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Viscosité des pénétrants et émulsifiants : La contrôler ? Pourquoi ?

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Écrit par Administrator
Dimanche, 02 Septembre 2012 08:46

Septembre 2012

Dans les années 60-70, le contrôle qualité des produits de ressuage se limitait à un nombre relativement réduit de tests alors, qu’aujourd’hui, leur nombre s’est accru.
Certains de ces tests ne sont plus effectués.
Parmi ceux-ci, le test de l’étalement du pénétrant sur une plaque de verre que nous avons décrit dans l’un de nos articles(1).

Cet article traite du test de la viscosité cinématique des pénétrants et des émulsifiants.

Nous donnons, ci-après, la traduction de ce que THE PENETRANT PROFESSOR(2) a écrit : "il y a quelque chose comme 30 ou 40 voire même 50 ans, l'une des exigences de la QPL était de mentionner la viscosité du pénétrant. Les certificats de conformité à la QPL comportaient, à cette époque, la viscosité du lot de pénétrant concerné et c'était également une façon de contrôler la viscosité des pénétrants en service pour s'assurer qu’on pouvait continuer à les utiliser de façon satisfaisante".

"QPL" est l’abréviation de "Qualified Products List", c’est-à-dire la liste des produits homologués de la spécification militaire américaine MIL-I-25135C et de la spécification SAE-AMS 2644.

Plus précisément, il s’agit de la viscosité cinématique dont la méthode d’essai est décrite, de nos jours, dans la norme ISO 3104 qui correspond à la norme ASTM D445-12.
La mesure de la viscosité est effectuée en utilisant un viscosimètre étalonné à capillaire en verre pour viscosité cinématique, conforme à la norme ISO 3105 ou ASTM D 446, tel que le viscosimètre Cannon-Fenske.


Viscosimètre Cannon-Fenske

Les fabricants déclaraient donc la valeur de la viscosité cinématique du pénétrant lors de la soumission à homologation conformément à la spécification MIL-I-25135C.

Il faut savoir que chaque matière première, qui entre dans composition d’un produit de ressuage est fournie avec sa propre fourchette de viscosité. Il en résulte que le fabricant ne peut absolument pas garantir de fournir tous les lots d’un pénétrant donné avec la même valeur de viscosité que celle déclarée lors de la soumission à homologation.

C’est la raison pour laquelle il faut considérer la valeur déclarée de la viscosité cinématique comme une valeur nominale.

Par conséquent, le fabricant stipulait des valeurs admissibles minimale et maximale dans ses procès-verbaux d’essais en laboratoire. Chaque pénétrant ou émulsifiant avait sa propre fourchette admissible de viscosité (par exemple 10 %) par rapport à la valeur nominale que le fabricant avait déclarée.

Dans l’ancien système CGS obsolète, la viscosité cinématique était exprimée en stokes (St) ou en centistokes (cSt) et pendant longtemps, elle a été déterminée à 38 °C.
De nos jours, dans le Système international d’unités (SI) qui est le système d’unités le plus largement employé au monde, la viscosité cinématique est exprimée en mm²/s. Par ailleurs, elle est désormais déterminée à 40 °C. Notons que la valeur en mm²/s et en cSt est EXACTEMENT la même(3) : alors, pourquoi ne pas faire figurer l’unité internationale reconnue, le mm²/s, du Système international d’unités (SI), dans tous les documents ?

Les lots fabriqués qui avaient une cinématique non conforme pouvaient être "retravaillés" par le fabricant pour "ajuster" la viscosité. Cela pouvait se faire, par exemple, en ajoutant une quantité déterminée, après des essais en laboratoire, d’hydrocarbures si le pénétrant était un peu trop visqueux ou encore en mélangeant le lot non conforme avec un lot de viscosité, soit plus élevée, soit plus faible, selon le cas. Même chose pour les émulsifiants.

Par la suite, au fur et à mesure des lots fabriqués successivement, une "dérive" peut se produire, soit parce que le fabricant de matière première a modifié son produit ou sa fabrication, soit parce que le fabricant de produits de ressuage a dû changer de matière première pour une raison ou une autre (en général : arrêt de la fabrication d’une matière première).
En principe, de telles modifications devraient amener le fabricant à soumettre à homologation ce pénétrant ainsi modifié avec une nouvelle identification du produit.

Nous pouvons vous confirmer, comme THE PENETRANT PROFESSOR(2) l’a écrit, que le contrôle de la viscosité cinématique des pénétrants en cours d’utilisation était effectué. C’était sensé permettre de vérifier si un pénétrant pouvait être encore utilisé.

En cours d’utilisation, la viscosité peut varier pour diverses raisons parmi lesquelles nous pouvons citer :
• L’évaporation de l’eau des cuves de pénétrants à base aqueuse ou d’émulsifiant hydrophile.
• L’évaporation des composants les plus volatils(4)(8) à l’époque où certains pénétrants avaient un point d’éclair en vase clos Pensky-Martens bien inférieur à 93 °C.
• La projection accidentelle et les éclaboussures d’eau dans les cuves de pénétrant et d’émulsifiant.
• L’entraînement d’eau par les pièces, lors de leur nettoyage préliminaire, dans les cuves de pénétrant.
• La contamination croisée des produits de ressuage.
• Etc.

Notez que la mesure de la viscosité cinématique nécessite : un bain d’eau agitée maintenue à 40 °C, un viscosimètre Cannon-Fenske étalonné, assez fragile, etc. dont l’utilisation nous semble impensable en atelier.
Cette vérification est effectuée soit par les fabricants, soit par certains fournisseurs qui ont un laboratoire de service à la clientèle.

À cette époque, la performance d’un pénétrant était évaluée essentiellement en fonction de ses caractéristiques physico-chimiques.
En effet, il n’existait pas encore d’éprouvettes appropriées normalisées. Même si avant 1960(5), une éprouvette fissurée de référence en alliage d’alliage d’aluminium était disponible, elle n’était pas suffisamment discriminatoire pour déceler une dérive de la performance globale du système(6).

Bien que certains donneurs d’ordre aient élaboré des éprouvettes pour contrôler les produits de ressuage(7), il a fallu attendre 1973-1975(5) pour disposer de pièces de référence qui furent ensuite normalisées.

En France, le contrôle de la performance des produits de ressuage, en utilisant les éprouvettes précitées, fut stipulé, en avril 1989, dans la norme AFNOR NF A 09-520. Cette norme stipulait également la détermination et la vérification de la viscosité cinématique à 40°C des pénétrants et des émulsifiants.

La norme ISO 3452-2, qui a annulé et remplacé la norme AFNOR NF A 09-520, stipule pour chaque lot de pénétrant et d’émulsifiant de :
• Déterminer la viscosité (sans imposer de méthode d’essai et de température de la mesure),
• Autoriser, "une tolérance de +/- 10 % sur la valeur nominale" pour les essais de lot.

Cependant, si la mesure de la viscosité ne figure pas dans l’Annexe B (normative) intitulée "Essais de contrôle du processus" de cette norme, d’autres tests y figurent pour la vérification de paramètres beaucoup plus critiques pour déceler une dérive de la performance globale du système(6).

Nous traduisons ce que THE PENETRANT PROFESSOR(2) a écrit : "Cependant, il n'existe aucune preuve crédible attestant que de faibles variations de la viscosité des pénétrants en cours d’utilisation affectent leur capacité à fonctionner de manière adéquate".
C’est tout à fait exact.

Revenons à l’évaporation de l’eau des cuves de pénétrants à base aqueuse et d’émulsifiants hydrophiles. Elle est très facile à vérifier et à évaluer en utilisant un réfractomètre à main étalonné.

Par ailleurs, les pénétrants non aqueux actuels, dont le point d’éclair en vase clos Pensky-Martens est supérieur à 93 °C, ont une évaporation mineure dans des conditions normales d’utilisation(8).

Notez que la vérification de la viscosité ne figure pas dans la norme ASTM E-1417, tout comme dans les spécifications : car à quoi bon la mesurer lorsque la performance globale du système est satisfaisante ?
Ainsi, la viscosité des pénétrants ne figure pas dans la QPL de la spécification SAE-AMS 2644E.
Par ailleurs, n’oubliez pas que la viscosité d’un pénétrant est un paramètre important principalement lorsque le pénétrant est utilisé par immersion des pièces. Nous avons déjà écrit un article sur ce sujet(9)


Références


(1) Pierre CHEMIN et Patrick DUBOSC, La rétraction du film de pénétrant en surface lors de la période d’imprégnation, juillet 2008 : sur notre site Internet.

(2) Numéro de juillet 2012 du Penetrant Professor : sur ce site Internet.

(3) Patrick DUBOSC et Pierre CHEMIN, Unités de mesure et grandeurs physiques en MT/PT :arrêtez le massacre !, DPCNewsletter N°026 – Juillet 2010 : sur notre site Internet.

(4) Pierre CHEMIN et Patrick DUBOSC, Comment rénover un pénétrant coloré, dans la rubrique "Surprenant mais Véridique", janvier 2012 : sur notre site Internet.

(5) Pierre CHEMIN et Patrick DUBOSC, Historique du ressuage, juin 2008 : sur notre site Internet.

(6) Pierre CHEMIN et Patrick DUBOSC, Guide des bonnes pratiques en ressuage : Une aide pour choisir la technique la mieux adaptée, avril/mai 2012 : sur notre site Internet.

(7) Pierre CHEMIN et Patrick DUBOSC, Des particules insolubles dans un pénétrant coloré, dans la rubrique "Surprenant mais Véridique", septembre 2011 : sur notre site Internet.

(8) Patrick DUBOSC et Pierre CHEMIN, Application du pénétrant : pourquoi est-il capital "d’éviter l’accumulation" et "d’effectuer l’égouttage" du pénétrant ? Dans la rubrique "Courrier des lecteurs", juin 2012 : sur notre site Internet.
http://www.ressuage-magnetoscopie-penetranttesting-magnetictesting-dpc.info

(9) Patrick DUBOSC et Pierre CHEMIN, Étalement du pénétrant et rétention, octobre 2012 : sur notre site Internet.


Références normatives

• MIL-I-25135C, Inspection Materials, Penetrants Military Specification, 21 octobre 1959.

• ASTM D445-12 Standard, Test Method for Kinematic Viscosity of Transparent and Opaque Liquids (and Calculation of Dynamic Viscosity), ASTM International, 100 Barr Harbor Drive, PO Box C700, West Conshohocken, PA, 19428-2959, États Unis d’Amérique,2012.

• ISO 3104:1994, Produits pétroliers – Liquides opaques et transparent – Détermination de la viscosité cinématique et calcul de la viscosité dynamique. Organisation Internationale de Normalisation, Genève, Suisse, 1994.

• ISO 3105:1994, Viscosimètres à capillaires en verre pour viscosité cinématique – Spécification et instructions d’utilisation. Organisation Internationale de Normalisation, Genève, Suisse, 1994.

• ASTM D446-07 Standard Specifications and Operating Instructions for Glass Capillary Kinematic Viscometers, ASTM International, 100 Barr Harbor Drive, PO Box C700, West Conshohocken, PA, 19428-2959, États Unis d’Amérique, 2007.

• Norme AFNOR NF A 09-520, Essais Non Destructifs – Ressuage – Vérification des caractéristiques des produits de ressuage, avril 1989.

• ISO 3452-2:2006 Essais non destructifs - Examen par ressuage - Partie 2: Essai des produits de ressuage, Organisation Internationale de Normalisation, Genève, Suisse, 2006.

• ASTM E1417-05: Standard Practice for Liquid Penetrant Testing, ASTM International, 100 Barr Harbor Drive, PO Box C700, West Conshohocken, PA, 19428-2959, États-Unis d’Amérique, 2005.

• SAE-AMS 2644E: Inspection Material, Penetrant, Society of Automotive Engineers (SAE), 400 Commonwealth Drive, Warrendale, Pennsylvanie 15096, États-Unis d’Amérique, 2006.

Mis à jour ( Samedi, 15 Septembre 2012 17:13 )