L'impact des fumées de soudage ne doit pas être sous-estimé

Les effets sur la santé peuvent aller (très) loin

Les dangers des fumées de soudage ont été sous-estimés pendant des années, ce qui n'a malheureusement pas été sans conséquences pour de nombreux soudeurs. Bien que les facteurs de génération soient progressivement mieux connus, la détermination de l'exposition réelle reste un problème de longue date. Entre-temps, un certain nombre de méthodes ont été développées, qui peuvent être anticipées au moyen d'une stratégie de santé au travail. Une bonne prévention et des mesures techniques sont et restent indispensables, mais la perception et l'implication des travailleurs le sont tout autant.

Aérosols de condensation

Les fumées de soudage sont constituées de particules de poussière métallique extrêmement fines (sèches) – les aérosols de condensation – qui, en raison de leur petite taille (< 1 µm), pénètrent dans l'organisme par inhalation; environ 90% d'entre elles proviennent des matériaux d'apport. La quantité de fumées de soudage dépend également de plusieurs facteurs:

• la présence de rouille, d'anti-projections et d'inhibiteurs de rouille, et/ou de fluides de coupe résiduels;
• le pourcentage de CO₂ dans le gaz de protection: plus il y a de CO₂, plus il y a de fumées;
• la tension de soudage: plus la tension de soudage augmente, plus l'arc est long et plus l'émission de fumées est importante;
• l'ampérage et le type de courant de soudage: courant alternatif ou courant continu (voir ci-dessous).

La législation oblige les entreprises à maintenir les fumées de soudage dans la zone respiratoire du soudeur en dessous d'une certaine valeur limite (anciennement la valeur MAC). Aux Pays-Bas, cette valeur est de 1 mg/m³ calculée sur 8 heures. En Belgique, elle est de 5 mg/m³.

Impact

La concentration est la plus élevée dans le panache de fumée qui s'élève du point de soudage; plus le processus de soudage dure longtemps, plus la quantité de fumée générée est importante. La fumée de soudage forme une nappe de fumée de soudage à une hauteur d'environ 4 à 6 m: plus la température et la vitesse sont élevées, plus la fumée s'élève rapidement.

Sa nocivité varie en fonction du type de métal, de la durée d'inhalation et de la toxicité, qui varie en fonction de la technique de soudage. Par exemple, les alliages peuvent dégager des substances telles que le cuivre, le chrome, le nickel et le plomb; dans le cas de l'acier inoxydable, le chrome-VI, cancérigène. Comme le soudeur, mais aussi d'autres membres du personnel, sont exposés à ces substances, il est important de minimiser les risques pour la santé.

Bien que les facteurs de causalité soient de mieux en mieux connus, il est difficile de déterminer l'ampleur de l'exposition réelle (voir encadré). L'environnement de travail et le soudeur ont tous deux une influence. Il est important d'augmenter autant que possible la distance entre la zone de respiration et l'objet à souder en procédant à des ajustements ergonomiques.

Technologie de soudage

Outre les fumées de soudage, des gaz sont souvent libérés. La technique de soudage utilisée en détermine la proportion:

• le soudage à l'arc avec électrode enrobée génère beaucoup de fumées de soudage et peu de gaz;
• le soudage MIG/MAG dégage à la fois des fumées de soudage et des gaz;
• le soudage OP génère peu de fumées de soudage et peu ou pas de gaz;
• le soudage TIG produit peu de fumées de soudage et beaucoup de gaz.

On constate que l'émission de fumées est similaire pour le soudage MIG/MAG et le soudage à l'électrode enrobée. Il est probable que la combinaison d'une intensité de courant élevée et d'un fil fin dans le soudage au gaz entraîne une émission de fumées plus intense.

Dans le cas des électrodes enrobées, où l'intensité du courant est plus faible en raison du diamètre plus épais de l'âme, la production de fumée est en fait intensifiée par les constituants présents dans l'enveloppe. De même, lors du soudage avec des électrodes enrobées, le dégagement de fumée est plus important en courant alternatif qu'en courant continu.

Effets sur la santé

Les effets sur la santé des particules et des gaz libérés sont très variables.

Particules libérées

• Cadmium: lors du soudage avec des électrodes et/ou des matériaux contenant du cadmium. L'inhalation des oxydes libérés peut entraîner une irritation et/ou une inflammation des tissus pulmonaires et/ou un œdème pulmonaire et éventuellement déclencher la maladie de Parkinson;
• Oxydes de chrome-IV et de chrome-VI: lors du soudage d'acier inoxydable ou d'alliages à haute performance contenant plus de 4% de chrome. Il peut en résulter un empoisonnement au chrome, une dermatite, un cancer (dans le cas du chrome-VI) et/ou de l'asthme;
• Plomb: une exposition à long terme peut entraîner des problèmes cardiovasculaires et rénaux. L'exposition à des concentrations élevées peut entraîner des troubles cérébraux aigus, pouvant aller jusqu'au coma.

Gaz d'échappement

• Oxyde d'azote: peut provoquer une irritation et une inflammation des voies respiratoires, des yeux, de la gorge et du nez. Une forte concentration de NO₂ peut provoquer des crises d'asthme chez les personnes sensibles;
• Dioxyde de carbone/gaz acide carbonique: peut mettre la vie en danger en cas d'inhalation de concentrations supérieures à 10%. L'inhalation prolongée de faibles concentrations de CO₂ entraîne de légers maux de tête, des nausées, des vomissements et de la fatigue;
• Monoxyde de carbone: se lie rapidement à l'hémoglobine (Hb) des globules rouges (HbCO); l'absorption d'oxygène n'est donc plus possible.

MESURE DU SANG
Mesure de l'air: via un capteur de mesure dans le casque ou la cagoule de soudage. Les microfiltres qu'il contient captent les aérosols de condensation qui se produisent dans la zone respiratoire du soudeur, puis analysent les métaux présents.

Biosurveillance: détermination de l'exposition interne aux métaux par l'examen du sang, de la sueur et/ou de l'urine.

"Assistant fumées de soudage": outil qui, à partir d'une base de données contenant les résultats de plus de 1.250 mesures effectuées, génère une estimation quantitative (avec intervalle de confiance) pour une situation de travail spécifique.

L'évaluation des niveaux d'exposition est réservée à un ingénieur industriel qualifié.

Stratégie de santé et d'hygiène au travail

Les facteurs importants pour choisir la bonne protection sont la posture et la position de soudage, la taille et les options de ventilation de la zone de travail, la technique de soudage, la durée du soudage, le matériau à souder et la concentration de particules.

Les mesures à prendre pour créer un environnement de travail sain et sûr font partie de ce que l'on appelle la "stratégie de santé et de sécurité au travail"

Les étapes permettant d'obtenir un environnement de travail sain et sûr font partie de ce que l'on appelle la "stratégie de santé et de sécurité au travail", chaque étape venant s'ajouter à celle qui la précède.

• Étape 1: élimination des causes (mesures à la source), par exemple en utilisant une technique d'assemblage différente ou un procédé de soudage moins nocif;
• Étape 2: mesures techniques, par exemple l'aspiration de la source ou du chalumeau et/ou la ventilation de la pièce;
• Étape 3: mesures collectives, telles que l'aménagement d'une zone de soudage séparée et/ou une organisation différente du travail (rotation des tâches);
• Étape 4: les équipements de protection individuelle, pour la protection respiratoire, allant d'un masque anti-poussière fine à un casque relié à un filtre ou à une arrivée d'air frais et propre.

Dans ce qui suit, l'accent sera mis sur l'étape 2.

Mesures techniques

L'extraction des fumées de soudage peut être réalisée de deux manières:

L'extraction à la source ou ponctuelle

Cette forme d'extraction des fumées de soudage est toujours préférable. On distingue deux types d'extraction:

L'extraction fixe où (en partie) parce que le système est fixé au mur, le soudeur jouit d'une liberté de mouvement optimale. Les composants caractéristiques sont:

• le filtre: il capture les fumées de soudage et empêche leur dispersion. Le choix du type de filtre est déterminé par la composition (attendue) des fumées de soudage;
• un ventilateur séparé ou intégré, responsable de la capacité d'extraction nécessaire;
• un bras d'extraction monté sous le caisson filtrant, pour lequel il est essentiel que la capacité d'extraction et le diamètre du bras soient en adéquation.

Extraction mobile à l'aide d'une unité mobile dotée d'un bras d'extraction flexible ou d'une installation centrale avec plusieurs tuyaux d'extraction. L'unité est généralement équipée d'un système de filtrage à plusieurs étages; les extracteurs dotés de filtres remplaçables sans contamination sont préférables.

L'extraction par torche, dans laquelle un système d'extraction est intégré dans le col de cygne qui aspire les fumées de soudage au moyen d'un vide poussé vers un système de filtrage. Le vide requis se situe entre 13 et 20 kPa et le débit d'extraction entre 55 et 100 m³/heure. Avec cette forme d'extraction à la source – qui convient aujourd'hui au soudage MIG/MAG et TIG – la torche et le système d'extraction doivent être conformes à la norme NEN-EN-ISO 21904.

L'extraction robotisée offre une solution lorsque des niveaux élevés de fumées et de poussières apparaissent en raison des longues durées de fonctionnement de l'équipement de soudage robotisé. La combinaison d'une hotte d'extraction et d'un système à faible vide – une solution à vide poussé peut servir d'alternative ou de complément – garantit que l'air contaminé est extrait de la cellule de soudage, suivi d'une recirculation d'air filtré et propre.

Systèmes de ventilation

Lorsque l'extraction à la source n'est pas possible, l'option préférée est la ventilation, avec ou sans purification de l'air. Même dans ce cas, les options sont diverses.

La ventilation spatiale ou extérieure – la forme la plus simple – présente l'inconvénient d'entraîner des pertes de ventilation considérables et de laisser l'air non filtré à l'extérieur de la pièce.

La recirculation par mélange se fait à l'aide d'un système de mélange. Dans ce cas, l'air – dont un tiers est frais grâce à la ventilation – circule longtemps avant de quitter la pièce par le système d'évacuation.

Un système push-pull où la quantité d'air entrant et d'air sortant est équilibrée. Par rapport à la recirculation par mélange, l'air circule moins longtemps.

La ventilation par déplacement est entièrement axée sur la zone de vie – où se trouve le personnel – et est complémentaire de l'extraction à la source. L'air propre et frais au fond du hall se réchauffe progressivement sous l'influence des activités qui s'y déroulent et, grâce aux thermes naturels, monte jusqu'à l'endroit où se trouve le système d'extraction.

Méthodologie PIMEX

Même si une entreprise prend toutes sortes de mesures (de précaution) dans le cadre de la protection contre les fumées de soudage, leur succès dépendra de la perception et de l'implication des employés, y compris des non-soudeurs.

Cela peut être influencé par la méthodologie dite PIMEX, où PIMEX signifie Picture Mix Exposure (mélange d'images et d'expositions). Grâce à un équipement de mesure, une caméra vidéo et un logiciel spécial, l'exposition est visualisée en temps réel, ce qui permet d'adapter les actions et le comportement en conséquence.

Avec la collaboration d'Abicor Binzel, Kemper et Plymovent