ASTM D445 décrit la méthode d'essai standard pour mesurer la viscosité cinématique ν (ny) des produits pétroliers selon ASTM International (anciennement "American Society for Testing and Materials", depuis 2001 "ASTM International"). La méthode de mesure est basée sur le suivi du temps d'écoulement de liquides transparents ou opaques à travers une capillaire en verre calibré. La viscosité dynamique η est calculée en multipliant la viscosité cinématique et la masse volumique de l'échantillon.
ASTM D445 – Méthode d'essai standard pour la viscosité cinématique des liquides transparents et opaques (incl. calcul de la viscosité dynamique)
Pourquoi mesurer la viscosité cinématique et dynamique des produits pétroliers ?
La viscosité cinématique et la viscosité dynamique des produits pétroliers est utilisées pour
- déterminer la qualité des produits pétroliers
- déterminer l'applicabilité, l'opérabilité et la manipulation du pétrole
- développer des conditions de stockage optimales
Le temps d'écoulement est déterminé avec des mesures doubles incluant des étapes de nettoyage entre les deux. Pour calculer la viscosité cinématique, le temps d'écoulement est multiplié par la constante capillaire, qui est obtenue par la mesure de matériel de référence de viscosité certifié. Ceci est une détermination de viscosité indirecte, car la viscosité cinématique est calculée en fonction du temps d'écoulement. Pour le calcul de la viscosité dynamique, des mesures de densité supplémentaires selon ASTM D1217, D1480, D1481 ou D4052 sont requises. Voir aussi les articles WIKI pour ASTM D7042, D4052, D5002 et D7777.
Quelles sont les exigences exactes pour la mesure de la viscosité selon l'ASTM D445 ?
Contrôle de la température
La température est un des facteurs les plus importants influençant la viscosité Pour répondre aux exigences de test de la norme, une déviation de température maximale de ±0,02 °C pour une plage de température de 15 °C à 100 °C (en dehors de cette plage, c'est ±0,05 °C) est autorisée. Pour répondre à cette exigence, un bain à température contrôlée avec un thermomètre externe supplémentaire est nécessaire. Pour une égalisation de température suffisante, le capillaire chargé doit être placé dans le bain de température avant la mesure. Un temps d'équilibrage d'environ 30 minutes est recommandé. Cependant, le temps d'équilibrage optimal varie pour chaque appareil et avec différentes températures et viscosités cinématiques. Il faut déterminer plus précisément sur une base expérimentale.
Dispositif de chronométrage
Les dispositifs de chronométrage avec une précision de ±0,07 % et une discrimination d'enregistrement de 0,1 s selon ASTM D445 doivent être utilisés.
Préparation et chargement de l'échantillon
La procédure ASTM D445 peut être appliquée à la fois aux liquides transparents et opaques [1]:
- Les liquides transparents doivent être homogénéisés et dégazés dans un bain ultrasonique. Si l'échantillon contient des fibres ou des particules, une étape de filtration supplémentaire est requise.
- Les huiles résiduelles et les liquides opaques sont homogénéisés par diverses étapes de chauffage et de mélange, et les particules doivent être éliminées à l'aide d'un filtre préchauffé. Pour les liquides opaques, deux capillaires à flux inversé sont nécessaires pour déterminer la viscosité cinématique.
Les particules sont l'une des sources d'erreur les plus courantes. Le filtrage est nécessaire si l'échantillon contient des fibres ou des particules solides. La taille des pores de l'écran de filtration requis est de 75 µm, donc les particules de plus de 75 µm doivent être filtrées. En dehors des particules dans l'échantillon, les particules de poussière à l'intérieur de la capillaire peuvent être la cause de mesures erronées. Par conséquent, un stockage correct et un nettoyage soigneux des capillaires sont essentiels. Par défaut, les échantillons de pétrole peuvent être mesurés avec des viscosimètres capillaires en verre manuels ou automatisés. Les capillaires de type Oswald, de type à niveau suspendu et à écoulement inversé spécifiés dans la norme ASTM D445 peuvent être utilisés pour différents échantillons et plages de viscosité. Ces viscosimètres comprennent des capillaires en verre, des supports de capillaires, une unité de contrôle de la température, un bain à température contrôlée, un thermomètre, un liquide de bain adapté à la température de mesure, et un dispositif de mesure du temps qui répond aux spécifications requises de la norme.
Unités courantes
Selon la norme ASTM, la viscosité cinématique et la viscosité dynamique doit être indiquée en millimètres carrées par secondes [mm2/s] et en millipascal secondes [mPa·s].
Normes ASTM alternatives pour la mesure de la viscosité
ASTM D7042: Méthode de test standard pour la viscosité dynamique avec un viscosimètre de type Stabinger (et le calcul de la viscosité cinématique)