La méthode standard ASTM D7042 a été publiée par ASTM International (anciennement « American Society for Testing and Materials », depuis 2001 « ASTM International ») et spécifie la procédure de mesure dynamique de la viscosité η et de la densité ρ des fluides newtoniens comme les produits pétroliers liquides et les pétroles bruts. .
Pourquoi effectuer des mesures de viscosité et de densité sur des produits pétroliers ?
La viscosité d’un échantillon fournit des informations sur son comportement d’écoulement et son applicabilité. De nombreux produits pétroliers étant utilisés comme lubrifiants, la valeur de la viscosité est un paramètre approprié pour garantir le bon fonctionnement des moteurs et des machines. Le contrôle de la viscosité est essentiel pour répondre aux spécifications du produit et pour garantir des conditions optimales de stockage, de manipulation et de fonctionnement.
La densité est un paramètre tout aussi important pour classer les produits pétroliers. À partir des valeurs de viscosité dynamique et de densité mesurées, la viscosité cinématique peut être calculée.
De plus, le calcul de l’indice de viscosité (VI) et une extrapolation de densité peuvent être effectués si les échantillons sont mesurés à deux températures avec une différence d’au moins 20 °C. Le calcul de l’ indice de viscosité est défini dans la norme ASTM D2270.
Comparabilité à ASTM D445 : précision et biais.
ASTM D445 décrit la procédure de mesure standard pour la mesure de la viscosité cinématique des produits pétroliers à l’aide de capillaires en verre.
Les valeurs de viscosité cinématique obtenues avec la méthode d’essai ASTM D7042 sont équivalentes à ASTM D445 , à condition que la correction de biais appropriée soit appliquée. La formule mathématique de conversion entre les deux méthodes standards est décrite comme suit :
ET=mX+bET=��+� [1]
Le résultat obtenu selon la norme ASTM D7042 est désigné par le sigle X, et la viscosité cinématique corrigée par le sigle Y. Une série d’études interlaboratoires menées par l’ASTM donne les corrections de biais pour divers matériaux (y compris les huiles formulées, le diesel, le jet et les résidus). carburants) et les températures.
Outre les corrections de biais, les résultats des études interlaboratoires ont montré que la répétabilité et la reproductibilité des mesures de l’ASTM D7042 sont égales ou comparables à celles de l’ASTM D445 .
Par conséquent, l’ASTM D7042 est référencée comme une alternative acceptée à l’ASTM D445 dans de nombreuses normes et spécifications [2].
Quelles sont les exigences pour la mesure de la viscosité selon ASTM D7042 ?
Viscosimètre intelligent SVM
Le viscosimètre intelligent SVM fonctionne selon la norme ASTM D7042. Il se compose d’un système de mesure à cylindre coaxial rotatif et mesure la viscosité selon un principe de mesure Couette modifié . La densité est mesurée au moyen d’un tube à échantillon oscillant en forme de U, tandis que la viscosité cinématique est calculée en divisant la viscosité dynamique par la densité.
Un système de chauffage et de refroidissement thermostatique assure la stabilité de la température dans l’écart de température réglé de ±0,005 °C.
Remplissage et préparation des échantillons
La mesure de la viscosité selon ASTM D7042 nécessite des échantillons homogènes et sans bulles. Les bulles d’air peuvent être éliminées par traitement avec un bain à ultrasons. L’homogénéité des échantillons peut être obtenue par agitation, par exemple avec un agitateur magnétique.
Le fluide peut être injecté dans la cellule de mesure par un équipement d’injection d’échantillon manuel ou automatisé. Le remplissage manuel décrit l’injection de l’échantillon à l’aide d’une seringue de 5 ml. Les échantillonneurs automatiques transfèrent automatiquement l’échantillon dans la cellule de mesure. Pour les deux méthodes d’injection, les bulles d’air peuvent être évitées à l’avance en remplissant la cellule de mesure lentement et continuellement.
Les échantillons à point d’écoulement élevé, tels que les cires et les pétroles bruts lourds, nécessitent un traitement thermique supplémentaire avant d’être remplis par les moyens suivants :
- four de laboratoire pour le préchauffage en cas de remplissage manuel de la seringue
- seringue chauffée
- accessoire de remplissage à chaud pour le remplissage manuel de seringues
- magasin de changement d’échantillon pour chauffer l’échantillon avant l’injection, et tuyaux chauffés pour maintenir l’échantillon fluide tout au long du processus, des magasins aux cellules de mesure et enfin au conteneur à déchets.
Les échantillons contenant des composants volatils et un point d’ébullition bas peuvent nécessiter l’application d’une contre-pression maximale de 1 bar sur les cellules de mesure :
- En cas de remplissage manuel avec une seringue, un flacon à déchets sous pression offre des conditions de mesure adaptées.
- Les échantillonneurs automatiques peuvent être combinés avec une unité de mesure sous pression.
Les échantillons pouvant contenir des particules, telles que des huiles usées ou du pétrole brut , doivent être filtrés à travers un tamis dont les pores ont une taille de 75 μm avant la mesure. En particulier, les particules ferromagnétiques doivent être éliminées à l’aide d’un piège à particules magnétiques.
Les mesures d’un échantillon opaque ne nécessitent pas de préparation supplémentaire ni d’équipement spécial, car les propriétés optiques sont insignifiantes pour le principe de Couette modifié.
Unités communes
Selon l’ASTM, les unités acceptées sont :
- millipascal secondes [mPa·s] pour la viscosité dynamique
- millimètre carré par seconde [mm 2 /s] pour la viscosité cinématique
- grammes par centimètre cube [g/cm 3 ] ou kilogrammes par mètre cube [kg/m 3 ] (unité SI) pour la densité
Autres normes ASTM pertinentes pour les mesures et calculs de viscosité et de densité
ASTM D445 : Méthode d’essai standard pour la viscosité cinématique des liquides transparents et opaques (et calcul de la viscosité dynamique)
ASTM D4052 : Méthode de test standard pour la densité, la densité relative et la gravité API des liquides par densimètre numérique
ASTM D2270 : Pratique standard pour calculer l’indice de viscosité à partir de la viscosité cinématique à 40 °C et 100 °C
ASTM D1217 : Méthode de test standard pour la densité et la densité relative (densité spécifique) des liquides par Bingham Pycnometer. (wiki.anton-paar)
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