Fiches d’information Réponses SST

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Les liquides cryogénique et leurs dangers

Qu'est-ce qu'un liquide cryogénique?

Les liquides cryogéniques sont des gaz liquéfiés conservés à l'état liquide à basse température. Le terme « cryogénique » signifie « produisant du froid » ou « en rapport avec les basses températures »; tous les liquides cryogéniques sont extrêmement froids. Les points d'ébullition des liquides cryogéniques sont inférieurs à -150 °C (- 238 °F) (le gaz carbonique et l'oxyde nitreux, qui ont cependant des points d'ébullition légèrement plus élevés, sont parfois classés dans cette catégorie). Tous les liquides cryogéniques sont des gaz aux températures et pressions normales. Il faut les refroidir sous la température ambiante avant de pouvoir les liquéfier par compression. Les divers gaz cryogéniques se liquéfient dans différentes conditions de température et de pression, mais tous ont les deux propriétés suivantes : ils sont extrêmement froids et de petites quantités de liquide peuvent occuper de très grands volumes en passant à l'état gazeux.

De plus, les vapeurs et les gaz produits par les liquides cryogéniques restent très froids. Ils condensent souvent l'humidité de l'air en formant un brouillard très visible. Dans les contenants mal isolés, il arrive que certains liquides cryogéniques liquéfient l'air environnant et forment un mélange avec cet air liquéfié. Les liquides cryogéniques sont classés dans la catégorie des « gaz comprimés » selon les critères du SIMDUT 1988. On peut trouver des précisions sur ces critères dans le Règlement sur les produits contrôlés.

Toute personne qui travaille avec des liquides cryogéniques doit connaître leurs dangers et des méthodes de travail sécuritaires pour leur utilisation.

Veuiller vous référer au document Réponses SST intitulé Comment travailler en toute sécurité avec les liquides cryogéniques? pour plus d'information.


Quels sont les différents types de liquides cryogéniques?

Chacun des liquides cryogéniques est caractérisé par des propriétés spécifiques, mais on peut classer la plupart d'entre eux dans l'une des trois catégories ci-dessous :

  • Gaz inertes : Ces gaz ne réagissent pas chimiquement de façon appréciable, et ils n'entretiennent pas non plus la combustion. Exemples : l'azote, l'hélium, le néon, l'argon et le krypton.
  • Gaz inflammable : Certains liquides cryogéniques libèrent un gaz qui peut brûler dans l'air, comme l'hydrogène, le méthane et le gaz naturel liquides.
  • Oxygène : De nombreuses matières considérées comme non combustibles peuvent brûler en présence d'oxygène liquide; par exemple, il peut y avoir une réaction explosive entre ce dernier et des matières organiques. Il faut examiner séparément les dangers de la manipulation de l'oxygène liquide et les précautions à prendre.

Comment les liquides cryogéniques sont-ils confinés?

Pour le transport et l'utilisation des liquides cryogéniques, on utilise des contenants à isolation thermique spécialement conçus pour résister à des variations rapides et à des différences extrêmes de température.

Vases de Dewar pour liquides cryogéniques

Il s'agit de contenants non pressurisés, à enveloppe à vide isolant, conçus selon le principe de la bouteille thermos. Ils doivent être pourvus d'un bouchon non étanche empêchant l'air et l'humidité d'entrer, mais laissant s'échapper du gaz en cas de pression excessive. Pour l'hélium, l'hydrogène et d'autres liquides à faible point d'ébullition, on utilise des modèles à enveloppe extérieure isolante remplie d'azote liquide.

Vases de Dewar de laboratoire pour liquides cryogéniques

Ce sont des vases de faible capacité, à large ouverture et sans couvercle, qui servent surtout de contenants temporaires dans les laboratoires.

Bouteilles pour gaz liquides

Ce sont des contenants sous pression spécialement conçus pour les liquides cryogéniques, pourvus de robinets pour le remplissage et la distribution, ainsi que d'une soupape régulatrice de pression à opercule (disque de rupture) servant de dispositif de protection de secours. Il y a trois principaux types de bouteilles de distribution de gaz liquides :

  • bouteilles pour gaz à l'état liquide ou gazeux
  • bouteilles pour gaz seulement
  • bouteilles pour gaz liquides seulement

Quels sont les dangers pour la santé des liquides cryogéniques?

Il y a trois catégories de dangers pour la santé associés aux liquides cyrogéniques : le froid extrême, l'asphyxie et la toxicité.

Froid extrême

Les liquides cryogéniques, ainsi que les vapeurs et les gaz froids qui leur sont associés, peuvent produire sur la peau des effets semblables à une brûlure thermique. De brèves expositions à ceux-ci sans effet sur la peau du visage ou des mains peuvent altérer des tissus fragiles comme ceux des yeux. Une exposition prolongée de la peau ou le contact avec des surfaces froides peut causer des gelures. La peau a alors une couleur jaunâtre et cireuse. L'absence de douleur initiale est suivie par des douleurs intenses lors du dégel des tissus.

La peau non protégée peut adhérer à une surface métallique refroidie par un liquide cryogénique et se déchirer si on tente de l'en retirer. Même le contact des surfaces non métalliques est dangereux aux basses températures. De plus, l'inhalation d'air extrêmement froid peut causer des lésions pulmonaires.

Asphyxie

Lorsque des liquides cryogéniques libèrent des gaz, ces derniers sont très froids et habituellement plus lourds que l'air. Ces gaz lourds et froids se dispersent mal et peuvent s'accumuler au ras du sol. Même non toxiques, ces gaz déplacent l'air, ce qui crée une carence en air ou en oxygène et, par conséquent, un danger d'asphyxie pouvant être mortel. Dans les espaces clos ou confinés, les carences en oxygène sont très dangereuses.

De petites quantités de liquide qui s'évaporent peuvent former de grands volumes de gaz. Par exemple, un litre d'azote liquide vaporisé donne 695 litres d'azote gazeux à la température ambiante (21 °C).

Toxicité

Chaque gaz peut avoir des effets particuliers sur la santé. Par exemple, le monoxyde de carbone liquide peut libérer de grandes quantités de monoxyde de carbone gazeux, qui peuvent causer la mort presque immédiatement. Consultez la fiche technique sur la sécurité des substances pour plus d'informations concernant les dangers de toxicité de chaque liquide cryogénique.


Quels sont les dangers d'inflammation des liquides cryogéniques?

Il y a plusieurs types de situations qui peuvent créer un danger d'inflammation, notamment les incendies, les atmosphères enrichies en oxygène, la présence d'oxygène liquide et les explosions dues à une expansion trop rapide.

Incendies

Les gaz inflammables comme l'hydrogène, le méthane, le gaz naturel liquéfié et le monoxyde de carbone peuvent brûler ou exploser. L'hydrogène est particulièrement dangereux : il peut former des mélanges inflammables avec l'air sur une vaste plage de concentrations (de 4 à 75 pour cent en volume) et, de plus, il s'enflamme très facilement.

Atmosphères enrichies en oxygène

L'hydrogène et l'hélium liquides sont si froids qu'ils peuvent liquéfier l'air qu'ils touchent. Par exemple, de l'air liquide peut se condenser sur une surface refroidie par de l'hydrogène ou de l'hélium liquide. Comme l'azote s'évapore plus rapidement de l'air liquide que l'oxygène, le mélange de gaz liquides qui en résulte contient une forte concentration d'oxygène et, par conséquent, l'air enrichi en oxygène provenant de ce mélange présente les mêmes dangers que l'oxygène.

Dangers de l'oxygène liquide

L'oxygène liquide contient 4 000 plus d'oxygène, en volume, que l'air normal. Des matériaux normalement considérés comme non combustibles, comme l'acier au carbone et l'acier inoxydable, la fonte, l'aluminium, le zinc et le téflon (PTFE), peuvent brûler en présence d'oxygène liquide. De nombreuses matières organiques peuvent réagir de façon explosive, surtout si un mélange inflammable est produit. Les vêtements aspergés ou imbibés d'oxygène liquide peuvent rester très inflammables pendant plusieurs heures.

Explosions dues à une expansion trop rapide

En l'absence de dispositifs adéquats de mise à l'air libre ou de limiteurs de pression sur les contenants, d'énormes pressions peuvent s'accumuler et causer une explosion due à l'expansion des vapeurs d'un liquide en ébullition (BLEVE). Des conditions inhabituelles ou accidentelles, comme un incendie extérieur ou une perte du vide assurant l'isolation thermique, peuvent entraîner une augmentation très rapide de la pression dépassant la capacité d'évacuation de la soupape de décharge. Pour cette raison, ces contenants doivent être aussi pourvus d'un dispositif de secours, par exemple un opercule ou disque de rupture.

Dernière mise à jour du document le 27 novembre 1997
Document á jour au 1 septembre 2008

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