4 éléments clés pour interpréter un rapport d’analyse d’huile.

Il y a des années, un client est entré dans mon bureau, visiblement contrarié. Il venait de recevoir son deuxième rapport d’analyse d’huile pour l’un de ses moteurs à essence Caterpillar. Le rapport est revenu du laboratoire « rouge » en raison d’un niveau élevé de cuivre trouvé dans l’échantillon de lubrifiant analysé. Son premier rapport avait subi le même sort, rapportant environ 120 ppm, même si le moteur avait moins de 2 000 heures de fonctionnement au total.

Une grande partie de la colère du client était due au fait qu’après avoir reçu le deuxième rapport rouge, il a appelé pour arrêter le moteur, le démonter et inspecter les roulements. Quand il a fait cela, il ne voyait aucune raison de s’alarmer. Malheureusement, l’installation de ce client était une centrale électrique qui produisait de l’électricité pour ses clients. L’arrêt d’un moteur avait donc de graves conséquences, notamment une perte de productivité, un gaspillage de main-d’œuvre et de temps, et un risque accru de blessure. Sa colère était compréhensible.

Nous l’avons informé qu’un rapport d’analyse d’huile rouge est généralement un signe avant-coureur que quelque chose se passe dans le moteur, mais cela ne signifie pas nécessairement que vous devez l’ouvrir. Vous devez comprendre le rapport et prendre en compte tous les paramètres, pas un seul.

En raison du manque de formation du client, il s’attendait à voir des matériaux d’usure dans le moteur ou des signes d’usure  sur les roulements. Quand ce n’était pas là, il a supposé que rien n’allait mal avec sa machine. Nous savions, compte tenu de l’âge de la machine, que non seulement l’usure apparaissant sur le moteur serait improbable, mais que ses connaissances déficientes l’avaient conduit à se tromper d’appel et à éteindre sa machine inutilement.

Dans cet article, je soulignerai différents points d’ignorance que j’ai pu constater tout au long de ma carrière concernant la lecture et la compréhension d’un rapport d’analyse d’huile. Si ces idées fausses ne sont pas corrigées, les avantages d’un programme d’analyse d’huile  seront annulés et le programme ne servira qu’à perdre du temps et de l’argent.

L’interprétation d’un rapport d’analyse d’huile est une science, et les techniciens et ingénieurs doivent être formés pour bien les lire et prendre en compte tous les paramètres. Cela permettra d’évaluer avec précision :

• La santé de la machine (usure des métaux).
• La santé du système de lubrification (contamination).
• La santé du lubrifiant.

Voici quatre éléments que notre client devait comprendre afin d’interpréter son rapport d’analyse d’huile.

1 – L’échelle PPM

Les concentrations de métaux d’usure et d’additifs dans les lubrifiants sont données en parties par million (ppm), ce qui correspond à des milligrammes par litre (mg/L). Comme les éléments chimiques n’ont pas la même densité, deux éléments de même concentration peuvent avoir des volumes d’usure différents. Un ppm équivaut à la quantité fractionnaire absolue multipliée par un million.

Une meilleure façon de penser aux ppm est de visualiser mettre quatre gouttes d’encre dans un baril d’eau de 55 gallons et de bien les mélanger. Cette procédure produirait une concentration d’encre de 1 ppm. Certaines autres analogies qui peuvent aider à visualiser l’échelle impliquée avec un ppm incluent :

• Un millimètre dans un kilomètre.
• Une minute en deux ans.
• Une seconde en 11,5 jours.

Pour notre cas, une concentration de 100 ppm correspond approximativement à 0,0115 cm3 de cuivre dans un litre de lubrifiant ; cela fait environ 4 microns d’épaisseur sur un roulement d’un moteur à carter d’huile de 37 litres si l’on suppose que tout le cuivre présent dans l’huile ne provient que d’un roulement, ce qui n’est pas le cas puisqu’il y a beaucoup de roulements et autres sources de cuivre dans le moteur.

La question est maintenant : est-il possible de voir une usure de 4 microns d’épaisseur à l’œil nu ?

La réponse est non; la limite de notre vision est d’environ 40 microns. En conclusion, une concentration de 100 ppm due à l’usure du métal est généralement imperceptible à l’œil humain.

2 – Analyse élémentaire

Deux méthodes différentes sont utilisées pour l’analyse élémentaire – le spectromètre à plasma à couplage inductif (ICP) ( ASTM D-5185 ) et le spectromètre à émission à disque rotatif (RDE) ( ASTM D 6595 ). Les deux instruments utilisent une source de haute énergie pour exciter les atomes d’un échantillon.

Analyse élémentaire

Un test conçu pour déterminer la présence d’éléments dans une huile, tels que les métaux d’usure, les contaminants et les additifs d’huile.
Source :

 Lubrification des machines

Les atomes ne veulent pas être dans cet état excité et, à mesure que l’énergie est réduite, ils produisent de l’énergie lumineuse. L’énergie lumineuse émise est propre à chaque atome. Par conséquent, la quantité d’énergie lumineuse peut être convertie en concentration de chaque élément testé.

Le RDE peut vaporiser des particules jusqu’à 10 um, tandis que l’ICP peut vaporiser des particules jusqu’à 5 um selon la préparation de l’échantillon.

Dans tous les cas, les tailles de métal d’usure sont inférieures à 40 microns.

3 – Sources de Cuivre

La source de cuivre dans un rapport d’analyse d’huile ne se limite pas aux seuls roulements. Si cela venait du roulement, nous aurions également eu d’autres matériaux, comme l’étain ou le plomb, puisque la surface du roulement était en alliage. Ce n’était pas le cas; le rapport ne mentionnait qu’un niveau élevé de cuivre et tous les autres éléments étaient à des niveaux normaux.

Cependant, la lixiviation du noyau plus frais est un processus chimique qui a été bien documenté comme source de fortes concentrations de cuivre.

Pour les nouveaux moteurs ayant une durée de vie inférieure à 1 500 heures, le noyau du refroidisseur devient un site de réaction actif pour le dialkyldithiophosphate de zinc  (ZDDP), ce qui entraîne la formation de sulfures de cuivre sur les tubes de refroidisseur en cuivre. Ces sulfures se détachent plus tard dans l’huile, contribuant à une augmentation de la concentration en cuivre qui peut atteindre bien plus de 300 ppm. Cette concentration deviendra normale lorsque le refroidisseur atteindra l’équilibre, et ce niveau de cuivre n’est généralement pas dangereux.

4 – Les niveaux de métal d’usure peuvent se stabiliser

Avec notre client, son deuxième rapport d’analyse d’huile a été réalisé pour confirmer les résultats du premier rapport. La seule façon dont la concentration des éléments d’usure diminuerait serait si le moteur recevait un complément d’huile fraîche. Étant donné que notre client a confirmé qu’il n’avait pas effectué de remplissage, on s’attendrait à voir une augmentation des matériaux d’usure. Cependant, ce n’était pas le cas.

La différence de concentration entre le premier et le deuxième échantillon était insignifiante, ce qui signifie que la production de cuivre se stabilisait. Cela nous a confirmé que son problème était le résultat d’un phénomène de lixiviation du noyau plus froid de son moteur.

Conclusion

De nombreux grands dirigeants au cours des dernières décennies ont proclamé : « Si vous pensez que l’éducation coûte cher, essayez l’ignorance. En effet, l’ignorance est dangereuse et peut même transformer un bon programme, qui devrait être bénéfique pour une entreprise, en une grande source d’agacement et de baisse de productivité.

Prenons l’éducation très au sérieux et assurons-nous que toutes les personnes impliquées dans le processus d’interprétation d’une analyse d’huile sont formées et certifiées. Cela aidera les entreprises à réaliser les avantages exceptionnels qui découlent d’un programme d’analyse d’huile de qualité.

( Auteur Joseph Fotue machinerylubrication )