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L'application des émulsifiants hydrophiles sous forme de mousse

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Écrit par Administrator
Jeudi, 01 Juillet 2010 00:00

Août 2010

Introduction

L’application sous forme de mousse des solutions aqueuses d’émulsifiant hydrophile n’est pas une technique courante.

Pourtant, certaines normes telles que l’ISO 3452-4:1998 et certaines spécifications telles que la RPS 702 de Rolls-Royce la mentionnent. Cependant, elle n’est presque jamais décrite dans les centres de formation ou dans les fiches techniques de fabricants/fournisseurs.

Dans le passé, certains fournisseurs de produits PT commercialisaient des générateurs de mousse ; de nos jours, aucun ne le fait.

Lors d’une réunion PRI-NADCAP qui s’est déroulée en février 2010 à Rome (Italie), il a été évoqué le sujet de la révision de la norme ASTM E 1417 et précisé que la technique de l’application sous forme de mousse des émulsifiants sera clarifiée.

La situation au début des années 70

Le contrôle de grands éléments structuraux et de gros organes mécaniques par immersion, dans le cas d’utilisation d’une gamme de ressuage fluorescent à post-émulsion, n’était pas une tâche facile.

Les émulsifiants lipophiles ne DOIVENT être utilisés que par immersion des pièces, sauf lorsqu’ils sont conditionnés en générateurs d’aérosols pour effectuer le contrôle de petites zones.

D’un autre côté, après le rinçage à l’eau qui élimine mécaniquement une grande partie de l’excès de pénétrant en surface, l’émulsifiant hydrophile, utilisé pour faciliter le lavage de la surface, peut être pulvérisé sur la pièce.

La solution d’émulsifiant hydrophile doit ‘‘travailler’’ aussi uniformément que possible sur toute l’étendue de la surface pendant toute la durée d’émulsification stipulée dans la spécification applicable.

En fait, que peut-il se passer dans la réalité ?

• Si la solution mouille de manière homogène la surface, alors elle ruissellera sous forme d’un film continu et homogène. Les parties basses seront plus émulsionnées que les parties hautes ; d’où possibilité d’avoir davantage de bruit de fond en haut, ou une surémulsification des parties basses.

• Au contraire, une mouillabilité imparfaite de la surface fera que la solution aqueuse ruissellera selon des chemins préférentiels qui présentent une meilleure mouillabilité. En plus de ce qui est décrit précédemment, on pourra observer des traînées fluorescentes.

Comment peut-on avoir à la fois un bon mouillage et la même qualité d’émulsification sur toute la surface verticale ?

La première réponse

La meilleure réponse était de faire exactement ce qui était pratiqué depuis des décennies pour le nettoyage extérieur des avions. Une solution détergente est pulvérisée sous forme de mousse onctueuse. L’adhérence de la mousse sur la surface verticale est satisfaisante tant que la mousse n’est pas appliquée en quantité excessive. Autrement, si la quantité de mousse appliquée est trop importante, les paquets de mousse vont se décrocher de la surface par gravité. Cette technique d’application nécessite l’utilisation d’un générateur de mousse. La solution est émulsionnée avec de l’air pour donner de la mousse.

Rolls-Royce, dans sa spécification RPS 702, stipule que : ‘‘The emulsifier solution shall be applied to all areas of the component treated with penetrant. The application shall be total immersion or as foam. Foam shall not content emulsifier liquid flow or spray when applied’’. (ndlr : ‘‘La solution d'émulsifiant doit être appliquée sur toute surface qui a reçu du pénétrant.L'application se fait par immersion totale ou sous forme de mousse. Quand elle est appliquée, la mousse ne doit pas contenir d'émulsifiant liquide ou pulvérisé.’’).

Dans les années 70, Willy BELLAERT conçut un équipement approprié pour l’application sous forme de mousse des solutions aqueuses d’émulsifiants hydrophiles.
Willy BELLAERT était le Directeur Général de NV BRENT SA, la filiale belge de BRENT CHEMICALS INTERNATIONAL plc, située à Mariakerke près de Gand.

L’appareil, appelé ARDROX® (*) BCP 51 WB (WB étant les initiales de Willy BELLAERT) était un pot pressurisé d’une vingtaine de litres en acier galvanisé doté d’une soupape de sécurité. Il était rempli jusqu’au 1/3 de sa capacité avec la solution aqueuse d’émulsifiant hydrophile.

Un tube plongeur, percé d’un trou au dessus du niveau du liquide, était le seul dispositif spécifique.

Lorsqu’il était fermé de manière étanche, le pot était branché au réseau d’air comprimé par l’intermédiaire d’un manodétendeur et d’un filtre à huile/eau et mis sous une pression de 150 - 200 kPa. Puis l’appareil était débranché et amené là où il devait être utilisé.

En fonctionnement, l’air poussait le liquide qui était mélangé à l’air sous pression et allait à une lance de pulvérisation par l’intermédiaire d’une canalisation flexible en polyéthylène renforcé. Cela donnait une mousse onctueuse de solution aqueuse d’émulsifiant hydrophile.

Ce procédé simple offrait plusieurs avantages :

•  La concentration de l’émulsifiant hydrophile dans l’eau était très faible, dans la fourchette de 0,1 à 0,5%. D’où, réduction de coût à la fois en produit et en traitement des effluents.

•  En éclatant, les bulles de mousse libèrent de l’énergie qui ‘‘masse’’ la surface et renouvelle en permanence la couche d’émulsifiant au contact du pénétrant sur la surface de la pièce.

Mais, il y a certains inconvénients :

•  La mousse obtenue avec des émulsifiants hydrophiles est suffisamment stable pour tenir pendant la durée d’émulsification, généralement 2 minutes maximum. Cependant, cette stabilité est un problème majeur dans l’installation de traitement des effluents. Veuillez lire la mini-histoire ‘‘surprenant mais véridique’’ publiée ce mois sur notre site Web.

•  Comparée au procédé par immersion, l’application sous forme de mousse peut ne pas être aussi efficace car la mousse ne pénètre pas dans les trous borgnes et les pièces creuses.

Rolls-Royce breveta un tel procédé dans les années 70. Autant que nous le sachions, les pièces étaient placées sur une grille, située au bas d’une cuve, et la mousse passait au travers de la grille.

Pendant plusieurs années, l’application sous forme de mousse fut le seul moyen de pulvériser l’émulsifiant hydrophile sur les grandes pièces.

L’étape suivante

Lorsque la technique de pulvérisation électrostatique fut commercialisée, il s’avéra très rapidement que les produits à base aqueuse ne pouvaient pas être pulvérisés avec les équipements disponibles : impossible de charger électriquement des gouttelettes d’eau.

Dans les années 80, une société française trouva une réponse avec un équipement Ransburg® (**) de pulvérisation électrostatique. L’idée était de ne pas relier à la terre le pot et le pistolet de pulvérisation : les résultats répondirent aux espérances.

Nos commentaires

Nous supposons que cela a sonné le glas de la technique de mousse. Nous pouvons penser également que la pulvérisation électrostatique de l’émulsifiant conduit à des ruissellements, avec les inconvénients exposés plus haut. En fait, nous ne connaissons que très peu d’exemples d’application par pulvérisation de l’émulsifiant hydrophile à grande échelle.

Nous serions heureux de recevoir des commentaires d’utilisateurs satisfaits ou non de ce procédé : cela pourrait servir à d’autres !

Un des principaux point en défaveur de la pulvérisation de l’émulsifiant, qu’elle soit électrostatique ou non, est qu’il est presque impossible de s’assurer que toute la surface a été revêtue d’émulsifiant. L’immersion est plus proche d’une certitude à 100 %. Un autre argument contre la pulvérisation de l’émulsifiant, sous quelque forme que ce soit : sur de très grandes pièces ou des pièces à géométie complexe, il est difficile de garantir que la durée d’émulsification soit la même partout sur la pièce. L’immersion est supposée assurer un temps de contact presqu’identique partout.

On peut néanmoins critiquer ce point : si les pièces sont hautes, par exemple, il est probable qu’on les introduira lentement dans la cuve d’émulsifiant, afin d’éviter des projections, ou de risquer des mouvements incontrôlables de la pièce, qui pourrait venir percuter les parois de la cuve. De même, la sortie de la pièce sera assez lente.
Il est facile de comprendre que le bas de la pièce sera en contact plus longtemps avec l’émulsifiant que le haut. Mieux vaut laver la pièce en commençant par le BAS de la pièce !
Si un temps de contact de 3 minutes +/- 30 secondes maximum est requis, par exemple, 30 secondes représentent presque 17 % des 3 minutes. Pas vraiment négligeable !
Deux avantages de n’importe quelle technique de pulvérisation (l’émulsifiant n’est pas ‘‘recyclé’’ comme dans le cas d’une cuve) :

• Le travail est effectué avec un émulsifiant dont les paramètres sont similaires tout au long de la journée et c’est tout le temps un produit entièrement neuf.

• Une TRÈS FAIBLE CONCENTRATION est utilisée : 0,1 à 0,5 %, ce qui peut permettre des temps de contact un peu plus longs.

N’oubliez pas que 3 minutes, c’est TRES COURT en conditions industrielles. En outre, le temps de contact n’est pas uniquement celui pendant lequel la pièce est dans la cuve. Il faut y ajouter le temps de transfert de la pièce du poste d’application de l’émulsifiant à celui du lavage plus le temps nécessaire pour que l’eau commence à laver la pièce !

Très souvent, ces temps additionnels, non prévus dans les spécifications/procédures, se comptent aussi en… minutes, et les 3 minutes +/- 30 secondes requises… deviennent 5 minutes +/- 30 secondes !

Même dans le cas de l’émulsifiant hydrophile, la durée de contact n’est pas sans influence sur la fiabilité (c’est une raison majeure qui fait que les émulsifiants lipophiles ont été abandonnés au profit des émulsifiants hydrophiles). Utiliser une très faible concentration d’émulsifiant hydrophile autorise une plus grande ‘‘flexibilité’’ des temps de contact.

Le mot de la fin

Cet article a un objectif : ouvrir quelques chemins de ‘‘liberté’’ aux conseillers, aux rédacteurs de spécifications, aux auditeurs.

Notes

(*) ARDROX est maintenant une marque déposée de CHEMETALL GmbH

(**) Ransburg est une maque déposée d’ITW (Illinois Tool Works).

Références

• ISO 3452-4:1998 Essais non destructifs - Examen par ressuage - Partie 4 : Équipement, Organisation Internationale de Normalisation, Genève, Suisse, 1998.

• Rolls-Royce, RPS 702, Non-destructive Testing, Fluorescent Penetrant Inspection, Derby, United Kingdom, Issue N° 7, December 2006.

• ASTM, E 1417 - 05e1: Standard Practice for Liquid Penetrant Testing, American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, Pennsylvanie, États-Unis, 2005.

Mis à jour ( Mercredi, 25 Mai 2011 13:11 )