Vous venez de recevoir votre rapport d'analyse d'huile. L'indice TBN est impressionnant : bien supérieur à la valeur de référence. Votre première réaction ? « Super ! Une meilleure protection pour mon matériel. »
Voici le problème : un indice de basicité totale (TBN) élevé n’est pas toujours bon signe. En effet, utiliser une huile dont le TBN est trop élevé pour votre application peut endommager vos équipements industriels, engendrer des réparations coûteuses et réduire la durée de vie de vos machines.
J'ai vu des équipes de maintenance commettre cette erreur à maintes reprises. Elles pensent que l'alcalinité fonctionne comme une crème solaire : plus l'indice est élevé, meilleure est la protection. Or, ce n'est pas ainsi que fonctionnent les lubrifiants industriels.
Le TBN peut-il être trop élevé ?
Oui, un indice de basicité totale (TBN) trop élevé peut causer de graves problèmes. Si la plupart des gens s'inquiètent d'une baisse excessive du TBN, une alcalinité excessive endommage tout autant, voire davantage, les moteurs.
L'idée que « plus c'est élevé, mieux c'est » repose sur une incompréhension fondamentale du rôle de l'indice de basicité totale (TBN). Le TBN mesure la capacité d'une huile à neutraliser les acides, exprimée en milligrammes d'hydroxyde de potassium par gramme d'huile. Les huiles industrielles neuves présentent généralement un TBN compris entre 6.0 et 13.0 mg KOH/g.
Mais voici ce que l'on oublie souvent : la capacité de neutralisation des acides doit correspondre à la quantité d'acides réellement produits par votre équipement. Utiliser une huile avec un indice de basicité totale (TBN) de 70 dans un moteur fonctionnant au carburant à faible teneur en soufre ? Vous créez un déséquilibre chimique.
Le principe fondamental est d'adapter l'indice de basicité totale (TBN) à la teneur en soufre du carburant. La combustion du soufre produit de l'acide sulfurique, qui attaque les surfaces métalliques et provoque la corrosion. Un carburant à haute teneur en soufre nécessite un TBN plus élevé pour neutraliser cet acide. Inversement, un carburant à faible teneur en soufre nécessite un TBN plus faible.
Lorsque l'indice de basicité totale (TBN) de votre carburant dépasse largement les besoins, ces additifs alcalins en excès ne restent pas inertes à attendre des acides qui n'arriveront jamais. Ils créent activement des problèmes : dépôts, corrosion, usure et dommages mécaniques.
Que se passe-t-il lorsque l'indice TBN est trop élevé dans les lubrifiants industriels ?
Un excès de TBN déclenche une série de problèmes mécaniques. Chaque problème aggrave les autres, transformant un simple problème de lubrification en pannes coûteuses.
1. Formation de dépôts et accumulation de cendres
Les huiles à indice de basicité élevé contiennent des additifs détergents concentrés, généralement des composés de calcium, de magnésium et de baryum qui leur confèrent une alcalinité. Lors de la combustion de cette huile, ces composés métalliques ne disparaissent pas ; ils laissent des cendres.
Ces cendres s'accumulent sur les pistons, les soupapes et les parois des cylindres sous forme de dépôts durs et croûteux. J'ai ouvert des moteurs après des cycles prolongés de forte intensité de TBN et j'ai constaté que les pistons étaient recouverts de dépôts de calcium blancs et gris si épais qu'ils en limitaient le mouvement.
2. Polissage des alésages et usure des cylindres
Le polissage des canons semble inoffensif. Il ne l'est pas.
Lorsque des additifs alcalins en excès neutralisent les acides, ils forment des particules solides. Les détergents à base de magnésium créent de l'oxyde de magnésium, un composé extrêmement dur et abrasif. Ces particules agissent comme du papier de verre microscopique sur les parois de votre cylindre.
Le résultat est un polissage des cylindres : les parois deviennent lisses et brillantes, presque comme un miroir. Cela paraît idéal jusqu'à ce qu'on comprenne ce que cela implique réellement. Les cylindres d'un moteur nécessitent un motif de rayures croisées spécifique pour retenir l'huile et maintenir la compression. En polissant ce motif, on perd la capacité de rétention d'huile.
3. Dommages et blocages du moteur
Les dépôts et le polissage des alésages finissent par provoquer des pannes catastrophiques. La perte de puissance s'accélère à mesure que les dépôts obstruent le passage des gaz et que la compression diminue à cause du polissage des alésages.
Dans les cas les plus graves, un grippage du piston se produit. Le mécanisme est simple : des dépôts s'accumulent de manière irrégulière sur le piston, créant des points de blocage dans le cylindre. Le film d'huile se rompt à ces endroits. Le contact métal sur métal génère une chaleur extrême. Le piston se dilate au-delà des jeux du cylindre et se grippe.
4. Problèmes de corrosion
Voilà qui surprend ! Comment une protection anticorrosion excessive peut-elle provoquer de la corrosion ?
À haute température (au-dessus de 220 degrés Fahrenheit), l'excès d'alcalinité devient chimiquement agressif. Les mêmes composés alcalins qui neutralisent les acides à température ambiante attaquent les surfaces métalliques lorsque la température augmente et que la quantité d'acides est insuffisante pour les dissoudre.
Comment savoir si votre TBN est trop élevé ?
Le diagnostic d'un taux élevé de TBN nécessite l'analyse de plusieurs indicateurs. Aucun symptôme isolé ne permet de confirmer le problème, mais leur combinaison permet d'établir un diagnostic précis.
L'analyse d'huile vous le dit directement. Votre rapport d'huile usée indique l'indice de basicité totale (TBN) actuel ainsi que la valeur de référence de l'huile neuve. Si votre TBN diminue à peine après des centaines d'heures de fonctionnement, l'alcalinité de votre carburant est trop élevée. L'huile neuve affiche un TBN initial de 10 mg KOH/g, mais ne descend qu'à 9 mg KOH/g après 500 heures ? C'est alarmant.
L'inspection visuelle révèle les schémas de dépôt. Retirez un cache-culbuteurs ou un orifice d'inspection. Des dépôts croûteux blancs ou gris sur les tiges de soupapes, les culbuteurs ou les têtes de piston visibles indiquent une accumulation de cendres provenant d'une huile à forte alcalinité.
Les indicateurs de performance montrent les dégâts. Une perte de puissance progressive sans augmentation correspondante de la consommation de carburant suggère une accumulation de dépôts qui restreint le flux d'air. Votre moteur travaille davantage pour produire la même puissance.
- L'augmentation de la consommation d'huile est le symptôme le plus évident. Si cette consommation augmente régulièrement sans fuites externes visibles, il s'agit probablement d'un polissage des cylindres ou d'une usure des segments due à des particules abrasives ou des dépôts.
- Des températures de fonctionnement élevées sans modification des performances du système de refroidissement suggèrent la présence de dépôts créant des points chauds ou limitant le transfert de chaleur dans des zones critiques.
Comment résoudre les problèmes liés à un TBN élevé ?
Pour remédier aux dommages causés par un indice de basicité élevé (TBN), il est nécessaire de changer de lubrifiant et, éventuellement, de nettoyer les dépôts accumulés. La méthode à adopter dépend de la durée d'utilisation de l'huile inadaptée.
Commencez par tester la teneur en soufre de votre carburant. Il est impossible de choisir le bon indice de basicité totale (TBN) sans connaître la composition du carburant utilisé. La plupart des diesels industriels contiennent désormais 0.0015 % de soufre (15 parties par million) en raison des normes d'émissions.
Utilisez un lubrifiant adapté. Utilisez les formules de conversion de l'indice de basicité totale (TBN) en soufre : 10 fois le pourcentage de soufre pour les moteurs à injection directe, 20 fois pour les chambres de précombustion. Le gazole à très faible teneur en soufre (0.0015 %) ne nécessite que 6 à 8 mg de KOH/g de TBN, soit la limite inférieure des spécifications standard pour les huiles moteur diesel.
Consultez les recommandations du fabricant de votre équipement. Les spécifications du constructeur prévalent sur les recommandations générales. Certains constructeurs préconisent des grades d'huile et des indices de basicité (TBN) spécifiques en fonction de la conception de leurs moteurs. Consultez votre manuel d'utilisation ou contactez le service technique du constructeur.
Prévoyez une transition progressive si vous avez utilisé un taux de TBN élevé pendant des périodes prolongées. Le passage brutal à une huile à indice de basicité plus faible peut déloger d'un coup les dépôts accumulés, risquant d'obstruer les filtres à huile ou les conduits. Certains responsables de la maintenance effectuent une vidange en milieu de cycle, font tourner le moteur avec la nouvelle huile pendant 50 à 100 heures, puis procèdent à une nouvelle vidange et au remplacement des filtres afin d'éliminer les dépôts détachés.
Surveillez de près l'analyse de l'huile pendant la transition. Analysez l'huile toutes les 25 heures pendant les 200 premières heures suivant le changement. Surveillez l'apparition de métaux d'usure, d'une augmentation du nombre de particules ou d'un colmatage rapide du filtre. Ces signes indiquent un détachement des dépôts ; augmentez la fréquence de changement du filtre jusqu'à stabilisation.
Nettoyer les dépôts existants si nécessaire. Une accumulation importante de dépôts peut nécessiter un nettoyage mécanique lors des révisions programmées. Certaines opérations utilisent des huiles de rinçage ou des additifs détergents pour dissoudre les dépôts, mais cette méthode comporte des risques d'obstruction des conduits. Le décapage mécanique lors du démontage est plus sûr pour les moteurs fortement encrassés.
