David Gailey

L'industrie des équipements de sécurité aux États-Unis est florissante depuis plusieurs années, car les fabricants ont multiplié les efforts pour promouvoir la sensibilisation et l'éducation des utilisateurs finaux en matière de sécurité.  Dans ce contexte, les fabricants d'appareils d'oxycoupage et de chauffage ont également réussi à sensibiliser aux questions de sécurité liées à leurs équipements.  Il s'agit d'une tendance positive qui devrait se poursuivre.  Cependant, même les équipements de sécurité, s'ils sont mal utilisés, peuvent créer des conditions dangereuses, qui augmentent le risque d'accidents et/ou de blessures.

De nombreuses années d'expérience sur le terrain ont montré que lorsqu'ils sont utilisés correctement selon les instructions du fabricant, les chalumeaux oxycombustibles sont sûrs et fiables sans l'utilisation de dispositifs de sécurité accessoires tels que les clapets de retenue et les pare-flammes. Cela dit, il faut insister sur le fait que l'utilisateur final doit être formé et faire preuve de diligence pour utiliser un équipement oxy-combustible en toute sécurité. Dans le monde du travail d'aujourd'hui, où tout va très vite, il est facile de négliger certaines pratiques de sécurité, comme la purge des tuyaux lors du démarrage ou de l'arrêt de l'appareil ou la vérification que tous les passages de gaz sont dégagés et exempts de saleté, d'huile et de débris. 

Conscients de cela, la plupart des fabricants installent au minimum des clapets de retenue sur les chalumeaux et certains font même en sorte que les clapets de retenue et les dispositifs anti-flash fassent partie intégrante du chalumeau.  Tout cela est très bien, mais les efforts des fabricants pour promouvoir la sécurité de l'équipement ne peuvent jamais remplacer la responsabilité de l'utilisateur d'employer des techniques d'utilisation sûres.  Si un utilisateur final néglige ou ignore les recommandations de sécurité et d'entretien énoncées ou publiées par le fabricant, il risque d'avoir un accident et aucun dispositif de sécurité accessoire ne peut prévenir tous les accidents possibles. Ayant traité des cas de litiges liés à des accidents au cours des dernières années, je peux affirmer sans équivoque que la plupart des accidents liés à l'oxy-combustible ne sont pas causés par un mauvais fonctionnement de l'équipement, mais par la négligence, l'impatience ou le manque d'expérience de l'utilisateur en matière de sécurité.

Dispositifs Anti-Retour de Flamme

Les pare-flammes (FBA) sont des dispositifs de sécurité couramment utilisés qui arrêtent ou entravent la progression d'un front de flamme en amont du point d'insertion.  Environ 90 % de tous les pare-flammes utilisés sur les chalumeaux oxycoupeurs et chauffants sont des modèles dont les éléments sont en acier inoxydable fritté. Les autres sont des modèles qui utilisent des tubes enroulés pour éteindre la chaleur associée à un retour de flamme. Ces éléments éteignent le front de flamme lorsqu'il se propage en amont vers le chalumeau et/ou le régulateur.  Les FBA sont généralement fiables et remplissent la fonction prévue tant que le dispositif est utilisé conformément aux instructions du fabricant.

Il existe deux types de parafoudres à éléments frittés.  L'un est monté sur la sortie des détendeurs et l'autre sur l'entrée des torches. Les parafoudres pour régulateurs sont généralement plus grands et ont une capacité de débit plus élevée que les modèles pour torches car l'élément fritté a une plus grande surface permettant un plus grand débit.  Les tailles des parafoudres montés sur torche sont limitées afin de ne pas rendre la torche trop encombrante à manipuler.  Les parafoudres de torche sont préférés car leur emplacement est idéal pour empêcher les retours de flamme à contre-courant dans les tuyaux.  Si des pare-étincelles montés sur le régulateur sont utilisés, des retours de flamme peuvent toujours se produire dans les tuyaux, avec un risque élevé de blessures.  Les dispositifs d'arrêt montés sur le détendeur sont utilisés lorsque des débits plus élevés sont nécessaires et ils protègent les détendeurs et les bouteilles des effets du retour de flamme.

Retour de flamme et retour de flamme prolongé
Les chalumeaux chauffants et coupeurs oxy-combustibles sont sujets à trois types de phénomènes : les retours de flamme, les retours de flamme soutenus et les retours de flamme.  Il est important de comprendre ces termes et d'être capable d'identifier ces réactions si elles se produisent.  Malheureusement, les fabricants et les distributeurs de torches oxycombustibles n'ont pas fait un travail approfondi pour expliquer à leurs clients la signification exacte de ces termes.  Il en résulte un malentendu général parmi les utilisateurs finaux.  

Retour de flamme.  Un retour de flamme est défini comme la rétrogression momentanée de la flamme dans le bec du chalumeau. L'utilisateur entend un "pop" et la flamme s'éteint.  La flamme peut être rallumée si une source d'allumage adjacente est présente ou si l'utilisation d'un allumeur manuel est nécessaire.  Ce n'est normalement pas un problème de sécurité et, en fait, de nombreux fabricants provoquent des retours de flamme pendant les tests de conception et de production pour assurer l'intégrité de la flamme des chalumeaux et des embouts.

Retour de flamme prolongé.  Il s'agit d'une combustion prolongée de la flamme à l'intérieur du chalumeau, généralement au niveau du mélangeur, mais qui peut également se produire plus en amont dans les bonnes conditions.  Ce phénomène est souvent accompagné d'un sifflement ou d'un grincement et/ou d'une flamme fumigène et pointue.  L'utilisateur doit immédiatement fermer toutes les vannes du chalumeau pour éviter tout dommage ou blessure.  Si un retour de flamme continuait à brûler sans fermer les vannes du chalumeau, le chalumeau serait gravement endommagé et le risque d'incendie serait accru.  La plupart des retours de flamme soutenus peuvent être contenus à l'intérieur du chalumeau jusqu'à ce que l'utilisateur puisse couper le flux de gaz et ne se propageront pas à l'extérieur.  Il existe cependant des modèles de chalumeaux dont les parois sont minces et dans lesquels la flamme peut percer la paroi et cracher du feu et du métal en fusion en peu de temps.

Retour de flamme.  Un retour de flamme est une rétrogression momentanée ou soutenue de la flamme en amont du mélangeur, généralement dans le chalumeau ou les tuyaux.  Il s'agit d'une situation potentiellement dangereuse, en particulier si la flamme atteint les tuyaux où une explosion se produira, provoquant une rupture ou une séparation du tuyau.  Un retour de flamme est généralement causé par l'écoulement inverse des gaz en amont dans les tuyaux ou autres équipements.  Ce retour de flamme est généralement le résultat 1) de procédures d'arrêt et/ou de démarrage incorrectes, 2) d'une pression trop faible dans la bouteille ou 3) d'un clapet anti-retour qui ne fonctionne pas correctement. 

Les dispositifs antiretour de flamme sont normalement très adéquats pour empêcher les retours de flamme à contre-courant, mais ils n'empêcheront pas un retour de flamme soutenu, et ils n'ont pas été conçus pour fonctionner de cette façon.  En fait, les pare-flammes peuvent contribuer à la probabilité d'un retour de flamme prolongé.  Voici comment :  Les mélangeurs de gaz oxycombustibles sont conçus pour distribuer des volumes appropriés d'oxygène et de gaz combustible dans un passage ou un embout de mélange.  En outre, un mélangeur correctement conçu assure des vitesses de sortie adéquates du gaz mélangé à l'extrémité pour empêcher un retour de flamme prolongé.  Tout cela se passe sans incident lorsque les précautions de sécurité normales sont prises et que les pressions sont réglées comme recommandé par le fabricant.  Les FBA qui intègrent des éléments frittés créent des chutes de pression considérables à travers l'élément fritté et dans la torche.  Cela signifie que les pressions au niveau du mélangeur sont également plus faibles.  Des pressions plus faibles au niveau du mélangeur signifient des vitesses de sortie plus faibles du gaz mélangé à l'extrémité ou à la buse.  Cela peut entraîner un retour de flamme soutenu si la torche s'approche trop près de la pièce.  Les applications de chauffage lourd sont particulièrement vulnérables à ce phénomène, car les buses de chauffage utilisent de grands volumes de gaz et sont très sensibles aux retours de flamme, qui peuvent devenir durables, si les pressions du mélangeur sont trop faibles. 

Une façon d'éviter les risques associés aux retours de flamme prolongés est de compenser la chute de pression lors de l'utilisation de pare-flammes.  La plupart des fabricants de pare-étincelles fournissent des tableaux de chute de pression avec leurs produits (voir Fig. 1).  Ces tableaux doivent être suivis de près lors du réglage des pressions dans les systèmes utilisant des pare-flammes.  Les tableaux se lisent comme suit:

Déterminez le débit et la pression recommandée requise en fonction de l'embout ou de la buse utilisé(e) (ceci peut être obtenu en contactant le fabricant ou en consultant la documentation du fabricant).

Comme la plupart des tableaux utilisent l'air ou l'azote comme gaz d'essai, corrigez les débits en fonction de la densité du gaz réellement utilisé (c'est-à-dire oxygène et acétylène, propane, gaz naturel, etc..).

Trouvez la chute de pression attendue pour un débit et une pression donnés sur le tableau.  Voici un exemple basé sur le tableau ci-dessous : si l'embout ou la buse nécessite 400 scfh à 80 psig, cela tomberait sur la courbe Dp=10 psig et la pression au niveau du régulateur devrait être ajustée à 90 psig.

Si les utilisateurs finaux respectent ces courbes de chute de pression, ils s'assureront que des pressions adéquates sont maintenues à l'extrémité et réduiront la probabilité de retours de flamme prolongés.  Il existe cependant des applications de chauffage lourd où les débits sont si élevés qu'il ne serait pas pratique d'utiliser des dispositifs antiretour de flamme montés sur la torche.  Par exemple, certains embouts de chauffage lourd fabriqués par Harris Calorific nécessitent jusqu'à 1600 scfh d'oxygène et 400 scfh de propane.  Les chutes de pression seraient si importantes sur ces tuyaux que les dispositifs de protection montés sur torche ne devraient pas être utilisés.  Il faut plutôt utiliser des parafoudres montés sur un régulateur à haut débit en s'assurant que les pressions appropriées sont compensées pour fournir des débits adéquats à l'embout. 
     
Pour plus d'informations sur l'utilisation des dispositifs antiretour de flamme en relation avec les équipements oxy-combustibles, la Compressed Gas Association propose deux (2) publications : SB-16 Use of High Flow Oxy-Fuel Gas Heating Torch Apparatus et TB-3 Hose Line Flashback Arrestors, disponibles sur leur site Internet (www.cganet.com). 

En résumé, les utilisateurs doivent toujours suivre les procédures de sécurité et d'entretien recommandées par le fabricant.  Personne ne sait mieux que le fabricant comment utiliser et entretenir l'équipement en toute sécurité.  En outre, ne pensez pas qu'un dispositif de sécurité accessoire met l'équipement à l'abri de tout accident.  Cela peut créer un faux sentiment de sécurité et conduire à l'imprudence.  Enfin, soyez extrêmement prudent avec les pare-flammes dans les applications de chauffage lourd.  S'il est utilisé, il est très important que le pare-flammes soit un modèle à haut débit, probablement monté sur un régulateur, et que les tableaux de compensation de pression appropriés soient respectés.  Cela devrait permettre une utilisation sûre et sans accident de votre équipement oxy-combustible.

David Gailey est le responsable des produits spécialisés pour le groupe Harris Products, A Lincoln Electric Co. Il travaille chez Harris depuis 27 ans et a été président du CGA Industrial Gas Apparatus Committee.