Collaborateurs : Jim Grann, Craig Moller, Nate Sroka, Cavan Cardenas
L'hydrogène, l'azote, l'argon, l'acétylène et le propane sont parmi les gaz industriels les plus fréquemment utilisés dans le traitement thermique. Chacun d'entre eux possède ses propres propriétés d'utilisation, ses propres instructions de manipulation et ses propres protocoles de sécurité.
Dans cet article, nous allons nous concentrer sur trois des gaz les plus couramment utilisés par les entreprises industrielles. Fours sous vide (Hydrogène, Argon et Azote), discuter de leurs propriétés et offrir quelques recommandations pour leur utilisation en toute sécurité pendant le processus de traitement thermique. Il ne s'agit pas d'une liste exhaustive de suggestions et de recommandations, mais de quelques lignes directrices pour vous préparer à développer vos protocoles de sécurité internes concernant l'utilisation de votre four sous vide Ipsen.
Avant d'entrer dans les détails de la sécurité des gaz industriels, il est important que vous respectiez toutes les mesures de sécurité recommandées par votre fournisseur de gaz, que vous mainteniez et révisiez régulièrement les règles relatives à l'entrée dans les espaces confinés et que vous examiniez la conformité des systèmes de tuyauterie et de distribution de vos gaz industriels avec les codes locaux et nationaux auprès de votre service local de protection contre les incendies.
Les codes de prévention des incendies, les réglementations en matière de sécurité et les directives des fournisseurs sont tous conçus pour protéger les utilisateurs des effets néfastes des fuites de conduites de gaz, des gaz inflammables ou explosifs, ou du manque d'oxygène atmosphérique dans les espaces confinés.
En dehors des États-Unis, si votre juridiction ne dispose pas de directives de sécurité appropriées pour les fours industriels, nous vous recommandons de vous référer aux règles, directives, codes et normes de la National Fire Protection Association (NFPA), que vous trouverez à l'adresse suivante NFPA 86 lors de l'élaboration de vos normes de sécurité internes.
Gaz de traitement : hydrogène (et autres gaz de traitement plus légers que l'air)
L'hydrogène est couramment utilisé comme carburant et comme gaz de traitement industriel. Réactif à l'oxygène, l'hydrogène peut être inflammable ou explosif lorsqu'il est exposé à une source d'inflammation dans une atmosphère contenant de l'oxygène libre, ce qui signifie qu'il est souvent soumis à ses propres règles et réglementations d'utilisation.
Dans un four sous vide, l'hydrogène est souvent utilisé pour produire des pièces propres et brillantes. Il est également utilisé dans le cadre d'un processus de nettoyage au cours d'une combustion, facilite un processus de brasage en garantissant que la brasure adhère à une pièce propre sans oxydes, et peut faire partie de plusieurs processus impliquant des aimants en terres rares. En de rares occasions, l'hydrogène peut être utilisé comme gaz de trempe.
L'hydrogène n'est introduit dans un four qu'après que celui-ci ait été mis sous vide. Les fours Ipsen ont une séquence de sécurité programmée qui confirme un taux de fuite du four inférieur à 50 microns avant que l'hydrogène puisse être introduit en toute sécurité dans la chambre. Lorsque l'hydrogène est introduit, il est contrôlé par des vannes qui n'autorisent qu'une quantité suffisante de gaz pour fournir les résultats nécessaires aux pièces traitées selon des spécifications exactes. Les niveaux d'hydrogène sont mesurés par les commandes du système en microns, torr, mbar ou pascal, ce qui permet de maintenir la teneur à un niveau égal ou inférieur à la moitié de la limite inférieure d'inflammabilité, soit moins de 15 torr. Cette conception protège la sécurité de l'opérateur tout au long du processus.
Même si ces sécurités systémiques sont en place, les conduites et les vannes qui acheminent l'hydrogène vers votre fourneau doivent être régulièrement surveillées et entretenues. Ces conduites sont souvent maintenues sous pression, de sorte que des tests d'étanchéité et des inspections régulières des joints et des vannes doivent faire partie de votre programme d'entretien.
Les fuites ne gaspillent pas seulement les gaz de traitement, mais introduisent également de l'air atmosphérique dans votre four à vide, ce qui peut entraîner une décoloration des pièces et créer un environnement dangereux pour vos opérateurs. Même la plus petite fuite constatée lors d'un test de pression mérite que l'on s'y attarde et que l'on intervienne. Le mastic de plombier peut être une solution raisonnable à court terme pour une fuite très mineure, mais il doit continuer à être surveillé et testé à une fréquence plus élevée lorsqu'il est découvert, jusqu'à ce que les conduites aient été évacuées et qu'une solution plus permanente puisse être mise en œuvre.
Étant le plus léger des gaz (environ 14 fois plus léger que l'air), l'hydrogène s'élève rapidement lorsqu'il est libéré dans l'atmosphère. Il se disperse rapidement lorsqu'il n'est pas contenu dans un espace confiné. Les systèmes de ventilation des bâtiments où l'hydrogène est utilisé comme gaz de traitement doivent être conçus pour disperser tout gaz susceptible de fuir ou d'être libéré au sommet de toute chambre ou pièce où l'hydrogène pourrait s'accumuler - ce qui est également conseillé pour tout autre gaz de traitement plus léger que l'air, comme l'acétylène. Des capteurs de gaz placés au sommet de chaque pièce ou à proximité signaleront les éventuelles fuites de gaz et alerteront les utilisateurs de la nécessité d'évacuer tout gaz collecté à l'extérieur du bâtiment.
Gaz de traitement : Argon (et autres gaz de traitement plus lourds que l'air)
L'argon est un gaz inerte fréquemment utilisé pour la trempe dans l'industrie aéronautique. L'aviation a recours à l'argon pour éviter le moindre risque de fragilisation par l'azote pendant la trempe. L'argon peut également être utilisé pour d'autres procédés, notamment la pression partielle et le chauffage par convection.
L'argon étant un gaz noble, le fait qu'il soit non réactif permet de maintenir l'intégrité chimique des pièces traitées dans la chambre, en empêchant l'oxydation et la contamination. Cependant, l'argon est un gaz coûteux, ce qui signifie qu'il est moins fréquemment utilisé dans d'autres industries que l'azote, à moins que l'argon ne soit explicitement spécifié.
L'argon est plus lourd que l'air, ce qui est une chance lorsqu'il est utilisé pour le traitement thermique sous pression partielle en particulier - il y a moins de sublimation dans une atmosphère composée de ces atomes plus lourds. L'argon peut fournir une couverture protectrice autour des pièces dans la chambre pendant qu'elles sont trempées, empêchant la déformation et fournissant des pièces propres exemptes d'effets de nitruration indésirables.
L'argon étant plus lourd que l'air, lorsqu'il est libéré d'un four sans être pompé, il s'enfonce dans les zones les plus basses qu'il peut trouver. Les usines qui exploitent des fours utilisant de l'argon devront surveiller la présence d'argon dans tous les espaces confinés de faible hauteur situés à proximité, comme les fosses pour les machines ou les pièces souterraines telles que les sous-sols.
Bien que l'argon ne soit pas toxique en soi, lorsqu'on le laisse s'accumuler à l'intérieur d'une fosse ou d'une zone basse, il déplace l'atmosphère oxygénée typique qui s'y trouvait, ce qui rend ces espaces potentiellement dangereux pour les équipes de maintenance qui doivent y descendre.
Il est fortement recommandé à toute personne pénétrant dans ces zones de suivre les protocoles relatifs aux espaces confinés, notamment en portant des détecteurs de gaz personnels sur leur revers, aussi près que possible de leur visage. En outre, il doit toujours y avoir un observateur à proximité qui peut confirmer la sécurité de la personne entrant dans l'espace confiné.
Si l'on soupçonne qu'une zone basse a accumulé de l'argon, il convient d'évacuer cette zone et d'évaluer les conditions dangereuses. Si vous soupçonnez également la possibilité que d'autres gaz plus lourds que l'air s'y soient accumulés (comme le propane), éliminez toute source d'inflammation possible et utilisez des détecteurs multigaz pour découvrir ce que l'atmosphère de cet espace peut contenir d'autre.
L'élimination de l'argon nécessite une ventilation forcée, avec des ventilateurs d'extraction et des conduits placés aussi bas que possible dans la zone concernée, en maintenant les moteurs de soufflerie à bonne distance de l'ouverture afin d'éliminer le risque de combustion accidentelle de tout autre gaz accumulé. Les techniciens de maintenance doivent toujours porter les types d'EPI appropriés lorsqu'ils travaillent dans ces conditions.
Gaz de traitement : Azote (et autres gaz de traitement à flottabilité neutre)
L'azote, un élément qui constitue plus des trois quarts de notre atmosphère, se trouve le plus souvent sous forme de gaz dans sa version moléculaire, N2. Parce qu'il est pratiquement inerte, non toxique, peu coûteux et largement disponible, l'azote est un gaz de procédé industriel fréquemment utilisé.
Dans le traitement thermique sous vide, l'azote est le plus souvent utilisé pour la trempe et le remplissage dans un four afin de maintenir un environnement sec et contrôlé. Il peut également être utilisé en pression partielle pour prévenir l'oxydation et assurer l'uniformité du processus de chauffage lorsqu'il est utilisé dans un four à convection. Dans certaines applications, les métallurgistes évitent d'utiliser l'azote pour ne pas nitrurer la surface des pièces, mais en dehors de ces situations spécifiques, l'azote est le gaz le plus fréquemment utilisé en volume dans le traitement thermique sous vide.
L'azote pur, dont le poids est légèrement inférieur à celui de l'air, dont l'atmosphère est essentiellement composée d'azote, a tendance à rester là où il se trouve jusqu'à ce qu'un effort soit fait pour le disperser. Dans une chambre qui est ouverte après un processus, si l'azote n'a pas été pompé hors du récipient, il restera. Un simple ventilateur d'atelier peut ne pas être en mesure de souffler suffisamment d'air oxygéné dans un four vertical ou horizontal contenant de l'azote pur.2.
Même après qu'une cuve utilisant de l'azote a été pompée et que l'air atmosphérique (ou l'air sec) a été remblayé, il reste important de suivre tous les protocoles relatifs aux espaces confinés avec un observateur dans un endroit sûr qui surveille l'opérateur lorsqu'il entre dans la cuve pour la première fois. Une fois de plus, les moniteurs d'oxygène portables doivent être portés à la boutonnière et les alertes doivent être suivies d'une retraite immédiate et prudente.
L'oxygène est un autre gaz de traitement à flottabilité neutre. Bien que l'interaction avec un environnement à forte teneur en oxygène n'empêche pas de respirer dans les espaces confinés, il est toujours important, lors de la manipulation d'oxygène pur, de suivre toutes les procédures de sécurité incendie pertinentes.
Conclusion
Lorsqu'ils sont correctement entretenus et qu'ils utilisent les gaz de traitement appropriés, les fours à vide produisent des pièces propres et brillantes qui sont traitées avec précision à chaque fois.
Comme ces gaz font partie intégrante du fonctionnement d'un four sous vide, des protocoles de sécurité appropriés doivent être respectés lors de chaque opération de maintenance et chaque fois que l'on interagit avec des endroits confinés où ces gaz de traitement peuvent s'accumuler.
Ipsen recommande toujours que les équipes de maintenance et d'exploitation des fours à vide se coordonnent avec les équipes de maintenance des bâtiments et des installations afin de mettre en place des protocoles de sécurité pour toutes les activités impliquant des espaces confinés, pour l'inspection des lignes de gaz de process afin de détecter les fuites, et pour répondre rapidement et correctement à toute fuite observée.
Examinez toutes les procédures de sécurité en fonction des lois locales, nationales et fédérales, et tirez parti de toutes les ressources en ligne, ainsi que des autorités locales chargées de la lutte contre les incendies ou d'autres ressources en matière de sécurité industrielle, afin de vous assurer que votre équipe travaille en toute sécurité chaque jour.
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