Émissions de Soudage MIG : Composition, Dangers et Mesures Préventives

Le soudage MIG (Metal Inert Gas), également appelé GMAW, est un procédé polyvalent offrant une productivité élevée. Il permet la soudure de métaux de différentes épaisseurs à des vitesses impressionnantes. Ces avantages ont contribué à faire du soudage MIG la méthode la plus couramment utilisée dans l’industrie.

Toutefois, il est également source de fumées nocives qui nécessitent une gestion rigoureuse conformément aux directives d’organismes de santé et de sécurité tels que la CNESST au Québec et l’OSHA aux États-Unis.

Les fumées produites par le soudage MIG, composées d’oxyde de métal de de gaz, sont toxiques et potentiellement cancérigène. La plupart des particules, dont les dimensions varient entre 0,005 et 20 microns, peuvent se loger dans le système respiratoire et doivent par conséquent être éliminées grâce à une ventilation adéquate.

En termes de production de fumées, le soudage MIG se situe à un niveau intermédiaire comparé à d’autres procédés. Il génère plus de polluants que le soudage TIG ou par résistance, mais moins que le soudage à l’électrode ou avec fil fourré. Cet article abordera la composition des fumées produites par le soudage MIG, les risques associés à leur inhalation, et les stratégies pour protéger efficacement les soudeurs et leurs coéquipiers.

Composition des fumées de soudage MIG

Les fumées sont produites lorsque le métal est porté au-delà de son point d’ébullition, générant ainsi une vapeur chargée de particules fines. Lors du soudage MIG, la composition de ces fumées est influencée par plusieurs facteurs, tels que le type de métal soudé, la présence de revêtements ou de placages, le fil de soudage, les consommables et le gaz protecteur utilisé.

Particules métalliques présentes dans les fumées de soudage MIG

La liste suivante présente les particules métalliques susceptibles d’être présentes (sous différents états d’oxydation) dans les fumées de soudage MIG, organisées par ordre alphabétique :

• Aluminium – présent lors du soudage de l’aluminium et dans divers alliages (cuivre, zinc, laiton, acier, etc.)
• Antimoine
• Arsenic (Cancérigène)
• Béryllium – agent de durcissement présent dans de nombreux alliages (Cancérigène)
• Cadmium – présent principalement dans l’acier inoxydable et certains placages (Cancérigène suspecté)
• Chrome – présent principalement dans l’acier inoxydable et certains placages (Le chrome (VI) est cancérigène)
• Cobalt
• Cuivre – présent dans certains alliages
• Fer
• Lead – présent dans certains alliages et revêtements (Cancérigène)
• Magnésium
• Manganèse – présent principalement dans les aciers à haute résistance et légèrement alliés
• Molybdène – présent dans divers alliages d’acier ou de fer et dans l’acier inoxydable (Cancérigène)
• Nickel – présent principalement dans l’acier inoxydable et les métaux hautement alliés
• Sélénium
• Argent
• Étain
• Titane (L’oxyde de titane est cancérigène)
• Vanadium – présent dans certains aciers ou alliages de nickel ou dans l’acier inoxydable (le pentoxyde de vanadium est cancérigène)
• Zinc – présent principalement dans les aciers galvanisés

Il est crucial de connaître la composition de tous les métaux et revêtements impliqués dans le processus de soudage afin d’évaluer correctement les risques pour les travailleurs.

Gaz contenus dans les fumées de soudage MIG

Les principaux risques sanitaires liés aux gaz présents dans les fumées de soudage sont la toxicité et l’asphyxie.

Dans le cas du soudage MIG, le gaz de protection contient généralement de l’argon et du dioxyde de carbone. Dans certains cas, de l’hélium peut être ajouté au mélange. Toutefois, la chaleur et les radiations générées par le processus de soudage MIG produisent d’autres gaz dangereux.

Voici une liste des gaz, ordonnée alphabétiquement :

• Argon – gaz de protection
• Dioxyde de carbone – gaz de protection
• Dioxyde d’azote – généré par l’arc
• Fluorure d’hydrogène – généré par l’arc
• Hélium – gaz de protection
• Monoxyde de carbone – généré par l’arc
• Oxyde d’azote – généré par l’arc
• Ozone – généré par l’arc
• Phosgène – généré par l’arc

L’argon, l’hélium et l’azote ne sont généralement pas soumis à des limites d’exposition par les agences de santé et de sécurité. Cependant, étant donné qu’ils sont des gaz asphyxiants, il est nécessaire de surveiller et de maintenir le niveau d’oxygène à un seuil sécuritaire (au moins 19,5%) en leur présence.

Les oxydes de carbone et l’hydrogène sont également des gaz asphyxiants, mais ils sont soumis à des limites d’exposition strictes.

Impacts possibles de ces métaux et gaz sur les soudeurs

• Allergènes : aluminium, chrome, nickel, zinc, etc.
• Asphyxiants : argon, azote, hélium, hydrogène, oxydes de carbone, etc.
• Cancérigènes : béryllium, cadmium, chrome, nickel, etc.
• Fièvre de soudeur : aluminium, argent, cadmium, cuivre, étain, magnésium, manganèse, nickel, oxyde de fer, sélénium, zinc, etc.
• Fibrosants : béryllium, fer, oxyde d’azote, etc.
• Irritants : cadmium, chrome, cuivre, magnésium, manganèse, molybdène, nickel, oxyde de fer, oxyde d’azote, ozone, phosgène, zinc, etc.
• Toxiques : cadmium, manganèse, ozone, plomb, etc.

Composition des fumées de soudage MIG pour des applications spécifiques

Soudage MIG de l’aluminium

Durant le soudage de l’aluminium, une fumée blanche se forme, principalement composée d’oxyde d’aluminium. Les particules d’oxyde d’aluminium dans les fumées de soudage mesurent habituellement entre 0,01 et 0,1 microns, donc elles peuvent être facilement inhalées et se déposer dans le système respiratoire.

Ce procédé génère également de l’ozone, un gaz toxique. L’ozone se forme lorsque l’air ambiant entre en réaction avec les rayons UV produits par le processus de soudage. La réflectivité de l’aluminium tend à amplifier ce phénomène.

Bien que les fumées d’aluminium se composent de nombreux autres métaux et gaz mentionnés précédemment, qui doivent également être pris en compte, l’oxyde d’aluminium et l’ozone sont habituellement les polluants les plus problématiques dans ce contexte. Le soudage de l’aluminium avec le procédé MIG sans protections adéquates, notamment l’évacuation des fumées à la source, peut entraîner des problèmes respiratoires et pulmonaires tels que l’aluminose et peut même causer des dommages au système nerveux.

Soudage MIG de l’acier galvanisé

L’oxyde de zinc est l’un des principaux responsables de la fièvre des soudeurs, qui est indubitablement le problème de santé le plus courant chez les soudeurs. L’acier galvanisé, revêtu d’une couche de zinc, est tristement notoire pour provoquer des maladies chez les soudeurs. C’est pour cette raison que certains fabricants refusent catégoriquement de souder ce type d’acier.

Il est également fréquent de trouver de l’oxyde de plomb dans les fumées de soudage de l’acier galvanisé. Le plomb étant cancérigène, il est donc essentiel de l’extraire efficacement.

En général, ces deux polluants sont prioritaires lorsqu’il s’agit de résoudre le problème de fumée généré par le soudage MIG du galvanisé.

Soudage MIG des aciers à haute résistance et faiblement alliés

La majorité des fumées de soudage produites par le procédé MIG contiennent du manganèse (sous différents états d’oxydation). C’est particulièrement problématique dans le cas des aciers à haute résistance, des aciers faiblement alliés, des alliages ferreux ou de certains alliages de cuivre, d’aluminium ou de nickel. Certains pouvant contenir jusqu’à 16% de manganèse (bien que la concentration soit généralement inférieure à 2%).

Les particules de manganèse dans les fumées de soudage ont généralement une taille comprise entre 0,001 et 100 microns, ce qui peut les faire se déposer dans le système respiratoire. Si elles sont inhalées pendant une longue période, les fumées toxiques de manganèse peuvent avoir des effets dévastateurs sur la santé, comme le manganisme (qui provoque des symptômes similaires à la maladie de Parkinson), ou peuvent même endommager les poumons, le foie et les reins.

Lorsque la concentration de manganèse dans la zone respiratoire du soudeur dépasse la limite de 0,02 mg/m3 recommandée par l’ACGIH (American Conference of Governmental Industrial Hygienists), il est essentiel de résoudre le problème.

Soudage MIG de l’acier inoxydable (et d’autres métaux contenant du chrome)

Le principal risque dans les fumées de soudage MIG de l’acier inoxydable est la présence de chrome hexavalent, ou chrome (VI). Le chrome peut se convertir en chrome hexavalent lorsqu’il est exposé à des températures élevées. L’ACGIH (American Conference of Governmental Industrial Hygienists) classe le chrome hexavalent comme étant cancérigène pour l’homme et recommande que sa concentration soit maintenue en dessous de 0,02 µg/m3 dans la zone respiratoire des soudeurs.

Une fois encore, ce n’est pas le seul risque présent dans les fumées de soudage de l’acier inoxydable, mais c’est souvent le premier aspect à rectifier pour la santé des travailleurs.

Risques et problèmes de santé liés au soudage MIG

Le soudage MIG peut entraîner des maladies chez les soudeurs, avec des effets à court terme tels que la fièvre des soudeurs, ou à long terme comme le manganisme ou le cancer. Sans une ventilation adéquate, le soudage, en particulier à l’intérieur et encore plus dans un espace confiné, n’est jamais sans danger.

Le risque pour un soudeur respirant des fumées et des gaz de soudage dépend principalement de leur composition, de leur concentration, ainsi que de la durée et de la fréquence de l’exposition.

Selon OSHA, le CDC, l’Agence Internationale de Recherche sur le Cancer et la Commission des normes de l’équité de la santé et de la sécurité du travail du Québec (CNESST), l’inhalation de fumées de soudage peut entraîner les problèmes de santé suivants, listés ici en ordre alphabétique :

Selon OSHA, le CDC, l’Agence Internationale de Recherche sur le Cancer et la Commission des normes de l’équité de la santé et de la sécurité du travail du Québec (CNESST), l’inhalation de fumées de soudage peut entraîner les problèmes de santé suivants :

• Accumulation de liquide dans les poumons
• Affection des reins
• Aluminose (maladie respiratoire incurable causée par les fumées d’aluminium)
• Anthracose (inhalation de poussières de carbone)
• Asthme
• Bérylliose (inhalation de fumée de béryllium)
• Dermatite ou eczéma
• Différents types de cancer (poumons, reins, etc.)
• Difficultés respiratoires incluant la suffocation ou l’asphyxie
• Douleurs musculaires et articulaires
• Douleurs thoraciques
• Fièvre des soudeurs (symptômes similaires à la grippe qui apparaissent généralement 4 à 10 heures après l’exposition)
• Hémorragies
• Irritation des yeux, du nez ou de la gorge
• Lésions du système nerveux
• Lésions rénales
• Manganisme (causé par le manganèse et ayant des symptômes similaires à la maladie de Parkinson)
• Problèmes pulmonaires
• Sidérose (dépôt d’oxydes de fer dans les poumons)
• Stannose (inhalation de fumée d’oxyde d’étain)
• Troubles des os et des articulations
• Ulcères à l’estomac
• Vertiges et nausées

Réduire l’exposition aux fumées de soudage MIG

Voici quelques stratégies pour protéger efficacement et durablement les soudeurs et leurs collègues contre les risques de cancer et autres problèmes de santé liés aux fumées de soudage MIG :

1. N’effectuez des soudures manuelles que si elles sont absolument nécessaires. D’autres procédés, tels que l’assemblage mécanique ou le soudage robotisé, peuvent parfois être une alternative.

2. Séparez les postes de soudage pour minimiser l’exposition des autres travailleurs. Vous pouvez réaliser les opérations de soudage dans une zone ou un bâtiment spécifique, ou au moins utiliser des écrans de soudage.

3. Dans certains cas, vous pouvez utiliser un procédé produisant moins de fumées, comme le TIG ou le soudage par résistance. Dans tous les cas, il est recommandé d’optimiser les paramètres pour réduire la production de fumées. Par exemple, le mode pulsé génère moins de fumées toxiques que le procédé MIG traditionnel. La réduction de la puissance du procédé ou de la quantité de CO2 dans le gaz de protection peut également être bénéfique.

4. Choisissez des matériaux et des consommables qui minimiseront les fumées toxiques. Éliminez la peinture, les lubrifiants, les solvants et les revêtements des pièces à souder. Essayez également d’éviter les substances cancérigènes (telles que l’arsenic, le béryllium, le chrome hexavalent, etc.) et dangereuses (comme le manganèse, etc.).

5. Utilisez des extracteurs de fumées, idéalement des pistolets MIG avec extraction, ou au moins des bras de captation. Pour plus d’informations, vous pouvez consulter notre article sur les meilleurs extracteurs de fumées pour le soudage MIG.

6. Veillez à ce que les soudeurs se placent de manière à ne pas inhaler les fumées. Par exemple, en évitant de positionner leur tête entre le bain de fusion et l’extracteur, ou en se plaçant dos au vent lorsqu’ils soudent à l’extérieur.

7. Assurez-vous que l’environnement de travail est suffisamment ventilé. Quatre à douze changements d’air par heure (20 en espace confiné) sont généralement suffisants pour maintenir une bonne qualité de l’air lorsque la captation à la source est utilisée.

8. Enfin, si les mesures précédentes ne suffisent pas, utilisez des équipements de protection individuelle, tels que des respirateurs, pour maintenir les concentrations de polluants dans la zone respiratoire des travailleurs conformes aux normes. Le masque doit être spécifiquement adapté à chaque soudeur pour assurer son étanchéité.

Pour plus d’informations, nous vous invitons à consulter notre article sur la façon de Résoudre vos Problèmes de Fumées de Soudage en 8 Étapes.

Réglementations sur les limites d’exposition au Canada et aux États-Unis

Des limites d’exposition pour les fumées de soudage et les métaux et gaz sont établies par des organismes de santé et de sécurité comme la CNESST (Québec). Vous pouvez consulter les articles suivants pour connaître les concentrations maximales autorisées dans chaque juridiction :

• Québec : Réglementation sur les Fumées de Soudage
• Fumée de Soudage au Canada : Règles & Limites d’Exposition
• Welding Fume Regulations and Exposure Limits in the US (en anglais)
• Welding Fume Regulations and Exposure Limits in California (en anglais)

Ces articles fournissent également les recommandations de l’ACGIH (American Conference of Governmental Industrial Hygienists), généralement reconnues comme sécuritaires pour les soudeurs travaillant dans un environnement typique pour des quarts de travail de huit heures maximum.

Au Canada, la valeur maximale d’exposition moyenne pondérée pour les fumées de soudage imposée au Québec, en Saskatchewan, au Yukon, au Nunavut et dans les Territoires-du-Nord-Ouest est de 5mg/m3. Les autres provinces et territoires demandent de suivre les recommandations de l’ACGIH, à l’exception de l’Alberta qui demande simplement de maintenir la concentration aussi basse que possible. Aux États-Unis, la valeur d’exposition moyenne pondérée imposée par OSHA et Cal/OSHA est de 5mg/m3.

De nombreux éléments présents dans les fumées de soudage ont également leurs propres limites d’exposition, comme le manganèse et le chrome hexavalent. Pour en savoir plus, consultez les liens ci-dessus.