Comment la détection précoce de l’oxydation et de la nitration protège les équipements.

La dégradation du lubrifiant circulant dans votre système peut affecter les performances, la fiabilité et la durée de vie de l’équipement. Lorsqu’une huile se dégrade, elle perd sa capacité à lubrifier correctement, ce qui entraîne une augmentation des frottements, accélérant ainsi l’usure des composants. Cette usure des métaux entraîne la défaillance des roulements, des engrenages et des autres pièces mobiles de l’équipement.

L’huile dégradée devient de plus en plus vulnérable à la contamination par les impuretés, la suie, le carburant et l’eau, et nécessite des vidanges plus fréquentes, ce qui augmente les coûts et les temps d’arrêt. Passer inaperçue peut entraîner de graves pannes et un arrêt rapide des opérations.

Quelles sont les causes de la dégradation du pétrole ?

L’oxydation et d’autres contaminants peuvent entraîner la formation de composés de dégradation acides (acides carboxyliques, cétones et esters) qui corrodent les surfaces métalliques, provoquant des piqûres et endommageant les composants critiques. De plus, la nitration (fréquente dans les environnements de fonctionnement à haute température) accélère encore la formation d’acide nitrique et l’endommagement des composants.

Le plus souvent rencontré dans les moteurs à gaz naturel, la nitration résulte d’une réaction des oxydes d’azote (NOx) de l’air avec l’huile, conduisant à la formation d’acide, et est le plus souvent le résultat de sous-produits de combustion réagissant avec le lubrifiant.

La formation d’acide nitrique peut provoquer la corrosion des pièces du moteur et augmenter la viscosité de l’huile, la rendant moins efficace pour réduire les frottements. Une augmentation des composés de nitration à haute température peut accélérer la dégradation de l’huile, réduisant ainsi sa capacité à lubrifier et à remplir efficacement sa fonction.

Détermination de la dégradation de l’huile

L’huile oxydée perd sa capacité à dissiper la chaleur, ce qui entraîne une augmentation des températures de fonctionnement et une surchauffe. Lorsqu’elle se dégrade, l’huile devient plus sensible à la contamination, ce qui entraîne l’accumulation de particules et l’obstruction des filtres, réduit le débit d’huile et provoque des chutes de pression qui sollicitent davantage le système.

Si vous rencontrez ces problèmes, votre huile pourrait se dégrader. Pire encore, une surchauffe peut accélérer l’oxydation du liquide (règle d’Arrhenius : la vitesse d’oxydation double tous les 10 °C).

L’huile oxydée perd sa capacité à dissiper la chaleur, ce qui entraîne une surchauffe et des chutes de pression.

Effectuer régulièrement des analyses d’huile peut identifier l’augmentation des niveaux d’oxydation et de nitration dans votre huile moteur, vous permettant de prendre des mesures correctives avant que des dommages importants ne surviennent.

Utilisation de la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (ASTM E2412) pour mesurer l’oxydation et la nitration

La spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) est une technique d’analyse très puissante permettant de quantifier de nombreux paramètres des fluides usagés à des fins de surveillance de l’état de l’huile. Lors des essais, une lumière infrarouge traverse l’échantillon d’huile, mesurant les longueurs d’onde absorbées par les molécules, permettant ainsi d’identifier des groupes fonctionnels, des composés chimiques et des propriétés spécifiques. (Figure 1)

Figure 1

Chez POLARIS Laboratories® ^, nous utilisons la spectrométrie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) (ASTM E2412), qui surveille les contaminants tels que l’eau et la suie. L’oxydation, la nitration et la sulfatation des huiles de base sont observées, signe de dégradation. L’objectif de la norme ASTM E2412 est de diagnostiquer l’état de fonctionnement de la machine en fonction des anomalies observées dans l’huile.

Si vous n’effectuez pas d’analyse FTIR, vous devriez vraiment le faire. Il s’agit d’un test simple et peu coûteux qui apporte de nombreuses informations sur l’état du liquide, ce qui est difficile à réaliser avec d’autres tests.

Les tests d’oxydation réalisés par FTIR mesurent la dégradation d’un lubrifiant due à l’âge et aux conditions de fonctionnement. Ils sont exprimés en abs/cm (unités d’absorption par centimètre). En observant l’absorption spécifique, les tests FTIR détectent la présence de groupes carbonyles (C=O), tels que les cétones, les esters et les acides carboxyliques, résultant de l’oxydation de l’huile.

Les tests de nitration sont également réalisés par FTIR (méthode ASTM E2412), qui indique la présence d’acide nitrique, accélérateur de l’oxydation. Les nitrates présentent des pics dans le spectre infrarouge, ce qui permet à la FTIR d’identifier leur présence dans l’huile.

Une disparité trop importante entre l’oxydation et la nitration peut indiquer des problèmes de rapport air/carburant.

Une disparité trop importante entre l’oxydation et la nitration peut indiquer des problèmes de rapport air/carburant. À mesure que l’oxydation et la nitration augmentent, l’indice d’acidité et la viscosité augmentent également, tandis que l’indice de base peut commencer à diminuer.

Dans l’exemple de résultats (figure 2), les niveaux élevés d’oxydation et de nitration observés sur cet échantillon peuvent être corrélés à la dégradation de l’huile, ce qui entraîne des niveaux élevés de métaux d’usure et des problèmes de viscosité. Des actions de maintenance pour approfondir le diagnostic et traiter la cause profonde sont recommandées dans les commentaires.

Figure 2

Dans ce graphique (Figure 3) des résultats FTIR, vous pouvez voir les augmentations des résultats d’oxydation et de nitration indiquées par les tests FTIR par rapport aux nouvelles valeurs du lubrifiant.

Figure 3

Résultats d’oxydation/nitration rapportés

Lors de l’analyse et de la rédaction des rapports sur les résultats des tests, les valeurs initiales du nouveau lubrifiant (produit et grade) sont prises en compte. Il est important de noter que les valeurs initiales des lubrifiants conventionnels diffèrent de celles des lubrifiants synthétiques. Les clients peuvent envoyer un échantillon de référence ou un échantillon de lubrifiant neuf, qui sera inclus dans les rapports à des fins de comparaison et d’historique des tendances. Lorsque les analystes de données examinent les résultats des tests, ils recherchent les écarts par rapport aux valeurs initiales du lubrifiant.

Sur la base des résultats, des actions de maintenance sont recommandées pour traiter la cause profonde de l’oxydation et de la nitration du lubrifiant.

Importance des tests d’oxydation/nitration

POLARIS Laboratories ^® recommande l’oxydation/nitration pour les ensembles de tests industriels et mobiles car il est impératif de protéger les équipements qui fonctionnent sous des températures élevées ou des environnements de combustion et de prolonger la durée de vie de la machine.

La détection précoce de la dégradation de l’huile provoquant l’usure peut éviter les pannes et les temps d’arrêt imprévus.

Cela inclut les machines industrielles telles que les moteurs à essence, diesel et au gaz naturel, les turbines des centrales électriques, les boîtes de vitesses, les transmissions, les systèmes hydrauliques haute pression et les compresseurs alternatifs. Détecter précocement la dégradation de l’huile, source d’usure, due à l’oxydation/nitration, permet d’éviter les pannes imprévues et de maintenir les opérations sans interruption.

( Source : Par Bryan Debshaw precisionlubrication )