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Dégraissage avant ressuage

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Écrit par Administrator
Samedi, 22 Octobre 2011 13:20

Novembre 2011

1- Introduction

Le dégraissage avant ressuage est une opération INDISPENSABLE et DÉCISIVE pour garantir la fiabilité du ressuage.

En effet, les pollutions huileuses ou grasses, comme toute autre substance, peuvent colmater les discontinuités et empêcher le pénétrant de jouer correctement son rôle. Aussi bons que soient les produits de ressuage et les contrôleurs, rien n’y changera.

Point très important, il faut absolument proscrire le contact et l’utilisation de produits siliconés sur les pièces susceptibles d’être ultérieurement contrôlées par ressuage. En effet, il est extrêmement difficile, voire même impossible, d’éliminer de manière satisfaisante les silicones sur les pièces (la terreur des peintres) qui rendent les surfaces hydrophobes et colmatent les discontinuités.

2- Pollutions huileuses et grasses

Avant de définir le moyen le mieux approprié, dressons l’inventaire des pollutions huileuses et grasses susceptibles d’être rencontrées sur les pièces.

2.1- Pollutions résultant de la fabrication


Les opérations d’usinage (tournage, fraisage, rectification, etc.) nécessitent l’utilisation d’huiles entières ou d’huiles solubles.

Les opérations de décapage nécessitent l’utilisation de substances inorganiques en milieu aqueux.

Le cintrage des tubes nécessite l’utilisation d’huiles très visqueuses.

Le collage et le polissage laissent des résidus qu’il faut éliminer.

Les opérations de soudage mettent en œuvre très souvent des produits anti-projections de gouttes de soudure qui, de nos jours, sont généralement exempts de silicone… mais huileux et visqueux.

Le contrôle par ultrasons (UT), pour la détection de défauts ou de la corrosion ou pour les mesures d’épaisseur, nécessite l’utilisation de couplants – c’est une des raisons principales d’effectuer le contrôle par ultrasons (UT) APRÈS le ressuage (PT).

Etc.

2.2- Pollutions rencontrées après stockage interopérations ou stockage courte, moyenne et longue durée

Des déshydratants à base de white spirit peuvent être utilisés en cours de fabrication pour sécher les pièces par hydrofugation.

Les produits de protection anticorrosion de courte durée sont généralement à base de lanoline en solution dans du white spirit. Ce type de revêtement peut être parfois difficile à éliminer si les pièces ont été stockées trop longtemps ou exposées au rayonnement solaire. Les solvants pétroliers ne suffisent pas pour enlever ces produits qui nécessitent de recourir à l’utilisation de solvants chlorés ou d’acétone.

Les hydrofugeants de protection temporaire contre la corrosion sont constitués d’un mélange de sulfonates pétroliers et de cires de différentes sortes en solution dans du white spirit. Ils s’éliminent avec les solvants pétroliers.

Les produits de protection filmogènes de très longue durée sont composés d’une association complexe d’hydrocarbures pétroliers oxygénés partiellement neutralisés, de sulfonates pétroliers et d’amines dans du white spirit. Ils sont un peu plus difficiles à éliminer que les produits ci-dessus.

2.3- Pollutions rencontrées en service

En service, les pollutions peuvent être de la graisse, des huiles, des lubrifiants, des fluides hydrauliques mélangés à d’autres polluants, des résidus cokéfiés, de pollutions d’origine organique ou inorganique, etc.

2.4- Pollutions rencontrées en atelier


Il s’agit le plus souvent de poussières, de graisse, de vapeurs d’huile, de lubrifiants, de dégrippants, de fluides hydrauliques, de cambouis, etc.

3- Les moyens de dégraissage

Tout d’abord, pensez à interdire certaines méthodes inefficaces qui peuvent même être néfastes pour effectuer un ressuage :
• Le sablage, le grenaillage.
• Les produits absorbants tels que sciure de bois, etc.

3.1- Les solvants


Nous devons considérer séparément les solvants halogénés et les solvants non halogénés.

- 3.1.1- Les solvants halogénés

Il y a un certain nombre d’années, il vaudrait mieux écrire, il y a au moins une vingtaine d’années, les pièces étaient souvent dégraissées avant ressuage avec des solvants halogénés tels que :

- En phase vapeur :
• Le 1,1,1-Trichloroéthane, dont la fabrication et la commercialisation ont été arrêtées, il y a plusieurs années, en application du Protocole de Montréal qui visa également les chlorofluorocarbures (CFC).
• Le trichloroéthylène qui est désormais classé comme cancérigène (phrase de risque R45 : Peut causer le cancer).

- En générateurs d’aérosols : le 1,1,1-trichloroéthane, le trichloroéthylène, le trichlorotrifluoroéthane (CFC 113), les mélanges de 1,1,1-trichloroéthane et de CFC 113, un mélange de solvants chlorés et d’hydrocarbures.

D’autres solvants chlorés furent utilisés à faible échelle tels que : le perchloroéthylène, le dichlorométhane (chlorure de méthylène) y compris dans des équipements en phase vapeur, etc.

Tous ces solvants chlorés présentaient deux avantages : ininflammables, très volatils, ils satisfaisaient exactement aux besoins du ressuage pour le dégraissage avant application du pénétrant, sauf celles réalisées en alliages de titane et en acier austénitique.

En effet, depuis les années 70, l’utilisation des solvants chlorés est interdite sur les alliages de titane et les aciers austénitiques. Sur les alliages d’aluminium, des phénomènes de corrosion par piqûres peuvent se produire. Les solvants chlorés sont sujets à la photolyse (destruction par la lumière) entraînant la libération de radicaux de chlore. Ce chlore "naissant" est chimiquement très réactif et capture un électron pour devenir un anion chlorure. Des inhibiteurs de corrosion sont intégrés dans la formule, ils "piègent" les chlorures et s’appellent des "stabilisants". Cependant, comme ces produits chimiques sont souvent à base d’amines, ils perdent leur efficacité au cours du temps et des tests de corrosion étaient obligatoires à intervalles de temps réguliers sur les solvants en cours d’utilisation.

On a pensé aux hydrofluorocarbures (HFC) en tant que substituts aux chlorofluorocarbures (CFC), mais en vain dans notre monde du ressuage.

- 3.1.2- Les solvants non halogénés

Nous pouvons dresser la liste de plusieurs sortes de ces solvants :

• Les alcools : le plus largement utilisé en ressuage est l’alcool isopropylique, parfois utilisé également pour l’élimination de l’excès de pénétrant.

• Les cétones : l’acétone a été largement utilisée, il y a un certain nombre d’années temps sur de grandes tôles inox. Dans de nombreuses entreprises qui l’utilisaient, elle est de nos jours interdite essentiellement en raison des risques d’incendie dûs à son bas point d’éclair. La méthyléthylcétone, facilement inflammable et irritante, est rarement utilisée comme dégraissant en ressuage.

• Les esters organiques : l’acétate d’éthyle est rarement utilisé comme dégraissant en ressuage. L’acétate de butyle peut être vu en Allemagne.

• Les solvants oxygénés tels que les éthers de glycol de la série éthylénique ne sont pas utilisés en raison de leurs risques mutagènes. Ceux de la série propylénique ne présentent pas ces risques mais ils ne sont pas utilisés comme dégraissant en ressuage.

• Les hydrocarbures aromatiques légers tels que : benzène, toluène, xylène, etc. ne sont pas utilisés car ils sont très dangereux pour la santé.

• Le white spirit, un distillat de pétrole, n’est pas le bon solvant à utiliser avant ressuage en raison de son échelle de distillation relativement élevée (150-200°C).

• Certains autres distillats de pétrole, composés d’hydrocarbures aliphatiques, sont bien souvent proposés comme l’alternative appropriée par des fournisseurs de produits chimiques, peu au fait des exigences spécifiques du dégraissage avant ressuage et qui n'hésitent pas à vendre certains d’entre eux comme substituts "ininflammables" aux dégraissants inflammables. Mais ces dégraissants ont un point d’ébullition supérieur à 145°C, ils ne s’évaporent pas dans un temps raisonnable, laissant des résidus dans les discontinuités ! Ces ‘‘dégraissants’’ peuvent être utilisés pour le nettoyage des organes mécaniques, mais JAMAIS pour le dégraissage avant ressuage !

• Les hydrocarbures aliphatiques : seul l’heptane présente un certain intérêt. Aucun autre hydrocarbure aliphatique ou isoparaffinique n’est adapté au dégraissage avant ressuage : ils ne sont pas suffisamment volatils, ils peuvent rester piégés dans les discontinuités.

• Les hydrocarbures terpéniques existent à l’état naturel. On les trouve dans les conifères (pin par exemple) et dans les agrumes (orange, citron par exemple). L’un d’entre eux, le limonène, et ses dérivés, fut utilisé pour formuler des dégraissants de substitution aux solvants halogénés.

- 3.1.3- Les solvants utilisés de nos jours en ressuage

Pour éliminer les dépôts huileux et gras assez importants, il faut utiliser un solvant qui imprègne bien les couches grasses et se mélange avec le polluant. Par conséquent, ce solvant ne doit pas être trop volatil. Presque tous les fabricants de produits de ressuage ont au moins un solvant de ce type dans la gamme de leurs produits. Il s’agit par exemple :

• D’un mélange d'hydrocarbures pétroliers hydro-désaromatisés et désulfurisés par hydrogénation catalytique : la teneur en hydrocarbures aromatiques est inférieure à 0,003 % (30 ppm) et la teneur en benzène est inférieure à 1 ppm (valeur type) donc non cancérogène.

• D’un solvant naphta lourd hydrotraité dont la teneur en benzène est inférieure à 0,1 % P/P donc non cancérogène.

• D’un solvant naphta léger aliphatique avec une teneur en benzène inférieure à 0,005 % et une teneur en toluène inférieure à 0,01 % donc non cancérogène.

À titre d’exemple, un équipementier aéronautique basé en France a validé, en accord avec sa Société mère aux USA, l’emploi d’un solvant en cuve dotée d’un couvercle pour limiter les pertes par évaporation et la pollution du bain par des polluants présents dans l’air ambiant. Mieux vaut se conformer aux prescriptions figurant dans la fiche d’hygiène et de sécurité. Par ailleurs, en raison de son bas point d’éclair et de ses limites d’explosivité (de 0,6 à 7,0 % V/V), du matériel électrique antidéflagrant doit être utilisé.

Cette opération de dégraissage peut être effectuée "en cascade". Les pièces souillées sont immergées dans une première cuve de solvant (dégraissage de "dégrossissage"), puis elles sont immergées dans une deuxième cuve (dégraissage de "finition") de solvant. Lorsque le solvant contenu dans la première cuve devient trop chargé en contaminants, celui-ci est vidangé et remis à un récupérateur agréé pour le régénérer. Le solvant de la deuxième cuve est ensuite transvasé dans la première cuve après nettoyage soigné de l’intérieur de la cuve et la deuxième cuve est remplie de solvant neuf. Et ainsi de suite.

La cavitation ultrasonique peut être utilisée pour améliorer la qualité du nettoyage.

Néanmoins après l'utilisation d'un solvant faiblement volatil, ce serait une bonne idée d’utiliser un solvant volatil pour éliminer toutes les traces du solvant et les pollutions des discontinuités.

L’heptane en générateurs d’aérosols est commercialisé par certains fabricants de produits de ressuage pour éliminer les pollutions légères.

Cependant, compte tenu de la très grande diversité des pollutions à éliminer et de la performance limitée des solvants non halogénés mentionnés ci-dessus vis-à-vis de ces pollutions, l’expérience a vraiment démontré qu’un solvant "triple play" - pour emprunter le vocabulaire de la nouvelle génération – (le terme exact est solvant ternaire !) peut être la meilleure solution.

Très souvent sur la même surface se trouvent différentes contaminations : des huiles légères ou des graisses et de l'eau (due à la condensation). Les hydrocarbures, qui sont des solvants non polaires, dissolvent les huiles tandis qu’un solvant polaire permet de solubiliser l’eau.

Parmi les diverses formules utilisées, les plus souvent rencontrées sont :
• Distillats pétroliers/N-heptane/méthylcyclohexane.
• N-heptane/isopropanol/acétone.

Cette dernière est probablement la plus efficace.

3.2- Les détergents alcalins inhibés contre la corrosion

Les détergents alcalins inhibés contre la corrosion constituent une autre solution alternative aux solvants halogénés avec un avantage majeure : ce ne sont pas des composés organiques volatils. Ils agissent par saponification et par détergence des huiles et des graisses.

Les détergents alcalins sont appliqués par immersion des pièces ou par pulvérisation.

Après lavage, les pièces sont rincées à l’eau, l’eau de rinçage doit ensuite passée dans une installation de traitement des effluents.

- 3.2.1- Procédé par immersion

Les détergents alcalins, livrés sous forme de poudres ou de liquides concentrés, sont généralement utilisés à la concentration de 10-20 % dans de l’eau chaude (60-75°C), les pièces nécessitent un rinçage à l’eau après dégraissage.

Certains nettoyants "basse température" sont commercialisés mais ils sont moins efficaces. Il s’agit plutôt d’un argument commercial "à la mode" visant à économiser l’énergie.

Un détergent alcalin doit renfermer des inhibiteurs de corrosion mais PRESQUE PAS DE SILICATES car ces derniers forment une couche sur la surface lorsque les pièces froides sont immergées dans l’eau chaude. Cette couche adhérente empêche par la suite le pénétrant d’entrer dans les discontinuités. En outre, les silicates obturent les discontinuités ouvertes... d'où absence de détection par ressuage ! C'est "un grand classique", d'autant qu'une fois déposés, les silicates sont quasi impossibles à remettre en solution !

Un des inconvénients des nettoyants alcalins est que les pièces doivent être séchées pour éliminer toute trace d’eau.

Nous pouvons souligner la spécification RPS 702 de ROLLS-ROYCE qui exige un étuvage pendant 60 minutes à 120°C pour obtenir une température minimale à la surface des pièces de 100°C. Faire évaporer l’eau des discontinuités n’est pas une tâche facile, principalement en raison de la pression capillaire ; l’eau dans une fissure rend difficile l’introduction du pénétrant, en particulier avec les pénétrants lavables à l'eau.

Bien entendu, un tel séchage ne doit pas exercer une action néfaste vis-à-vis des pièces.

- 3.2.2- Procédé par pulvérisation

Ce procédé permet de combiner l’action mécanique de la pulvérisation et l’action chimique du détergent alcalin qui doit être peu moussant.

› 3.2.2.1- Cabine ou tunnel de lavage

La qualité du nettoyage dans son ensemble dépend autant de la qualité du lavage que de celle du rinçage à l’eau.

La pièce ou le panier de pièces est placé sur une table tournante.

Des buses judicieusement positionnées pulvérisent la solution aqueuse détergente à 10 % par exemple à une température de 50-80°C.

Si des zones de pièces sont susceptibles de retenir une certaine quantité de liquide, une bonne idée est de prévoir un flux d’air en ciseau pour souffler les gouttes.

Les pièces sont ensuite rincées à l’eau.

La dernière opération est le séchage qui doit être tel que toute trace d’eau s’évapore, ce qui nécessite un étuvage des pièces à 120°C pendant 60 minutes.

› 3.2.2.2- Machines à haute pression et jet d’eau chaude

Pourquoi ne pas utiliser le détergent alcalin inhibé contre la corrosion comme additif à faible concentration dans ces machines ? Si la concentration en sortie de la buse de la lance de pulvérisation est de l’ordre de 0,5 %, il est inutile de rincer la pièce… et les pièces sèchent d’elles-mêmes très vite.

Ce procédé ne peut être utilisé que sur des pièces qui peuvent supporter la pression sans altération et sans subir de déformations irréversibles.

4- Vérification de la qualité du dégraissage

Plusieurs tests peuvent être utilisés pour vérifier la qualité de l’opération de dégraissage :

• L’examen visuel.

• L’inspection au chiffon blanc pour un contrôle rapide pour des nettoyages courants.

• Le test de rupture du film d’eau : sur la pièce inclinée ou positionnée verticalement, on fait ruisseler de l’eau. Si le film d’eau n’est pas continu et qu’il présente une rupture, cela indique que la surface n’est pas correctement dégraissée. Ce test est décrit dans la méthode ASTM F 22-02 intitulée "Standard Test Method for Hydrophobic Surface Films by the Water-Break Test" (ndlr : Méthode d’essai normalisée pour les films de surface hydrophobes par le test de rupture du film d’eau) homologuée en 2007.

Un autre test spécifiquement conçu pour vérifier que les pièces ont été correctement dégraissées avant ressuage a été commercialisé vers 1997(*). Il s’agit du KC-QPON (KLEEN-CHECK® COUPON).

Livré sous forme de kit, il comprend :
• 6 éprouvettes billées (les Qpons).
• 3 flacons d’huiles de différentes viscosités (une de faible viscosité, une de viscosité moyenne, une de viscosité élevée) : respectivement référencées Kleen-Check Soil oil N°1, N° 2, N°3, chacune rendue fluorescente par ajout d’une faible quantité de colorant fluorescent approprié.
• 1 Fiche de Données de Sécurité (FDS).

Les 6 éprouvettes sont en acier inoxydable revêtues sur l’une des deux faces d’une couche de chrome dur. La fabrication est en fait très proche de celle de la PSM-5™’ (éprouvette TAM). Puis, en fonction de la viscosité des huiles qui sont susceptibles de se trouver sur les pièces à nettoyer, on choisit l’une des trois Kleen-Check® Soil oils adaptée autant que possible à la viscosité de la pollution.

L’une des éprouvettes est "polluée" avec la Kleen-Check® Soil oil appropriée et placée avec les pièces réelles dans la machine de dégraissage. Lorsque l’opération de dégraissage est terminée, l’éprouvette est vérifiée dans la cabine d’examen UV-A. Si la discontinuité est fluorescente cela signifie que la contamination n’a pas été éliminée lors du lavage. On peut présumer que les éventuelles discontinuités ouvertes débouchant en surface sur les pièces se trouvent dans la même situation.

Les paramètres du dégraissage doivent être réglés… et les pièces doivent être retraitées.

5- Conclusion

Par expérience, nous savons que remplacer les solvants halogénés en tant que dégraissants avant ressuage n’a pas été facile. Les solvants non halogénés néanmoins constituent une réponse acceptable.

Les détergents alcalins présentent plusieurs avantages : non toxiques, même pas nocifs. De plus, ils n’émettent pas de composés organiques volatils.
Cependant, ils présentent plusieurs inconvénients. Après un rinçage efficace à l’eau, les pièces doivent être complètement séchées puis refroidies à une température compatible avec l’application du pénétrant. Le traitement des effluents est impératif. Une chaîne de dégraissage alcalin occupe une grande surface au sol, nécessite beaucoup d’énergie, de produits chimiques, génère des volumes impressionnants d’effluents, exige une vérification de la qualité du procédé demandant beaucoup plus de temps que celle du dégraissage en phase vapeur ou avec un procédé similaire utilisant des hydrocarbures ou autres solvants exotiques. Mais, en fonction des contaminations à éliminer, les résultats sont parfois incertains.

Un autre problème provient des zones de rétention de liquide : le positionnement des pièces dans la chaîne est de la plus haute importance ; parfois elles doivent être mises en rotation afin que l’utilisateur soit certain que tout élément de surface a été dégraissé et rincé de sorte que plus aucun ou peu de produit reste dans les gorges, les surfaces en retrait et les trous borgnes, etc.

Références

(*) Pierre CHEMIN et Patrick DUBOSC : "Historique du ressuage" sur notre site Internet :
http://www.ressuage-magnetoscopie-penetranttesting-magnetictesting-dpc.info/site/fr/informations/infos-ressuage/179-historique-du-ressuage

• ASTM F 22-02, "Standard Test Method for Hydrophobic Surface Films by the Water-Break Test" ASTM International, 100 Barr Harbor Drive, PO Box C700, West Conshohocken, PA, 19428-2959, États-Unis d’Amérique, 2007.

• Rolls-Royce, RPS 702, Non-destructive Testing, Fluorescent Penetrant Inspection, Derby, Royaume-Uni, 2006.

Mis à jour ( Samedi, 22 Octobre 2011 14:02 )