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Dangers du soudage : Principaux risques et conseils de sécurité

Dernière mise à jour :
4 mai 2024
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Table des matières

I. Risques liés aux opérations de soudage

Dans les techniques de sécurité, les facteurs qui affectent la sécurité de la production sont appelés facteurs dangereux.

La diversité des méthodes de soudage modernes signifie que les soudeurs entrent souvent en contact avec des gaz et des matériaux inflammables et explosifs, des moteurs électriques, des appareils électriques, des machines, et travaillent même dans des environnements difficiles tels que des espaces confinés, en haute altitude ou sous l'eau. Par conséquent, les principaux risques liés au processus de soudage sont l'incendie, l'explosion, l'électrocution, les brûlures, l'empoisonnement aigu, les chutes en haute altitude et les chocs avec des objets.

Les principaux dangers du soudage et du coupage au gaz sont l'incendie et l'explosion. Le choc électrique lors du soudage à l'arc est un risque majeur courant dans les diverses méthodes de soudage qui utilisent l'énergie électrique convertie en énergie thermique, et il existe également un risque d'endommagement de la machine lors du soudage par résistance. Il existe également des risques uniques dans divers environnements de travail spéciaux, tels que le risque de chute de hauteur dans les opérations de soudage et de coupage en haute altitude.

II. Facteurs nocifs dans les opérations de soudage

Dans les techniques de sécurité, les facteurs qui affectent la santé humaine sont appelés facteurs nocifs.

Pendant les opérations de soudage, les facteurs nocifs affectant la santé humaine peuvent être divisés en deux catégories principales : les facteurs nocifs physiques et les facteurs nocifs chimiques. Dans les conditions de soudage, les facteurs nocifs ont un effet à long terme sur le corps humain et présentent des risques pour la santé. Les facteurs physiques nocifs qui peuvent exister dans l'environnement de soudage comprennent le rayonnement de l'arc, les champs électriques à haute fréquence, le rayonnement, le rayonnement thermique, les éclaboussures de métal, le bruit, etc. et les facteurs chimiques nocifs peuvent comprendre les fumées de soudage et les gaz nocifs. Les facteurs de nuisance chimiques peuvent comprendre les fumées de soudage et les gaz nocifs. Les facteurs de nuisance des différentes méthodes de soudage sont indiqués dans le tableau 13-1.

Tableau 13-1 Facteurs nocifs des différentes méthodes de soudage

Méthodes de soudageFacteurs nuisibles
Rayonnement de l'arcChamp électrique à haute fréquencePoussière et fuméeGaz nocifsÉclaboussures de métalRayonnementBruit
Soudage à l'électrode en bâtonÉlectrode acide1-211--
Électrode à faible teneur en hydrogène1-312--
Électrode à poudre de fer à haut rendement1-411--
Soudage sous laitier électroconducteur--1----
Soudage à l'arc submergé--21---
CO2 gazeux

Soudage à l'arc sous protection métallique
Fil fin1-111--
Fil grossier2-212--
Fil tubulaire2-311--
Soudage au gaz inerte de tungstène221211-
Soudage au gaz inerte métalliqueSoudage de l'aluminium et des alliages d'aluminium3-231--
Soudage de l'acier inoxydable2-121--
Souder le laiton2-321--
Soudage à l'arc plasmaMicrobeam11-1-1-
Courant élevé21-1-1-
Découpe à l'arc plasmaMatériau en aluminium3123212
Matériau en cuivre3134212
Acier inoxydable3122112
Soudage par faisceau d'électrons-----3-
Soudage au gaz (soudage du laiton, de l'aluminium)--11---
BrasageBrasage à la flamme---1---
Brasage au bain de sel---4---

1. Les chiffres du tableau indiquent le degré d'impact (pour référence) ; ① mineur ; ② modéré ; ③ fort ; ④ le plus fort.

2. Le soudage au gaz inerte de tungstène, le soudage à l'arc plasma et le coupage, l'utilisation d'électrodes de tungstène thorié entraîne une légère radioactivité, l'utilisation d'électrodes de tungstène cérié n'entraîne pas de radioactivité ;

3. Lors de l'utilisation de l'amorçage d'arc à haute fréquence, les champs électromagnétiques à haute fréquence sont nocifs dans les situations où les amorçages d'arc sont fréquents.

1. Rayonnement de l'arc

La température de l'arc de soudage est élevée, la température de l'arc dans le soudage à l'arc sous protection métallique atteint plus de 3000°C, et la température au centre de la colonne d'arc dans l'arc plasma atteint 18000~24000°C, produisant une lumière d'arc intense, principalement une lumière visible intense et des rayons ultraviolets et infrarouges invisibles.

La surface de la peau exposée au rayonnement ultraviolet de l'arc de soudage devient noire. La peau exposée au rayonnement infrarouge de l'arc de soudage subit des brûlures thermiques. L'impact du rayonnement de l'arc sur les organes visuels est indiqué dans le tableau 13-2. La comparaison de l'intensité du rayonnement de l'arc pour différentes méthodes de soudage (partie ultraviolette) est présentée dans le tableau 13-3.

Tableau 13-2 Effets de l'arc électrique sur les organes visuels

CatégorieLongueur d'onde/μmNature de l'impact
Invisible Ultraviolet (Court métrage)<310Provoque une photokératite. Les symptômes apparaissent quelques heures plus tard : maux de tête, fortes douleurs oculaires, larmoiement, photophobie, rougeur de la conjonctive, gonflement des cellules épithéliales de la cornée et œdème des cellules du stroma cornéen.
Ultraviolet invisible (long)310 ~400Pas d'effet apparent sur les organes visuels
Lumière visible400~750Lorsque le rayonnement lumineux est intense, il peut endommager la rétine et la choroïde. Les lésions rétiniennes graves peuvent entraîner une baisse de la vision, voire la cécité ; les effets à court terme comprennent des vertiges.
Infrarouge invisible (court métrage)750~1300Une exposition répétée à long terme peut provoquer des cataractes à la surface du cristallin, qui devient progressivement trouble.
Infrarouge invisible (long)Au-dessus de 1300Les yeux ne sont endommagés que lorsque l'impact est violent

Tableau 13-3 Comparaison de l'intensité du rayonnement de l'arc pour différentes méthodes de soudage (partie ultraviolette)

Longueur d'onde /nmIntensité relative
Soudage au plasmaSoudage à l'arc sous argonSoudage à l'arc sous protection métallique
200~2331.9110.025
233~2601.321.10.059
260~2902.211.20.6
290~3204.413.9
320~35071.25.61
350~4004.81.19.35

2. Fumées de soudage

Les opérations de soudage et de découpage génèrent diverses fumées. Les fumées sont des particules de métaux, de non-métaux et de leurs composés produites pendant le processus de fusion des matériaux à souder et à couper, ainsi que des matériaux de soudage. Les fumées sont un terme général pour désigner la fumée et la poussière, celles dont le diamètre est inférieur à 0,1μm étant appelées poussière.

Les quantités de poussières émises par plusieurs types de soudage à l'arc sont indiquées dans le tableau 13-4.

Tableau 13-4 Quantités de poussières émises par plusieurs types de soudage à l'arc

Méthode de soudageMatériaux de soudage et diamètre /mmÉmission de poussières par kilogramme de matériau de soudage /m
Soudage à l'arc sous protection métalliqueE5015,411 ~16
E4303,46~8
LE CO 2 Soudage1.65~8
Soudage au gaz inerte de tungstène1.62~5
Soudage à l'arc submergé50.1 ~0.3

La composition chimique des fumées de baguettes de soudage pour l'acier de construction est indiquée dans le tableau 13-5.

Tableau 13-5 Composition chimique des fumées de baguettes de soudage pour l'acier de construction (fraction de masse) (%)

Composition des fuméesModèle de baguette de soudage
E4303E5015
Fe2O348.1224.93
SiO217.935.62
MnO7.186.3
TiO22.611.22
CaO0.9510.34
MgO0.27-
Na2O6.036.39
K2O6. 81-
CaF2-18.92
KF-7.95
NaF-13.71

LE CO 2 Les concentrations mesurées de gaz et de fumées nocifs pendant le soudage sont indiquées dans le tableau 13-6.

Tableau 13-6 Concentrations mesurées de gaz nocifs et de fumées de soudage lors du soudage au CO2

Emplacement de la mesureFumées de soudage/(mg/m 3 )CO/(mg/m3)NON2/(mg/m3)O3/(mg/m3)LE CO2(% )
Cabine20.0~55.020.0~96.01. 0 ~3.00.01 ~0. 030.14 ~0.47
Espace semi-fermé40. 0 ~90.080.0 ~140.02. 0 ~4.00.4~0.60.30 ~0.70

Au cours du processus de soudage, l'exposition prolongée aux fumées peut provoquer, entre autres, la pneumoconiose du soudeur, la fièvre des fumées métalliques et l'empoisonnement au manganèse. La pneumoconiose est l'un des principaux problèmes de sécurité et de santé liés au soudage, dont l'impact est le plus important.

La pneumoconiose se manifeste généralement lentement, avec des symptômes tels que l'essoufflement, la toux, l'expectoration, l'oppression thoracique et la douleur thoracique. Certains patients atteints de pneumoconiose présentent également une faiblesse, une perte d'appétit, une réduction de la capacité pulmonaire et une perte de poids.

3. Gaz nocifs

Les opérations de soudage et de découpage produisent divers gaz nocifs, notamment de l'ozone, des oxydes d'azote, du monoxyde de carbone, du CO 2 et le fluorure d'hydrogène. Les valeurs de concentration maximales autorisées spécifiées dans la norme GBZ1-2010 sont indiquées dans le tableau 13-7. Les concentrations d'ozone pour différentes méthodes de soudage à l'arc sous argon sont indiquées dans le tableau 13-8.

Tableau 13-7 Valeurs de mesure des gaz nocifs de soudage

Nom des substances nocivesValeurs mesurées sur le site/ (mg/m 3 )Concentration maximale autorisée  / (mg/m 3 )
L'ozone (O 3 )0.13 ~0.260.3
Oxyde nitrique (converti en NO 2 )0.1~1.11
Monoxyde de carbone (CO)4. 2 ~1530 *
LE CO2(CO2)-10 *
Fluorure d'hydrogène (converti en F)16.75~51.22

① Valeurs de mesure pour les zones mal ventilées telles que les cabines, les chaudières, les réservoirs, etc.

② Se référer aux valeurs spécifiées dans CB11719.1 ~26 ~1989 ; *Concentration admissible pour l'exposition à court terme.

Tableau 13-8 Concentration d'ozone pour différentes méthodes de soudage à l'arc sous argon

CatégorieMatériel de soudageConcentration dans la zone respiratoire du soudeur / (mg/m 3 )Temps de dépassement de la concentration maximale autorisée
Soudage à l'arc automatiqueAluminium29.23146.15
Soudage à l'arc semi-automatiqueAluminium1995
Soudage manuel à l'arc en tungstèneAluminium15.2576.12

L'ozone est produit par l'action photochimique du rayonnement ultraviolet sur l'air. Lorsque la concentration d'ozone dépasse le niveau admissible, elle provoque souvent une sécheresse de la gorge, une toux, une oppression thoracique, une fatigue, des vertiges et des courbatures, et dans les cas les plus graves, elle peut provoquer une bronchite.

Les oxydes d'ammoniac sont formés par la recombinaison des molécules d'ammoniac et d'oxygène dans l'air sous l'effet des températures élevées du soudage. Les oxydes d'azote contenus dans les fumées de soudage sont principalement du dioxyde d'ammoniac et du monoxyde d'azote. L'oxyde d'ammoniac étant instable, il s'oxyde facilement en dioxyde d'azote. Les oxydes d'azote sont des gaz irritants qui peuvent provoquer une forte toux, des difficultés respiratoires et une faiblesse générale.

Le monoxyde de carbone produit pendant les opérations de soudage et de découpage est un gaz toxique qui pénètre dans la circulation sanguine par les voies respiratoires à partir des alvéoles et se combine à l'hémoglobine pour former de la carboxyhémoglobine, qui entrave la capacité du sang à transporter l'oxygène, provoquant une hypoxie des tissus et entraînant une intoxication au monoxyde de carbone.

Le dioxyde de carbone est un gaz asphyxiant ; une inhalation excessive peut provoquer une irritation des yeux et du système respiratoire et, dans les cas graves, peut entraîner des difficultés respiratoires, des troubles de la perception, un œdème pulmonaire, etc.

La production de fluorure d'hydrogène est principalement due à la décomposition de la fluorine (CaF 2 ) contenu dans l'enrobage alcalin de l'électrode sous l'action d'arcs électriques à haute température. Le fluorure d'hydrogène se dissout facilement dans l'eau pour former de l'acide fluorhydrique, qui est très corrosif. L'inhalation de fortes concentrations de fluorure d'hydrogène irrite fortement les voies respiratoires supérieures et peut également provoquer des ulcères de la conjonctive oculaire, de la muqueuse nasale, de la cavité buccale, de la gorge et de la muqueuse bronchique et, dans les cas graves, une bronchite et une pneumonie peuvent survenir.

4. Substances radioactives

Les électrodes de tungstène contenant du thorium sont utilisées pour le soudage et le découpage à l'arc TIG et plasma. Les électrodes de tungstène au thorium brûlées se diffusent dans l'air sur le site d'exploitation sous forme d'aérosols. Le niveau de danger est souvent évalué en mesurant la turbidité des aérosols α-radioactifs à longue durée de vie dans l'air du site et la contamination α-radioactive sur diverses surfaces d'objets. Voir le tableau 13-9 pour les valeurs de mesure de la radioactivité des électrodes en tungstène.

Tableau 13-9 Valeurs de mesure de la radioactivité des électrodes en tungstène au thorium

Méthode de traitementConcentration d'aérosols α-radioactifs (×10 -15 Li/L)Concentration en aérosols de thorium (×10 -11 Li/L)
Valeurs des normes sanitaires nationales23
Soudage TIG-0.0006~0.0011
Découpe à l'arc plasmaArrière-plan ~1,6Contexte
Soudage à l'arc plasma3.250.00011 ~0.0008
Pulvérisation à l'arc plasmaArrière-plan ~0,10.007~0.01
Affûtage d'une électrode à aiguille en tungstène12.5~15.51.1
Salle de stockage des électrodes à aiguille en tungstène-0.041 ~0.043

Comme le montre l'analyse numérique du tableau 13-9, la dose radioactive produite au cours des opérations de soudage et de coupage avec des électrodes en tungstène thorié n'est pas suffisante pour causer des dommages à la santé. Toutefois, l'affûtage des électrodes de tungstène thorié dépasse les normes sanitaires, et les grands entrepôts d'électrodes de tungstène doivent également prendre des mesures de protection correspondantes. Dans le cas contraire, l'exposition à long terme aux rayonnements ou la pénétration et l'accumulation fréquentes de petites quantités de matières radioactives dans l'organisme peuvent provoquer des maladies du système nerveux central, des organes hématopoïétiques et de l'appareil digestif.

5. Bruit

Dans le pistolet de pulvérisation à arc plasma, le bruit est généré par les fluctuations de la pression du flux d'air, les vibrations et les frottements, et il est éjecté à grande vitesse de la buse. Le niveau de pression acoustique pendant la pulvérisation à l'arc plasma peut atteindre 123 dB (A), le découpage à l'arc plasma de puissance courante (30 kW) 111,3 dB (A), et le découpage à l'arc plasma de puissance élevée (150 kW) 118,3 dB (A).

Les valeurs de bruit mentionnées ci-dessus dépassent toutes les normes nationales. Lorsque l'épaisseur de coupe augmente, la puissance requise augmente également, et donc l'intensité du bruit. Un bruit important est également émis lors de l'utilisation de burins pneumatiques et du gougeage à l'arc au carbone.

Un bruit fort ou une exposition prolongée au bruit peut provoquer des troubles de l'audition, voire la surdité. Le bruit a des effets néfastes sur le système nerveux central et le système cardiovasculaire, et peut provoquer de l'hypertension, de la tachycardie, de la fatigue et de l'irritabilité.

6. Champs électromagnétiques à haute fréquence

Le soudage à l'arc à l'argon sans électrode fondante et le soudage à l'arc plasma, le découpage, etc., utilisent des oscillateurs à haute fréquence pour amorcer l'arc, ce qui crée des champs électromagnétiques à haute fréquence sur le lieu de travail. Les intensités de champ électrique mesurées sont assez élevées, voir les tableaux 13-10 et 13-11.

L'exposition à long terme à de puissants champs électromagnétiques à haute fréquence peut provoquer des troubles neurologiques et une neurasthénie.

Tableau 13-10 Soudage manuel à l'arc sous argon avec électrode de tungstène Intensité du champ électrique à haute fréquence (unité : V/m)

LocalisationTêteCoffreGenouChevilleLa main
Avant le soudage58 ~6662~7628 ~8658 ~96106
Après le soudage38484820-
1m avant soudure7.6 ~209.5~205~240~23-
1m après le soudage7.87.820-
2m avant soudure00000
2m après le soudage00000

Tableau 13-11 Intensité du champ électrique à haute fréquence de l'arc plasma

Méthode de traitementValeur de résistance / (V/m)
Découpe à l'arc plasma13 ~38
Revêtement par arc plasma4. 2 ~6.0
Pulvérisation par arc plasma30 ~50

7. Autres facteurs nuisibles

Les éclaboussures de métal sont produites par les réactions métallurgiques dans le bain de fusion et le passage de gouttelettes, qui peuvent provoquer des brûlures et traverser les vêtements. Les soudeurs qui travaillent longtemps dans un environnement contenant les facteurs nocifs mentionnés ci-dessus sont extrêmement nuisibles à leur santé, c'est pourquoi des mesures de protection appropriées doivent être prises.

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