Elementi di tecnologia e i principali rischi per la salute per i lavoratori nelle attività di Saldatura e Verniciatura

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1 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.

2 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)

3 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 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

4 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.

5 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.

6 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

7 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 NO 2 ) Anidride Carbonica e Monossido di Carbonio

8 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) Rutilo basico (5 mg/s) Basico (7.5 mg/s) Acido (9 mg/s)

9 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

10 Agenti chimici da ricercare nei fumi di saldatura: Piombo (Pb) Cadmio (Cd) Cobalto (Co) Argento (Ag) Molibdeno (Mo) Cromo (Cr) Rame (Cu) Antimonio (Sb) Fluoruri Con acciaio INOX: Anche Nichel LE Radiazioni Ottiche Artificiali (ROA)

11 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

12 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

13 Principali sorgenti ottiche non coerenti delle quali si dovrebbe approfondire la valutazione del rischio Sorgente Possibilità di sovraesposizione Note Arco elettrico (saldatura elettrica) 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 notoche 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.

14 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

15 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

16 La Verniciatura Prodotto Verniciante Film solido Resine (monocomponente o bicomponente con catalizzatore) Pigmenti e additivi vari, che Influiscono sulle proprietà fisicochimiche (catalizzatori, riempitivi, tensioattivi) In ambiente Solventi che evaporano in tempi più o meno lunghi in funzione della volatilità (punto di ebollizione)

17 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

18 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)

19 Alcuni Pigmenti inorganici Verde: Ossido di cromo Giallo: Ossido di Titanio, Nichel, Cromo Cromato e Solfato di Piombo (PbCrO 4 +PbSO 4 ) 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

20 I metalli pericolosi con Valore Limite contenuti nei pigmenti 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)

21 I solventi pericolosi nei prodotti al solvente con Valore Limite 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

22 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 Metilglicole Etilglicole Acetato di metilglicole Acetato di etilglicole Butilglicole Metossipropanolo Metildiglicole

23 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)