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Ressuage : Durée de pénétration vs Viscosité cinématique

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Écrit par Administrator
Vendredi, 12 Juillet 2013 13:00

Août 2013

Nous entendons et lisons souvent qu’à basse température, lorsque la température diminue, le pénétrant devenant plus visqueux, la durée de pénétration doit être augmentée et qu’inversement, à haute température, la durée de pénétration peut être diminuée parce que le pénétrant est moins visqueux.

La durée de pénétration est stipulée dans de nombreuses normes/codes/spécifications.

En théorie, grâce à la pression capillaire, la durée de pénétration peut être courte (une à deux minutes). Mais, les discontinuités peuvent contenir autre chose que de l'air et, en particulier, des traces résiduelles de polluants qui n’auraient pas été éliminées avant ressuage. C’est la raison pour laquelle des durées plus longues de pénétration sont généralement prescrites, ne serait-ce que pour que le temps de contact entre le pénétrant et les polluants puisse permettre une dissolution au moins partielle des polluants et en faire remonter une partie dans le pénétrant en surface.

Par ailleurs, dans les discontinuités très fines, la pression de l'air monte très vite, quand le pénétrant entre, ce qui peut le bloquer... et diminuer la sensibilité.

Pendant plus de trois décennies, nous avons insisté, dans les cours de formation, sur le fait que le paramètre le plus important déterminant l’aptitude du pénétrant à s’introduire dans les discontinuités est la tension superficielle, et non la viscosité cinématique. La norme ISO 3452-6:2008 le rappelle.

1- Pénétrants utilisables à température ambiante(1)

Considérons le cas des pénétrants utilisés aux températures ambiantes comprises entre 4 et 52 °C, stipulées dans la norme ASTM E1417/E1417M-11ε1 ou comprises entre 10 et 50 °C, stipulées dans la norme ISO 3452-1:2013.

La méthode d’essais de la sensibilité des systèmes de ressuage, figurant dans la norme ISO 3452-2:2008 et dans la spécification SAE-AMS 2644E, stipule de plonger les éprouvettes dans le pénétrant et ensuite de les laisser s’égoutter pendant 5 minutes. Cela correspond donc à une durée de pénétration relativement courte, guère plus longue que 5 minutes.

Les pénétrants des types 1 et 2 sont donc soumis à la même durée de pénétration quelle que soit leur viscosité cinématique respective.

Prenons le cas des pénétrants Types 1 et 2, Méthode A inscrits dans la base de données des produits qualifiés (QPD = Qualified Products Database), de la spécification SAE-AMS 2644E.

Une recherche rapide montre que leurs viscosités cinématiques s’étendent de 2,05 à 27 mm²/s à 40 °C.

Nous avons trouvé la viscosité cinématique de 2,05 mm²/s pour un pénétrant Type 2, Méthode A, sensibilité Niveau 2 conformément à la norme ISO 3452-2:2008 (Note : il n’y a pas de classification de niveaux de sensibilité pour les systèmes de ressuage Type 2 dans la spécification SAE-AMS 2644E), et celle de 27 mm²/s pour un pénétrant Type 1, Méthode A de sensibilité Niveau 4.

Cela pourrait être considéré comme une bonne preuve que les pénétrants "visqueux" ne nécessitent pas une plus longue durée de pénétration que les pénétrants "fluides" et que leur sensibilité de détection ne dépend pas de leur viscosité cinématique, tout du moins à température ambiante.

2- Pénétrants basses températures(1)

Que se passe-t-il à plus basse température ? Le problème majeur du ressuage à basse température est… la présence d’eau de condensation (rosée, glace). C’est un obstacle CONSIDÉRABLE à l’entrée du pénétrant dans la discontinuité. Il existe un pénétrant fluorescent très épais, quasiment gélifié, conçu spécifiquement pour…le ressuage à basse température, car il est capable d’éliminer en partie l’eau qui est déjà entrée dans les discontinuités.

La norme ASTM E1417/E1417M-11ε1 stipule une durée minimale de pénétration de 10 minutes. Ce minimum est porté à 20 minutes pour des températures comprises entre 4 et 10 °C.
Il n’est donc pas surprenant que cette stipulation, multipliant par 2 la durée de pénétration, soit reprise dans des spécifications, procédures de contrôle et fiches techniques de fournisseurs de produits de ressuage, pour des températures comprises entre 0 et 10 °C. À des températures plus basses pouvant descendre jusqu’à -30 °C, la durée de pénétration peut atteindre 40 minutes.

3- Pénétrants hautes températures(1)

À haute température, les durées de pénétration et de révélation sont parfois nettement raccourcies, généralement par crainte de la dégradation du pénétrant en raison de la température. Il est vrai aussi qu’à 150 °C, ou, au-delà, jusqu’à 200 °C, le pénétrant entré dans les discontinuités a tendance à en ressortir rapidement, élargissant considérablement les indications.
La durée de pénétration peut varier de 30 secondes (à 180 °C) à 3 minutes (à 140 °C) approximativement.

4- Pénétrants thixotropes

Les produits thixotropes et classiques présentent une différence très importante. Le comportement des premiers n’obéit pas à la loi de Newton. Il n’existe aucune proportionnalité entre le taux de cisaillement et les forces de cisaillement. En d'autres termes, un produit thixotrope présente une viscosité qui dépend de la durée de cisaillement et décroît avec la durée de cisaillement.

La thixotropie est un phénomène physique qui peut être réversible: si le produit liquéfié en raison de l’action mécanique est laissé sans autre action, il retrouve sa consistance de gel initial(2).

Par conséquent, au repos, ces pénétrants et le cas échéant, leurs émulsifiants, sont très visqueux et après agitation, ils sont très fluides.
La durée de pénétration des pénétrants thixotropes n’est pas différente de celle des pénétrants non thixotropes.

La pression capillaire due à l’étroitesse de la discontinuité exerce une action mécanique telle que le pénétrant entre parfaitement bien dans la discontinuité. Bien souvent, après application d’un révélateur, les indications apparaissent plus contrastées qu’avec un pénétrant "normal"… parce que le pénétrant gélifié a tendance à NE PAS S’ÉTALER dans le révélateur : les indications sont plus fines, et comme la même quantité de pénétrant est sortie de la discontinuité, le colorant est plus concentré, d’où des indications plus visibles.


Références

(1) Pierre CHEMIN et Patrick DUBOSC, Quelques applications industrielles du ressuage, novembre 2010 : sur notre site Internet.

(2) Pierre CHEMIN et Patrick DUBOSC, Produits spéciaux pour le ressuage, DPCNewsletter N° 017, octobre 2009 : sur notre site Internet.


Références normatives

• ISO 3452-1:2013, Essais non destructifs -- Examen par ressuage -- Partie 1 : Principes généraux, Organisation Internationale de Normalisation, Genève, Suisse, 2013.

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

• ISO 3452-6:2008, Essais non destructifs -- Examen par ressuage -- Partie 6 : Examen par ressuage à des températures inférieures à 10 degrés C, Organisation Internationale de Normalisation, Genève, Suisse, 2008.

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

• ASTM E1417/E1417M-11ε1, Standard Practice for Liquid Penetrant Testing, ASTM International, 100 Barr Harbor Drive, PO Box C700, West Conshohocken, PA, 19428-2959, États-Unis d’Amérique, 2011.

Mis à jour ( Vendredi, 12 Juillet 2013 15:48 )