de volatilisation de l’électrode et des métaux de base

gaz utilisés dans le procédé ou produits par combustion ou par action sur l’air ambiant.

Nous citerons : le monoxyde de carbone, les oxydes d’azote ou vapeurs nitreuses, l’ozone (photolyse de l’O2 de l’air, surtout soudage à l’arc électrique), le phosgène et les aldéhydes.

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Risques du soudage : risques chimiques

POUSSIERES La quantité et la composition des poussières dépend du

procédé de soudage et de ses paramètres La composition dépend de la nature des métaux,

de l’électrode, de l’enrobage, des revêtements (peinture à base de plomb, métal galvanisé, zinc ou cadmié) ou résidus d’impuretés sur les pièces.

Le diamètre des particules se situe entre > 0,01 μm et < 1 μm, fraction alvéolaire.

Le niveau d’empoussièrement peut être très élevé et atteindre plusieurs dizaines de mg/m3.

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FUMEES DE SOUDAGE

POUSSIERES GAZ

Poussières desurcharge

Irritants, toxiquesallergisants

béryllioseradioactif

Cancérogènespotentiels

Poussièresfibrinogènes

Irritantspulmonaires

Inhibiteurshématose

pneumoconioses

COBALTCHROME VI

NICKELCADMIUM

BERYLLIUM

THORIUMBERYLLIUM

SILICEAmorphe

FER

ETAIN

« Principales affections engendrées »Guide pratique de ventilation n° 7 INRS

OZONE

NO2

CO

NO

AluminiumAntimoine

BaryumBérylliumChromeCuivre

FluoruresMagnésiumManganèseMolybdène

NickelPlombTitane

VanadiumZinc

Zirconium

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Risques du soudage : risques physiques

Rayonnements : UV : brûlures cutanées plus ou moins sévères; risques occulaires : kérato-conjonctivite, « coup d’arc ». IR : cataracte et brûlure rétinienne. Visible, lumière bleue : éblouissement et fatigue visuelle.Bruit : lié au procédé de soudage, mais le plus souvent aux activités de préparation (meulage, découpe) et/ou au bruit du poste de soudage ou de la ventilation.Chaleur : Vibrations : outils pneumatiques à main utilisés lors des activités de préparation.

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AUTRES RISQUES :•Manutention et postures• Electrique• Incendie et explosion• Radiations ionisantes• Champs électromagnétiques• Charge mentale

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Démarche d’évaluation des risques du soudage Analyse du cycle de travail, travail prescrit Analyse de l’activité, travail réel Installation : caractéristiques des locaux, matériel… Analyse du poste de travail : nécessite une

approche de différents paramètres : le soudage : caractéristiques liées au procédé mis en

œuvre les pièces à souder : contraintes propres, taille, poids,

manutention, revêtement de surface le soudeur : les interactions homme / procédé de soudage

Personnel : effectif, caractéristiques, biométrologie Métrologie d’ambiance

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Métrologie d’ambiance : évaluation de l’exposition au bruit

sur un chantier de soudage Entreprise concernée : Gaz de Strasbourg, fournisseur et

distributeur de gaz naturel, 79 communes desservies, 1600 km de réseau et 336 agents équivalents temps plein, dont 4 soudeurs réseau. Activités de soudage selon le procédé arc électrique et électrode enrobée, sur chantiers extérieurs.

Origine de la demande : document unique, dans lequel

le risque bruit apparaît sur l’ensemble des postes poste soudeur réseau : 2ème sur la liste hiérarchisée des activités le bruit : 2ème sur la liste hiérarchisée des risques Premier en priorité pour les actions d’évaluation des risques

R=GxFx10(1-M)

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Evaluation de l’exposition au bruit sur un chantier de soudageObjectifs: Quantification de l’exposition au bruit sur un poste de

soudage, (risque peu évalué et pris en compte) Calcul des niveaux d’exposition quotidien Lex,8h

et des niveaux de crête Lpc Comparaison aux valeurs réglementaires,

Directive Européenne du 6/02/2003 : > 80 dB(A) avec Lcrête = 135 dB(C) : mise à disposition de protecteurs auditifs > 85 dB(A) avec Lcrête = 137 dB(C) : port obligatoire de protecteurs auditifs

Analyse d’activité et mise en évidence d’autres risques associés

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Pré étude :Chantier de deux jours, 17 et 18 mai 2006. Protection d’une conduite gaz passant sous une voie ferrée, avec mise en place d’un tuyau d’acier. Découpe à la meule, pointage d’un ferplat puis soudage à l’arc électrique et électrode enrobée des deux demi-coques.

Trois salariés présents: le soudeur, l’aide soudeur et le chauffeur.

Matériel employé pour l’étude (marque BRUEL & KJAER) : dosimètres-exposimètres de type 4443 de classe 2, calibreur acoustique type 4231, sonomètre de type 2250 de classe 1 logiciel d’application sous Windows PROTECTOR type 7825F.

.

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METHODOLOGIEExposimétrie : 3 salariés du chantier, deux journées, durée totale des mesures = 641 + 647 + 203 minutes

Opérations de meulage exclues de la moyenne, et évaluées à part

Sonométrie : meulage, groupe électrogène et groupe de soudage

A ce stade de l’étude ces résultats ne peuvent être extrapolés à d’autres chantiers

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Résultats des exposimétries Niveau d'exposition quotidien au bruit

L ex, 8h = 95,5 dB(A) soudeurL ex, 8h = 89,5 dB(A)  aide soudeurL ex, 8h = 89,5 dB(A)  chauffeurL ex, 8h = 106,5 dB(A)  opérations de meulage

Niveau pression acoustique de crête Lpc> 135 dB(C) = 9   et > 137 dB(C) = 6     soudeur> 135 dB(C) = 10  et > 137 dB(C) = 6 aide soudeur > 135 dB(C) = 0     chauffeur > 135 dB(C) = 0 opérations de meulage

Dépassement du seuil de danger Port de protections auditives obligatoire        

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Résultats des sonométries opérations de meulage

Curseur : (A) Leq=85,5 dB LFmax=91,0 dB LFmin=76,2 dB

007 meulage niveau groupe

16 31,50 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 16000 A C

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130dB 17/05/2006 10:33:14 - 10:34:15

HzLAeq

Port de protections auditives obligatoire

Niveau d’exposition au bruit entre 100,0 et 103,5dB(A), sur 4 spectres à proximité.

et à 86,0dB(A) pour unenregistrement à 10 mètres de la zone de meulage ◄

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Sonométries groupe électrogène et groupe de soudage

Curseur : (A) Leq=87,3 dB LFmax=91,8 dB LFmin=84,6 dB

008 groupe electro

16 31,50 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 16000 A C

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130dB 17/05/2006 10:38:33 - 10:39:04

HzLAeq

Niveau sonore des groupes électrogène : 88,0 dB(A)pas de bandes de fréquence dominantes

Port de protections auditives obligatoire

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Evaluation de l’atténuation du bruit sous protecteurs contre le bruit

Par bandes d’octave :

(sur les courbes de sonométrie mesurés pendant le meulage) Bouchons d’oreilles, modèle Quiet, Howard Leight : 75, 04 dB(A) Casque, type Viking; Bilsom : 68,53 dB(A)

Par la méthode SNR : (à partir des valeurs des niveaux d’exposition quotidiens)

soudeur monteur chauffeur

bouchons 68,1 dB(A) 61,9 dB(A) 61,9 dB(A)

casque 66,1 dB(A) 59,9 dB(A) 59,9 dB(A)

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Intérêt de poursuivre l’évaluation du risque bruit par des mesurages sur d’autres chantiers.

Mise en évidence d’autres risques qu’il conviendrait d’évaluer et de prévenirRisque postural : amplitudes articulaires extrêmes maintenues et en force.Manutentions manuelles de charge lourdes Exposition aux vibrations lors des phases de meulage Exposition importante aux fumées de soudage, gaz et poussières. (présence de Manganèse à 6,3 % et de fer à 5,4 % dans la baguette, 1 baguette pour 20 cm de cordon de soudure)

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Démarche de prévention

Stratégie de prévention : Bases législatives et réglementaires Evaluation du risque réel Actions à la source Prévention technique collective Prévention technique individuelle Prévention médicale Formation et information des salariés

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Actions à la source : Suppression du risque : achat ou fabrication de pièces nenécessitant pas de soudage. Substitution des substances et procédés dangereux : Par exemple béryllium, thorium. Remplacement des électrodes en tungstène thorié/cérié. Alliages d’apport sans plomb : étain-argent, étain-cuivre. Soudage sous gaz protecteur préféré à l’arc et électrode enrobée (choix : TIG/MIG et MIG/MAG) Modification du procédé, afin d’agir sur la composition des fumées :addition de zinc dans le fil d’apport(MIG) diminue la teneur en chrome hexa valent des fumées . Captage ou aspiration des fumées à la source : aspiration

localisée, aspiration à l’outil (torches procédé MIG et MAG), cabine de soudage, caisson aspirant, tables aspirantes, masques aspirants. Photo perso CFA Eschau

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Prévention technique collective

Automatisation du procédé Aspiration, ventilation générale Cloisonnement, confinement du poste Propreté des locauxProtection incendie, explosion

et risque électrique

www.etab.ac-caen.fr

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Prévention technique individuelle

Vêtements de travail : coton ignifugé non souillé et cuir (tablier, boléro, manchettes, guêtres…)

Protection des mains : chaleur et coupuresProtection des yeux : lunettes, écrans, masques, cagoules,

filtres adaptés au procédé de soudage Protection respiratoire : masque filtrant, masques à cartouches (peu utilisés), appareils à adduction d’air, appareils respiratoires isolantsMesures d’hygiène : manger, fumer…lavage mains,

douches, vêtements

www.otua.org

www.protechnique.fr

www.castolin.net

Photo perso, CFA Eschau Il s’équipe pour le soudage www.inrs.fr

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Prévention médicaleVISITE MEDICALE

Surveillance réglementaire : SMR, en cas d'exposition au bruit, au plomb, à des agents cancérogènes. Surveillance conseillée : Recherche d'une intoxication aiguë Examen clinique avec contrôle cardiovasculaire, respiratoire,

neurologique, cutané, ostéoarticulaire, hépatique, urinaire Recherche d'une pathologie chronique : broncho-pulmonaire, ORL,

ophtalmologique, articulaire ou périarticulaire, néphro urologique, hépatique, neurologique.

EXAMENS COMPLEMENTAIRES :Surveillance réglementaire :exposition au bruit ou au plombSurveillance conseillée : épreuves fonctionnelles respiratoires,

radiographie pulmonaire. SUIVI POSTPROFESSIONNEL:

exposition à des agents cancérogènes, les fumées de soudage sont classées 2B, cancérogène probable, par le CIRC

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Ce travail a permit de mettre en évidence :

une très grande diversité : des procédés de soudage, des matériaux utilisés, des conditions de mise en œuvre (atelier, chantier), de l’importance des expositions (les procédés les plus exposants sont aussi les plus utilisés), des moyens de prévention en place (en particulier contre les fumées)

l’importance à la fois quantitative mais aussi qualitative des risques auxquels les soudeurs sont exposés :Il y a identification et prise en compte de la plupart des risques, néanmoins il convient d’être vigilant sur des risques apparaissant comme mineurs tels le risque sonore et postural.

Cette extrême diversité combinée à l’importance à la fois

quantitative mais aussi qualitative de l’exposition professionnelle des soudeurs, met en évidence:la nécessité d’une évaluation au cas par cas, qui prendra en considération l’ensemble des expositions.

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Conclusion Nous avons tenté de clarifier les différents procédés de soudage.La compréhension des procédés mis en œuvre devant permettre une facilitation des démarches de prévention du médecin du travail.

Une première approche concernant l’exposition au bruit des soudeurs a permis une sensibilisation à ce risque qui n’apparaît pas toujours comme prééminent.

Dans l’avenir proche il deviendra indispensable de prendre en considération l’exposition des soudeurs aux nanoparticules présentes dans les fumées de soudage.

MERCI DE VOTRE ATTENTION