ISO 15011-4:2006
(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 15011-4:2006 covers health and safety in welding and allied processes. ISO 15011-4:2006 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 mechanised 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 ISO 15011-4:2006.
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
L'ISO 15011-4:2006 couvre l'hygiène et la sécurité en soudage et techniques connexes. Elle 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. L'ISO 15011-4:2006 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 de l'ISO 15011-4:2006.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 15011-4
First edition
2006-03-15
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 15011-4:2006(E)
©
ISO 2006
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ISO 15011-4:2006(E)
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ISO 15011-4:2006(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 . 10
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 15011-4:2006(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.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
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.
ISO 15011-4 was prepared by the European Committee for Standardization (CEN) Technical Committee
CEN/TC 121, Welding in collaboration with Technical Committee ISO/TC 44, Welding and allied processes,
Subcommittee SC 9, Health and safety, in accordance with the Agreement on technical cooperation between
ISO and CEN (Vienna Agreement).
ISO 15011 consists of the following parts, under the general title Health and safety in welding and allied
processes — Laboratory method for sampling fume and gases generated by arc:
⎯ Part 1: Determination of emission rate and sampling for analysis of particulate fume
⎯ Part 2: Determination of emission rates of gases, except ozone
⎯ Part 3: Determination of ozone concentration using fixed point measurements
⎯ Part 4: Fume data sheets
⎯ Part 5: Identification of thermal-degradation products generated when welding or cutting through products
composed wholly or partly of organic materials
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ISO 15011-4:2006(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.
The purpose of this part of ISO 15011 is to specify conditions under which fume is generated for the purpose
of obtaining fume emission and chemical composition data for use in health and safety applications. Clear
instructions and supporting informative guidance is provided in order to ensure that the welding conditions
used are selected thoughtfully according to a standardized procedure. At the same time, the need to fully
report the welding conditions used in the test is emphasised, and an example is provided of how such
information is to be conveyed on a fume data sheet. This part of ISO 15011 also gives information about how
the data obtained can be used.
It has been assumed in the drafting of this part of ISO 15011 that the execution of its provisions and the
interpretation of the results obtained are entrusted to appropriately qualified and experienced people.
Requests for official interpretations of any aspect of this part of ISO 15011 should be directed to the
Secretariat of ISO/TC 44/SC 9 via your national standards body, a complete of listing of which can be found at
http://www.iso.org.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 15011-4:2006(E)
Health and safety in welding and allied processes —
Laboratory method for sampling fume and gases —
Part 4:
Fume data sheets
1 Scope
This part of ISO 15011 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 mechanised
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 part of ISO 15011.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application 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.
EN 1540, Workplace atmospheres — Terminology
EN/TR 14599, Terms and definitions for welding purposes in relation with EN 1792
EN 14610, Welding and allied processes — Definitions of metal welding processes
ISO 15011-1, Health and safety in welding and allied processes — Laboratory method for sampling fume and
gases generated by arc welding — Part 1: Determination of emission rate and sampling for analysis of
particulate fume
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in EN 1540, EN/TR 14599, EN 14610 and
the following apply.
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 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.
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ISO 15011-4:2006(E)
3.2
additive welding fume limit value
additive limit value 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, will ensure that no component of the welding fume has a concentration
above its limit value
3.5
principal components of a welding fume
components of a welding fume that are of occupational hygienic significance
3.6
single-component welding fume limit value
limit value calculated for a single component which, if not exceeded, will ensure 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 part of ISO 15011.
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 part of ISO 15011. The conditions specified are typical of common practice and have been standardized to
generate comparative data for a welding fume consumable classification.
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.
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.
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ISO 15011-4:2006(E)
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 part of
ISO 15011 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.
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ISO 15011-4:2006(E)
Table 1 — Generic test parameter
Purpose of
Parameter Test parameters
test
For processes other than gas-shielded metal arc welding with solid wires, determine
the FER for the smallest and largest diameter in the product range and estimate the
FER
FER for other diameters by interpolation. For gas-shielded metal arc welding with
Diameter
solid wires, determine the FER for at least 1,0 mm and 1,2 mm diameter wires.
Generate chemical composition data by analysis of welding fume generated from any
CC
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 with
Voltage 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.
For manual metal arc welding, see Table 2. For gas-shielded metal arc welding with
Polarity 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.
Gas type and For gas-shielded metal arc welding with solid, metal-cored and flux-cored wires, see
FER and CC
gas flow Table 3.
Welding speed FER and CC Use the optimum welding speed, as established by an experienced welder.
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 generating
fume from nickel alloy, aluminium alloy and copper alloy consumables.
Dimensions: Use a test piece of suitable dimensions, such that a weld can be
continuously 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 with
Power source FER and CC 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
diameter 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 arc
Configuration FER and CC
welding, position the torch at an angle of 90° to the test piece.
FER = fume emission rate
CC = chemical composition
The following are the reasons why the test requirements are as specified above.
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 part of ISO 15011, 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
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ISO 15011-4:2006(E)
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 part of ISO 15011, but it is expected that this will exhibit a lower
FER than conventional welding and that the fume generated will have 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, 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 Tables 1 and 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 experienced
Voltage FER and CC 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 is
Polarity FER and CC
recommended, generate fume with the polarity used ordinarily.
The following are the reasons why the test requirements are as specified above.
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 will normally establish 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, inverse 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 mechanised welding under the conditions given in Tables 1 and 3.
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ISO 15011-4:2006(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 ) and
2
(2 × O ).
2
Use a gas flow that provides adequate shielding (generally in the range
Gas flow FER and CC
15 to 20 l/min).
Contact tip to Use the contact tip to workpiece distance recommended in Tables 4 and 5. Set the
workpiece current to 90 % of the maximum of the operating range recommended by the
distance, wire FER and CC manufacturer for the diameter of consumable under test and record the wire feed
feed speed and speed.
current
For solid wires, use the optimum operating voltage, as established by an experienced
welder (for spray transfer, this will be the minimum voltage that occurs when the
welder establishes an arc with a small amount of audible crackle).
Voltage FER and CC For metal-cored and flux-cored wires, use the optimum voltage for smooth metal
transfer, within the voltage range recommended by the manufacturer, as established
by an experienced welder.
Attach the reference lead of the measuring instrument to the wire feed unit.
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 fume
Polarity FER and CC
using the polarity recommended by the manufacturer, or if more than one polarity is
recommended, generate fume with the polarity used ordinarily.
The following are the reasons why the test requirements are as specified above.
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 will occur 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 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 will normally set 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
2
shielding gas and the welder will normally set the optimum voltage for smooth 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 of more than one polarity is
possible, the polarity used ordinarily leads to the most relevant fume emission rate data.
6 © ISO 2006 – All rights reserved
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ISO 15011-4:2006(E)
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 mechanised
welding under the conditions given in Tables 1 and 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 manufacturer of the
workpiece
consumable under test. Set the current to 90 % of the maximum of the operating
FER and CC
distance, wire
range recommended by the manufacturer of the consumable, for the diameter of
feed speed and
consumable under test, and record the wire feed speed.
current
Use the minimum voltage for smooth metal transfer, as established by an experienced
Voltage FER and CC
welder. Attach the reference lead of the measuring instrument to the wire feed unit
Polarity FER and CC Use the polarity recommended by the manufacturer.
© ISO 2006 – All rights reserved 7
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ISO 15011-4:2006(E)
The following are the reasons why the test requir
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 15011-4
Première édition
2006-03-15
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 15011-4:2006(F)
©
ISO 2006
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ISO 15011-4:2006(F)
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ii © ISO 2006 – Tous droits réservés
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ISO 15011-4:2006(F)
Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions. 2
4 Principe. 2
5 Mode opératoire . 3
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 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 . 6
6.4 Essais sur fil fourré autoprotecteur pour soudage à l'arc avec fil fourré autoprotecteur . 8
7 Rapport d'essai . 9
7.1 Fiches d'information sur les fumées . 9
7.2 Mesures transitoires. 10
7.3 Renouvellement des essais. 10
7.4 Partage de données. 10
7.5 Validation des fiches d'information sur les fumées. 11
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). 23
Bibliographie . 25
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ISO 15011-4:2006(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 (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée 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.
L'ISO 15011-4 a été élaborée par le comité technique CEN/TC 121, Soudage, du Comité européen de
normalisation (CEN) en collaboration avec le comité technique ISO/TC 44, Soudage et techniques connexes,
sous-comité SC 9, Santé et sécurité, conformément à l'Accord de coopération technique entre l'ISO et le CEN
(Accord de Vienne).
L'ISO 15011 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Hygiène et sécurité en soudage
et techniques connexes — Méthode de laboratoire d'échantillonnage des fumées et des gaz émis par le
soudage à l'arc:
⎯ Partie 1: Détermination du taux d'émission et échantillonnage pour l'analyse des poussières
⎯ Partie 2: Détermination du taux d'émission des gaz, à l'exception de l'ozone
⎯ Partie 3: Détermination de la concentration en ozone à l'aide d'une mesure à points fixes
⎯ Partie 4: Fiches d'information sur les fumées
⎯ Partie 5: Identification des produits de dégradation thermique générés lors du soudage ou du coupage de
produits entièrement ou partiellement constitués de matériaux organiques
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ISO 15011-4:2006(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.
Le but de la présente partie de l'ISO 15011 est de spécifier les conditions dans lesquelles des fumées sont
générées dans le but d'obtenir des données relatives à l'émission des fumées et à leur composition chimique,
utilisables pour des applications relatives à l'hygiène et à la sécurité. 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. En même temps, 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. La présente partie de l'ISO 15011 fournit également des informations sur la
façon d'utiliser les données recueillies.
Il a été supposé, lors de la rédaction de la présente partie de l'ISO 15011, que le respect des dispositions
qu'elle décrit et l'interprétation des résultats obtenus sont confiés à des personnes qualifiées et expérimentées.
Il convient de faire parvenir les demandes d'interprétations officielles de l'un quelconque des aspects de la
présente partie de l'ISO 15011 au Secrétariat de l'ISO/TC 44/SC 9 via le comité membre national dont une
liste exhaustive peut être trouvée à l'adresse http://www.iso.org.
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NORME INTERNATIONALE ISO 15011-4:2006(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
La présente partie de l'ISO 15011 couvre l'hygiène et la sécurité en soudage et techniques connexes. Elle
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.
La présente partie de l'ISO 15011 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 de la présente partie de l'ISO 15011.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application 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).
EN 1540, Atmosphères des 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
ISO 15011-1, Hygiène et sécurité en soudage et techniques connexes — Méthode de laboratoire
d'échantillonnage des fumées et des gaz émis par le soudage à l'arc — Partie 1: Détermination du taux
d'émission et échantillonnage pour l'analyse des poussières
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ISO 15011-4:2006(F)
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'EN 1540, l'EN/TR 14599 et
l'EN 14610, ainsi que les suivants, s'appliquent.
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 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 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, garantira qu'aucun des composants des fumées de soudage
n'atteint une concentration supérieure à sa valeur limite
3.5
composants principaux des fumées de soudage
composants des fumées de soudage qui présentent 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, garantira 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 la présente partie de l'ISO 15011.
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.
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ISO 15011-4:2006(F)
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. Ceci est dû au fait que les conditions de soudage utilisées au poste de
travail peuvent être notablement différentes de celles spécifiées dans la présente partie de l'ISO 15011. 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.
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 de la présente partie de l'ISO 15011, 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.
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ISO 15011-4:2006(F)
Tableau 1 — Paramètres d'essai génériques
Paramètres 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
FER
de 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
Diamètre
moins 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
Intensité FER et CC
protection 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
Tension FER et CC
protection 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
Polarité FER et CC
protection 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
FER et CC
débit de gaz fil fourré sous protection gazeuse, voir le Tableau 3.
Vitesse de
FER et CC Utiliser la vitesse de soudage optimale, telle qu'établie par un soudeur expérimenté.
soudage
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 composition 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'aluminium 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,
utiliser 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 configurations, 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 sauf si ceci n'est pas compatible avec le produit consommable soumis aux essais.
FER et CC
courant Dans 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
Torche FER et CC par 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
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ISO 15011-4:2006(F)
Les raisons pour lesquelles les exigences d'essais sont telles qu'indiquées ci-devant sont les suivantes.
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 de la présente partie de
l'ISO 15011, 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 la présente partie de
l'ISO 15011, 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
les Tableaux 1 et 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) telles
Tension FER et CC qu'établies par un soudeur expérimenté, et enregistrer la tension. Relier 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 plusieurs
Polarité FER et CC polarités sont recommandées, produire les fumées de soudage en utilisant la polarité
utilisée couramment.
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ISO 15011-4:2006(F)
Les raisons pour lesquelles les exigences d'essais sont telles qu'indiquées ci-devant sont les suivantes.
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 établira
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 sur la CC. Le 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 courant continu, polarité directe. Cependant, la polarité utilisée couramment fournit
les données relatives au taux d'émission de fumées les plus pertinentes.
6.3 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 les Tableaux 1 et 3.
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 plusieurs
Type de gaz FER et CC 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 dans le
Débit de gaz FER et CC
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 recommandée dans
tube-contact et les Tableaux 4 et 5. Régler l'intensité du courant à une valeur égale à 90 % de la
la pièce, vitesse FER et CC valeur maximale de la plage de fonctionnement recommandée par le fabricant du
de dévidage de produit consommable pour le diamètre soumis aux essais et enregistrer la vitesse de
fil et intensité du dévidage du fil.
courant
Dans le cas des fils pleins, utiliser la tens
...
Questions, Comments and Discussion
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