Quelles mesures de sécurité pour vos fours de traitement thermique sous atmosphère ?

Air Liquide, un leader mondial et fournisseur de gaz industriels pour le traitement thermique, vous explique comment prévenir les risques durant le processus de traitement et assurer la sécurité des installations.

En quoi consiste le traitement thermique ?

Le traitement thermique est une étape fondamentale dans la production industrielle, qui consiste à chauffer des pièces dans un four avec une atmosphère gazeuse spécifique, et à les refroidir d’une manière contrôlée. Sa fonction finale est de modifier les propriétés du métal telles que : la dureté, la résistance, la ductilité et l’élasticité.

La composition de l'atmosphère gazeuse est choisie en fonction de la nature du métal à traiter, des résultats qu’on souhaite obtenir et des types de fours. Les gaz mis en œuvre peuvent être neutres (azote, argon) ou réactifs (hydrogène, ammoniac en phase gazeuse, acétylène, autres hydrocarbures). Les températures du procédé peuvent aller de -150°C (températures cryogéniques) à plus de 1000°C.

L’usage des gaz dans des lieux confinés

L’usage des gaz dans des lieux confinés et avec les conditions ci-dessus de température comporte une série de risques permanents. Il est pour cela fondamental de bien identifier les zones ATEX, respecter soigneusement les procédures de maintenance des installations et des appareils utilisés et de porter l’équipement de protection individuelle approprié.

Les zones atex :
Une zone ATEX (atex = zones d’ATmosphère EXplosive) est une zone où des substances inflammables sous forme de gaz, vapeurs ou poussières se mélangent à l’air. Ces zones comportent un risque important d’explosion générée par une inflammation initiale suivie d’une propagation très rapide et génératrice d’une combustion immédiate (explosion) de toute l’atmosphère. Les zones atex sont d’accès limité et conditionné à l’émission d’un permis de travail. Les personnes évoluant dans un environnement de travail ATEX doivent porter des EPI adaptés (équipements de protection individuelle) et conformes aux normes applicables.

Quels sont les risques liés aux atmosphères en traitement thermique ?

Air Liquide a identifié quatre risques principaux liés à la mise en œuvre des atmosphères, susceptibles de provoquer des dommages matériels, et d’avoir aussi des conséquences sur la santé des opérateurs.

Risques d’incendie et d’explosion

L’incendie est une réaction chimique d’oxydation d’un combustible par un comburant, initiée par une source d’énergie. La réaction se base sur le principe du triangle du feu : flamme, chaleur, étincelle.

L’explosion est caractérisée par une combustion quasiment instantanée. Elle provoque un effet de souffle accompagné de flammes et de chaleur.

Ce sont les deux risques typiques des atmosphères fortement chargées en hydrogène et CO et en particulier, des fours batchs, à tapis ou à charges poussantes. Pour prévenir les risques d’incendie et d’explosion de ces fours, l’azote est utilisé comme gaz de sécurité. En effet, ces fours sont équipés de torchères en entrée de zone chaude et en sortie de zone froide, avec flamme pilote et détection de présence de flamme. Ainsi, tout dysfonctionnement du four est détecté grâce à une chute de pression sur le réseau d’azote, qui va déclencher une mise en sécurité du four, coupure des alimentations en combustibles et ouverture du circuit de purge à l’azote.

Dans ce contexte, Air Liquide porte une attention particulière au dimensionnement des stockages d’azote qui doivent être capables d’assurer la quantité de gaz nécessaire à ces opérations de purges de sécurité.

Quels sont les produits potentiellement inflammables ou explosifs, et les espèces chimiques classées toxiques ? Les liquides ou gaz utilisés pour produire les atmosphères de traitement thermique (méthane, propane, ammoniac, méthanol, hydrogène…), ainsi que leur sous-produits (gaz endothermique, gaz exothermique, ammoniac craqué, méthanol craqué) sont potentiellement inflammables ou explosifs en présence d’une source d’énergie.

Risques d’empoisonnement et d’intoxication

L’empoisonnement et l’intoxication sont caractérisés par l’introduction dans l’organisme d’une matière toxique comme le monoxyde de carbone, l’ammoniac, les hydrocarbures ou d’autres substances. Ce risque est présent en cas de fuite ou d’un dysfonctionnement du four ou du réseau de distribution. La présence des espèces polluantes peut se prolonger sur des longues périodes si la fuite n’est pas détectée rapidement.

Air Liquide porte un soin particulier à la réalisation des systèmes de mise en œuvre des hydrocarbures et de l’ammoniac, largement utilisés pour les traitements de cémentation, nitruration, carbonitruration, nitrocarburation. Les équipements devant être en zone ATEX et les installations de détente nécessitent un entretien régulier réalisé par des professionnels formés et habilités.

Risques d’asphyxie et d’anoxie

L’anoxie est un apport insuffisant d’oxygène par rapport aux besoins des organes et des tissus. L’arrêt ou la difficulté de respiration sont les symptômes définissant l’asphyxie. Les procédés de traitement thermique utilisent des atmosphères gazeuses réactives ou neutres exemptes d’oxygène qui peuvent comporter des risques pour les opérateurs.

Les experts Air Liquide vous accompagnent dans la prise de connaissance des risques liés au manque d’oxygène dans les espaces fermés.

Risques associés aux très basses températures

A très basse température, les gaz cryogéniques sont à l’état liquide et présentent des risques spécifiques :

• en contact avec la peau, ils peuvent causer des gelures et brûlures à froid,
• en contact avec certain métaux, comme l’acier au carbone, ils génèrent des fragilisation du matériel,
• en raison d’une variation importante de la masse volumique liquide/gaz, ils génèrent une forte augmentation de la pression dans les espaces fermés et peuvent provoquer des risques d’asphyxie.

Air Liquide vous conseille sur les bonnes pratiques et sur l’utilisation des EPI (Equipement de Protection Individuelle) en cas de traitement à basse température.

Comment minimiser les risques ?

Pour limiter les risques, il existe différentes solutions et bonnes pratiques.

A chaque changement d’emballage de la source gaz, il est fortement recommandé d’effectuer une purge des installations. Il faut anche choisir un gaz et du matériel correspondant aux normes en vigueur pour éviter tout risque. Il est recommandé de limiter la durée d’exposition de vos collaborateurs, et de restreindre l’accès aux lieux où une atmosphère modifiée est présente. N’hésitez pas non plus à vous référer à l’équipe d’experts d’Air Liquide pour tout conseil ou audit.