ISO 15011-4:2017
(Main)Health and safety in welding and allied processes — Laboratory method for sampling fume and gases — Part 4: Fume data sheets
Health and safety in welding and allied processes — Laboratory method for sampling fume and gases — Part 4: Fume data sheets
ISO 15011-4:2017 covers health and safety in welding and allied processes. It specifies requirements for determination of the emission rate and chemical composition of welding fume in order to prepare fume data sheets. ISO 15011-4:2017 applies to all filler materials used for joining or surfacing by arc welding using a manual, partly mechanized or fully automatic process, depositing unalloyed steel, alloyed steel and non‑ferrous alloys. Manual metal arc welding, gas‑shielded metal arc welding with solid wires, metal‑cored and flux‑cored wires and arc welding with self‑shielded flux‑cored wires are included within the scope of this document.
Hygiène et sécurité en soudage et techniques connexes — Méthode de laboratoire d'échantillonnage des fumées et des gaz — Partie 4: Fiches d'information sur les fumées
ISO 15011-4:2017 couvre l'hygiène et la sécurité en soudage et techniques connexes. Il spécifie les exigences relatives à la détermination des taux d'émission et à la composition chimique des fumées de soudage dans le but de préparer des fiches d'information sur les fumées. ISO 15011-4:2017 s'applique à tous les métaux d'apport utilisés pour l'assemblage ou le rechargement par soudage à l'arc utilisant un procédé manuel, partiellement mécanisé ou entièrement automatisé déposant un acier non allié, un acier allié et des alliages non ferreux. Le soudage manuel à l'arc avec électrodes enrobées, le soudage à l'arc avec fil plein sous protection gazeuse, le soudage à l'arc avec fil fourré sous protection gazeuse et le soudage à l'arc avec fil fourré autoprotecteur sont inclus dans le domaine d'application du présent document.
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Relations
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 15011-4
Second edition
2017-12
Health and safety in welding and
allied processes — Laboratory method
for sampling fume and gases —
Part 4:
Fume data sheets
Hygiène et sécurité en soudage et techniques connexes — Méthode de
laboratoire d'échantillonnage des fumées et des gaz —
Partie 4: Fiches d'information sur les fumées
Reference number
ISO 15011-4:2017(E)
©
ISO 2017
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ISO 15011-4:2017(E)
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ISO 15011-4:2017(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principle . 2
5 Procedure. 2
6 Test conditions . 3
6.1 Generic test parameters . 3
6.2 Testing of manual metal arc welding electrodes . 5
6.3 Testing of solid, metal‑cored and flux‑cored wires used in gas‑shielded metal
arc welding . 5
6.4 Testing of flux‑cored wires used in self‑shielded metal arc welding. 7
7 Reporting of results . 8
7.1 Fume data sheet . 8
7.2 Transitional arrangements . 9
7.3 Retesting . 9
7.4 Data sharing . 9
7.5 Validation of fume data sheets .10
Annex A (normative) Fume data sheet .11
Annex B (informative) Optional additional section of a fume data sheet .13
Annex C (informative) Examples of performance data .14
Annex D (informative) Uses of welding fume data .16
Annex E (informative) Principal and key components of welding fume .19
Annex F (informative) Example of a welding consumable classification system .21
Annex G (informative) Example of a fume data sheet for a stainless steel manual metal arc
welding electrode (including the optional additional section) .22
Bibliography .24
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ISO 15011-4:2017(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see the following
URL: www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 44, Welding and allied processes,
Subcommittee SC 9, Health and safety.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 15011-4:2006), which has been techni-
cally revised. It also incorporates the Amendment ISO 15011-4:2006/Amd.1:2008. The main change
compared to the previous edition is the replacement of indium (In) 3 times in Table C.4 to nickel (Ni).
Requests for official interpretations of any aspect of this document should be directed to the Secretariat
of ISO/TC 44/SC 9 via your national standards body. A complete listing of these bodies can be found at
www.iso.org.
iv © ISO 2017 – All rights reserved
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ISO 15011-4:2017(E)
Introduction
Welding and allied processes produce airborne particles and gaseous by‑products that can be harmful
to human health. Knowledge of the quantity and composition of the airborne particles and gases
emitted can be useful for occupational hygienists in assessing workplace exposure and in determining
appropriate control measures.
Welding processes, consumables and parameters give rise to various fume emission rates, which in turn
lead to different welder exposures. Emission rate cannot be used directly to assess exposure. However,
processes, consumables and welding parameters that give lower emission rates generally result in
lower welder exposures than processes with higher emission rates used in the same working situation.
Clear instructions and supporting informative guidance are provided in order to ensure that the
welding conditions used are selected thoughtfully according to a standardized procedure. The need to
fully report the welding conditions used in the test is emphasized, and an example is provided of how
such information should be conveyed on a fume data sheet. This document also gives information about
how the data obtained can be used.
It has been assumed in the drafting of this document that the execution of its provisions and the
interpretation of the results obtained are entrusted to appropriately qualified and experienced people.
© ISO 2017 – All rights reserved v
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 15011-4:2017(E)
Health and safety in welding and allied processes —
Laboratory method for sampling fume and gases —
Part 4:
Fume data sheets
1 Scope
This document covers health and safety in welding and allied processes. It specifies requirements for
determination of the emission rate and chemical composition of welding fume in order to prepare fume
data sheets.
It applies to all filler materials used for joining or surfacing by arc welding using a manual, partly
mechanized or fully automatic process, depositing unalloyed steel, alloyed steel and non‑ferrous
alloys. Manual metal arc welding, gas‑shielded metal arc welding with solid wires, metal‑cored and
flux‑cored wires and arc welding with self‑shielded flux‑cored wires are included within the scope of
this document.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 15011-1, Health and safety in welding and allied processes — Laboratory method for sampling fume
and gases — Part 1: Determination of fume emission rate during arc welding and collection of fume for
analysis
ISO/TR 25901-2, Welding and allied processes — Vocabulary — Part 2: Safety and health
ISO/TR 25901-3, Welding and allied processes — Vocabulary — Part 3: Welding processes
EN 1540, Workplace atmospheres — Terminology
EN/TR 14599, Terms and definitions for welding purposes in relation with EN 1792
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO/TR 25901‑2, ISO/TR 25901‑3,
EN 1540, EN/TR 14599 and the following apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https://www.iso.org/obp
— IEC Electropedia: available at http://www.electropedia.org/
© ISO 2017 – All rights reserved 1
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ISO 15011-4:2017(E)
3.1
additive limit value
limit value that, in the absence of specific knowledge of the combined health effects of a mixture of
chemical agents, is calculated on the basis that the health effects of the various components are at least
additive
Note 1 to entry: For complex substances that are mixtures of chemical agents, such as welding fume, individual
substances can have specific, independent health effects or they can have synergistic, additive or antagonistic
health effects.
3.2
additive welding fume limit value
additive limit value (3.1) for welding fume
3.3
key component of a welding fume
component of a welding fume that has the greatest occupational hygienic significance and therefore
requires the most stringent control measures to ensure that a welder is not exposed to an excessive
level of the substance concerned, i.e. it is the component whose limit value is exceeded at the lowest
welding fume concentration
3.4
key component welding fume limit value
limit value which, if not exceeded, ensures that no component of the welding fume has a concentration
above its limit value
3.5
principal component of the welding fume
component of a welding fume that is of occupational hygienic significance
3.6
single component welding fume limit value
limit value calculated for a single component which, if not exceeded, ensures that the component does
not have a concentration above its limit value
4 Principle
4.1 Tests are carried out to determine the emission rate and chemical composition of welding fume
produced when a welding consumable is used under a defined set of operating conditions. The welding
fume is generated in accordance with the procedure described in ISO 15011-1 and under the conditions
specified in this document.
4.2 Emission rate and chemical composition data are reported in a recommended format, and various
ways in which the data may be used are described.
5 Procedure
5.1 Determine the fume emission rate and/or collect fume samples for analysis, as required, in
accordance with the procedure described in ISO 15011‑1. Carry out the tests under the conditions
prescribed in 6.2, 6.3 and 6.4 as appropriate.
NOTE In practice, emission rates can vary significantly from those determined under the test conditions
specified in 6.2, 6.3 and 6.4 This is because the welding conditions used in the workplace can be significantly
different from those specified in this document. The conditions specified are typical of common practice and
have been standardized to generate comparative data for a welding fume consumable classification.
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ISO 15011-4:2017(E)
5.2 Analyse the welding fume samples to generate chemical composition data for all the principal
components of the welding fume (see Table E.1). Identify these, if necessary, by carrying out an initial
qualitative analysis of the fume.
[1]
5.3 Estimate and report the uncertainty of measurements in accordance with the ISO GUM. See
Annex C for examples of performance data obtained in an interlaboratory comparison.
6 Test conditions
6.1 Generic test parameters
Table 1 lists the test parameters that apply to all the welding processes included in the scope of this
document and it also gives cross‑references for parameters that are process‑specific.
Where it is specified in Tables 1 to 6 that a test condition is established by an experienced welder, if
possible use the median of test conditions established by a number of experienced welders.
All instruments used for measuring test parameters shall have a calibration traceable to national
standards.
Table 1 — Generic test parameter
Purpose of
Parameter Test parameters
test
For processes other than gas-shielded metal arc welding with solid wires, de-
termine the FER for the smallest and largest diameter in the product range and
FER estimate the FER for other diameters by interpolation. For gas‑shielded metal
arc welding with solid wires, determine the FER for at least 1,0 mm and 1,2 mm
Diameter
diameter wires.
Generate chemical composition data by analysis of welding fume generated from
CC
any diameter.
For manual metal arc welding, see Table 2. For gas-shielded metal arc welding with
Current FER and CC solid, metal‑cored and flux‑cored wires, see Table 3. For self-shielded metal arc
welding with flux‑cored wires, see Table 6. Measure the current in the return lead.
For manual metal arc welding, see Table 2. For gas-shielded metal arc welding
Voltage FER and CC with solid, metal‑cored and flux‑cored wires, see Table 3. For self-shielded metal
arc welding with flux‑cored wires, see Table 6.
For manual metal arc welding, see Table 2. For gas-shielded metal arc welding
Polarity FER and CC with solid, metal‑cored and flux‑cored wires, see Table 3. For self-shielded metal
arc welding with flux‑cored wires, see Table 6.
Gas type and For gas‑shielded metal arc welding with solid, metal‑cored and flux‑cored wires,
FER and CC
gas flow see Table 3.
Welding speed FER and CC Use the optimum welding speed, as established by an experienced welder.
FER = fume emission rate
CC = chemical composition
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ISO 15011-4:2017(E)
Table 1 (continued)
Purpose of
Parameter Test parameters
test
Material: Use a test piece of unalloyed steel for generating fume from unalloyed,
low‑alloyed, high‑alloyed, cast iron, and surfacing consumables. Use a test piece
with a composition that is as similar as possible to that of the weld metal for gen-
erating fume from nickel alloy, aluminium alloy and copper alloy consumables.
Dimensions: Use a test piece of suitable dimensions, such that a weld can be con-
tinuously deposited for the desired arcing time, e.g. use a test piece of commercial
Test piece FER and CC
bar stock, 50 mm width × 10 mm thickness × 250 mm length, for deposition of
a linear weld. Other configurations, such as the deposition of a circular weld on
a rotating plate or pipe of suitable dimensions, may be used, provided that the
weld metal is not deposited on hot metal.
Preparation: Ensure that the surface of the test piece is degreased and free from
surface coating.
Use an inverter power source with ripple-free current, unless this is incompatible
Power source FER and CC with the consumable tested. In other cases, use the power source recommended
by the manufacturer. Note the set‑up of the machine on the fume data sheet.
For gas-shielded metal arc welding, use a water-cooled torch with a standard di-
ameter gas shroud, as recommended by the torch manufacturer. For self‑shielded
Torch FER and CC metal arc welding, use a water‑cooled torch designed specifically for self‑shielded
metal arc welding or use a water-cooled torch designed for gas-shielded metal
arc welding with the gas shroud removed.
Weld bead-on-plate. For gas-shielded metal arc welding and self-shielded metal
Configuration FER and CC
arc welding, position the torch at an angle of 90° to the test piece.
FER = fume emission rate
CC = chemical composition
The following lists the reasons for the test requirements in Table 1:
— Diameter: FER increases with consumable diameter because higher currents are used with larger
diameter consumables and FER increases with current. Consequently, FER data should ideally be
generated for all product diameters. However, the relationship between current and consumable
diameter is linear for processes within the scope of this document, other than gas-shielded metal
arc welding with solid wires. Hence, for these processes, it is permissible to generate FER data
for the smallest and largest diameter consumables in the product range, and estimate the FER of
other diameters by interpolation. For gas‑shielded metal arc welding with solid wire welding, the
relationship between diameter and FER is not linear and it is therefore necessary to generate FER
data for all wire diameters of interest. Consumable diameter does not influence CC to any great
extent, so it is sufficient to test one diameter only for CC measurements.
— Welding speed: The speed of welding does not significantly affect FER or CC. FER is increased
at very low welding speeds, but these are outside the range of optimum working conditions.
Hence, it is appropriate to carry out tests using an optimum welding speed, as established by an
experienced welder.
— Test piece: Cost considerations support the use of commercial bar stock. The test piece can influence
CC and possibly FER. From this, it is important to use a steel test piece for ferrous consumables and
test pieces made of comparable materials for non-ferrous consumables.
— Power source: For gas‑shielded metal arc welding, the welding machine type has a great influence
on the FER. Pulse welding is not addressed by this document, but it is expected that this exhibits a
lower FER than conventional welding and that the fume generated has a similar CC.
— Configuration: Bead‑on‑plate tests are recommended because they give a higher FER than fillet
welding and therefore represent the worst-case scenario. A 90° torch angle is used for gas-shielded
metal arc welding and self‑shielded metal arc welding because FER is affected by the torch angle,
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and using this configuration avoids the need to specify whether the test should be carried out using
the push or pull technique. CC is not affected by the welding configuration.
6.2 Testing of manual metal arc welding electrodes
Generate fume from manual metal arc welding electrodes under the conditions given in Table 1 and
Table 2.
Table 2 — Parameters for testing of manual metal arc welding electrodes
Parameter Purpose of test Test parameters
Current FER and CC Use 90 % of the maximum of the current range recommended by the manufacturer.
Use optimum operating conditions (i.e. arc length), as established by an experi-
Voltage FER and CC enced welder, and record the voltage. Attach the reference lead of the measuring
instrument to the electrode holder.
Use the polarity recommended by the manufacturer, or if more than one polarity
Polarity FER and CC
is recommended, generate fume with the polarity used ordinarily.
The following lists the reasons for the test requirements in Table 2:
— Current: The FER increases with current. Therefore, in order to carry out measurements under
typical operating conditions, tests should be carried out at 90 % of the maximum of the current
range given by the manufacturer. CC does vary somewhat with current, but the effect is not great.
— Voltage: Voltage affects both FER and CC. However, the welder normally establishes an optimum
arc length for welding and this determines the voltage. The optimum conditions should not vary
much for an experienced welder.
— Polarity: Polarity does not significantly affect CC. The polarity d.c.+ (direct current, reverse
polarity) generally gives a higher FER than a.c., which in turn generally gives a higher FER than d.c.−
(direct current, direct polarity). However, the polarity used ordinarily leads to the most relevant
fume emission rate data.
6.3 Testing of solid, metal‑cored and flux‑cored wires used in gas‑shielded metal arc
welding
Generate fume from solid, metal‑cored and flux‑cored wires used in gas‑shielded metal arc welding by
carrying out mechanized welding under the conditions given in Table 1 and Table 3.
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ISO 15011-4:2017(E)
Table 3 — Parameters for testing of solid, metal‑cored and flux‑cored wires used in
gas-shielded metal arc welding
Purpose of
Parameter Test parameters
test
Use the gas type recommended by the manufacturer, or if more than one gas is
Gas type FER and CC recommended, use the most oxidising mixture given by the formula: (1 × CO )
2
and (2 × O ).
2
Use a gas flow that provides adequate shielding (generally in the range 15 l/min
Gas flow FER and CC
to 20 l/min).
Contact tip to Use the contact tip to workpiece distance recommended in Tables 4 and 5. Set
workpiece dis- the current to 90 % of the maximum of the operating range recommended by
tance, wire feed FER and CC the manufacturer for the diameter of consumable under test and record the wire
speed and cur- feed speed.
rent
For solid wires, use open-arc conditions.
For argon‑based and helium‑based shielding gases, establish spray arc conditions
at the prescribed current, reduce the arc voltage until there is a small amount
of audible crackle or hiss and then increase the voltage slightly until the crackle
Voltage FER and CC
is no longer audible (adjusting the wire feed speed to restore the test current,
as necessary).
For CO , set the prescribed current and adjust the voltage to establish smoothest
2
metal transfer, as determined by an experienced welder.
For gas‑shielded metal arc welding with solid wires, use the polarity d.c.+. For
gas‑shielded metal arc welding with metal‑cored and flux‑cored wires, generate
Polarity FER and CC
fume using the polarity recommended by the manufacturer, or if more than one
polarity is recommended, generate fume with the polarity used ordinarily.
The following lists the reasons for the test requirements in Table 3.
— Gas type: It is important that the gas mixture used is one of those recommended by the consumable
manufacturer, and if more than one gas mixture is recommended, the greatest FER occurs with the
most oxidising gas mixture. Hence, this represents the worst‑case scenario. CC does vary somewhat
with gas type, but the effect is not great.
— Gas flow: The optimum gas flow varies according to consumable diameter and type. However, gas
flow does not have a significant effect on FER or CC. Therefore, the test conditions simply need to be
representative of real working conditions, i.e. they should provide adequate shielding.
— Contact tip to workpiece distance, wire feed speed and current: The normal practice is to set
the contact tip to workpiece distance and the wire feed speed and then tune the voltage. This is
more accurate than setting the current. However, it is not practicable to define test conditions
based on this approach, because it would be necessary to specify different wire feed speeds for each
combination of consumable diameter, product type and shielding gas. It is therefore necessary to
specify the contact tip to workpiece distance and the current at which tests are to be performed. The
contact tip to workpiece distances used in the tests, i.e. those given in Table 4, are based on those
[2]
given in IEC 60974-7. Tests are performed at 90 % of the maximum of the current range given by
the manufacturer, in order to produce spray transfer conditions typical of workplace practice. CC
does vary somewhat with current and contact tip to workpiece distance, but the effect is not great.
— Voltage: Voltage and mode of transfer affect both FER and CC. Spray transfer is the most commonly
used mode of transfer. The welder normally sets the minimum voltage for spray transfer, and this
should not vary much for an experienced welder. It is not possible to obtain spray transfer conditions
when welding with CO shielding gas and the welder normally sets the optimum voltage for smooth
2
metal transfer.
— Polarity: The polarity d.c.+ is always used for gas‑shielded metal arc welding with solid wires.
For gas‑shielded metal arc welding with metal‑cored and flux‑cored wires, the consumable
manufacturer generally recommends a polarity, in which case this should be used. Where the use
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ISO 15011-4:2017(E)
of more than one polarity is possible, the polarity used ordinarily leads to the most relevant fume
emission rate data.
Table 4 — Recommended contact tip to workpiece distances for gas-shielded metal arc welding
with solid wires
Diameter Contact tip to workpiece distance
mm mm
0,6 8
0,8 10
1,0 15
1,2 18
1,6 22
2,0 26
2,4 28
NOTE Contact tip to workpiece distances for other wire diameters can be determined by
interpolation.
Table 5 — Recommended contact tip to workpiece distances for gas-shielded metal arc welding
with metal‑cored and flux‑cored wires
Diameter Contact tip to workpiece distance
mm mm
0,9 15
1,0 18
1,2 20
1,4 22
1,6 25
2,0 28
2,4 30
NOTE Contact tip to workpiece distances for other wire diameters can be determined by
interpolation or extrapolation.
6.4 Testing of flux‑cored wires used in self‑shielded metal arc welding
Generate fume from flux‑cored wires used in self‑shielded metal arc welding by carrying out
mechanized welding under the conditions given in Table 1 and Table 6.
Table 6 — Parameters for testing of flux‑cored wires used in self‑shielded metal arc welding
Purpose of
Parameter Test parameters
test
Contact tip to
Use the contact tip to workpiece distance recommended by the manufactur
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 15011-4
Deuxième édition
2017-12
Hygiène et sécurité en soudage et
techniques connexes — Méthode de
laboratoire d'échantillonnage des
fumées et des gaz —
Partie 4:
Fiches d'information sur les fumées
Health and safety in welding and allied processes — Laboratory
method for sampling fume and gases —
Part 4: Fume data sheets
Numéro de référence
ISO 15011-4:2017(F)
©
ISO 2017
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ISO 15011-4:2017(F)
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sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie, l’affichage sur
l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à
l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Fax +41 22 749 09 47
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ISO 15011-4:2017(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Principe . 2
5 Mode opératoire. 2
6 Conditions d’essai . 3
6.1 Paramètres d'essai génériques . 3
6.2 Essais des électrodes pour soudage manuel à l'arc avec électrodes enrobées. 5
6.3 Essais sur fil fourré autoprotecteur pour soudage à l'arc avec fil fourré autoprotecteur . 7
7 Rapport d'essai . 8
7.1 Fiches d'information sur les fumées . 8
7.2 Mesures transitoires . 9
7.3 Renouvellement des essais .10
7.4 Partage de données .10
7.5 Validation des fiches d'information sur les fumées .10
Annexe A (normative) Fiche d'information sur les fumées .12
Annexe B (informative) Partie optionnelle d'une fiche d'information sur les fumées .14
Annexe C (informative) Exemples de données de performance .15
Annexe D (informative) Utilisation des fiches d'information sur les fumées de soudage .17
Annexe E (informative) Composants principaux et composants clés des fumées de soudage .20
Annexe F (informative) Exemple de système de classification d'un produit consommable
de soudage .22
Annexe G (informative) Exemple de fiche d'information sur les fumées pour une électrode
de soudage manuel à l'arc avec électrodes enrobées d'un acier inoxydable (y
compris la partie optionnelle complémentaire) .24
Bibliographie .26
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ISO 15011-4:2017(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 44, Soudage et techniques connexes,
sous-comité SC 9, Santé et sécurité.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 15011-4:2006), qui a fait l'objet
d'une révision technique. Elle incorpore également l’Amendement ISO 15011-4:2006/Amd.1:2008. La
principale modification par rapport à l’édition précédente est le remplacement 3 fois dans le Tableau C.4
de l’indium (In) par le nickel (Ni).
Il convient d’adresser les demandes d’interprétation officielles de l’un quelconque des aspects du
présent document au secrétariat de l’ISO/TC 44/SC 9 via votre organisme national de normalisation. La
liste exhaustive de ces organismes peut être trouvée à l’adresse www.iso.org.
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ISO 15011-4:2017(F)
Introduction
Le soudage et les techniques connexes produisent des fumées particulaires et des sous-produits gazeux
qui peuvent nuire à la santé de l'homme. Une connaissance de la quantité de fumées particulaires et de
gaz produits ainsi que de la composition des fumées particulaires peut être utile pour les responsables
de l'hygiène du travail quant à l'évaluation de l'exposition au poste de travail et à la détermination des
mesures de contrôle appropriées.
Les procédés de soudage, les produits consommables de soudage et les paramètres de soudage
correspondent à des taux d'émission de fumées variables qui, à leur tour correspondent à des
expositions différentes pour le soudeur. Les taux d'émission ne peuvent pas être directement utilisés
pour évaluer l'exposition. Cependant, les procédés de soudage, les produits consommables de soudage
et les paramètres de soudage qui donnent les taux d'émission les plus faibles se traduisent en général
par des expositions du soudeur plus faibles que dans le cas de procédés présentant des taux d'émission
plus élevés utilisés dans les mêmes conditions de travail.
Des instructions claires et des lignes directrices informatives sont fournies afin de s'assurer que les
conditions de soudage utilisées sont choisies de façon réfléchie, conformément à un mode opératoire
normalisé. L'accent est mis sur la nécessité de rendre compte de manière exhaustive des conditions de
soudage utilisées lors des essais et un exemple est fourni quant à la manière dont de telles informations
doivent être consignées sur une fiche d'information sur les fumées. Le présent document fournit
également des informations sur la façon d'utiliser les données recueillies.
Il a été supposé, lors de la rédaction du présent document, que le respect des dispositions qu'elle décrit
et l'interprétation des résultats obtenus sont confiés à des personnes qualifiées et expérimentées.
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NORME INTERNATIONALE ISO 15011-4:2017(F)
Hygiène et sécurité en soudage et techniques connexes —
Méthode de laboratoire d'échantillonnage des fumées et
des gaz —
Partie 4:
Fiches d'information sur les fumées
1 Domaine d'application
Le présent document couvre l'hygiène et la sécurité en soudage et techniques connexes. Il spécifie les
exigences relatives à la détermination des taux d'émission et à la composition chimique des fumées de
soudage dans le but de préparer des fiches d'information sur les fumées.
Le présent document s'applique à tous les métaux d'apport utilisés pour l'assemblage ou le
rechargement par soudage à l'arc utilisant un procédé manuel, partiellement mécanisé ou entièrement
automatisé déposant un acier non allié, un acier allié et des alliages non ferreux. Le soudage manuel à
l'arc avec électrodes enrobées, le soudage à l'arc avec fil plein sous protection gazeuse, le soudage à l'arc
avec fil fourré sous protection gazeuse et le soudage à l'arc avec fil fourré autoprotecteur sont inclus
dans le domaine d'application du présent document.
2 Références normatives
Les documents suivants sont référencés dans le texte de telle manière qu’une partie ou tout leur
contenu constitue des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée
s’applique. Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y
compris les éventuels amendements).
ISO 15011-1, Hygiène et sécurité en soudage et techniques connexes — Méthode de laboratoire
d’échantillonnage des fumées et des gaz — Partie 1: Détermination du débit d’émission de fumée lors du
soudage à l’arc et collecte des fumées pour analyse
ISO/TR 25901-2, Soudage et techniques connexes — Vocabulaire — Partie 1: Termes généraux
ISO/TR 25901-3, Soudage et techniques connexes — Vocabulaire — Partie 1: Procédés de soudage
EN 1540, Exposition sur les lieux de travail — Terminologie
EN/TR 14599, Termes et définitions pour le soudage en relation avec l’EN 1792
EN 14610, Soudage et techniques connexes — Définitions des procédés de soudage des métaux
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO/TR 25901-2.
l’ISO/TR 25901-3, l’EN 1540, le CEN/TR 14599 ainsi que les suivants s'appliquent.
L’ISO et l’IEC maintiennent des bases de données terminologiques pour utilisation dans le domaine de la
normalisation aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à https://www.iso.org/obp
— IEC Electropedia: disponible à http://www.electropedia.org/
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ISO 15011-4:2017(F)
3.1
valeur limite additive
valeur limite qui, en l'absence de connaissances spécifiques sur les effets combinés pour la santé
d'un mélange d'agents chimiques, est calculée en partant du principe que les effets pour la santé des
différents composants sont au moins additifs
Note 1 à l'article: Dans le cas de substances complexes qui sont des mélanges d'agents chimiques, tels que les
fumées de soudage, les substances individuelles peuvent présenter des effets spécifiques et indépendants pour la
santé ou peuvent avoir des effets pour la santé synergiques, additifs ou antagonistes.
3.2
valeur limite additive des fumées de soudage
valeur limite additive (3.1) calculée pour les fumées de soudage
3.3
composant clé des fumées de soudage
composant des fumées de soudage qui présente la plus grande signification par rapport à l'hygiène du
travail et qui, pour cette raison, exige les mesures de contrôle les plus sévères afin d'assurer que le
soudeur n'est pas exposé à un niveau excessif de la substance concernée, c'est-à-dire le composant dont
la teneur limite est dépassée pour la concentration en fumées de soudage minimale
3.4
valeur limite du composant clé des fumées de soudage
valeur limite qui, si elle n'est pas dépassée, garantie qu'aucun des composants des fumées de soudage
n'atteint une concentration supérieure à sa valeur limite
3.5
composant principal des fumées de soudage
composant des fumées de soudage qui présente une signification par rapport à l'hygiène du travail
3.6
valeur limite d'un composant individuel des fumées de soudage
valeur limite calculée pour un composant individuel qui, si elle n'est pas dépassée, garantie que le
composant ne présente pas une concentration supérieure à sa valeur limite
4 Principe
4.1 Des essais sont réalisés afin de déterminer le taux d'émission et la composition chimique des
fumées de soudage produites lorsqu'un produit consommable de soudage est utilisé en respectant un
ensemble des conditions opératoires définies. Les fumées de soudage sont produites conformément au
mode opératoire décrit dans l'SO 15011-1 et dans les conditions spécifiées dans le présent document.
4.2 Les données relatives au taux d'émission et à la composition chimique sont consignées dans un
rapport suivant un format recommandé, et les différentes manières suivant lesquelles ces données
peuvent être utilisées sont décrites.
5 Mode opératoire
5.1 Déterminer le taux d'émission de fumées et/ou prélever des échantillons de fumées pour analyse,
suivant ce qui est exigé, conformément au mode opératoire spécifié dans l'ISO 15011-1. Effectuer les
essais dans les conditions spécifiées en 6.2, 6.3 et 6.4, selon le cas.
NOTE En pratique, les taux d'émission peuvent différer de façon significative des valeurs déterminées dans
les conditions d'essai spécifiées en 6.2, 6.3 et 6.4. Cela est dû au fait que les conditions de soudage utilisées au poste
de travail peuvent être notablement différentes de celles spécifiées dans le présent document. Les conditions
spécifiées sont typiques de la pratique courante et ont été normalisées afin de permettre l'obtention de données
comparatives sur les fumées de soudage pour la classification des produits consommables de soudage.
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ISO 15011-4:2017(F)
5.2 Analyser les échantillons de fumées de soudage afin d'obtenir des données relatives à la
composition chimique pour tous les composants principaux des fumées de soudage (voir Tableau E.1). Si
nécessaire, identifier ces composants en réalisant une analyse quantitative initiale des fumées.
5.3 Estimer et rapporter les incertitudes des mesures conformément au GUM. Voir l'Annexe C pour des
exemples de fiches de données expérimentales obtenues au cours d'une comparaison interlaboratoires.
6 Conditions d’essai
6.1 Paramètres d'essai génériques
Le Tableau 1 fournit la liste des paramètres d'essai qui s'appliquent à tous les procédés de soudage
couverts par le domaine d'application du présent document, et il fournit également des références
croisées pour les paramètres spécifiques à un procédé.
Lorsqu'il est spécifié dans les Tableaux 1 à 6 qu'une condition d'essai est établie par un soudeur
expérimenté, il convient si possible d'utiliser la médiane des conditions d'essai établies par un certain
nombre de soudeurs expérimentés.
Tous les instruments utilisés pour le mesurage des paramètres d'essai doivent posséder un étalonnage
traçable jusqu'aux normes nationales.
Tableau 1 — Paramètres d'essai génériques
Paramètre But de l’essai Paramètres d'essai
Dans le cas des procédés autres que le soudage à l'arc avec fil plein sous protection
gazeuse, déterminer le FER pour le plus petit et le plus grand diamètre de la gamme de
FER produit et évaluer le FER pour les autres diamètres, par interpolation. Dans le cas du
soudage à l'arc avec fil plein sous protection gazeuse, déterminer le FER pour au moins
Diamètre
les diamètres de fil égaux à 1,0 mm et 1,2 mm.
Obtenir des données sur la composition chimique en pratiquant une analyse des
CC
fumées produites en utilisant l'un des diamètres.
Pour le soudage à l'arc avec électrodes enrobées, voir le Tableau 2. Pour le soudage à
l'arc avec fil plein sous protection gazeuse, le soudage à l'arc avec fil fourré sous protec-
Intensité FER et CC
tion gazeuse, voir le Tableau 3. Pour le soudage à l'arc avec fil fourré autoprotecteur,
voir le Tableau 6. Mesurer l'intensité sur le conducteur de retour.
Pour le soudage à l'arc avec électrodes enrobées, voir le Tableau 2. Pour le soudage à
l'arc avec fil plein sous protection gazeuse, le soudage à l'arc avec fil fourré sous protec-
Tension FER et CC
tion gazeuse, voir le Tableau 3. Pour le soudage à l'arc avec fil fourré autoprotecteur,
voir le Tableau 6.
Pour le soudage à l'arc avec électrodes enrobées, voir le Tableau 2. Pour le soudage à
l'arc avec fil plein sous protection gazeuse, le soudage à l'arc avec fil fourré sous protec-
Polarité FER et CC
tion gazeuse, voir le Tableau 3. Pour le soudage à l'arc avec fil fourré autoprotecteur,
voir le Tableau 6.
Type de gaz et Pour le soudage à l'arc avec fil plein sous protection gazeuse, le soudage à l'arc avec fil
FER et CC
débit de gaz fourré sous protection gazeuse, voir le Tableau 3.
Vitesse de sou-
FER et CC Utiliser la vitesse de soudage optimale, telle qu'établie par un soudeur expérimenté.
dage
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Tableau 1 (suite)
Paramètre But de l’essai Paramètres d'essai
Matériau: Utiliser une pièce d'essai en acier non allié pour produire des fumées à partir
d'un produit consommable de soudage en acier non allié, faiblement allié, fortement
allié, en fonte ou en alliage de rechargement. Utiliser une pièce d'essai avec une compo-
sition aussi semblable que possible à celle du métal fondu pour produire des fumées à
partir d'un produit consommable de soudage en alliage de nickel, en alliage d'alumi-
nium et en alliage de cuivre.
Dimensions: Utiliser une pièce d'essai de dimensions appropriées de telle manière
Pièce d'essai FER et CC qu'une soudure puisse être déposée pendant un temps d'arc prévu, par exemple, utili-
ser une pièce d'essai constituée d'une barre du commerce, de 50 mm de large × 10 mm
d'épaisseur × 250 mm de long, pour le dépôt d'une soudure rectiligne. D'autres confi-
gurations, telles que le dépôt d'une soudure circulaire sur une plaque ou un tube, de
dimensions convenables, mis en rotation, peuvent être utilisées, sous réserve que le
métal fondu ne soit pas déposé sur du métal chaud.
Préparation: s'assurer que la surface de la pièce d'essai est dégraissée et exempte de
tout revêtement de surface.
Utiliser une source de courant à onduleur produisant un courant sans ondulations,
Source de cou- sauf si ceci n'est pas compatible avec le produit consommable soumis aux essais. Dans
FER et CC
rant les autres cas, utiliser la source de courant de soudage recommandée par le fabricant.
Noter le réglage de la machine sur la fiche de fumées de soudage.
Pour le soudage à l'arc avec fil plein sous protection gazeuse, utiliser une torche de
soudage refroidie à l'eau avec un diamètre de buse standard, tel que recommandé par
Torche FER et CC le fabricant. Pour le soudage à l'arc avec fil fourré autoprotecteur, utiliser une torche de
soudage refroidie à l'eau conçue spécifiquement pour le soudage à l'arc avec fil fourré
autoprotecteur, la buse étant retirée.
Cordon sur plaque. Pour le soudage à l'arc avec fil plein sous protection gazeuse et le
Configuration FER et CC soudage à l'arc avec fil fourré autoprotecteur, positionner la torche à un angle de 90°
par rapport à la pièce d'essai.
FER = taux d'émission de fumées
CC = composition chimique
La liste suivante donne les raisons des exigences d'essais du Tableau 1:
— Diamètre: Le FER augmente en même temps que le diamètre du produit consommable du fait
que des intensités de courant plus fortes sont utilisées et que le FER augmente avec l'intensité de
courant. En conséquence, il convient que les données relatives au FER soient obtenues avec tous
les diamètres de produit. Cependant, la relation entre l'intensité de courant et le diamètre du
produit consommable est linéaire dans le cas des différents procédés mentionnés dans le domaine
d'application du présent document, sauf en ce qui concerne le soudage à l'arc avec fil plein sous
protection gazeuse. De ce fait, pour ces procédés, il est permis de produire des données de FER pour
le plus petit et le plus grand diamètre de produit consommable de la gamme de produit et d'estimer
les FER pour les autres diamètres par interpolation. Dans le cas du soudage à l'arc avec fil plein sous
protection gazeuse, la relation entre le diamètre et le FER n'est pas linéaire et il est par conséquent
nécessaire de produire des données de FER pour tous les diamètres de fil qui présentent de l'intérêt.
Le diamètre du produit consommable n'influe que très légèrement sur la CC si bien qu'il est suffisant
de procéder aux essais sur seulement un diamètre pour les mesures relatives à la CC.
— Vitesse de soudage: La vitesse de soudage n'affecte pas nécessairement le FER ou la CC. Le FER
augmente pour les très faibles valeurs de la vitesse de soudage mais ces valeurs se situent en dehors
des conditions de travail optimales. De ce fait, il est approprié de pratiquer les essais en utilisant une
vitesse de soudage optimale, telle qu'établie par un soudeur expérimenté.
— Pièce d'essai: Des considérations de coût plaident en faveur de l'utilisation de barres du commerce.
La pièce d'essai peut avoir une influence sur la CC et éventuellement sur le FER. Pour ces raisons,
il est important d'utiliser une pièce d'essai en acier pour les produits consommables ferreux et
une pièce d'essai constituée dans un matériau comparable à celui des produits consommables non
ferreux.
— Source de courant: Pour le soudage à l'arc avec fil plein sous protection gazeuse, la machine de
soudage a une grande influence sur le FER. Le soudage avec courant pulsé n'est pas traité dans le
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ISO 15011-4:2017(F)
présent document, mais il est possible de s'attendre à ce qu'il présente des valeurs de FER inférieures
à celles du soudage conventionnel, et que les fumées produites aient une CC similaire.
— Configuration: Des essais avec cordon sur plaque sont recommandés parce qu'ils conduisent à
un FER plus élevé que le soudage par cordons d'angle et qu'ils représentent, de ce fait, le pire des
scénarios. Un angle de torche de 90° est utilisé pour le soudage à l'arc avec fil plein sous protection
gazeuse et le soudage à l'arc avec fil fourré autoprotecteur parce que le FER est affecté par l'angle
de la torche et que l'utilisation de cette configuration évite de spécifier qu'il convient de procéder
aux essais suivant la technique de soudage en tirant ou en poussant. La CC n'est pas affectée par la
configuration de soudage.
6.2 Essais des électrodes pour soudage manuel à l'arc avec électrodes enrobées
Produire les fumées par soudage manuel à l'arc avec électrodes enrobées dans les conditions indiquées
dans le Tableau 1 et le Tableau 2.
Tableau 2 — Paramètres pour les essais des électrodes pour soudage manuel à l'arc
avec électrodes enrobées
Paramètres But de l'essai Paramètres d'essai
Intensité du Utiliser une valeur égale à 90 % de la valeur maximale de la plage d'intensité
FER et CC
courant recommandée par le fabricant.
Utiliser les conditions opératoires optimales (par exemple la longueur d'arc)
Tension FER et CC telles qu'établies par un soudeur expérimenté, et enregistrer la tension. Re-
lier le conducteur de référence de l'instrument de mesure au porte électrode.
Utiliser la polarité recommandée par le fabricant ou bien, dans le cas où
Polarité FER et CC plusieurs polarités sont recommandées, produire les fumées de soudage en
utilisant la polarité utilisée couramment.
La liste suivante donne les raisons des exigences d'essais du Tableau 2:
— Intensité du courant: Le FER augmente avec l'intensité du courant. Pour cette raison, dans le
but d'effectuer les mesurages dans des conditions opératoires types, il convient que les essais
soient réalisés en utilisant une valeur égale à 90 % de la valeur maximale de la plage d'intensité
recommandée par le fabricant. La CC varie un peu avec l'intensité du courant mais cet effet n'est pas
très important.
— Tension: La tension a une influence aussi bien sur le FER que sur la CC. Cependant, le soudeur établie
normalement une longueur d'arc optimale lors du soudage, et ceci déterminera la tension. Les
conditions optimales ne devraient normalement pas beaucoup varier pour un soudeur expérimenté.
— Polarité: La polarité n'influe pas de façon significative la CC. La polarité c.c.+ (courant continu,
polarité inverse) conduit généralement à une valeur plus élevée du FER que le courant alternatif,
qui conduit à son tour à une valeur plus élevée du FER que le c.c.- (courant continu, polarité directe).
Cependant, la polarité utilisée couramment fournit les données relatives au taux d'émission de
fumées les plus pertinentes.
Essais sur fil plein pour soudage à l'arc avec fil plein sous protection gazeuse et de fil fourré pour
soudage à l'arc avec fil fourré sous protection gazeuse
Produire des fumées à partir de fil plein, de fil fourré avec fourrage métallique ou avec fourrage de flux
utilisés en soudage à l'arc avec fil-électrode sous protection gazeuse par soudage mécanisé dans les
conditions indiquées dans le Tableau 1 et le Tableau 3.
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Tableau 3 — Paramètres pour essais sur fil plein pour soudage à l'arc avec fil plein sous
protection gazeuse et de fil fourré pour soudage à l'arc avec fil fourré sous protection gazeuse
Paramètres But de l'essai Paramètres d'essai
Utiliser le type de gaz recommandé par le fabricant, ou bien dans le cas où
Type de gaz FER et CC plusieurs gaz sont recommandés, utiliser le mélange le plus oxydant donné par
la formule: (1 × CO ) et (2 × O ).
2 2
Utiliser un débit de gaz qui fournit une protection adéquate (généralement
Débit de gaz FER et CC
dans le domaine 15 l/min à 20 l/min).
Distance entre
l'extrémité du Utiliser la distance entre l'extrémité du tube-contact et la pièce recomman-
tube-contact et dée dans les Tableaux 4 et 5. Régler l'intensité du courant à une valeur égale à
la pièce, vitesse FER et CC 90 % de la valeur maximale de la plage de fonctionnement recommandée par
de dévidage de le fabricant du produit consommable pour le diamètre soumis aux essais et
fil et intensité enregistrer la vitesse de dévidage du fil.
du cou
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.