ISO 21904-3:2018
(Main)Health and safety in welding and allied processes — Requirements, testing and marking of equipment for air filtration — Part 3: Determination of the capture efficiency of on-torch welding fume extraction devices
Health and safety in welding and allied processes — Requirements, testing and marking of equipment for air filtration — Part 3: Determination of the capture efficiency of on-torch welding fume extraction devices
ISO 21904-3:2018 defines a laboratory method for measuring the welding fume capture efficiency of on-torch extraction systems. The procedure only prescribes a methodology, leaving selection of the test parameters to the user, so that the effect of different variables can be evaluated. ISO 21904-3:2018 is applicable to integrated on-torch systems and to systems where a discrete extraction system is attached to the welding torch close to the arc area. The methodology is suitable for use with all continuous wire welding processes, all material types and all welding parameters. The method can be used to evaluate the effects of variables such as extraction flow rate, extract nozzle position, shielding gas flow rate, welding geometry, welding torch angle, fume emission rate, etc., on capture efficiency.
Hygiène et sécurité en soudage et techniques connexes — Exigences, essais et marquage des équipements de filtration d'air — Partie 3: Détermination de l'efficacité de captage des torches aspirantes
ISO 21904-3:2018 définit une méthode de mesure en laboratoire de l'efficacité de captage des fumées de soudage des torches aspirantes. Le mode opératoire spécifie seulement une méthodologie, en laissant à l'utilisateur le choix des paramètres d'essai, afin de pouvoir évaluer l'effet de différentes variables. ISO 21904-3:2018 est applicable aux systèmes à torche intégrée et aux systèmes dans lesquels un système d'extraction distinct est attaché à la torche de soudage à proximité de la zone d'arc. La méthodologie convient pour une utilisation avec tous les procédés de soudage à dévidement de fil continu, pour tous les types de matériaux et tous les paramètres de soudage. La méthode peut servir à évaluer les effets sur l'efficacité de captage de variables, telles que le débit d'extraction, la position de la buse d'extraction, le débit du gaz de protection, la géométrie de soudage, l'angle de la torche de soudage, le taux d'émission de fumées, etc.
General Information
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 21904-3
First edition
2018-02
Health and safety in welding and
allied processes — Requirements,
testing and marking of equipment for
air filtration —
Part 3:
Determination of the capture
efficiency of on-torch welding fume
extraction devices
Hygiène et sécurité en soudage et techniques connexes — Exigences,
essais et marquage des équipements de filtration d'air —
Partie 3: Détermination de l'efficacité de captage des torches
aspirantes
Reference number
ISO 21904-3:2018(E)
©
ISO 2018
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ISO 21904-3:2018(E)
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Published in Switzerland
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ISO 21904-3:2018(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principle . 2
5 Test equipment and materials . 2
5.1 General requirement . 2
5.2 Test equipment . 2
6 Test procedure . 4
6.1 Preliminary tests . 4
6.1.1 Setting the shielding gas flow rate . 4
6.1.2 Measuring the flow rates and determination of leakage . 4
6.1.3 Establishing the arcing time for total fume emission rate test . 5
6.1.4 Setting up the test equipment . 5
6.2 Capture efficiency tests . 6
6.2.1 General. 6
6.2.2 Test procedure . 6
6.2.3 Calculation of the results . 7
7 Test parameters for generating capture efficiency data . 8
8 Test report . 9
Annex A (informative) Equipment notes .10
Annex B (normative) Trial tests .12
Annex C (informative) Examples of test chambers .14
Annex D (normative) Test procedures.16
Annex E (informative) Data processing for test method 3 .17
Annex F (normative) Test parameters form to be filled .19
Annex G (informative) Information about the necessity to measure leakage .20
Bibliography .21
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ISO 21904-3:2018(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.
A list of all parts in the ISO 21904 series can be found on the ISO website.
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.
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ISO 21904-3:2018(E)
Introduction
Welding generates fumes and gases which, if inhaled, can be harmful to human health. Therefore,
control of the fume and gases needs to be exercised to minimize worker exposure.
The most effective method of welding fume control is local exhaust ventilation (LEV) which captures
the fumes at source before they enter the general environment and the breathing zone of workers.
One form of LEV used in welding is on-torch extraction in which the extraction system is either an
integral part of the welding torch or is attached to it close to the arc area. Anecdotal evidence within the
fabrication industry suggested that it is impossible to capture fume efficiently while maintaining weld
metal integrity but research (see Bibliography entry [6]) has shown this not to be the case, certainly as
far as weld metal porosity is concerned.
It has been presumed in the drafting of this document that appropriately qualified and experienced
people would execute its provisions and interpret the results obtained.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 21904-3:2018(E)
Health and safety in welding and allied processes —
Requirements, testing and marking of equipment for air
filtration —
Part 3:
Determination of the capture efficiency of on-torch
welding fume extraction devices
1 Scope
This document defines a laboratory method for measuring the welding fume capture efficiency of on-
torch extraction systems. The procedure only prescribes a methodology, leaving selection of the test
parameters to the user, so that the effect of different variables can be evaluated.
It is applicable to integrated on-torch systems and to systems where a discrete extraction system
is attached to the welding torch close to the arc area. The methodology is suitable for use with all
continuous wire welding processes, all material types and all welding parameters.
The method can be used to evaluate the effects of variables such as extraction flow rate, extract nozzle
position, shielding gas flow rate, welding geometry, welding torch angle, fume emission rate, etc., on
capture efficiency.
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 15767, Workplace atmospheres — Controlling and characterizing uncertainty in weighing collected
aerosols
ISO/IEC Guide 98 (all parts), Uncertainty of measurement
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions 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/
3.1
test chamber
semi-enclosed extracted chamber in which welding fume capture efficiency testing is performed
3.2
isokinetic sampler
device for collecting aerosol samples at the same velocity as the air being sampled
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ISO 21904-3:2018(E)
3.3
test chamber sampling duct
duct between the test chamber and an extraction fan in which all the fume generated can be collected
or sampled isokinetically
3.4
emission rate
mass of the particles emitted by the welding fume source per unit time
Note 1 to entry: The emission rate is expressed in mg/s.
4 Principle
Automatic welding is performed using the on-torch extraction torch under test, on a test piece, inside
a continuously extracted test chamber. Testing is carried out using identical welding parameters with
and without the on-torch extraction activated. The ratio of measurements in the test chamber sampling
duct is used to calculate the capture efficiency of the on-torch extraction torch.
Three methods of measuring the fume can be used. Two methods employ gravimetric measurement.
The first method measures the total fume generated while second method employs isokinetic sampling
in the test chamber sampling duct. The third method employs a direct reading measuring technique in
the test chamber sampling duct.
5 Test equipment and materials
5.1 General requirement
The test setup shall enable containment of the fume generated in the arc area within the test chamber
while ensuring the air velocity in the welding area below the torch does not exceed 0,2 m/s without
welding and with the on-torch extraction off. See also B.1.
NOTE It is possible that not all of the fume generated by spatter production be contained within the test
chamber.
5.2 Test equipment
5.2.1 Test chamber, constructed of materials that withstand close proximity to the heat and spatter
generated by the welding or designed so that the materials used are sufficiently distant from the arc to
avoid problems arising from heat and spatter generation. See Figures C.1 and C.2.
Compliance with the requirements of 5.1 shall be verified.
5.2.2 Isokinetic samplers.
The sample flow rate shall be such that the velocity through the sample inlet is the same as the
surrounding air velocity.
This ensures that:
— the particle size distribution is not affected by the sampling process; and
— the sample represents the particles present in the sampling duct. See also B.2 and B.3.
5.2.3 Total fume and isokinetic filters, manufactured from glass or quartz fibre, with particle
retention properties down to approximately 1 µm to 2 µm.
The filters shall not tear or perforate during testing (see A.2) and shall not be so friable that fibres can
be lost from the filters during handling.
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ISO 21904-3:2018(E)
Filters shall be treated according to the procedures defined in ISO 15767.
5.2.4 Extraction fan, capable of maintaining a constant flow rate (±2 %) in the test chamber sampling
duct during testing when using during testing with isokinetic sampling or direct reading equipment.
The air flow generated by the fan shall be capable of retaining the entire fume generated within the test
chamber (see A.3).
5.2.5 On-torch extraction unit, capable of maintaining a constant flow rate (±2 %) in the on-torch
extraction line during testing.
5.2.6 Equipment for measuring welding current, welding voltage, wire feed speed and arcing
time, capable of measuring the current, voltage, wire feed speed and arcing time within ±1 %.
Electronic integrating equipment with frequent sampling intervals and a logging capability is
recommended.
In the absence of such equipment, current may be measured using a shunt or a Hall effect probe
connected to a moving coil meter. Voltage may be measured using a moving coil meter. Wire feed speed
may be determined by measuring the length of wire exiting the welding torch in a measured time.
5.2.7 Equipment for direct-reading of fume concentration, with a reading that is directly
proportional to the fume concentration with a maximum linearity error of 5 % over the expected
concentration range.
NOTE Equipment suitable for direct-reading of fume concentration is described for example in
CEN/TR 16013.
5.2.8 Equipment for measuring the mass of fume collected.
— Balance capable of measuring the mass of isokinetic sample filters and isokinetic sample filters
plus fume with an accuracy of ±0,01 mg or better.
— Balance capable of measuring the mass of total fume collection filters and total fume collection
filters plus fume with an accuracy of ±1 mg or better.
5.2.9 Equipment for measuring shielding gas volume flow rate, calibrated for the shielding gas in
use, capable of measuring the volume flow rate to within ±5 % or better. See A.4.
5.2.10 Device for automatic welding, permitting the capture efficiency test to be performed under
automated conditions, capable of advancing the test piece under a stationary welding torch at an
appropriate rate (welding speed).
It shall be possible to secure the test piece to the device, such that it cannot bow during welding.
5.2.11 Device for measuring contact tip to workpiece distance (CTWD).
— Gauge, made by machining a metal block to a thickness equivalent to the required CTWD to within
±5 % or better; or
— Metal wedge with distance markings at appropriate points.
5.2.12 Device for measuring static pressure, capable of measuring static air pressure in the on-torch
extraction line with an uncertainty of measurement not exceeding ±1 % of the reading. See A.6.
5.2.13 Device for measuring the mass flow rate to an accuracy of ±5 % or better (e.g. according to
ISO 5167). See A.7.
© ISO 2018 – All rights reserved 3
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ISO 21904-3:2018(E)
5.2.14 Test pieces, of a material and dimensions that are suitable for the capture efficiency test to be
carried out, that allow a weld of sufficient length to be continuously deposited. See A.5.
The same batch of filler wire and test pieces shall be used for each test series.
6 Test procedure
6.1 Preliminary tests
6.1.1 Setting the shielding gas flow rate
Set the shielding gas flow rate using the equipment described in 5.2.9.
6.1.2 Measuring the flow rates and determination of leakage
Measure the mass flow rate at two points shown in Figure 1, without welding, by using appropriate
devices and calculate the air volume flow rate. See also A.7 and Annex G.
Key
1 device to permit mass flow rate measurement at extraction inlet on the connector of the torch
2 measurement point of the mass flow rate at the connector Q
m,c
3 connection between the torch and the extraction system
4 on-torch extraction torch
5 device to permit mass flow rate measurement at extraction inlet on the torch (see A.7)
6 measurement point of the mass flow rate at the nozzle Q
m,n
7 sealing
a
Airflow.
Figure 1 — Points for measuring the flow rate
QQ−
m,cm,n
The leakage ratio is
Q
m,c
where
Q is the mass flow rate in the nozzle;
m,n
Q is the mass flow rate in the connector.
m,c
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ISO 21904-3:2018(E)
From Q and Q , the volume flo
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 21904-3
Première édition
2018-02
Hygiène et sécurité en soudage et
techniques connexes — Exigences,
essais et marquage des équipements
de filtration d'air —
Partie 3:
Détermination de l'efficacité de
captage des torches aspirantes
Health and safety in welding and allied processes — Requirements,
testing and marking of equipment for air filtration —
Part 3: Determination of the capture efficiency of on-torch welding
fume extraction devices
Numéro de référence
ISO 21904-3:2018(F)
©
ISO 2018
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ISO 21904-3:2018(F)
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Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en oeuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
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être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Publié en Suisse
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ISO 21904-3:2018(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 Matériel et matériaux d’essai . 2
5.1 Exigences générales . 2
5.2 Matériel d’essai . 2
6 Mode opératoire d’essai. 4
6.1 Essais préliminaires . 4
6.1.1 Réglage du débit du gaz de protection . 4
6.1.2 Mesurage des débits et détermination des fuites . 4
6.1.3 Établissement du temps d’arc pour l’essai de taux d’émission total de fumées . 5
6.1.4 Installation du matériel d’essai . 5
6.2 Essais d’efficacité de captage . 6
6.2.1 Généralités . 6
6.2.2 Mode opératoire d’essai . 6
6.2.3 Calcul des résultats . 7
7 Paramètres d’essai pour générer des données d’efficacité de captage .8
8 Rapport d’essai . 9
Annexe A (informative) Notes relatives au matériel .10
Annexe B (normative) Essais préliminaires .12
Annexe C (informative) Exemples de chambres d’essai .14
Annexe D (normative) Modes opératoires d’essai .16
Annexe E (informative) Traitement des données pour la méthode d’essai 3 .17
Annexe F (normative) Formulaire à compléter pour les paramètres d’essai .19
Annexe G (informative) Informations sur la nécessité de mesurer les fuites .20
Bibliographie .21
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ISO 21904-3:2018(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/br evets).
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/a vant- 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.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 21904 se trouve sur le site Web de l’ISO.
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.
iv © ISO 2018 – Tous droits réservés
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ISO 21904-3:2018(F)
Introduction
Le soudage génère des fumées et des gaz qui, en cas d’inhalation, peuvent être dangereux pour la santé.
Par conséquent, un contrôle des fumées et des gaz produits doit être effectué pour réduire au minimum
l’exposition des travailleurs.
La méthode la plus efficace pour contrôler les fumées de soudage est la ventilation par extraction
localisée (LEV), qui capte les fumées à la source avant qu’elles n’entrent dans l’environnement général
et dans la zone de respiration des travailleurs.
L’extraction par torche aspirante est une forme de LEV utilisée pour le soudage, dans laquelle le système
d’extraction fait soit partie intégrante de la torche de soudage, soit est attaché à celui-ci près de la zone
d’arc. Un certain nombre d'éléments dans le secteur industriel de la fabrication laisse croire qu’il est
impossible de capter efficacement les fumées tout en maintenant l’intégrité du métal fondu, mais des
recherches (voir la référence bibliographique [6]) ont montré que cette affirmation est fausse, du moins
en ce qui concerne la porosité du métal fondu.
Le présent document a été élaboré en supposant que des personnes qualifiées et expérimentées seraient
chargées de l'exécution des dispositions et de l'interprétation des résultats obtenus.
© ISO 2018 – Tous droits réservés v
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NORME INTERNATIONALE ISO 21904-3:2018(F)
Hygiène et sécurité en soudage et techniques connexes —
Exigences, essais et marquage des équipements de
filtration d'air —
Partie 3:
Détermination de l'efficacité de captage des torches
aspirantes
1 Domaine d'application
Le présent document définit une méthode de mesure en laboratoire de l’efficacité de captage des
fumées de soudage des torches aspirantes. Le mode opératoire spécifie seulement une méthodologie,
en laissant à l’utilisateur le choix des paramètres d’essai, afin de pouvoir évaluer l’effet de différentes
variables.
Il est applicable aux systèmes à torche intégrée et aux systèmes dans lesquels un système d’extraction
distinct est attaché à la torche de soudage à proximité de la zone d’arc. La méthodologie convient pour
une utilisation avec tous les procédés de soudage à dévidement de fil continu, pour tous les types de
matériaux et tous les paramètres de soudage.
La méthode peut servir à évaluer les effets sur l’efficacité de captage de variables, telles que le débit
d’extraction, la position de la buse d’extraction, le débit du gaz de protection, la géométrie de soudage,
l’angle de la torche de soudage, le taux d’émission de fumées, etc.
2 Références normatives
Les documents suivants cités dans le texte constituent, pour tout ou partie de leur contenu, 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 15767, Air des lieux de travail — Contrôle et caractérisation de l’incertitude de pesée des aérosols
collectés
Guide ISO/IEC 98 (toutes les parties), Incertitude de mesure
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http:// www .electropedia .org/
3.1
chambre d’essai
enceinte d’extraction semi-fermée dans laquelle sont réalisés les essais d’efficacité de captage de fumées
de soudage
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ISO 21904-3:2018(F)
3.2
échantillonneur isocinétique
dispositif permettant de recueillir des échantillons d’aérosol à la même vitesse que l’air qui est prélevé
3.3
conduit d’échantillonnage de la chambre d’essai
conduit situé entre la chambre d’essai et un ventilateur d’extraction, dans lequel toutes les fumées
générées peuvent être recueillies ou prélevées de manière isocinétique
3.4
taux d’émission
masse de particules émises par la source de fumées de soudage par unité de temps
Note 1 à l'article: Le taux d’émission est exprimé en mg/s.
4 Principe
Le soudage automatique est réalisé à l’aide de la torche aspirante soumise à l’essai, sur une pièce
d’essai, à l’intérieur d’une chambre d’essai équipée d’un système d’extraction en continu. Les essais sont
effectués avec des paramètres de soudage identiques que l’aspiration de la torche soit activée ou non. Le
rapport des mesures dans le conduit d’échantillonnage de la chambre d’essai sert à calculer l’efficacité
de captage de la torche aspirante.
Trois méthodes de mesure des fumées peuvent être utilisées. Deux méthodes consistent en un mesurage
gravimétrique. La première méthode mesure la totalité des fumées générées, tandis que la deuxième
consiste en un échantillonnage isocinétique dans le conduit d’échantillonnage de la chambre d’essai. La
troisième méthode utilise une technique de mesure à lecture directe dans le conduit d’échantillonnage
de la chambre d’essai.
5 Matériel et matériaux d’essai
5.1 Exigences générales
La configuration d’essai doit permettre le confinement des fumées générées dans la zone d’arc à l’intérieur
de la chambre d’essai, tout en garantissant que la vitesse de l’air dans la zone de soudage en dessous de la
torche ne dépasse pas 0,2 m/s sans soudage, la torche aspirante étant à l'arrêt. Voir aussi B.1.
NOTE Il est possible que toutes les fumées générées par les projections produites ne soient pas confinées
dans la chambre d’essai.
5.2 Matériel d’essai
5.2.1 Chambre d’essai, constituée de matériaux qui résistent à la proximité immédiate de la chaleur et
des projections générées par le soudage, ou conçue pour que les matériaux utilisés soient suffisamment
éloignés de l’arc pour éviter tout problème dû à la chaleur et aux projections. Voir les Figures C.1 et C.2.
La conformité aux exigences de 5.1 doit être vérifiée.
5.2.2 Échantillonneurs isocinétiques.
Le débit de l’échantillon doit être tel que la vitesse au niveau de l’entrée de l’échantillon soit égale à la
vitesse de l’air environnant.
Ceci garantit que
— le processus d’échantillonnage n’a aucune incidence sur la distribution granulométrique; et
2 © ISO 2018 – Tous droits réservés
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ISO 21904-3:2018(F)
— l’échantillon est représentatif des particules présentes dans le conduit d’échantillonnage. Voir aussi
B.2et B.3.
5.2.3 Totalité des fumées et filtres isocinétiques, en fibres de verre ou de quartz, présentant des
propriétés de rétention des particules jusqu’à environ 1 µm à 2 µm.
Les filtres ne doivent pas se déchirer ou se perforer au cours des essais (voir A.2) et ne doivent pas
présenter une friabilité telle que des fibres puissent se détacher des filtres lors de leur manipulation.
Les filtres doivent être traités selon les modes opératoires définis dans l’ISO 15767.
5.2.4 Ventilateur d’extraction, capable de maintenir un débit constant (±2 %) dans le conduit
d’échantillonnage de la chambre d’essai pendant les essais, qu’il soit utilisé avec un équipement
d’échantillonnage isocinétique ou un équipement à lecture directe.
Le débit d’air généré par le ventilateur doit permettre de retenir toutes les fumées générées à l’intérieur
de la chambre d’essai (voir A.3).
5.2.5 Unité d’extraction par torche aspirante, capable de maintenir un débit constant (±2 %) dans
la ligne d’extraction par torche aspirante pendant les essais.
5.2.6 Matériel de mesure du courant de soudage, de la tension de soudage, de la vitesse de
dévidage du fil et du temps d’arc, capable de mesurer le courant, la tension, la vitesse de dévidage du
fil et le temps d’arc, à ± 1 %.
Il est recommandé d’utiliser un intégrateur électronique ayant une fonction d’enregistrement et des
intervalles d’échantillonnage fréquents.
À défaut de ce matériel, le courant peut être mesuré à l’aide d’un shunt ou d’un capteur à effet Hall
connecté à un appareil de mesure à cadre mobile. La tension peut être mesurée à l’aide d’un appareil de
mesure à cadre mobile. La vitesse de dévidage du fil peut être déterminée en mesurant la longueur de
fil sortant de la torche de soudage en un temps mesuré.
5.2.7 Matériel de lecture directe de la concentration de fumées, ayant une lecture directement
proportionnelle à la concentration de fumée, avec une erreur de linéarité maximale de 5 % sur la plage
de concentration prévue.
NOTE Le matériel adapté à la lecture directe de la concentration de fumées est décrit, par exemple, dans le
CEN/TR 16013.
5.2.8 Matériel de mesure de la masse des fumées recueillies.
— Balance permettant de mesurer la masse des filtres d’échantillons isocinétiques et celle des filtres
d’échantillons isocinétiques plus les fumées, avec une exactitude d’au moins ± 0,01 mg.
— Balance permettant de mesurer la masse des filtres de collecte des fumées totales et celle des filtres
de collecte des fumées totales plus les fumées, avec une exactitude d’au moins ± 1 mg.
5.2.9 Matériel de mesure du débit-volume de gaz de protection, étalonné pour le gaz de protection
utilisé, pouvant mesurer le débit-volume à au moins ± 5 %. Voir A.4.
5.2.10 Dispositif de soudage automatique, permettant de réaliser l’essai d’efficacité de captage dans
des conditions automatisées, pouvant faire avancer la pièce d’essai sous une torche de soudage fixe à une
vitesse appropriée (la vitesse de soudage).
Il doit être possible de fixer la pièce d’essai au dispositif, de manière à empêcher tout fléchissement
pendant le soudage.
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5.2.11 Dispositif de mesure de la distance entre l’extrémité du tube-contact et la pièce (CTWD).
— Gabarit, réalisé par l’usinage d’un bloc métallique jusqu’à une épaisseur équivalente à la CTWD
requise, avec une exactitude d’au moins ± 5 %; ou
— Cale métallique portant des repères de distance à des points appropriés.
5.2.12 Dispositif de mesure de la pression statique, permettant de mesurer la pression statique
de l’air dans la ligne d’extraction par torche aspirante avec une incertitude de mesure ne dépassant
pas ± 1 % de la lecture. Voir A.6.
5.2.13 Dispositif de mesure du débit-masse, avec une exactitude d’au moins ± 5 % (par exemple selon
l’ISO 5167). Voir A.7.
5.2.14 Pièces d’essai, dont le matériau et les dimensions sont adaptés à l’essai d’efficacité de captage à
réaliser, et qui permettent de réaliser en continu une soudure de longueur suffisante. Voir A.5.
Le même lot de fil d’apport et de pièces d’essai doit être utilisé pour chaque série d’essais.
6 Mode opératoire d’essai
6.1 Essais préliminaires
6.1.1 Réglage du débit du gaz de protection
Régler le débit du gaz de protection en utilisant le matériel décrit en 5.2.9.
6.1.2 Mesurage des débits et détermination des fuites
Mesurer le débit-masse aux deux points illustrés à la Figure 1, sans souder, en utilisant les dispositifs
appropriés et calculer le débit-volume d’air. Voir aussi A.7 et l’Annexe G.
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Légende
1 dispositif permettant de mesurer le débit-masse à l’entrée d’extraction sur le connecteur de la torche
2 point de mesure du débit-masse au niveau du connecteur Q
m,c
3 connexion entre la torche et le système d’extraction
4 torche aspirante
5 dispositif permettant de mesurer le débit-masse à l’entrée d’extraction de la torche (voir A.7)
6 point de mesure du débit-masse au niveau de la buse Q
m,n
7 étanchéité
a
Débit d’air.
Figure 1 — Points de mesure du débit
QQ−
m,cm,n
Le rapport de fuite est égal à
Q
m,c
où
Q est le débit-masse au niveau de la buse;
m,n
Q est le débit-masse au niveau du connecteur
m,c
Les débits-volumes (Q et Q ) sont calculés à partir Q et Q , dans les conditions théoriques de
v,n v,c m,n m,c
température et de pression de 20 °C et 101 325 Pa (1 013,25 hPa):
Q
m
Q =
v
ρ
3
où ρ est la masse volumique de l’air à 20 °C = 1,204 kg/m .
6.1.3 Établissement du temps d’arc pour l’essai de taux d’émission total de fumées
Suivre le même mode opératoire qu'en B.4.
6.1.4 Installation du matériel d’essai
Disposer le matériel d’essai comme illustré à la Figure 2, dans un environnement exempt d’interférences
(voir A.8).
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Légende
1 méthode 1 (mesurage de la masse totale), conformément au Tableau 1
2 méthode 2 (échantillonnage isocinétique avec un filtre pesé), conformément au Tableau 1
3 méthode 3 (lecture directe dans le conduit ou après échantillonnage isocinétique), conformément au Tableau 1
4 mesurage du débit au niveau du connecteur de la torche
5 mesurage de la pression statique
6 filtre de la totalité des fumées
7 unité de soudage
8 filtre d’échantillons
9 instrument à lecture directe
10 mesurage du débit dans le conduit d’échantillonnage
11 ventilateur d’extraction
12 ventilateur de l'unité d’extraction par torche aspirante
Figure 2 — Configuration pour les différentes méthodes de mesure
6.2 Essais d’efficacité de captage
6.2.1 Généralités
Avant de réaliser l’essai d’efficacité de captage, s’assurer que toutes les conditions de soudage et tous les
débits sont réglés aux valeurs souhaitées en effectuant des essais préliminaires. L’Annexe B fournit des
lignes directrices sur la réalisation des essais préliminaires.
6.2.2 Mode opératoire d’essai
Les étapes à suivre pour les trois méthodes d’essai différentes sont indiquées dans le Tableau 1. Pour la
configuration pour les différentes méthodes de mesure, voir la Figure 2.
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Tableau 1 — Mode opératoire d’essai
Numéro de
Méthode 1 Méthode 2 Méthode 3
l’étape
1 Mettre en marche l’unité d’extraction de la torche aspirante.
Mesurer et enregistrer la pression statique à l’entrée du système d’extraction de la torche
2
aspirante. Voir A.6.
Mesurer et enregistrer le débit d’air à l’entrée du système d’extraction de la torche aspirante.
3
Voir A.7.
Positionner le capteur dans
Installer un filtre préalablement pesé dans la position
4 la position appropriée, voir la
appropriée, voir la Figure 2.
Figure 2.
Remplacer ou repositionner la pièce d’essai de sorte que la soudure suivante soit déposée sur un
matériau non utilisé.
Vérifier que la CTWD est correcte, voir l’Annexe D.
5
Placer la pièce d’essai sous la torche prête à commencer le soudage, à au moins 25 mm de tout
bord. Mettre en marche le ventilateur d’extraction de la chambre d’essai (5.2.1). Vérifier le débit
et, si nécessaire, régler à la valeur établie conformément à B.2.
Mettre en marche la pompe
pour l’échantillonneur Commencer à enregistrer le
6
isocinétique. Vérifier et régler signal de concentration.
le débit si nécessaire.
Mettre en marche le dispositif de soudage automatique. Attendre que l’impulsion initiale du gaz
de protection disparaisse et que le débit du gaz de protection se stabilise.
Commencer le soudage et le chronométrage.
7
Arrêter le soudage après le temps d’arc requis et enregistrer la durée. Pour la détermination du
temps d'arc requis, voir B.4.
Laisser le ventilateur d’extraction en marche jusqu’à ce que les fumées générées aient été
totalement évacuées de la chambre d’essai (au moins 60 s).
Arrêter la pompe pour Arrêter l’enregistrement du
8
l’échantillonneur isocinétique. signal de concentration.
9 Arrêter l’unité d’extraction par torche aspirante et le ventilateur d’extraction.
Retirer le filtre et le peser à nouveau après un conditionnement
10
approprié.
11 Répéter les étapes 4 à 10, c’est-à-dire celles avec l’extraction de la torche aspirante à l'arrêt.
Répéter les étapes 1 à 11 quatre fois, soit cinq essais avec l’extraction par torche aspirante en
12
marche et cinq autres avec l’extraction de la torche aspirante à l'arrêt.
6.2.3 Calcul des résultats
Les étapes à suivre pour les calculs pour les trois méthodes d’essai différentes sont indiquées dans le
Tableau 2.
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Tableau 2 — Calcul des résultats d’essai
Numéro
Méthode 1 Méthode 2 Méthode 3
de l’étape
Calculer X à l'aide de la Formule (1): Calculer X à l'aide de la Formule (2):
i i
τ +60s
1,i
m
i
ct()dt
X = (1)
∫
i τ
0,i
τ
X = (2)
i
i
τ
i
où
où
m est la masse recueillie sur le filtre ,
1
c est la concentration,
τ est le temps d’arc, et
τ est le temps d’arc, et
I est le numéro de l’essai.
I est le numéro de l’essai.
NOTE Pour plus d’informations, voir
l’Annexe E
Si l’un des résultats de la série avec l’extraction par torche aspirante à l'arrêt s’écarte de la moyenne
correspondante de plus de ± 15 %, faire des vérifications pour s’assurer que tout le matériel
fonctionne correctement et répéter l’ensemble du mode opératoire.
||XX−
i
<01, 5 (3)
2
X
où
5
1
XX= Σ() (4)
i
i=1
5
Calculer l’efficacité de captage à l’aide de la Formule (5).
X
on
η =−1 (5)
X
off
où
3
X = moyenne de X avec l’extraction par torche aspirante en marche.
on
i
Xoff = moyenne de X avec l’extraction par torche aspirante à l'arrêt.
i
Estimer l’incertitude de mesure conformément au Guide ISO 98.
7 Paramètres d’essai pour générer des données d’efficacité de captage
Les paramètres d'essai de soudage utilisés doivent être enregistrés conformément à l'Annexe F.
L'angle entre la vertical et le tube-contact doit être mesuré (voir la Figure 3).
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Légende
α angle entre la vertical et le tube-contact
a
Sens de déplacement de la pièce.
Figure 3 — Angle du tube-contact de la torche
8 Rapport d’essai
Le rapport d’essai doit comporter au minimum les informations suivantes:
a) le nom ou le nom commercial du fabricant;
b) la marque et le modèle de la torche aspirante;
c) le nom et l’adresse de la partie qui réalise l’essai;
d) les dates d’essai, la signature et le nom de la personne qui réalise l’essai;
e) la description de l’instrumentation, y compris ses spécifications, son étalonnage;
f) la longueur du tuyau raccordé à la torche;
g) la méthode d’essai utilisée (Méthode 1, 2 ou 3);
h) les paramètres d’essai utilisés (conformément à l’Annexe F);
i) les résultats d’essai:
1) efficacité de captage;
2) débit-volume d’air normalisé au niveau de la buse;
3) débit-volume d’air normalisé au point de raccordement du tuyau,
4) rapport de fuite;
j) la référence du présent document (c'est-à-dire l'ISO 21904-3).
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ISO 21904-3:2018(F)
Annexe A
(informative)
Notes relatives au matériel
A.1 Généralités
La vitesse de l’air au niveau de l’arc ne doit pas dépasser 0,2 m/s (voir 5.1), car des vitesses plus élevées
peuvent compromettre l’efficacité de captage des torches aspirantes.
A.2 Filtres
Les filtres en fibres de verre ou de quartz offrent une bonne stabilité de poids vis-à-vis de l’humidité, ce
qui garantit que le passage d’air chaud qui les traverse lors du soudage ne conduit pas à des variations
de poids significatives.
Les filtres ayant une petite surface peuvent se colmater très rapidement, ce qui fait augmenter la chute
de pression dans le filtre et conduit à une réduction du débit en cas de soudage avec des produits
consommables
...
Questions, Comments and Discussion
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