U.O.Prevenzione Sicurezza Ambienti di Lavoro
Elementi di tecnologia e i principali
rischi per la salute per i lavoratori nelle
attività di Saldatura e Verniciatura
Piacenza, 6 Maggio 2011
A cura di Anna Bosi
La saldatura
Permette la congiunzione di parti metalliche
mediante l’azione del calore o della pressione
• AUTOGENA: il metallo da saldare partecipa direttamente con
fusione delle superficie e dei bordi, senza apporto o con apporto
di un metallo.
Il metallo di apporto si presenta sottoforma di:
Bacchette, Elettrodo, Filo e
ha composizione molto simile al metallo base
• ETEROGENEA (saldo-brasatura): la fusione riguarda solo il
metallo di apporto, mentre il metallo base si riscalda soltanto.
Con apporto di metallo diverso da quello dei pezzi da unire.
Si raggiungono temperature inferiori.
Saldatura Autogena
• A gas
• Ad arco
elettrico
Autogena
A gas: utilizza come sorgente di calore una fiamma ottenuta
da gas + ossigeno
• Ossiacetilenica (ossigeno e acetilene in parti uguali, T fiamma
= 3050°C)
• Ossidrica (ossigeno e idrogeno, T fiamma =2465°C, per metalli
a basso punto di fusione: Al, Pb, Mg
• Ossibenzinica ossigeno e benzina , per la saldatura del Piombo.
Ad arco elettrico : passaggio di corrente attraverso
gas ionizzato
L’arco scocca tra l’elettrodo e le parti metalliche
sottoposte a differenza di potenziale utile, al raggiungimento
di una temperatura che permetta l’emissione degli elettroni
(T= 3800°C)
Saldatura ad arco elettrico
Si utilizza il calore generato dall’arco elettrico che si sviluppa tra
l’elettrodo e le parti metalliche sottoposte ad una differenza di
potenziale utile.
• L’elettrodo fonde e costituisce il materiale di apporto: filo o
bozzetta metallica rivestita con funzioni protettive.
Con filo metallico, la protezione del bagno di fusione dall’ossidazione
dell’aria viene fornita da un getto continuo di gas:
Saldatura MIG (con Gas Inerte) e MAG (con anidride
carbonica)
Oppure da un getto di polvere: ad Arco sommerso
Saldatura TIG
L’elettrodo non fusibile, per esempio bacchetta di Tungsteno che fa
solo scoccare l’arco e produrre calore.
Il materiale di apporto è un filo continuo e il flusso protettivo è
assicurato da un gas inerte
Le caratteristiche dell’arco elettrico
• Tensione: di solito basse 25-35 V
• Intensità: varia con il diametro
dell’elettrodo e le caratteristiche del
rivestimento
• Consumo di energia: è dato dal prodotto
della tensione per l’intensità
• Temperatura dell’arco
Saldatura in atmosfera di gas
• TIG ( Tungsten Inert Gas): con elettrodo infusibile al
Tungsteno, in atmosfera di Argon o Elio.
Per Saldature su acciaio inox o su leghe di rame o di
nichel, con spessori<4 micron, per saldature di alta
qualità
• MIG ( Metal Inert Gas) con filo continuo, in corrente
di Argon–Elio, per metalli molto reattivi, Alluminio,
acciaio inox, leghe leggere
• MAG (Metal Active Gas): come MIG ma viene
aggiunta anidride carbonica.
Per metalli poco pregiati quali acciaio al carbonio e a
basso tenore di lega.
Saldatura ad arco
sommerso
• Il rivestimento (ossido di calcio, anidride silicica,
ossido di magnesio, ossido di manganese, ossido
di alluminio, biossido di titanio, fluoruro di calcio)
è continuamente immesso in forma granulare
nella zona dell’arco dove fonde fornendo
protezione al metallo fuso dall’aria circostante.
• Emana relativamente poche sostanze nocive.
• Sono utilizzate macchine per saldare
prevalentemente automatiche, per grossi spessori.
Saldatura al plasma
• L’apporto termico necessario alla fusione dei
metalli viene fornito da un gas che per
riscaldamento raggiunge una parziale
ionizzazione (plasma) potendo così condurre
una corrente elettrica.
• Il bagno di fusione è protetto dal getto di gas
caldo e ionizzato (argon) che esce dall’ugello
e che può essere integrato da una fonte
ausiliaria di gas (argon e elio)
• Si può usare o no materiale di apporto.
Saldatura al laser
• Produce una fusione del metallo tramite
l’applicazione di un raggio di luce coerente, a
determinata frequenza focalizzato sulle superficie
da unire.
• Per proteggere il bagno fuso si usa un gas protettivo,
con o senza materiale di apporto.
• Vantaggi: elevata velocità di avanzamento, riduzione
delle zone alterate dal calore, bassa deformazione del
pezzo saldato, assenza di scorie e spruzzi.
Saldatura eterogenea
• Saldobrasatura: per fusione del solo metallo di apporto.
La lega di solito è ottone al Silicio o al Nichel, con punto di
fusione a 900°C circa.
• Brasatura: Con uno spazio tra le parti da unire ed
ottenere un’unione per bagnatura e per
capillarità.
Dolce: Metalli con Temperatura di fusione <450°C
(giunto non molto resistente)
Forte: Temperatura di fusione >450°C per
Rame/Zinco, Argento/Rame.
L’adesione è maggiore e il giunto più resistente.
I Rischi durante la SALDATURA
derivano dall’esposizione a:
• Agenti Chimici Pericolosi
• Radiazioni Ottiche Artificiali
(ROA)
• Campi ElettroMagnetici
(CEM)
• Posture Incongrue
• Rumore
Rischio da esposizione a
fumi, polveri e vapori
• Temperature molto elevate
• Composizione del materiale da saldare, di quello
di apporto e dell’eventuale rivestimento
dell’elettrodo o filo
• Presenza di oli o vernici o altro sulla superficie dei
pezzi da saldare
L’Esposizione inalatoria da saldatura
• I fumi di saldatura derivano da fenomeni di
vaporizzazione dei metalli e dalla formazione di
ossidi
• Le dimensioni sono dell’ordine di 0,1-1 micron
I gas:
• Ozono dall’ossidazione dell’Ossigeno
• Ossidi di Azoto che derivano dall’ossidazione
dell’Azoto dell’aria (NO e NO2)
• Anidride Carbonica e Monossido di Carbonio
Confronto tra le varie tecniche
La maggiore emissione
di fumi di saldatura si
ottiene utilizzando
elettrodi rivestiti
La saldatura ad arco
sommerso è quella a
minor emissione di
fumi
Saldatura ad arco elettrico con
elettrodo rivestito
Quantità di fumo emessa in funzione dei
materiale di rivestimento dell’elettrodo
Cellulosa
(16 mg/s)
Rutilo
(3.5 mg/s)
Basico
Rutilo (7.5 mg/s)
basico
(5 mg/s)
Acido
(9 mg/s)
Con MAG si ha quantità maggiore di
fumi rispetto a tecnica MIG e anche
aumento di Monossido di carbonio
Con tecnica TIG si
ottiene la minor
emissione di fumi ma
maggiore quantità di
ozono
Agenti chimici da ricercare
nei fumi di saldatura:
• Piombo (Pb)
•Cadmio (Cd)
• Cobalto (Co)
• Argento (Ag)
• Molibdeno (Mo)
Con acciaio
INOX:
Anche Nichel
• Cromo (Cr)
• Rame (Cu)
• Antimonio (Sb)
• Fluoruri
LE Radiazioni Ottiche Artificiali (ROA)
Radiazioni Ottiche Artificiali (ROA)
• Raggi UV, Visibile e IR emessi dall’arco elettrico e
dai bagni di fusione
• Nella saldatura a gas: solo raggi Visibile e IR
Con arco elettrico i raggi dipendono da:
• Intensità corrente
• Lunghezza arco
• Temperatura
• Distribuzione della temperatura nell’ambiente
Con tecniche MIG e MAG rispetto a saldatura solo con
elettrodo i raggi emessi sono più potenti poiché le
correnti in gioco sono molto più alte
Danni da Radiazioni Ottiche Artificiali
•
•
•
•
•
OCCHI
Raggi UV provocano lesioni temporanee della cornea
Raggi IR danneggiano retina e cristallino (cataratta)
Visibile provocano effetto abbagliante e colpiscono la
vista
PELLE
Raggi UV provocano ustioni e eritemi simili a quelli
causati dal sole
Le radiazioni termiche dovute alle elevate
temperature provocano un notevole “stress termico” al
lavoratore
Quando si ha emissione di ROA in saldatura?
- all’ accensione
dell’arco
- durante tutta la durata
della saldatura
Le radiazioni emesse dipendono da:
• Intensità di corrente di saldatura
• Riflessione del metallo
La pericolosità delle
sorgenti ROA è in
relazione a:
• energia emessa dalla
sorgente e/o ricevuta
dal lavoratore,
• lunghezza d’onda,
• modalità di impiego,
• tempo di esposizione
Principali sorgenti ottiche non coerenti delle quali si
dovrebbe approfondire la valutazione del rischio
Sorgente
Arco elettrico (saldatura elettrica)
Possibilità di sovraesposizione
Note
Molto elevata
Le saldature ad arco elettrico
(tranne quelle a gas) a prescindere
dal metallo, possono superare i
valori limite previsti per la
radiazione UV per tempi di
esposizione dell’ordine delle
decine di secondi a distanza di un
metro dall’arco. I lavoratori, le
persone presenti e di passaggio
possono essere sovraesposti in
assenza di adeguati precauzioni
tecnico-organizzative
tratto dalle FAQ
Perché non è necessario misurare?
Le misure non si rendono necessarie:
- nel caso delle saldatrici ad arco, dove è noto che con
qualsiasi corrente di saldatura e su qualsiasi supporto
i tempi per cui si raggiunge una sovraesposizione per il
lavoratore addetto risultano dell’ordine delle decine di
secondi.
- Pertanto, pur essendo il rischio estremamente elevato,
l’effettuazione delle misure e la determinazione esatta
dei tempi di esposizione è del tutto superflua per
l’operatore addetto; ulteriori valutazioni possono essere
richieste se l’addetto alla saldatura deve essere
assistito da altro personale o opera in ambienti di
lavoro “promiscui” come i cantieri.
Rischio da campi elettromagnetici (CEM)
• Le potenze di campo elettrico richieste per le
saldature sono elevate quindi nell’area adiacente al
cavo di saldatura il campo magnetico è > 200uT
L’intensità del campo
diminuisce
rapidamente con la
distanza dalla sorgente
elettrica
Occorre:
• Posizionare l’alimentatore ad alcuni metri di
distanza
• Evitare di far passare i cavi elettrici sulla spalla
o arrotolarli intorno al corpo
• Mantenere uniti il cavo di saldatura con quello di
messa a terra
L’applicazione del Titolo VIII Capo IV del
D.Lgs.81/2008
per la protezione dei lavoratori contro i rischi
derivanti dall’esposizione
a Campi ElettroMagnetici (CEM) è
al momento rimandata al 30 aprile 2012
Rischi ergonomici
• Derivano dal fatto che il
saldatore deve poter
vedere bene il pezzo da
saldare quindi tende ad
assumere posture scorrette,
a piegarsi, a tenere le
braccia al di sopra delle
spalle…
• Sono utili i bracci di
bilanciamento per ridurre
il peso dei cavi
La Verniciatura
Prodotto Verniciante
Film solido
In ambiente
• Resine (monocomponente o
bicomponente con catalizzatore)
• Pigmenti e additivi vari, che
Influiscono sulle proprietà fisicochimiche (catalizzatori, riempitivi,
tensioattivi)
Solventi che evaporano in tempi più
o meno lunghi in funzione della
volatilità (punto di ebollizione)
Elementi fondamentali per la
valutazione del rischio
• Elenco di tutti i prodotti vernicianti con le
relative Schede di sicurezza
• Individuazione dei Pericoli
• Quantitativi utilizzati al giorno per la
mansione
• Analisi della postazione di lavoro
• Durata e Frequenza delle operazioni
• Presenza di impianti di aspirazione
localizzata
Le Fasi pericolose durante le attività di
verniciatura:
• Preparazione del prodotto: miscelazione dei
componenti reattivi, aggiunte additivi e diluizione con
solventi
• Applicazione: dipende dalla metodologia utilizzata
• Attività di Pulizia dei materiali, attrezzature e
ambienti
• I rischi per la salute derivano dall’esposizione per le
vie respiratorie e per la cute
in funzione della composizione della vernice
• Rischi per la sicurezza di infiammabilità/esplosione
derivano dalla presenza di solventi organici con
proprietà infiammabili e/o esplosive
• Durante l’applicazione del
prodotto si ha emissione di
Aerosol di verniciatura con
goccioline di parte solida e
parte solvente ed
evaporazione del solvente
• In funzione della tecnica
utilizzata si può controllare la
nuvola di aerosol: con “pistola
airless” la dispersione è ridotta
• L’Evaporazione dei Solventi
continua nella fase di
essiccazione del film
applicato
Le tipologie di resine a particolare
pericolosità per le vie respiratorie e per la
cute:
• Poliuretaniche (con isocianati come
catalizzatori)
• Epossidiche con Peso molecolare < 700
(mono e bicomponenti con vari catalizzatori:
isocianati, amine, acidi organici)
• Acriliche (residuo di acrilati e metacrilati)
• Amino-fenoliche (residuo di Formaldeide)
Alcuni Pigmenti inorganici
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•
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Verde: Ossido di cromo
Giallo:
Ossido di Titanio, Nichel, Cromo
Cromato e Solfato di Piombo (PbCrO4+PbSO4)
Arancio – Rosso
Cromato di Piombo, Molibdato e Solfato di Piombo,
Rosso Cadmio
Rosso Bruno
Ossidi di Ferro
Bianco
Ossido di Titanio, Ossido di Zinco, Solfuro di Zinco..
Alcuni pigmenti organici che
sostituiscono quelli Inorganici
• Derivati azoici (benzidine, toluidine,
dinitroanilina), per il giallo e rosso
• Ftalocianine per il verde cromo e per il blu
• Nero di carbone per il nero
I metalli pericolosi con Valore Limite
contenuti nei pigmenti
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Piombo
Cobalto
Cadmio
Cromo
Nichel
Molibdeno
Antimonio
In funzione del tipo di solvente
• Vernici “Al solvente” (10-30% circa di solventi
organici)
• Vernici “All’acqua” con acqua (10-40% circa) e
co-solventi organici (solubili in acqua e nella
resina, presenti in quantità ridotte:10-20% circa)
I solventi pericolosi nei prodotti
“al solvente” con Valore Limite
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Toluene
Xilene
Diclorometano
Alcol metilico
Alcol n-butilico
Alcol isobutilico
Metiletilchetone
Etilbenzene
Metilisobutilchetone
2-Nitropropano
Clorobenzene
I vantaggi dei prodotti “all’acqua”
• La presenza di acqua riduce l’odore tipico
dei solventi organici tradizionali
• Il rischio incendio è ridotto
• Sono ridotte le emissioni dei solventi
• Con resina Poliuretanica:
Diversamente dai prodotti al solvente
Non sono presenti isocianati liberi,
perché reagiscono immediatamente con
l’acqua
Settori industriali in cui si utilizzano
prodotti all’acqua
Industria Automobilistica:
• Utilizzo: primer (con tecnica di elettroforesi) e
di finitura (a spruzzo)
Per rivestimento di “coil” in acciaio o in
Alluminio
Verniciatura di metalli
Rivestimento contenitori metallici
Industria del legno
I solventi pericolosi contenuti nei
prodotti all’acqua con Valore Limite
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Metilglicole
Etilglicole
Acetato di metilglicole
Acetato di etilglicole
Butilglicole
Metossipropanolo
Metildiglicole
“Il futuro” dei prodotti vernicianti
Riduzione del quantitativo di solvente organico:
• Implementazione dell’uso dei prodotti all’acqua
• Introduzione di Sistemi con Vernici a polvere
• Quando tecnologicamente possibile Sostituzione
dei pigmenti metallici con pigmenti organici meno
pericolosi (in particolare sostituzione dei Cromati di
Piombo)