Repères | Procédés de soudage et risques pour la santé des opérateurs

Principaux procédés de soudages

Le soudage est un procédé d’assemblage par fusion de parties en contact nécessitant une source de chaleur (qui réalise la fusion) et l’apport extérieur d’un métal (métal d’apport) qui peut être de même nature ou d’une composition différente de celle du matériau de base.

Soudage oxy-acétylénique

L’utilisation d’une flamme par combustion d’un mélange d’oxygène et d’acétylène stockés dans des bouteilles séparées à pressions différentes est nécessaire (principe du chalumeau à gaz). Le réglage du mélange se fait à l’aide d’un manodétendeur qui équilibre les pressions. Le métal d’apport (baguettes ou fils) est introduit manuellement dans la flamme pour obtenir sa fusion.

Soudage à l’arc électrique avec électrode enrobée

Le soudage manuel à l’arc avec électrodes enrobées permet d’assembler ou de recharger des éléments ou des pièces métalliques au moyen de cordons de soudure. L’énergie nécessaire à la fusion du métal est fournie par un arc électrique jaillissant entre les pièces à souder et une électrode fusible fournissant le métal d’apport.

L’électrode enrobée est composée d’une partie métallique (métal d’apport) et d’un enrobage (mélange d’éléments minéraux, métalliques et organiques) qui fondent simultanément sous l’effet de la chaleur provoquée par l’arc électrique au contact de la pièce à souder.

La mobilité des appareils et la grande diversité des types d’électrodes permettent d’effectuer des travaux sur des métaux et leurs alliages tels que les aciers non alliés ou faiblement alliés, les aciers inoxydables, les fontes, et dans certaines conditions, l’aluminium, le cuivre et le nickel.

Représentation schématique du soudage à l’arc électrique avec électrode enrobée (INRS, ED 83)

Soudage T.I.G. (Tungsten Inert Gas) / T.A.G (Tungsten Active Gas)

Le procédé T.I.G. utilise une électrode (dite non fusible ou encore réfractaire) en tungstène et un gaz inerte (argon ou hélium) qui protège le bain de fusion et l’électrode de l’oxydation. Le métal d’apport est fourni manuellement (baguette) ou automatiquement par apport continu d’un fil.

Le principe du procédé TIG est un procédé majeur dans l’industrie pour produire des soudures de très haute qualité sur les matériaux les plus divers. Il peut être utilisé avec la majorité des métaux et alliages, en particulier pour le soudage de métaux nobles.

Soudage M.I.G. (Metal Inert Gas) / M.A.G (Metal Active Gas)

Le soudage MIG (« soudage à l’arc sous gaz inerte ») en France et Grande-Bretagne / GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) aux USA ou le soudage MAG (« soudage à l’arc en atmosphère active ») / GMAW (Gas Metal Arc Welding) selon le code américain, sont des procédés semi-automatisés où l’électrode en tungstène est remplacée par un fil électrode fusible dévidé automatiquement.

Le soudage MAG utilise un gaz porteur, l’argon, complété par des gaz de protection actifs comme le dioxyde de carbone (CO₂) ou l’oxygène (O₂).

Les procédés de soudage MIG / MAG s’appliquent aux métaux ferreux et non ferreux. Ils sont largement répandus dans de nombreux secteurs industriels, notamment la construction navale, le ferroviaire, la fabrication d’équipements lourds ou d’industriels.

Autres procédés de soudage

Il existe de nombreux autres procédés de soudage qui concernent les métaux et pour certains les matériaux thermoplastiques : au plasma, par faisceau laser, par pression, par frictions, par résistance, par haute fréquence, par électrons …

Composition des fumées de soudage et risques pour les opérateurs

Les fumées de soudage sont composées de gaz et de poussières

• Les gaz proviennent de la décomposition de l’air et contiennent en quantité variable du monoxyde de carbone (CO), de l’ozone (O₃), des vapeurs nitreuses (dioxyde d’azote NO₂, monoxyde d’azote NO), voire du phosgène (COCL₂) lorsque la pièce à souder a précédemment été dégraissée avec des solvants chlorés ou autres produits de dégradation.
• Les poussières inhalables proviennent du métal soudé, du métal d’apport (80 à 90%) et de l’électrode. Elles sont donc extrêmement variées : aluminium, nickel, béryllium, cadmium, plomb, chrome, cobalt, cuivre, étain, fer, zinc, molybdène, vanadium, manganèse, titane, silice (dans l’enrobage des électrodes enrobées).

Exposition aux fumées de soudage et de découpage et risques associés (INRS ED 668)

Risques pour les opérateurs liés aux fumées et poussières de soudage

Les dangers sont variés en fonction de la nature du matériau soudé, du gaz utilisé, du métal d’apport… Les fumées et les gaz peuvent provoquer des pathologies aiguës (effets toxiques, irritants, allergisants) et chroniques (infections pulmonaires provoquées par les poussières).

Risques aigus (exposition brève)

• « Syndrome du soudeur » dû à des expositions courtes aux fumées de métaux et leurs oxydes provoquant asthénie, nausées, céphalées, fièvres, irritations, toux, oppression thoracique.
• Œdème pulmonaire en cas d’expositions intensives (cas rare) aux fumées de soudage avec présence de solvants chlorés ou de résidus huileux sur les pièces à souder.

Risques chroniques (exposition prolongée)

• Perturbations neuropsychiatriques (diminution de la vigilance, des temps de réaction, de la mémoire)
• Bronchites chroniques
• Asthme (sensibilisation à l’acier d’enrobage des baguettes de soudure)
• Infections des poumons (selon exposition) :
  • Pneumoconioses (sidérose pour l’exposition au fer, bérylliose pour le béryllium)
  • Cancers broncho-pulmonaires : notamment en cas d’exposition au chrome VI ou au nickel ; au béryllium et au cadmium également classés cancérogènes catégorie 2.

Autres risques à ne pas négliger

• Risques liés l’utilisation de flux ou décapant (acide borique notamment)
  • Irritations, eczémas ou asthmes ;
• Risques d’incendie et d’explosion :
  • Pour le soudage oxy-acétylénique, liés aux deux gaz (qui doivent être stockés dans des espaces séparés).
  • Liés aux projections, étincelles lorsque les opérations de soudage sont effectuées à proximité d’une source de substances inflammables (tels que graisses, résidus huileux, résidus pétroliers / carburants, solvants, produits chimiques (yc les acides) et lieux confinés, ou dans des espaces de stockage qui ne peuvent être vidés ou convenablement protégés des projections / étincelles.
  • Ce risque est particulièrement élevé lorsque des entreprises extérieures effectuent des travaux de soudure en méconnaissant l’existence de gaz, de liquides ou vapeurs combustibles à proximité.
• Risques d’électrocution et brûlure liés aux courants électriques
  • Pour tous les procédés de soudage à l’arc.
• Risque d’asphyxie liés à l’usage de gaz inertes
  • Pour les soudages T.I.G et M.I.G, lorsque ceux-ci sont mis en œuvre dans des espaces confinés.
• Risque d’asphyxie dans les espaces confinés
• Risques de chute de plain-pied et de hauteur

Les moyens de prévention

Aspiration

Les fumées de soudage sont nocives et doivent donc être captées à leur source d’émission en privilégiant, selon les procédés mis en œuvre et la configuration des pièces, les dispositifs de ventilation suivants ; par ordre préférentiel :

1. Aspiration associée à l’outil ou à l’outillage : torche aspirante dont l’extrémité est équipée d’une buse d’aspiration des fumées adaptée aux systèmes MIG et MAG
2. Table aspirante ou aspiration fixe à la source : pour poste fixe et petites pièces
3. Cabine de soudage : la taille de la pièce à souder ne doit pas excéder celle de la cabine)
4. Bras articulé / aspiration mobile à la source : tuyau flexible aspirant fixé sur une potence réglable suivant la localisation du cordon de soudure.
5. Hotte aspirante : réservée aux lignes automatisées de soudage sans opérateur.

Remarques sur la ventilation et captage

• Le dispositif de captage doit être frontal et placé en partie arrière de la table sur laquelle on soude pour les postes fixes et les petites pièces
• Pour une efficacité maximale, la zone d’aspiration doit être le plus encoffrée possible (écrans latéraux de chaque côté de la table).
• La ventilation au poste de travail doit être complétée par un système de compensation d’air de la ventilation générale. L’air ne doit pas être recyclé en circuit fermé et doit faire l’objet d’une filtration avant rejet à l’extérieur.
• Il faut, par ailleurs, tenir compte du stockage des pièces soudées qui continuent à émettre des fumées en cours de refroidissement (durant 30 minutes environ).
• Les hottes, les pistolets ou buses d’aspiration des fumées doivent être placés à proximité de la source du panache pour éliminer le maximum de fumées et de gaz. Les systèmes d’aspiration portables ou flexibles peuvent être positionnés de manière à éloigner les fumées et les gaz du soudeur.
• Ne pas souder dans des espaces confinés sans ventilation forcée. Utiliser une protection respiratoire si les pratiques de travail et la ventilation ne permettent pas de réduire les expositions à des niveaux de sécurité acceptable.
• Dans les environnements ouverts ou en plein air, les travailleurs doivent se positionner de manière à éviter de respirer les fumées et les gaz de soudage en restant dans le sens du vent.

EPI

Protection du visage et des yeux

• Masque et écrans faciaux : Utiliser des masques de soudage / des visières de protection avec des filtres de soudage (passifs ou optoélectroniques) pendant toutes les opérations de soudage ou de coupage à l’arc. Penser à fournir une protection oculaire adéquate à tous les assistants des soudeurs ou personnes placées à proximité.
• Lunettes de sécurité : utiliser des lunettes de protection ou une autre protection oculaire appropriée pendant toutes les opérations de soudage au gaz ou de coupage à l’oxygène.

Protection contre les chocs électriques

Pour éviter les chocs électriques, il est recommandé d’utiliser des porte-électrodes isolés et de porter des vêtement de protection en cuir et des gants secs.

• Dans la mesure du possible, éviter d’utiliser l’équipement de soudage à l’arc dans des zones humides ou des surfaces mouillées.
• Ne jamais effectuer de soudage à l’arc dans un endroit qui n’est pas bien ventilé.

Protection contre étincelles volantes et le métal en fusion

Le soudage à l’arc s’accompagne d’étincelles qui présentent un danger si elles touchent une peau non protégée, se déposent sur des vêtements inflammables ou touchent tout autre matériau inflammable.

• Lors du soudage à l’arc, il faut porter des vêtements de travail appropriés et des pantalons sans revers.
• Couvrir les poches pour ne pas recueillir d’étincelles et retirer des poches tous les matériaux et objets inflammables, tels que papiers, allumettes, briquets à gaz …
• Porter des bottes montantes à embout d’acier pour protéger les pieds.

Protection contre le métal chaud et brûlures

Le métal chaud provoque de graves brûlures. Ne jamais manipuler la pièce à mains nues avant qu’elle n’ait refroidi naturellement ou qu’elle ait été trempée dans le bac de trempe.

Utiliser des gants en cuir avec des poignets serrés qui s’adaptent aux manches de la veste. De nombreux soudeurs portent un ensemble complet de protections en cuir qui comprend les éléments suivants :

• Veste ou ensemble de manches
• Gants à manchettes
• Jambières
• Guêtres
• Tablier
• Doublure de masque / casque de soudage

En soudage au gaz, les températures élevées de la flamme de soudage et les étincelles brûlent la peau. Le soudage au gaz peut également provoquer des brûlures par rayonnement dues aux rayons infrarouges émis par le matériau chauffé au rouge. Toujours porter des vêtements ignifuges ou retardateurs de flammes et protéger ses cheveux.

Équipements respiratoires individuels

• Masques de soudage respiratoire à adduction d’air : lorsqu’il est impossible de fournir une ventilation adéquate.
• Unités autonomes : Dans les zones présentant un danger immédiat pour la vie et la santé, utiliser l’un des dispositifs suivants :
  • un appareil respiratoire autonome à masque complet et à demande de pression, ou
  • un appareil respiratoire à air comprimé combiné à un masque complet avec une alimentation en air auxiliaire autonome.

Ressources

Articles et études

• ANSES. (2022a). Travaux exposant aux fumées de soudage à inscrire à la liste des substances, mélanges et procédés cancérogènes (Valeurs sanitaires de référence) [Avis de l’Anses Rapport d’expertise collective]. ANSES. https://bit.ly/3sr7UGz
• ANSES. (2022b). Reconnaître le caractère cancérogène des travaux exposant aux fumées de soudage [Communiqué de Presse]. Anses – Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail. https://bit.ly/3wGo0Of
• Bilodeau, M. (2020). Il n’y a pas de fumée sans risques. IRSST – Blog Prévention au travail. https://bit.ly/3z3kH6a
• Cancer-environnement.fr. (2017). Cancérogénicité du soudage, du trioxyde de molybdène et de l’oxyde d’indium-étain [Page Web]. Cancer Environnement. https://bit.ly/3wp4nK6
• CCHST. (2022a). Béryllium—Effets sur la santé [Fiches d’information Réponses SST]. Centre canadien d’hygiène et de sécurité au travail (CCHST). https://bit.ly/3a2BcFo
• CCHST. (2022b). Soudeur [Fiches d’information Réponses SST]. Centre canadien d’hygiène et de sécurité au travail (CCHST). https://bit.ly/3lEAUHa
• Guha, N., Loomis, D., Guyton, K. Z., Grosse, Y., El Ghissassi, F., Bouvard, V., Benbrahim-Tallaa, L., Vilahur, N., Muller, K., & Straif, K. (2017). Carcinogenicity of welding, molybdenum trioxide, and indium tin oxide. The Lancet Oncology, 18(5), 581‑582. https://doi.org/10.1016/S1470-2045(17)30255-3
• Hée, G., & Lefebvre, M. (2009). Soudage et découpe au chalumeau (ED 742). INRS. https://bit.ly/3sWaDs6
• IARC Working Group on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans. (2018). Welding, Molybdenum Trioxide, and Indium Tin Oxide (Vol. 118). International Agency for Research on Cancer (IARC). https://bit.ly/37C6emv
• INRS. (2010). Opérations de soudage à l’arc et de coupage (Guide pratique de ventilation ED 668). INRS. https://bit.ly/3MHRK40
• INRS. (2011). Le soudage manuel à l’arc avec électrodes enrobées (Fiche pratique de sécurité ED 83). INRS. https://bit.ly/3lHjA4t
• INRS. (2017a). Soudage de métaux [Fiche métier]. INRS. https://bit.ly/3yACu4O
• INRS. (2017b). Fumées de soudage. [Dossier Web]. INRS. https://bit.ly/3Meyafd
• INRS. (2018). Les fumées de soudage et des techniques connexes (Brochure ED 6132). INRS. https://bit.ly/3PjE94l
• Matinet, B., Rosankis, É., & Léonard, M. (2020). Les expositions aux risques professionnels – Les produits chimiques (Synthèse – Stat’ N^o 32). DARES. https://bit.ly/3l2Hrv3
• Sarazin, P., Bakhiyi, B., Lévesque, M., Godin, C., & Zayed, J. (2020). Influence des paramètres de soudage à l’arc électrique sur les concentrations de fumées et leurs composantes métalliques : État des connaissances (R-1085). Institut de recherche Robert-Sauvé en santé et en sécurité du travail (IRSST). https://bit.ly/3LkDeNU
• Sauvé, J.-F., & Mater, G. (2022). Exposition professionnelle à l’antimoine, au cobalt et au tungstène en France. Hygiène et Sécurité au Travail, 1‑10. https://bit.ly/3l9gXrX

Normes

• AFNOR FD ISO/TR 25901-1 (avril 2016) : Soudage et techniques connexes – Vocabulaire – Partie 1 : termes généraux https://bit.ly/3sTAuB0
• AFNOR FD ISO/TR 25901-3 (mars 2017) – Soudage et techniques connexes – Vocabulaire – Partie 3 : procédés de soudage https://bit.ly/3z1Uh57
• AFNOR FD ISO/TR 25901-4 (avril 2016) – Soudage et techniques connexes – Vocabulaire – Partie 4 : Soudage à l’arc https://bit.ly/3MNyOk8
• AFNOR NF EN ISO 4063 (février 2011) : Soudage et techniques connexes – Nomenclature et numérotation des procédés https://bit.ly/3NuJhB2
• ISO 4063:2009 Soudage, brasage, coupage, assemblage mécanique et collage — Nomenclature et numérotation des procédés https://www.iso.org/fr/standard/38134.html
• ISO/DIS 4063 Soudage, brasage, coupage, assemblage mécanique et collage — Nomenclature et numérotation des procédés https://www.iso.org/fr/standard/75108.html
• Toutes les normes ISO (97) couvrant les procédés de soudage y compris coupage thermique et le placage par soudage https://www.iso.org/fr/ics/25.160.10/x/

Cadres réglementaires

Code du travail

• Articles R4222-1 à R4222-26 : Aération, assainissement
  • Articles R4222-10 à R4222-17 : Locaux à pollution spécifique
    • Ventilation des locaux
    • Captage à la source (Article R. 4222-12) les fumées doivent être captées « au fur et à mesure de leur production, au plus près de leur source d’émission et aussi efficacement que possible… »,
  • Articles R4222-23 à R4222-24 : Travaux en espace confiné
• Articles R4412-1 à R4412-57 : Dispositions applicables aux agents chimiques dangereux
  • Articles R4412-1 à R4412-4 Champ d’application et définitions

• Arrêté du 3 mai 2021 modifiant l’arrêté du 26 octobre 2020 fixant la liste des substances, mélanges et procédés cancérogènes au sens du code du travail, Code du Travail (2021). https://bit.ly/38oeOpt

Régime général des maladies professionnelles

• Tableau n°1 : Affections dues au plomb et à ses composés,
• Tableau n°33 : Maladies professionnelles dues au béryllium et à ses composés,
• Tableau n°42 : Atteinte auditive provoquée par les bruits lésionnels
• Tableau n°44 : Affections consécutives à l’inhalation de poussières minérales ou de fumées, contenant des particules de fer ou d’oxyde de fer,
• Tableau n°61 : Maladies professionnelles provoquées par le cadmium et ses composés
• Tableau n°66 : Rhinites et asthmes professionnels

Sur le site FrugAgile Consulting

• Articles sur les risques liés au soudage