L'ANALYSE D'HUILE : À QUOI ÇA SERT ?

L'analyse des lubrifiants en service contribue à optimiser les coûts de maintenance (directs et indirects) par une meilleure connaissance de l'état des machines et de l'évolution du lubrifiant. Cette technique s'applique à l'ensemble du parc des machines lubrifiées. Cette méthode est complémentaire des suivis par analyses vibratoire et thermographique. L'analyse d'huile, pratiquée dans le cadre d'une maintenance préventive conditionnelle, va permettre, par exemple, de détecter et de suivre les dysfonctionnements potentiels suivants :

Sur moteur thermique :
- problèmes d'étanchéité de la filtration d'air
- infiltration de liquide de refroidissement
- déréglage du système d'injection
- état mécanique du moteur (usure)
- conduite ou contrainte d'exploitation plus ou moins sévère

Sur multiplicateurs, réducteurs et engrenages :
- mauvais état d'un roulement ou d'un palier
- transmission défectueuse (engrenages endommagés)
- performance des additifs extrême pression
- appréciation des caractéristiques résiduelles du lubrifiant
- pollution externe (eau, poussières...)

Sur compresseurs (pistons, à vis et centrifuges) :
- état mécanique
- pollution externe (eau, silice...)
- évolution du lubrifiant en service (dépôts, oxydation...)

Sur systèmes hydrauliques :
- pollution du circuit (matières solides, eau...)
- usure des composants (pompes, moteurs, distributeurs...)
- efficacité de la filtration (niveau de pollution...)
- caractéristiques résiduelles du lubrifiant

L'ANALYSE D'HUILE : COMMENT ÇA MARCHE ?

“Le lubrifiant est à la machine ce que le sang est à l’organisme. Il reflète le comportement et l’état du système dans lequel il circule.”

Le lubrifiant est à la machine ce que le sang est à l'organisme. Il reflète le comportement et l'état du système dans lequel il circule. Le suivi des caractéristiques physico-chimiques du lubrifiant permet d'apprécier l'état de dégradation de l'huile et par voie de conséquence, son aptitude à remplir totalement ses fonctions initiales de lubrification. L'évolution de cette dégradation peut être un indicateur des conditions d'exploitation de l'équipement. Elle va permettre d'optimiser les fréquences des vidanges, dans le cas de charges importantes. Le suivi de la contamination permet dans le cas d'une pollution par des particules internes à la machine de situer l'organe défectueux, d'apprécier l'évolution et le type d'usure et dans le cas d'une pollution par des agents extérieurs, d'en apprécier leur nature et leur origine. Afin de pouvoir dresser un diagnostic le plus précis possible sur une charge d'huile et sur le matériel qu'elle lubrifie, il convient de suivre régulièrement les évolutions des caractéristiques de l'huile et de comparer les résultats obtenus à chaque analyse d'une fois sur l'autre, et ceci par rapport aux caractéristiques de l'huile neuve. Si l'on constate une évolution brutale des caractéristiques ou si l'on atteint des valeurs trop éloignées des valeurs initiales, il conviendra d'intervenir, soit au niveau du matériel, soit en changeant la charge d'huile. Un résultat d'analyse pris isolément n'a pas de valeur très pertinente quant aux objectifs de maintenance conditionnelle.

L'ANALYSE D'HUILE : COMBIEN ÇA COÛTE ?

Il est difficile de définir précisément les tarifs, étant donné la diversité des services proposés. Nous pouvons toutefois donner un ordre de grandeur des prix observés sur le marché, sans tenir compte des accords commerciaux comme par exemple les analyses « gratuites » proposées par les pétroliers dans le cadre de la fourniture du lubrifiant, le prix de ces analyses étant souvent inclus de façon « transparente ».
- Une analyse standard comportant la viscosité, la teneur en eau, la spectrométrie, la recherche des insolubles, ainsi que le point éclair, se situe entre 15 et 30€.
- Une analyse plus complète, réservée le plus souvent aux industries (pour huiles hydrauliques, par exemple) se situe entre 30 et 75€.
- Enfin, pour une analyse très spécifique (ferrographie analytique, par exemple) il faut compter jusqu'à 150€.

QUELLE DOIT ÊTRE LA FRÉQUENCE DES PRÉLÈVEMENTS ET QUELS SONT LES PARAMÈTRES À MESURER ?

La fréquence de prélèvement doit être fixée en fonction de la criticité des équipements surveillés. Cette fréquence sera de plus modulée en fonction des éléments suivants :
- La charge permanente appliquée au matériel.
- La pollution éventuelle du lubrifiant par l'environnement dans lequel évolue le matériel.
- La pollution éventuelle du lubrifiant par le process.
- Le rapport coût & efficacité.
- Une éventuelle anomalie de fonctionnement de l'organe décelée par le personnel d'entretien ou d'exploitation.
- La nature de l'huile utilisée (minérale ou synthétique).

Compte tenu de ces différents éléments, nous pouvons donner, à titre indicatif, les fréquences moyennes de prélèvement ci-dessous pour chaque type d'équipements :

Type d'équipement / Fréquence moyenne de prélèvement en continu / Intermittent

- Matériels hydrauliques / 2000 h / 2 fois/an ou 2000 h
- Turbines à gaz / 1500 h / 2 fois/an ou 1500 h
- Turbines à vapeur / 1500 h / 2 fois/an ou 1500 h
- Compresseurs rotatifs / 1500 h / 2 fois/an ou 1500 h
- Compresseurs alternatifs / 1500 h / 2 fois/an ou 1500 h
- Compresseurs frigorifiques / 1500 h / 2 fois/an ou 1500 h
- Machines alternatives / 1500 h / 2 fois/an ou 1500 h
- Réducteurs / 1500 h / 2 fois/an ou 1500 h
- Transformateurs / / 1 fois par an
- Caloporteurs / / 1 fois par an
- Moto-compresseurs à gaz / 1000 h / 2 fois/an ou 1000 h
- Moteurs à gaz / 250-500 h suivant la taille
- Moteurs diesels / 750 h / 2 fois/an ou 750 h

Les principaux paramètres à mesurer sont :

- L'aspect
- L'eau
- Les insolubles
- La viscosité cinématique et l'indice de viscosité
- L'indice d'acide / TAN (Total Acide Number)
- Les métaux d'usure
- Le éléments d'additivation
- L'indice particulaire
- La désaération et le moussage (turbines)

QUELLES PRÉCAUTIONS POUR DE MEILLEURS RÉSULTATS ?

“Pour effectuer correctement les comparaisons de résultats, il est nécessaire d’assurer la représentativité des échantillons grâce à un mode de prélèvement convenable.”

Pour effectuer correctement les comparaisons de résultats, il est nécessaire d'assurer la représentativité des échantillons grâce à un mode de prélèvement convenable. Pour cela, il est indispensable de respecter les précautions suivantes :
- Prélever un échantillon aussi homogène que possible, au même endroit, idéalement par le même opérateur, machine en service ou immédiatement après l'arrêt.
- Prélever de préférence à chaud, pour éviter les décantations de produits insolubles à froid.
- Prendre l'échantillon, quand cela est possible en dynamique, juste avant le composant le plus fragile et le plus onéreux.
- Ne pas recueillir le premier soutirage à la purge, ni à la fin de la vidange. Dans le fond du bac de retour d'une turbine, on pourrait avoir de l'eau. A la vidange d'un moteur, on a d'abord les dépôts les plus épais, etc.,
- Eviter de recueillir les volumes d'huile piégés dans les zones mortes.
- Recueillir directement l'échantillon dans un récipient propre non susceptible d'altérer la composition du prélèvement fourni par le laboratoire.
Dans tous les cas, c'est par une coopération étroite entre le responsable maintenance et des techniciens spécialisés dans le suivi des lubrifiants que s'obtiennent dans ce domaine les meilleurs résultats.

PRINCIPALES ANOMALIES RENCONTRÉES SUITE À UN DÉFAUT DE LUBRIFICATION

Les résultats d'une étude réalisée sur une population de 615 machines tournantes en milieu industriels "process continu" de type pétrochimique, montrent que les dysfonctionnements peuvent avoir plusieurs origines : Humaines (montage / démontage / remontage : 34% des cas), technique (manquement ou erreurs dans la conception : 9% des cas) et plus généralement défaut ou manque de lubrifiant (57% des cas) sur les réducteurs, multiplicateurs, engrenages et machines tournantes (essentiellement des pompes et des compresseurs). Sur ces 57% nous avons cinq types d'avaries couramment identifiés:

1. L'usure prématurée (63%) qui se caractérise par une perte de matière sur les surfaces en contact (surfaces frottantes). Suivant le type de matériaux et la lubrification effectuée, celle-ci sera plus ou moins importante en fonction de la précision de fonctionnement du système, des états de surface lors de l'usinage des pièces en contact, de la rugosité, de la dureté, de la propreté dans le système de lubrification générée par le système ou la pollution extérieure (corrosion)

2. Les enlèvements de matières par fatigue (écaillage et pitting) et «fretting corrosion» (17%).
Ceci se manifeste par la formation de trous et de fissures de surface. Ils peuvent apparaître sur les surfaces des roulements et des dentures. Ceci se produit lorsque les dents ou systèmes mécaniques sont soumis à de fortes pressions de contact et dépasse les valeurs admissibles par les matériaux.

3. Le grippage (12%) qui survient généralement après des pressions de contact extrêmes (température locale excessive) entre deux dents ou arbre et alésage et lorsque le film d'huile généralement de quelques microns est rompu, ou qu'il y a manque d'alimentation de lubrifiant. Contrairement à l'usure, le grippage est un phénomène destructif et le moyens pour l'éviter est l'adaptation des systèmes de lubrification et le choix appropriés des lubrifiants.

4. Les ruptures (5%) qui interviennent essentiellement par fatigue ou par très fortes surcharges momentanées où il n'y a pas grippage mais modification de la matière en surface et en profondeur (écrouissage, perte de la dureté, trempe à l'huile,...)

5. Les fuites de lubrifiant du fait du vieillissement ou la dégradation anormale des joints (3%).
Même sans gravité dans l'immédiat, elles peuvent être préjudiciables dans certains cas car elles peuvent provoquer des incendies ou des risques de pollution.

QUELLE GRAISSE ? QUELLE HUILE ? TOUT DÉPEND L'USAGE...

Pour anticiper les problèmes de lubrification qui peuvent entraîner de graves dysfonctionnement, les produits sont multiples et livrés sous des formes variées. Ainsi, nous trouvons :

1. Les graisses, longtemps utilisé dans les paliers lisses des premières machines industrielles à vitesse lente, elles tendent à être remplacée dans certains cas par des systèmes de lubrification à huile (palier lisses à vitesse élevée) et s'imposent dans d'autres cas avec des additifs très performants (silicones, graphites, bisulfure de molybdène...)

2. Les huiles qui sont de plusieurs sortes et se spécialisent de plus en plus en fonction des conditions d'utilisation, des équipements ou des produits à fabriquer.

- Les huiles pour permettrent les glissements verticaux ou horizontaux dans des milieux oxydants et hydrolysant (présence d'eau). La tension de surface, donc d'adhérence de cette huile va être une caractéristique prépondérante (huiles de glissières, huiles de coupe (franche ou hydrosoluble pour MO).
- Les huiles pour réducteurs multiplicateurs, engrenages et paliers lisses avec pour fonction principales, d'éliminer le grippage, d'évacuer les calories, d'empêcher la corrosion, d'améliorer l'étanchéité et de faciliter le glissement.
- Les huiles pour pompes hydrauliques qui ont pour fonction de transmettre une force ou un déplacement (commandes de pistons, de vérins, de moteurs...). Elles fonctionnent sous des pressions parfois très importantes (1000 bars) et à haute température (300°C).