Les électrodes tungstène au Thorium (rouges, jaunes..)

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Cet article est inspiré de l’étude de Daniel DUGRILLON (Contrôleur de sécurité à la CRAM) et d’un document de l’INRS

1) C’est quoi les électrodes tungstène thoriées?

electrodes tungstène TIG thorium
Electrodes tungstène thorié

Utilisée depuis plus de 60 Ans en raison de leur efficacité vis à vis d’autres électrodes, en 2001 on estime que les électrodes tungstène au thorium consommées étaient d’environ 2 millions par an en France.

Afin de renforcer l’émission électronique, les électrodes de tungstène peuvent contenir des éléments supplémentaires:

  • oxydes de thorium
  • lanthane
  • cérium
  • zirconium
Choisir une électrode tungstène

 

Les électrodes en tungstène thorié, (tungstène + oxyde de thorium), sont utilisées, lors du soudage TIG, depuis plusieurs décennies dans la plupart des secteurs d’activité.

On peut aussi dans certains cas les utiliser pour la découpe.

Ces électrodes sont obtenues par frittage du tungstène et d’oxydes de thorium (ThO2) radioactifs (isotopes 228 et surtout 232) – appelés thorines -, ceux-ci dans une proportion variant de 0,35 à 4,20 %.

L’incorporation du thorium augmente la longévité et la stabilité des électrodes à haute température, améliore l’amorçage de l’arc électrique.

La codification, la fabrication, le contenu et la présentation des électrodes sont données dans la norme françaises NF EN 26848 les normes internationales ISO 6848.

Les types d’électrodes en tungstène thoriées que l’on trouve sont:

  • WTh 10 jaune : 0,80 à 1,20 % ThO2
  • WTh 20 rouge : 1,70 à 2,20 % ThO2
  • WTh 30 violet : 2,80 à 3,20 % ThO2
  • WTh 40 orange : 3,80 à 4,20 % ThO2
tableau electrodes tungstène TIG
Tableau des électrodes tungstène

La première lettre caractérise le composant principal (W = tungstène). La seconde lettre caractérise l’addition d’oxyde (Th = oxyde de thorium, L = lanthane, C = cérium). Le nombre ajouté correspond au pourcentage moyen d’oxydes. Le type WTh 20 à repère rouge est le plus utilisé. Cette électrode à 2 % contient en moyenne 275mg de Thorium et présente une radioactivité de 1 130 kBq.

2) C’est quoi ce Thorium?

Le thorium est constitué de treize isotopes radioactifs. Il a été découvert en 1828 par le chimiste suédois Berzelius. C’est un solide blanc, cristallin, extrait de la thorite, de densité 12,1 fondant vers 1 700° C et oxydable.

Le thorium est à l’origine d’une des quatre grandes familles de transition nucléaire spontanée en chaîne.
Il se désintègre en radium 228, puis en actinium 228, puis en thorium 228, puis en radium 224, puis en radon 220 (isotope gazeux appelé souvent thoron), puis en polonium 216, puis en astate 216, puis en plomb 212, puis en bismuth 212, puis en tallium 208 ou en polonium 212 et finalement en un élément stable (non radioactif ) : le plomb 208.

Danger du Thorium
Radioactivité du thorium

Cette transition en chaîne s’effectue en émettant des particules alpha ou béta accompagnées parfois d’un rayonnement gamma de faible énergie.

3) Les électrodes tungstène au Thorium sont elles dangereuses?

La pénétration dans l’organisme se fait principalement par ingestion et surtout inhalation de poussières, exceptionnellement par pénétration. Le thorium se stocke dans les os, les poumons, les ganglions, le foie et les reins. Il est
excrété en partie par les urines. La pathologie à long terme concerne l’angiosarcome hépatique, le lymphonne et le sarcome osseux. Celui-ci est recensé dans la liste des maladies professionnelles indemnisables.

Le risque de cancer du au Thorium résulte de l’émission des particules alpha par contamination radioactive interne et de la rémanence de plusieurs années du produit dans les organes précités.

En fait, lors de l’utilisation d’électrodes en tungstène thorié, il existe deux voies de radioexposition possibles :

  • externe ou irradiation due aux électrodes,
  • interne par contamination due aux fumées de soudage et surtout à l’affûtage.

 

En interne, on peut noter que lors du soudage, la fusion de l’électrode inclut inévitablement la volatilisation de minuscules particules métalliques à l’extrémité de l’électrode. Lors de l’affûtage, le risque d’émission de poussières de thorium radioactif s’avère plus important que lors du soudage. Afin d’évaluer le risque de pollution radioactive dû à l’utilisation d’électrodes de soudure en tungstène thorié, l’Institution Prévention (CNAM, CRAM et INRS) en liaison avec le CEA, a effectué en 1994 et 1995 une étude sur le sujet. Celle-ci a confirmé les études antérieures :

Le risque est réel mais s’avère dans la pratique faible si:

 

  • une aspiration correcte des poussières est installée
  • et que les fumées de soudure sont normalement captées.

La surveillance médicale spéciale semble donc inutile.

Nota : Cependant, les frottis effectués, par la CRAM, sur des électrodes en tungstène thorié, se sont tous révélés positifs. Il existe donc une radioactivité non négligeable.

4) Réglementation et obligations

  • L’Office de protection contre les rayonnements ionisants (OPRI) considère qu’une électrode en tungstène thoriée est une substance radioactive au sens du décret modifié n° 86-1103 du 2 octobre 1986 relatif à la protection des travailleurs contre les dangers des rayonnements ionisants. Ce texte est donc entièrement applicable. La détention et l’utilisation de telles électrodes doivent donc faire l’objet d’une déclaration (formulaire OPRI n° 1209a).
  • La réglementation impose à l’employeur de remplacer le produit dangereux lorsque cela est techniquement possible.
  • L’employeur doit déclarer ce procédé de travail, susceptible de provoquer une maladie professionnelle indemnisable, à la Caisse primaire d’assurance maladie.
  • L’employeur doit évaluer les doses reçues par le personnel. Les résultats sont transmis à l’ASN, au préfet et l’institut de radioprotection et de  sureté nucléaire.
  • L’employeur doit gérer les déchets (filtrer les systèmes d’épurations des fumées et d’affûtage, les EPI contaminés, les sacs d’aspirations et tous dispositifs de nettoyage)
  • L’employeur doit stocker les déchets dans un container dédié et fermé qui sera remis au fournisseur.

5) Comment se protéger et éviter le risque?

Bien que le risque de radiocontamination soit faible, on peut néanmoins appliquer quelques mesures de préventions.

Mesures techniques

  • remplacer, chaque fois que cela s’avère possible, les électrodes en tungstène thorié par des électrodes en tungstène au lanthane (WLa10, Wla15 ou WL20) ou au cérium (WCe20), ce qui élimine tout risque et toute démarche administrative. Les électrodes réfractaires en tungstène dans lesquelles des lanthanides légers ou terres cériques sont incorporées, sont, hélas, un peu plus chères.
  • éxiger du ou des fournisseurs d’électrodes en tungstène thorié :
    -que le conditionnement fourni comporte le signal d’avertissement normalisé de substances ou matières radioactives
    -que la mise en garde de l’utilisateur soit en langue française
    -la remise de la fiche de données de sécurité.
  • réserver une zone spécialement affectée à l’affûtage. Celle-ci sera soumise à un nettoyage journalier au moyen d’un aspirateur muni d’un sac en papier et réservé à cet usage.
  • utiliser, dans cette zone particulière, une ou plusieurs machines à affuter ne servant qu’à l’affûtage. Ces tourets à meuler seront équipés d’une aspiration disposée au plus près de la source de pollution avec un capteur le plus enveloppant possible. L’idéal serait d’avoir une machine lubrifiée qui fonctionne en circuit fermé.
  • vérifier, tous les 6 mois, l’absence de contamination surfacique
  • retourner aux fournisseurs, dans des sacs étanches en plastique (ou en papier), les déchets radioactifs (poussières, mégots d’électrodes, protections individuelles). Ne pas oublier la signalisation réglementaire pour de tels envois.
  • ranger les électrodes de soudure en tungstène thorié dans une armoire fermant à clé et aisément décontaminable. Le signal d’avertissement normalisé décrit ci-dessus doit être apposé sur cette armoire.
  • établir des consignes de sécurité et les faire appliquer:
    -l’obligation de satisfaire aux exigences des mesures précédentes,
    -l’interdiction de mettre dans la poche les électrodes en tungstène thorié,
    -d’utiliser les mégots d’électrodes comme pointes à tracer et de les mettre dans la bouche lorsque les mains sont occupées,
    -la nécessité, pour le personnel, de se laver soigneusement les mains et les ongles après le travail et surtout avant de manger,
    -l’interdiction de secouer ou de nettoyer à la soufflette manuelle ses vêtements de travail pour enlever la poussière, -etc. Mesures administratives
  • signaler au médecin du travail le personnel (soudeurs et leurs aides) utilisant des électrodes en tunsgtène thorié.
  • adresser au service “Prévention des risques professionnels” de la CRAM, la copie de la déclaration qui doit être effectuée à l’Inspection du travail sur l’imprimé OPRI n° 1209a.

6) Conclusion

L’utilisation des électrodes présente un risque qui s’avère néanmoins faible si l’on en croit ce spécialiste. Cependant, les faibles écarts de performances constatés par des soudeurs professionnels entre les électrodes au thorium et celles au lanthane ne justifierait pas vraiment de risquer sa santé pour si peu. Dans le cas, ou vous utiliseriez malgré tout ces électrodes, il est bon de suivre les recommandations du spécialiste proposées plus haut.

7) Sources

Etude de la CRAM
Document de l’INRS

Choisir une électrode tungstène
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