Fumées de Soudage MIG : Composition, Risques & Solutions

Le procédé de soudage MIG (Metal Inert Gas), ou GMAW, est très versatile et permet d’atteindre des hauts niveaux de productivité. Il est possible de souder à des vitesses élevées des métaux minces ou épais. C’est pour ces raisons qu’il est devenu le procédé de soudage le plus utilisé dans l’industrie.

Cependant, il génère des fumées toxiques qui doivent être contrôlées en suivant les directives des agences de santé et sécurité comme la CNESST au Québec ou OSHA aux États-Unis.

Le soudage MIG génère une fumée blanche toxique et cancérigène composée d’oxyde de métal de de gaz. La majorité des particules qui la compose mesurant entre 0.005 et 20 microns peuvent se déposer dans le système respiratoire et doivent donc être extraites avec de la ventilation locale et générale.

En comparaison aux autre procédés, le soudage MIG génère un niveau moyen de fumée. Il est plus polluant que le soudage TIG ou par résistance, mais moins que le soudage à la baguette ou au fil fourré. Dans cet article nous discuterons de la composition des fumées de soudage MIG, des risques liés à leur inhalation, et de stratégie pour protéger efficacement les soudeurs et leurs collègues.

Composition des fumées de soudage avec le procédé MIG

La fumée est générée lorsque le métal est chauffé au-dessus de son point d’ébullition. De la vapeur contenant de fines particules se forme. Lorsqu’on soude avec le procédé MIG, la composition des fumées dépend de plusieurs facteurs dont le type de métal soudé, la présence de placage ou d’un revêtement, le fil à souder, les consumables et le gaz de protection utilisé.

Métaux présents dans les fumées de soudage MIG

Voici une liste de particules métalliques pouvant se trouver (dans différents états d’oxydation) dans les fumées de soudage MIG.

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

Il est important de connaître la composition des tous les métaux et recouvrements impliqués dans le procédé de soudage afin de pouvoir évaluer le risque pour les travailleurs.

Gaz présents dans les fumées de soudage MIG

Il y a deux risques de santé principaux associés au gaz dans les fumées de soudage : la toxicité et l’asphyxie.

Pour le soudage MIG, le gaz de protection contient généralement de l’argon et du dioxyde de carbone. Dans certains cas, de l’hélium est ajouté au mélange. Mais la chaleur et la radiation du procédé de soudage MIG génère d’autres gaz dangereux.

• Argon – gaz de protection
• Dioxyde de carbone – gaz de protection
• Monoxyde de carbone – généré par l’arc
• Hélium – gaz de protection
• Fluorure d’hydrogène – généré par l’arc
• Oxyde d’azote – généré par l’arc
• Dioxyde 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 habituellement pas soumis à des limites d’exposition par les agences de santé et sécurité. Cependant, ce sont des gaz asphyxiants et en leur présence le niveau d’oxygène doit être monitoré et maintenu à un niveau sécuritaire (au moins 19.5%).

L’oxyde de carbone et l’hydrogène sont aussi asphyxiants, mais sont quant à eux soumis à des limites d’exposition strictes.

Effets potentiels de ces métaux et gaz sur les soudeurs

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

Composition des fumées de soudage MIG pour des applications spécifiques

Soudage MIG de l’aluminium

Lors du soudage de l’aluminium une fumée blanche est créée. Elle est principalement composée d’oxyde d’aluminium. Les particules d’oxyde d’aluminium dans les fumées de soudage mesurent généralement entre 0.01 et 0.1 microns et peuvent donc être facilement inhalées et se déposer dans le système respiratoire.

Le procédé produit également de l’ozone qui est un gaz toxique. L’ozone est formé lorsque l’air ambiant réagit avec les rayons UV générés par le procédé. La réflectivité de l’aluminium vient d’ailleurs amplifier le phénomène.

Bien que les fumées d’aluminium soient composées de nombreux autres métaux et gaz introduits précédemment et qui doivent également être considérés, l’oxyde d’aluminium et l’ozone sont généralement les polluants les plus problématiques dans ce cas de figure. Souder l’aluminium avec le procédé MIG sans protection appropriée, notamment l’extraction à la source des fumées, peut engendrer des problèmes respiratoires et pulmonaires comme l’aluminose et même endommager le système nerveux.

Soudage MIG de l’acier galvanisé

L’oxyde de zinc est un des coupables principaux en ce qui concerne la fièvre des soudeurs, qui est sans aucun doute le problème de santé les plus commun chez les soudeurs. L’acier galvanisé étant recouvert d’une couche de zinc, il est tristement célèbre pour rendre les soudeurs malades. Certains manufacturiers refusent d’ailleurs catégoriquement de souder ce type d’acier pour cette raison.

Il est également courant de retrouver de l’oxyde de plomb dans les fumées de soudage de l’acier galvanisé. Le plomb est cancérigène et doit donc être extrait efficacement.

De manière générale, ces deux polluants deviennent la priorité lorsqu’on cherche à régler le problème de fumée générée par le soudage MIG du galvanisé.

Soudage MIG des aciers à haute résistance et faiblement alliés

Dans la majorité des cas, les fumées de soudage générées par le procédé MIG contiennent du manganèse (dans 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 mesurent généralement entre 0.001 et 100 microns et peuvent donc se déposer dans le système respiratoire. Si elles sont inhalées pendant longtemps, les fumées toxiques de manganèse peuvent avoir des effets dévastateurs sur la santé comme le Manganisme (qui engendre des symptômes similaires à la maladie de Parkinson) ou encore 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 devient primordial de régler le problème.

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

Le danger principal dans les fumées de soudage MIG de l’acier inoxydable est la présence de chrome hexavalent, ou chrome (VI). Le chrome peut devenir du chrome hexavalent lorsqu’il est soumis à des hautes températures. L’ACGIH (American Conference of Governmental Industrial Hygienists) considère le chrome hexavalent comme cancérigène pour l’homme et recommande de maintenir sa concentration en dessous de 0.02 µg/m3 dans la zone respiratoire des soudeurs.

Encore une fois, il ne s’agit pas du seul risque dans les fumées de soudage de l’acier inoxydable, mais c’est souvent le premier aspect à corriger pour la santé des travailleurs.

Des questions? Posez-les dans le chat en bas à droite de votre écran ou lors de l’un de nos webinaires.

Risques et problèmes de santé liés au soudage MIG

Le soudage MIG peut rendre les soudeurs malades, que ce soit avec des effets à court terme comme la fièvre des soudeurs ou à long terme comme la Manganisme ou le cancer. Sans une bonne ventilation, il n’est jamais prudent de souder surtout à l’intérieur et encore moins dans un espace confiné.

Le risque pour un soudeur respirant des fumées et des gaz de soudage dépend notamment de leurs compositions, de leurs concentrations, de la durée et de la fréquence de l’exposition

D’après 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), respirer des fumées de soudage peut causer les problèmes de santé suivants :

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

Réduire l’exposition aux fumées de soudage MIG

Voici quelques conseils pour protéger les soudeurs et leurs collègues de façon efficace et durable contre les risques de cancer et les autres problèmes de santé qui peuvent être causés par les fumées de soudage MIG :

1. Souder manuellement seulement lorsque c’est nécessaire. Il est parfois possible d’utiliser d’autres procédés (assemblage mécanique, soudage robotisé).

2. Isoler les opérations de soudage pour qu’elles n’affectent pas les autres travailleurs (en concentrant le soudage dans une zone ou un bâtiment dédié, ou au moins en utilisant des écrans de soudage).

3. Dans certains cas il est possible d’utiliser un procédé générant moins de fumée comme le TIG ou le soudage par résistance. Autrement, il est tout de même conseillé d’optimiser les paramètres pour réduire la quantité de fumée. Par exemple, le mode pulsé génère moins de fumée toxique que le procédé MIG conventionnel. La diminution de la puissance du procédé ou celle de la quantité de CO2 dans le gaz de protection aident également.

4. Utilisez des matériaux et consumables qui réduiront les fumées toxiques. Retirez la peinture, les lubrifiants, les solvants, le placage des pièces à souder. Essayez aussi d’éviter les substances cancérigènes (arsenic, béryllium, chrome hexavalent, etc.) et dangereuses (manganèse, etc.).

5. Utilisez des extracteurs de fumée, de préférence des pistolets MIG extracteurs, ou au moins des bras de captation. Pour plus d’information, vous pouvez consulter notre article sur les meilleurs extracteurs de fumée pour le soudage MIG.

6. Assurez-vous que les soudeurs se positionnent de façon à éviter de respirer les fumées. Par exemple en ne plaçant pas leur tête entre le bain de fusion et l’extracteur. Ou encore en se positionnant le dos au vent lorsqu’ils soudent à l’extérieur.

7. Assurez-vous que l’environnement de travail est assez ventilé. Quatre à 12 changements d’air à l’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. Finalement, si toutes 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 dans les normes. Le masque doit être ajusté spécifiquement pour chaque soudeur afin d’être étanche.

Pour en savoir plus, nous vous invitons à lire notre article intitulé Résoudre vos Problèmes de Fumées de Soudage en 8 Étapes.

Règlements 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 imposées par les agences de santé et sécurité comme la CNESST (Québec). Pour connaître les concentrations maximales autorisées dans chaque juridiction, vous pouvez consulter les articles suivants :

• 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)

Dans ces articles, vous trouverez également les recommandations de l’ACGIH (American Conference of Governmental Industrial Hygienists). Ces dernières sont généralement considérées comme étant sécuritaires pour les soudeurs qui travaillent dans un environnement typique pour des quarts de travail de huit heures au 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, mis à part 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 nombreuses substances se trouvant dans les fumées de soudage ont également leurs propres limites d’exposition, comme le manganèse et le chrome hexavalent. Pour en savoir plus, utilisez les liens ci-dessus.