French (Fr)English (United Kingdom)

DPC NEWS : un site d'information sur le ressuage et la magnétoscopie

DPC

Rechercher

mod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_counter
Visites depuis Avril 2008

Inscrivez-vous

DPCNews


Recevoir du HTML ?

Compatibilité des produits de ressuage avec les matériaux

Imprimer
Envoyer
Écrit par Administrator
Mercredi, 01 Juillet 2009 11:36

Juillet 2009

I- Introduction

Les produits utilisés en ressuage sont : des pénétrants à base pétrolière ou à base aqueuse, des solvants organiques (halogénés ou non), des émulsifiants (lipophiles ou hydrophiles) et des révélateurs (secs, humides aqueux ou non aqueux).

Du fait que les solvants halogénés, les émulsifiants lipophiles et les révélateurs humides aqueux sont, soit rarement, soit plus utilisés, ils ne seront pas pris en considération dans cet article.

II- Compatibilité des produits de ressuage avec les matériaux métalliques

Le ressuage peut être appliqué sur la majorité des métaux et des alliages métalliques. Il y a quelques exceptions que nous n’allons pas énumérer ici. Citons malgré tout un exemple caractéristique : il est évidemment exclu de faire du ressuage sur un métal comme le sodium par exemple.

La norme ISO 3452-2 est basée sur la spécification américaine SAE-AMS 2644 en ce qui concerne les tests de corrosion suivants auxquels doivent satisfaire les produits de ressuage :
• Corrosion à température modérée sur alliages spécifiés: aluminium, magnésium et acier et tout autre alliage si requis.
• Corrosion sous contrainte du titane à haute température.
• Corrosion à haute température des alliages de nickel moulés.

À la différence des autres produits de traitements de surface utilisés en aéronautique (tels que : décapants de peinture, détergents, etc.), les produits de ressuage, tout comme les produits de magnétoscopie, ne sont assujettis par des spécifications à aucun test de fragilisation par adsorption d’hydrogène sur acier à haute résistance (ASTM F519 - 08 Standard Test Method for Mechanical Hydrogen Embrittlement Evaluation of Plating/Coating Processes and Service Environments)et sur cadmiage (ASTM F1111 - 08b Standard Test Method for Corrosion of Low-Embrittling Cadmium Plate by Aircraft Maintenance Chemicals).

Certains donneurs d’ordre et certaines spécifications exigent que le fabricant de produits de ressuage certifie que ses produits ne renferment pas de mercure et qu’ils n’ont été, en aucun cas, en contact avec le mercure au cours de leur fabrication et de leur conditionnement.

En effet, le mercure forme des amalgames, non seulement avec l’or, mais aussi avec l’aluminium, l’étain, le cuivre, l’argent, zinc, etc.

Ainsi, si du mercure, ou du chlorure de mercure entre en contact avec de l’aluminium, il se forme un amalgame mercure/aluminium. Sur la surface, une couche d’oxyde apparaît qui recouvre mal le substrat métallique, l’oxyde se forme à toute vitesse et des sortes de ‘‘barbes’’ d’oxydes croissent si rapidement que vous pouvez les voir. En quelques heures, l’aluminium est détruit.

Une sérieuse préoccupation dans les industries aérospatiale ! Des tests de corrosion effectués sur chaque lot de produit de ressuage par les fabricants donnent une garantie supplémentaire que les produits sont exempts de mercure entre autres.

Cette préoccupation est si grande que, pendant de nombreuses années, il y avait un kit pour nettoyer le déversement de mercure dans les cabines d’avions de ligne -- et peut être que c’est encore obligatoire !

Certains alliages, tels que: aluminium-zinc et aluminium-cuivre, sont sensibles à la corrosion en milieu aqueux. Le contrôle de ces alliages par ressuage peut être autorisé dans le cas où la pièce possède des surépaisseurs suffisantes au moment du contrôle, ou si le pénétrant est éliminé à l’aide d’un chiffon propre humecté d’un solvant ou d’eau pour les pénétrants de sensibilité Niveaux ½,1 et 2.

Pour les aciers ferritiques et matériaux oxydables il est recommandé (si nécessaire d’après essais) d’utiliser un inhibiteur de corrosion dans les eaux de lavage, et de les protéger immédiatement contre l’oxydation après contrôle et nettoyage final.

III- Compatibilite des produits de ressuage avec les matériaux non métalliques

De nombreux matériaux non métalliques peuvent être contrôlés par ressuage : citons: le verre, la porcelaine émaillée, les céramiques et certaines macromolécules de synthèse (matières plastiques) avec un certain nombre de restrictions pour ces dernières.

En effet, certains constituants chimiques utilisés dans les produits de ressuage peuvent exercer une action néfaste vis-à-vis de ces matériaux. À titre d’exemple :
• Certains hydrocarbures présents dans la formule des pénétrants.
• Les agents de surface (ou agents tensioactifs) utilisés essentiellement dans les pénétrants et les émulsifiants.
• Les esters organiques dans les pénétrants.
• L’acétone présente dans certains solvants et certains  révélateurs humides non aqueux.

III.1- Problèmes susceptibles d’être causés par l’opération de ressuage

Les produits de ressuage peuvent dégrader, ramollir ou fissurer les élastomères et les macromolécules de synthèse, thermoplastiques ou thermodurcissables et compromettre alors leur résistance chimique et/ou leur résistance mécanique.

Les pénétrants à base aqueuse sont généralement préférés car ils sont dilués jusqu’à 50 % avec de l’eau tout en contenant beaucoup moins d’hydrocarbures et de substances organiques.

Néanmoins, il existe tant de macromolécules différentes avec une gamme étendue de degrés de polymérisation et de réticulation que des essais de compatibilité sont presque obligatoires avant toute utilisation à grande échelle. Même un pénétrant à support aqueux peut exercer une action néfaste sur le substrat. Il peut également le colorer d’une manière irréversible ce qui peut conduire à un important bruit de fond et un problème ultérieur pour détecter les discontinuités ou rendre les pièces colorées de manière inesthétique et par conséquent invendables.

C’est pourquoi les pénétrants fluorescents à support aqueux sont habituellement utilisés sans révélateur ou avec un révélateur sec pour détecter les fissures et les porosités.

Deux types de fissurations peuvent se produire :
• Le fendillement ou craquelage (terme anglais: crazing):verres organiques, polysulfones, polyméthacrylate de méthyle, polycarbonates, etc.
• La fissuration sous tension (terme anglais: stress cracking): polyoléfines, polyéthylène, etc. Elle peut être provoquée par certains agents de surface (ou agents tensioactifs).

Par ailleurs, comme nous l’avons écrit précédemment, les pénétrants peuvent tacher les pièces en matière plastique à tel point qu’elles sont invendables. Les colorants sont par conséquent une source de préoccupation ; mieux vaut utiliser des pénétrants fluorescents qui renferment beaucoup moins de colorants que les pénétrants colorés et qui souvent ne laissent aucune trace visible à l’œil nu.

III.2- Les essais de compatibilité

- III.2.1- Essai rapide

Il consiste à :
• immerger dans le pénétrant une éprouvette ou un morceau du matériau à tester pendant 24 heures.
• puis traiter la pièce.
• constater tout endommagement visible en utilisant une loupe si nécessaire.

Naturellement, ce type d’essai n’est pas capable de révéler de possibles altérations des caractéristiques physiques de la pièce ni de prévoir le comportement ultérieur des pièces en service.

- III.2.2- Essais normalisés

Certaines normes peuvent être utilisées pour cette application spécifique. Parmi les plus utiles :

→ III.2.2.1- Test d’immersion

Selon la nature des matières plastiques, l’une des méthodes suivantes est utilisée :
• ISO 175:1999 ‘‘- Méthodes d'essai pour la détermination des effets de l'immersion dans des produits chimiques liquides’’ publiée en mai 1999.

• ISO 4433-1:1997 ‘‘en matières thermoplastiques. Résistance aux liquides chimiques. Classification. Partie 1 : méthode d'essai d'immersion’’ publiée en dé1997.

• ISO 4433-2:1997 ‘‘en matières thermoplastiques. Résistance aux liquides chimiques. Classification. Partie 2 : tubes en polyoléfines’’ publiée en écembre 1997.

• ISO 4433-3:1997 ‘‘en matières thermoplastiques. Résistance aux liquides chimiques. Classification. Partie 3 : tubes en poly(chlorure de vinyle) non plastifié (PVC-U), poly(chlorure de vinyle) à résistance au choc améliorée (PVC-choc) et poly(chlorure de vinyle) chloré (PVC-C)’’ publiée en décembre 1997.

• ISO 4433-4:1997 ‘‘en matières thermoplastiques. Résistance aux liquides chimiques. Classification. Partie 4 : tubes en poly(fluorure de vinylidène) (PVDF)’’publiée en décembre 1997.

En fonction de la température et de la durée d’immersion, certains paramètres sont vérifiés :
• La variation de masse.
• Le taux de gonflement et l’aspect.
• La variation des propriétés mécaniques.

La résistance peut être évaluée selon le tableau suivant :

RÉSISTANCE

 

Bonne

Modérée

Faible

Gonflement

≤ 3 %

3 – 8 %

> 8 %

Perte de masse

≤ 0,5 %

0,5 – 5 %

> 5 %

Allongement à la rupture

Inchangé

≤ 50 %

≥ 50 %

La résistance à la traction est évaluée, en fonction de la nature des matières plastiques en présence, selon l’une des méthodes suivantes :

• ISO 527-1:1993 ‘‘Plastiques. Détermination des propriétés en traction. Partie1 : principes généraux’’ publiée en juin 1993. Document modifié par les amendements : ISO 527- 1/AC1:1994, ISO 527-1/A1:2005. Cette norme a fait l’objet d’un correctif : ISO 527-1:1993/Cor 1:1994.

• ISO 527-2:1993 ‘‘Plastiques. Détermination des propriétés en traction. Partie 2 : conditions d'essai des plastiques pour moulage et extrusion’’ publiée en juin 1993. Document modifié par l'amendement : ISO 527-2/AC1:1994. Cette norme a fait l’objet d’un correctif: ISO 527-2:1993/Cor 1:1994.

• ISO 527-3:1995 ‘‘Plastiques. Détermination des propriétés en traction. Partie 3 : conditions d'essai pour films et feuilles’’ publiée en août 1995. Document modifié par les amendements : ISO 527-3/AC1:1998, ISO 527-3/AC2:2001. Cette norme a fait l’objet de deux correctifs: ISO 527-3:1995/Cor 1:1998 et ISO 527-3:1995/Cor 2:2001.

Autres normes ISO :

• ISO 527-4:1997 ‘‘Plastiques. Détermination des propriétés en traction. Partie 4 : conditions d'essai pour les composites plastiques renforcés de fibres isotropes et orthotropes’’. Publiée en avril 1997.

• ISO 527-5:1997 ‘‘Plastiques. Détermination des propriétés en traction. Partie 5 : conditions d'essai pour les composites plastiques renforcés de fibres unidirectionnelles’’ publiée en avril 1997.

→ III.2.2.2- Essai de fissuration sous contrainte

Cet essai est réalisé selon la méthode ASTM D 1693 – 08 ‘‘Standard Test Method for Environmental Stress-Cracking of Ethylene Plastics’’.

Les échantillons de polymère sont précontraints et placés sur des supports puis immergés en bain thermostatique La durabilité du matériau testé est définie comme la durée jusqu’à sa rupture.

- III.3- Exemple d’essai de compatibilité effectué sur un pénétrant fluorescent à base aqueuse

Ces essais ont été effectués en utilisant le pénétrant sur les matériaux suivants: polyéthylène (PE), polypropylène (PP), polychlorure de vinyle (PVC) et polyfluorure de vinylidène (PVDF).

Il est nécessaire d’ajouter quelques caractéristiques techniques de ces matières plastiques :

• PE-HWU de SIMONA : Polyéthylène à haute résistance à la chaleur, stabilisé UV, noir.

• PP-DWU de SIMONA : Homopolymère, alpha-nucléé, stabilisé à la chaleur, gris.

• PVC-CAW de SIMONA : Résistance normale aux chocs, résistant aux produits chimiques et difficilement inflammable.

• PVDF de SIMONA : Matériau thermoplastique hautement cristallin, excellente résistance chimique et difficilement inflammable.

Les résultats des essais sont montrés dans le tableau ci-dessous :

RÉSULTATS DE L’ESSAI D’IMMERSION DANS LE PÉNÉTRANT À BASE AQUEUSE

 

Polyéthylène
(PE)

Polypropylène
(PP)

Polychlorure de vinyle (PVC)

Polyfluorure de vinylidène (PVDF)

Saturation

Saturé au bout de 2 semaines

Saturé au bout de 4 semaines

Variation de masse

< 0,5 %

Taux de gonflement

Les zones en contact avec le pénétrant se contractent. Le taux de gonflement est < 3 % dans tous les cas.

Essais mécaniques pour évaluer :

 

- Contrainte au seuil d’écoulement

Pratiquement inchangé

- Allongement au seuil d’écoulement

Très faible, mais accroissement non significatif

- Allongement à la  rupture

Pratiquement inchangé

Conclusion

Au vu de la norme ISO 4433, les quatre matériaux présentent une bonne résistance au pénétrant à base aqueuse

Les essais de fissuration sous contrainte ont été effectués de la façon suivante :
• Chaque éprouvette de chaque matériau a été entaillée et maintenue en déformation dans un gabarit.
• Le gabarit a été ensuite immergé dans le pénétrant dans un tube à essai.
• Les tubes à essais ont été maintenus à température constante pendant toute la durée de l’essai.
• Les éprouvettes ont été examinées à intervalles de temps réguliers afin d’observer toute rupture.
Résultats : Au bout de 500 heures : rien à signaler.

Ces quelques essais montrent qu’il n’y a aucun problème de compatibilité concernant les matériaux testés lorsqu’ils sont en contact avec le pénétrant fluorescent testé.

IV- Nettoyage des surfaces en matieres plastiques avant ressuage

Deux types de substances chimiques peuvent être utilisés : les solvants et les nettoyants du type détergent.

Les solvants renfermant de l’acétone sont à proscrire, ceux à base d’isopropanol et/ou d’hydrocarbures peuvent être utilisés après essais complets de compatibilité.

En ce qui concerne les détergents, nous suggérons de choisir parmi ceux homologués conformément à la spécification américaine SAE-AMS 1526C intitulée ‘‘Cleaner for Aircraft Exterior Surfaces, Water-Miscible, Pressure-Spraying Type’’ publiée en mars 2008. Nous pensons qu’une liste des produits homologués (QPL= Qualified Products list) y est annexée. Cette spécification impose des essais de compatibilité sur matériaux acryliques, comme le polyméthacrylate de méthyle (PMMA) dont sont faits les hublots d’avions. Les essais sont effectués, selon la méthode d’essais ASTM F 484 ‘‘Standard Test Method for Stress Crazing of Acrylic Plastics in Contact with Liquid or Semi-Liquid Compounds’’ publiée le 1er avril 2008.

Cette méthode d’essai montre l’effet de fendillement ou de craquelage (terme anglais : crazing) qu’une substance liquide ou semi liquide peut exercer sur une matière plastique du type acrylique soumise à une contrainte de tension sous flexion. À l’issue du test, les échantillons du matériau acrylique ne doivent présenter aucun fendillement ou craquelage, ternissement ou rayure.

V- Compatibilité des produits de ressuage avec l’oxygene liquide

L’oxygène liquide est utilisé par exemple pour les moteurs cryogéniques des fusées.

Même les pénétrants à base aqueuse renferment certains composés organiques (c'est-à-dire à base de carbone) dans leurs formules : des colorants, des agents de surface (agents tensioactifs). Aussi, des traces résiduelles de pénétrant à support pétrolier, en présence de l’oxygène, substance hautement comburante, peuvent provoquer des accidents. Il en est de même si un morceau de chiffon est malencontreusement oublié dans un circuit LOX.

Si des ‘‘pénétrants classiques’’, ceux à support pétrolier, sont utilisés pour contrôler des pièces prévues pour fonctionner ultérieurement dans le vide, un dégazage lent des hydrocarbures peut se produire polluant les télescopes, par exemple. Après ressuage avec un pénétrant à base aqueuse, il est plus facile (pas facile, plus facile) de faire évaporer l’eau avant d’assembler les pièces contrôlées.

VI- Compatibilité avec les matériaux composites

L’un d’entre nous a donné une conférence sur ce sujet en 1983 (*).

Des essais ont confirmé l’hypothèse selon laquelle les pénétrants à base pétrolière exerçaient une action néfaste en ce qui concerne les caractéristiques mécaniques des composites. Des pénétrants fluorescents éliminables à l'eau, exempts d’hydrocarbures, de solvants organiques et d’esters organiques posaient également un problème en raison du très important bruit de fond fluorescent laissé sur les pièces, rendant presque impossible la détection les discontinuités.

Un pénétrant spécifique, spécialement mis au point pour cette application et utilisé avec un révélateur sec synthétique, donna des résultats satisfaisants.

Gardez de toute manière présent à l'esprit que rien ne peut être fait sans tests préliminaires de compatibilité.

VII- Compatibilité avec d’autres matériaux (bois, etc.)

VII.1-Le bois

Les pénétrants sont absorbés par le bois et le colorent de manière irréversible.

Les pénétrants renferment des ‘‘tiers solvants’’, c'est-à-dire des substances qui permettent la formule d’être stable même à -20°C. Ces substances chimiques jouent également un certain rôle sur la mouillabilité de la surface par les pénétrants.

Leur action sur le bois est bien sûr néfaste car ils ramollissent les fibres du bois, s'imprègnent dedans et ne s’évaporent jamais!

De plus, les pénétrants renferment des hydrocarbures qui au contact du bois ne peuvent que le fragiliser s’ils pénètrent dans les fibres cellulosiques dont la résistance mécanique sera fortement altérée.

Notez que des traces de pénétrant coloré sur le bois peuvent éventuellement être altérées à la lumière du jour.

VII.2- Le béton et les matériaux similaires

Le ressuage N’est PAS la bonne méthode de CND à choisir : le bruit de fond laissé par le pénétrant ne permet pas l’obtention de résultats fiables, cela provient de l’état de surface qui le rend fortement absorbant. Des essais avaient été effectués en utilisant un pénétrant fluorescent à base aqueuse et un émulsifiant hydrophile sans appliquer de révélateur. Très mauvais résultats.

VII.3- Les céramiques

Les céramiques cuites résistent chimiquement aux produits de ressuage, comme à beaucoup de produits d'ailleurs. Elles ont néanmoins un pouvoir de rétention élevé: il est nécessaire d’y penser pour l'utilisation ultérieure des pièces contrôlées.

Notez que, compte tenu de cette caractéristique et du type de discontinuité susceptible d'apparaître sur les céramiques, une gamme spéciale de ressuage sera généralement utilisée: pas de dégraissage, durée de pénétration de 2 à 3 minutes, lavage à l'eau, pas de révélateur. Un pénétrant fluorescent lavable à l'eau de Niveau 2 sera souvent l'idéal.

VIII- Conclusion

Les produits de ressuage sont conçus pour être compatibles avec les métaux et alliages métalliques.

Les utiliser sur matériaux non métalliques est possible après avoir effectué des essais de compatibilité satisfaisants.

Certains utilisateurs ont omis de vérifier la compatibilité du pénétrant choisi avec les pièces non métalliques qu’ils fabriquent. Parfois, le problème fut détecté après plusieurs séries de pièces qui ont dû alors être jetées. Quelle pagaille!

Référence

(*) Jean-Claude HUGUES et Pierre CHEMIN : ‘‘Détection des délaminages superficiels sur matériaux composites après perçage par une nouvelle génération de pénétrant fluorescent’’. 3e Congrès National de la Société Italienne pour les Essais Non Destructifs - 12/21 mai 1983 - Lido, Venise (Italie). Conférence publiée dans la Revue Pratique de Contrôle Industriel N°124 de décembre 1983, pages 64 à 66.

Mis à jour ( Mardi, 24 Mai 2011 12:22 )