Conduite d'essais climatiques, GOST : facteurs et méthodes

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27

Les tests climatiques sont l'une des méthodes permettant de tester la résistance des produits aux facteurs externes. Des conditions environnementales défavorables peuvent entraîner une défaillance des équipements, un état critique des structures et le risque de leur effondrement, des dommages à l'intégrité des revêtements de protection, une perte d'apparence et une intensification des processus de corrosion. Ces tests peuvent être effectués dans des chambres fermées spéciales ou sur des sites de test en utilisant plusieurs méthodes.

Concept général

Les produits techniques fonctionnant en atmosphère ouverte sont affectés par divers facteurs climatiques qui détériorent leurs performances: humidité élevée, rayonnement solaire, températures basses et élevées. Ils sont pris en compte lors de la conception des produits. Ainsi, en fonction de l'emplacement de la zone où l'équipement sera utilisé, la conception climatique est déterminée et les matériaux appropriés sont sélectionnés pour répondreexigences techniques.

Les tests climatiques permettent d'évaluer les qualités fonctionnelles (fiabilité, résistance à la destruction et aux contraintes, étanchéité) et l'aspect dans des conditions de fonctionnement spécifiées. Comme le montrent les études, les facteurs les plus dangereux sous l'influence desquels des processus physiques et chimiques négatifs se produisent dans les matériaux sont les basses températures (augmentation de la fragilité), l'humidité élevée (accélération des processus de corrosion) et les changements brusques de température.

Les résultats des tests climatiques peuvent être évalués à la fois qualitativement et quantitativement. Ils sont généralement effectués au stade des travaux de développement, ainsi qu'en production de masse comme rejet de structures critiques (tests technologiques réguliers) et pour vérifier la stabilité de la qualité (contrôle périodique).

Méthodologie

La méthode d'essai climatique selon GOST 24813-81 dépend des exigences techniques que le consommateur impose aux produits, des caractéristiques de conception, du processus de fabrication et d'installation, ainsi que des conditions de fonctionnement. Ils sont définis par les normes industrielles pertinentes et la documentation de conception.

Les tests se déroulent en 3 étapes:

1. Vieillissement préliminaire dans des conditions climatiques spécifiées. Ceci est nécessaire pour éliminer l'influence des conditions précédentes (humidité, température, pression). La durée de cette étape est déterminée par le temps nécessaire à la thermiqueéquilibre. En même temps, des mesures initiales et une inspection visuelle de l'objet sont effectuées.
2. Paramètres de sortie en mode de fonctionnement, vitesse d'obturation, extraction de la caméra (du site de test), stabilisation des conditions externes pour l'évaluation ultérieure de l'objet. Le mode de test peut être court, long ou cyclique.
3. Voir et mesurer les changements, tirer des conclusions. Développement d'une nature prédictive des changements dans les caractéristiques opérationnelles.

Si l'objet se compose de plusieurs éléments, alors, en accord avec le client, ces travaux peuvent être effectués dans le cadre de l'ensemble du produit.

Étape préparatoire. Conception de la technologie de test

La préparation d'un test climatique comprend les procédures suivantes:

• Concevoir un modèle mathématique d'un objet.
• Collecte d'informations sur une éventuelle modification des propriétés fonctionnelles ou externes du produit sous l'influence de facteurs climatiques.
• Choisir les outils de test et de mesure, établir le périmètre et la séquence des travaux, établir un planning, développer une méthodologie.
• Planification matérielle, support technique et métrologique.
• Définir les formulaires de déclaration.
• Formation du personnel de service.
• Outils de test de débogage.
• Choix des moyens de traitement des données reçues.

Classement

Les essais climatiques sont classés selon 3 critères: par le mode d'exécution, par le mode d'exposition et par le type de climatfacteur.

Dans le premier cas, il existe 3 types de tels travaux:

1. Essais uniques. Le produit est affecté par un seul des facteurs climatiques. Pour un test, ils peuvent changer séquentiellement, mais leur effet sur l'objet est indépendant. L'avantage de cette méthode d'essai climatique est la simplicité de l'équipement. Les inconvénients incluent le respect incomplet des conditions réelles d'exploitation.
2. Tests composés. L'objet est également affecté par un seul facteur, mais il est renforcé par l'influence du facteur précédent. Un exemple serait de placer un produit dans un environnement très humide, puis d'abaisser la température.
3. Tests complexes. L'objet est simultanément affecté par un ensemble de facteurs climatiques. Ce type est le plus fiable, car il est le plus proche possible des conditions de fonctionnement. Son inconvénient est le besoin de configurations de test complexes.

Tests de terrain et accélérés

Selon la méthode d'impact sur l'objet, on distingue les essais climatiques grandeur nature et accélérés. Ce dernier type est souvent utilisé pour les revêtements protecteurs et les plastiques. Leur destruction s'étalant sur une longue période, afin de réduire le temps d'obtention des résultats, les produits sont soumis à des cycles qui simulent des changements de conditions sur plusieurs mois ou années (variations de température et d'humidité, rayonnement solaire). L'impact est déterminé par un ou plusieurs indicateurs.

La méthodologie d'essai accéléré des revêtements de peinture et des polymères est donnée dans les normes du système unifié de protection contre la corrosion et le vieillissement (ESZKS).

Facteurs climatiques

La classification des essais climatiques est également effectuée selon le type de facteur d'influence:

• Pression atmosphérique haute ou basse.
• Précipitations (pluie, neige, gel, verglas).
• Humidité élevée ou faible.
• Brouillard marin saturé de sels.
• Haute ou basse température.
• Charge du vent.
• Atmosphère, humidité ou sol saturé de substances corrosives.
• Changements soudains de température.
• Insolation solaire accrue.
• Exposition à la poussière et au sable.

Outils de test

Le plus souvent, les produits sont testés dans des chambres spéciales (chambres climatiques artificielles), où les conditions climatiques appropriées sont créées artificiellement. L'objet est installé de façon à ce que la plus grande stabilité soit assurée et qu'il y ait libre circulation d'air entre lui et les parois de l'installation. L'équipement des chambres climatiques pour les essais peut être différent et dépend des exigences du travail. Il existe les types suivants d'installations de ce type:

• chaleur-froid-humidité;
• chaleur et surgélation;
• embruns salés;
• avec des souffleries (pour les essais de vent);
• vieillissement léger;
• choc thermique (une goutte se crée en euxtempératures);
• pluie;
• rayonnement solaire avec des sources de rayonnement infrarouge et ultraviolet;
• chambres à vide thermique et autres.

Les basses températures sont atteintes à l'aide de réfrigérants (azote liquide, dioxyde de carbone, ammoniac) ou d'unités d'évaporation à compression.

Tous les équipements d'essais environnementaux doivent être périodiquement testés pour leurs performances et disposer de dispositifs qui empêchent les défaillances dues à une erreur humaine et à des facteurs externes.

Tester de gros objets

La recherche des possibilités de dispositifs techniques ou de grands éléments structuraux est effectuée au niveau des polygones (stations climatiques). En Russie, le seul centre scientifique d'essais climatiques est situé à Gelendzhik (GTsKI VIAM). Depuis 1925, elle recherche des matériaux pour l'industrie aéronautique et élabore des systèmes de protection contre la corrosion, le vieillissement et les biodommages.

Il y a aussi de grandes chambres d'essais climatiques (chambres climatiques, Walk-In) avec une entrée séparée. Ils servent aux effets complexes de la température et de l'humidité.

Exigences pour les éléments de test

Les tests climatiques sont autorisés pour les produits ayant subi un assemblage final et répondant aux exigences de la documentation réglementaire et technique en termes d'apparence et de paramètres de fonctionnement à une pression de 1 atm. et une température de 20 °C.

En l'absence de chambres d'essai globales, il est permis d'effectuer l'impact sur des parties de l'objet. Si les éléments structuraux en conditions réelles de fonctionnement sont dans des conditions différentes, alors 3 options de test sont possibles:

• pour chaque partie séparément (si cela ne viole pas l'exécution);
• dans son ensemble pour l'ensemble du produit sous les facteurs climatiques les plus défavorables;
• sur la mise en page, entièrement constructive et technologiquement appropriée à l'objet.

Caractéristiques des tests de résistance à la corrosion utilisant des substances chimiquement agressives

Les tests avec l'utilisation de substances corrosives sont effectués dans des chambres spéciales. Selon le type d'environnement agressif, on distingue 3 types de travaux:

• dans l'atmosphère (en tenant compte de la teneur en chlorures, dioxyde de soufre, oxydes d'azote, nitrite d'hydrogène et autres composés);
• dans de l'eau avec une certaine acidité, salinité, dioxyde de carbone dissous, sulfure d'hydrogène, oxygène, calcium, magnésium et autres éléments chimiques;
• dans le sol, dont les principales caractéristiques sont l'humidité, la salinité, l'état d'agrégation, la concentration de chlorures, nitrates, sulfates, carbonates et autres substances corrosives.

Analyse des résultats

Après le test, enregistrez les valeurs des paramètres mesurés et des données qualitatives. Le rapport indique les informations suivantes:

• objectif de travail;
• lieu et technique appliquéefonds;
• écarts autorisés par rapport à la documentation normative et les raisons de leur adoption;
• défauts détectés;
• résultats de mesure;
• Recommandations pour finaliser la conception ou pour des tests supplémentaires.

Essais climatiques des revêtements

La durée de vie des revêtements de protection dépend fortement des conditions climatiques et peut varier considérablement. Les facteurs suivants ont la plus grande influence:

• Lumière et chaleur. Dans une plus large mesure, cela s'applique à la région ultraviolette du rayonnement solaire, car les rayons à ondes courtes détruisent les composants du liant dans la composition des revêtements de peinture et de vernis. Il en résulte une augmentation de leur fragilité, une perte d'éclat et de luminosité.
• Fluctuations de température. Dans des conditions naturelles, elles peuvent atteindre 20°C en 1 heure. Des températures élevées accélèrent les réactions photochimiques dans l'agent filmogène, des températures basses conduisent à une fragilité du revêtement et leur différence conduit à des fissures dues aux modifications des contraintes internes.
• Humidité pour ramollir et gonfler les films protecteurs.
• Précipitations et brouillard.
• Présence de particules abrasives et de vent.

Étant donné que les revêtements sont naturellement exposés à toute une série de facteurs à la fois, les méthodes d'essai standard en chambre ne peuvent pas reproduire ces effets.

Les tests climatiques des revêtements dans les décharges sont effectués conformément à GOST 6992-98. Les échantillons sont placés sur des supports (sur un terrain découvert ou sur le toit d'un bâtiment), à un angle de 45 ° àhorizon, face au sud. Cette disposition permet des essais accélérés sous l'influence des conditions météorologiques. Le placement vertical correspond mieux aux conditions réelles, mais il nécessite un test plus long.

Avant l'installation dans les décharges, une exposition préalable à l'un des facteurs climatiques dans les chambres est effectuée. Pour ce faire, sélectionnez le type d'impact agressif qui a le plus d'effet sur le revêtement dans ces conditions de fonctionnement. L'évaluation de la sécurité des propriétés est effectuée selon GOST 9.407-2015.