Fumées de Soudage : Acier Inoxydable & Chrome Hexavalent

Dans le monde de la métallurgie, le soudage est un métier d’une grande importance, un processus d’assemblage utilisant une chaleur intense pour fondre des pièces ensemble, provoquant ainsi leur fusion. Dans cette vaste industrie, l’acier inoxydable est un matériau prédominant en raison de sa polyvalence, de sa durabilité et de sa résistance à la corrosion. Cependant, le processus de soudage donne également naissance à un sous-produit préoccupant : les fumées de soudage.

Les fumées de soudage sont un mélange complexe de minuscules particules et de gaz qui peuvent présenter des risques significatifs pour la santé des soudeurs et de ceux qui se trouvent à proximité. Un polluant particulièrement préoccupant lors du soudage de l’acier inoxydable est le chrome hexavalent.

Comprendre les risques associés aux fumées de soudage, en particulier celles issues de l’acier inoxydable, est crucial pour les soudeurs et les employeurs, les agents de santé et de sécurité, et les régulateurs de l’industrie. Cet article de blog vise à examiner de manière exhaustive ces dangers, en se concentrant sur le chrome hexavalent et d’autres risques associés aux fumées de soudage de l’acier inoxydable.

Soudage de l’Acier Inoxydable & Fumées

L’acier inoxydable, un alliage robuste et polyvalent, est largement utilisé dans de nombreux secteurs, de la construction et de l’automobile aux équipements culinaires et médicaux. Sa grande durabilité, sa résistance à la corrosion et ses excellentes performances dans des conditions extrêmes en font un matériau de choix pour de nombreuses applications.

Le processus de soudage de l’acier inoxydable n’est pas très différent des autres formes de soudage, mais il a ses aspects uniques. Le soudage de l’acier inoxydable implique généralement l’utilisation de plusieurs techniques, telles que le soudage MIG (GMAW), le soudage TIG, ou le soudage à l’arc avec électrode enrobée (SMAW). La méthode choisie dépend de l’application spécifique, de l’épaisseur du matériau et de la qualité souhaitée.

L’acier inoxydable contient du fer, du chrome et du nickel, avec des traces d’autres éléments comme le manganèse, le silicium, et parfois le molybdène et le vanadium. Pendant le processus de soudage, une chaleur intense est appliquée au métal, ce qui conduit à la vaporisation de certains composants métalliques, créant un panache de fumées et de gaz.

Ces éléments ont donc une probabilité de faire partie de la fumée résultante. Cependant, la composition exacte de la fumée variera en fonction de facteurs tels que le processus de soudage, la composition des maétoriaux et consommables, la présence de revêtements sur l’acier et les paramètres de soudage.

Il est notable que le chrome dans l’acier inoxydable peut se transformer en chrome hexavalent, une forme toxique de chrome, pendant le soudage. Le chrome hexavalent est une préoccupation majeure en raison de ses propriétés cancérigènes et de son potentiel à causer d’autres problèmes de santé.

D’autres éléments comme le nickel, le manganèse et le fer peuvent également présenter des risques pour la santé s’ils sont inhalés ou ingérés.

Chrome Hexavalent : Le Danger Caché

Le chrome hexavalent, souvent appelé Cr(VI), est un danger particulier qui se cache dans les fumées générées lors du soudage de l’acier inoxydable. Comme l’acier inoxydable contient une quantité significative de chrome, une partie sera inévitablement libérée dans la fumée lors du soudage. Les températures élevées impliquées dans le soudage peuvent faire oxyder le chrome, le transformant en son état hexavalent.

 Le chrome hexavalent est classé comme cancérigène pour l’homme par l’ACGIH, avec des preuves substantielles le liant au cancer du poumon (source: PubMed). Lorsqu’il est inhalé, les fines particules peuvent pénétrer profondément dans le tissu pulmonaire, entraînant des effets sur la santé à court et à long terme. De plus, le CIRC a classé toutes les fumées de soudage comme cancérigènes.

Une exposition à court terme peut entraîner une irritation et des dommages aux yeux, à la peau et au système respiratoire. Les symptômes peuvent aller de l’écoulement nasal, des éternuements et de la toux à l’essoufflement, la respiration sifflante et l’oppression thoracique. Le contact avec les yeux et la peau peut entraîner des brûlures et des ulcères cutanés graves.

Cependant, une exposition à long terme pose une menace plus grave. L’inhalation chronique de fumées de chrome hexavalent peut entraîner des changements dans le système respiratoire, tels que le développement d’asthme professionnel (source: European Respiratory Journal), de bronchite chronique ou de cancer du poumon. De plus, il peut potentiellement causer des dommages au rein ou au foie et a été associé à des cancers du nez et des sinus (source: National Cancer Institute).

Autres Dangers dans les Fumées de Soudage de l’Acier Inoxydable

Bien que le chrome hexavalent soit une préoccupation majeure dans les fumées de soudage de l’acier inoxydable, il n’est pas le seul risque à prendre en compte.

1. Nickel : Autre composant significatif de l’acier inoxydable, le nickel peut entraîner des réactions allergiques, notamment des éruptions cutanées. Une exposition chronique peut également entraîner des cancers du poumon et des fosses nasales. De plus, le nickel peut causer une irritation respiratoire et endommager les reins avec le temps.
2. Fer : Les soudeurs subissent souvent une maladie connue sous le nom de « fièvre du soudeur », qui peut être causée par l’inhalation de fumées de fer. Les symptômes sont semblables à ceux de la grippe, y compris la fièvre, des frissons et des douleurs musculaires. Bien que ces symptômes soient généralement de courte durée, une exposition répétée peut conduire à des conditions plus graves comme la sidérose, une forme de pneumoconiose causée par des dépôts de fer dans le poumon.
3. Manganèse : L’exposition à des concentrations élevées de manganèse peut entraîner des symptômes neurologiques, souvent appelés « manganisme ». Les symptômes peuvent imiter la maladie de Parkinson, y compris des tremblements et des mouvements ralentis, et peuvent devenir permanents avec une exposition prolongée.
4. Silicium : Le silicium, généralement présent dans l’acier inoxydable sous forme de silice ou de silicates, peut causer la silicose, une maladie pulmonaire invalidante, en cas d’exposition à long terme. La silicose provoque une inflammation et une cicatrisation des poumons et peut être invalidante voire mortelle.
5. Autres éléments : Selon la composition spécifique de l’acier inoxydable et les revêtements présents, d’autres éléments comme le molybdène (irritation des yeux, du nez et de la gorge, et essoufflement), le vanadium (irritation des yeux, de la peau et des voies respiratoires, bronchite, rétinite, œdème pulmonaire et pneumonie), le cadmium (irritation du système respiratoire, douleur thoracique, difficulté à respirer, dommages rénaux et emphysème), ou certains gaz peuvent également être présents dans les fumées. Chacun comporte ses propres risques potentiels pour la santé, et un échantillonnage de l’air pourrait être nécessaire pour connaître la composition de la fumée.

Bien qu’il soit essentiel de comprendre les risques individuels associés à chaque composant des fumées de soudage, il est tout aussi important de reconnaître que ces composants n’agissent souvent pas indépendamment. L’effet combiné de l’inhalation d’un mélange de ces éléments peut conduire à des résultats imprévisibles pour la santé et à un risque accru. Par conséquent, une approche globale de la sécurité et de la prévention est essentielle.

Réglementations et Lignes Directrices Concernant les Fumées de Soudage

Compte tenu des risques potentiels pour la santé, les États-Unis et le Canada ont établi des réglementations et des directives pour limiter l’exposition des travailleurs à ces substances nocives. Voici un aperçu de ces directives et de leur application au soudage de l’acier inoxydable.

Abréviations utilisées dans les tableaux ci-dessous :

• ABP: Aussi Bas que Possible
• VEMP : Valeur d’Exposition Moyenne Pondérée (concentration moyenne, pondérée pour une période de 8 heures)
• VECD : Valeur d’Exposition de Courte Durée (concentration moyenne, pondérée pour une période de 15 minutes maximum)
• P : Plafond (valeur à ne jamais dépasser)
• (i) : Particules inhalables
• (r) : Particules respirables

Règlements sur les fumées de soudage de l’acier inoxydable aux USA

OSHA PEL	VEMP	C
Fumées de soudage	5mg/m3(r)	Aucune
Chrome hexavalent	5µg/m3	Aucune
Nickel	1mg/m3	Aucune
Oxydes de fer	10mg/m3	Aucune
Manganàse	Aucune	5mg/m3

Pour en apprendre plus sur les concentrations maximales pour les autres substances, vous pouvez lire l’article suivant : Welding Fume Regulations and Exposure Limits in the US (en anglais).

Règlements sur les fumées de soudage de l’acier inoxydable au Canada

Fumées de Soudage	VEMP	VECD	P
AB	ALARA	ALARA	ALARA
BC	10mg/m3 (i) 3mg/m3 (r)	30mg/m3 9mg/m3	50mg/m3 15mg/m3
MB	10mg/m3 (i) 3mg/m3 (r)	Aucune	Aucune
NB	10mg/m3 (i) 3mg/m3 (r)	Aucune	Aucune
NL	10mg/m3 (i) 3mg/m3 (r)	30 mg/m3 9 mg/m3	50 mg/m3 15 mg/m3
NT	5mg/m3	10 mg/m3	Aucune
NS	10mg/m3 (i) 3mg/m3 (r)	Aucune	Aucune
NU	5mg/m3	10mg/m3	Aucune
ON	10mg/m3 (i) 3mg/m3 (r)	30mg/m3 9mg/m3	50mg/m3 15mg/m3
PEI	10mg/m3 (i) 3mg/m3 (r)	Aucune	Aucune
QC	5mg/m3	15mg/m3	25mg/m3
SK	5mg/m3	10mg/m3	Aucune
YU	5mg/m3	5mg/m3	Aucune

Chrome Hexavalent	VEMP	VECD
AB, BC	0.01mg/m3	Aucune
MB, NB, NL, NS, PEI	0.2µg/m3(i)	0.5µg/m3(i)
NT, NU, SK	0.01mg/m3	0.03mg/m3
ON, QC	0.01mg/m3	Aucune
YU	Aucune	Aucune

Pour en savoir plus sur les concentrations maximales autorisées pour les autres substances, vous pouvez consulter l’article suivant : Fumée de Soudage au Canada : Règles & Limites d’Exposition .

Les lieux de travail doivent respecter ces directives pour garantir la sécurité des travailleurs. Le non-respect de ces directives peut entraîner des sanctions, notamment des amendes importantes et des poursuites judiciaires potentielles. De plus, la négligence de ces réglementations peut entraîner de graves conséquences sur la santé des employés, affectant leur bien-être général et leur productivité.

Mesures pour Atténuer l’Exposition aux Fumées de Soudage

L’atténuation des risques associés au soudage de l’acier inoxydable implique principalement une bonne gestion des fumées et la mise en œuvre de mesures de sécurité efficaces. Il s’agit de créer un environnement qui privilégie la santé et la sécurité sans compromettre l’efficacité du processus de travail.

Nous avons développé une méthode en 8 étapes pour résoudre les problèmes de fumées de soudage. Voici quelques idées qui s’appliquent directement aux fumées d’acier inoxydable. Il serait préférable de lire cet article par la suite pour comprendre l’ensemble du processus.

Étape 4 : Utiliser des consommables et des matériaux qui produisent moins de fumées toxiques

Compte tenu de la discussion précédente, l’utilisation d’acier inoxydable avec la plus faible concentration possible de chrome est dans l’intérêt de tous.

Idéalement, les autres polluants discutés, tels que le nickel, le fer, le manganèse et le silicone, devraient également être pris en compte. Cependant, comme cela a été établi, le chrome hexavalent est le plus gros problème avec les fumées de soudage de l’acier inoxydable.

Cela ne s’applique pas directement à l’acier inoxydable, mais pour information, lors du soudage de matériaux plaqués de chrome, le placage doit être enlevé au moins 1 à 4 pouces de chaque côté de la soudure prévue.

Étape 5 : Utiliser des extracteurs de fumées de soudage

La meilleure façon de gérer les fumées est de disposer d’un système d’extraction efficace. Les extracteurs de fumées de soudage sont conçus pour capter et filtrer les fumées nocives produites lors du soudage, garantissant qu’elles ne restent pas dans l’espace de travail et ne sont pas inhalées par les travailleurs.

Un pistolet d’extraction de fumées est le moyen le plus efficace d’extraire les fumées de soudage de l’acier inoxydable pour le soudage MIG. Pour le soudage TIG ou à l’électrode enrobée, nous recommandons d’utiliser un bras d’extraction de fumées.

Notons que certaines juridictions comme le Québec interdisent la recirculation de fumées content du chrome hexavalent même après la filtration de l’air et que le système de capatation des fumées doit être conçu en conséquence.

Conclusion

Bien que le soudage de l’acier inoxydable soit essentiel dans de nombreux secteurs, il comporte des risques en raison des fumées qu’il génère. Ces fumées contiennent un mélange de substances potentiellement dangereuses, notamment le chrome hexavalent, qui présente des risques sanitaires importants pour les personnes exposées. D’autres éléments comme le nickel, le fer et le manganèse ajoutent à ce problème.

Alors que les réglementations établies par les organisations de santé et de sécurité aident à contrôler ces expositions, les employeurs, les responsables de la santé et de la sécurité et les soudeurs eux-mêmes doivent veiller à ce que ces directives soient respectées. Cette adhésion implique la mise en œuvre de contrôles d’ingénierie tels que l’extraction des fumées, une ventilation adéquate, et une éducation continue sur les risques associés aux fumées de soudage.