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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 2006
Docteur TONDINI épouse MICHEL Fabienne
1
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
2
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
3
Les principaux procédés
de soudage

Le soudage au gaz
ou au chalumeau

Le soudage à l’arc
électrique
4
4 paramètres dans le soudage:
1. Le métal de base
2. Le métal d’apport,
autogène ou hétérogène
baguette 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
5
Le soudage au gaz
ou au chalumeau :
☻soudage oxyacétylénique
☻ brasage
☻ soudobrasage
6
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
7
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.
8
Soudure apparentée à du « grand art »
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
TIG
Électrode
fusible
Fil
plein
Manuel
avec
Électrode
enrobée
MAG
MIG
10
Soudage manuel à l’arc électrique
avec électrode enrobée, principe :
Fiche pratique de sécurité
INRS ED 83
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).
11
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
Soudage type TIG, plg.chez-alice.fr
 Protection : gaz inerte,
Argon ou Argon-Hélium
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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 chimiques
GAZ 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
Aluminium
Antimoine
Baryum
Béryllium
Chrome
Cuivre
Fluorures
Magnésium
Manganèse
Molybdène
Nickel
Plomb
Titane
Vanadium
Zinc
Zirconium
POUSSIERES
SILICE
Amorphe
COBALT
GAZ
BERYLLIUM
THORIUM
FER
ETAIN
Poussières de Poussières
surcharge fibrinogènes
radioactif
bérylliose
CHROME VI
NICKEL
CADMIUM
BERYLLIUM
OZONE
CO
NO2
NO
Irritants
Inhibiteurs
Cancérogènes pulmonaires hématose
potentiels
 pneumoconioses
Irritants, toxiques
allergisants
« Principales affections engendrées 19»
Guide pratique de ventilation n° 7 INRS
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.
20
AUTRES RISQUES :
•Manutention et postures
• Electrique
• Incendie et explosion
• Radiations ionisantes
• Champs électromagnétiques
• Charge mentale
21
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)
23
Evaluation de l’exposition au bruit
sur un chantier de soudage
Objectifs:




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
24
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.
.
25
METHODOLOGIE
Exposimétrie : 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)
L ex, 8h = 89,5 dB(A)
L ex, 8h = 89,5 dB(A)
L ex, 8h = 106,5 dB(A)
soudeur
aide soudeur
chauffeur
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
007 meulage niveau groupe
dB
130
Niveau d’exposition au bruit
entre 100,0 et 103,5dB(A),
sur 4 spectres à proximité.
17/05/2006 10:33:14 - 10:34:15
120
110
100
90
80
70
et à 86,0dB(A) pour un
enregistrement à 10 mètres
de la zone de meulage
◄
60
50
40
30
20
10
500
250
125
63
31,50
LAeq
Curseur : (A) Leq=85,5 dB LFmax=91,0 dB LFmin=76,2 dB
16
1000
2000
4000
8000
16000
A
C
Hz
Port de protections auditives obligatoire
28
Sonométries groupe électrogène
et groupe de soudage
008 groupe electro
dB
130
17/05/2006 10:38:33 - 10:39:04
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
16
31,50
63
125
250
500
LAeq
Curseur : (A) Leq=87,3 dB LFmax=91,8 dB LFmin=84,6 dB
1000
2000
4000
8000
16000
A
C
Hz
Niveau sonore des groupes électrogène : 88,0 dB(A)
pas de bandes de fréquence dominantes
Port de protections auditives obligatoire
29
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
59,9 dB(A)
59,9 dB(A)
66,1 dB(A)
30
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 prévenir
Risque 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
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baguette, 1 baguette pour 20 cm de cordon de soudure)
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 ne
nécessitant 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
Photo perso CFA Eschau
aspirantes, masques aspirants.

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Prévention technique collective
 Automatisation du procédé
 Aspiration, ventilation générale
 Cloisonnement, confinement du poste
 Propreté des locaux
Protection incendie, explosion
et risque électrique
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www.etab.ac-caen.fr
Prévention technique individuelle
www.otua.org
Vêtements de travail : coton ignifugé non souillé et cuir
(tablier, boléro, manchettes, guêtres…)
Protection des mains : chaleur et coupures
Protection des yeux : lunettes, écrans, masques, cagoules,
filtres adaptés au procédé de soudage www.protechnique.fr
Protection respiratoire : masque filtrant, masques à
cartouches (peu utilisés), appareils à adduction d’air,
appareils respiratoires isolants
www.castolin.net
Mesures d’hygiène :  manger, fumer…lavage mains,
douches, vêtements
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Photo perso, CFA Eschau
Il s’équipe pour le soudage www.inrs.fr
Prévention médicale
VISITE 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 plomb
Surveillance conseillée : épreuves fonctionnelles respiratoires,
radiographie pulmonaire.
SUIVI POSTPROFESSIONNEL:
exposition à des agents cancérogènes, les fumées de soudage sont
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classées 2B, cancérogène probable, par le CIRC
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
38