Fragilisation par l'hydrogène
La fragilisation par l'hydrogène (HE) est un processus par lequel les métaux, notamment les aciers à haute résistance, deviennent cassants et se fracturent à la suite d'une exposition à l'hydrogène. L'hydrogène atomique se diffuse dans le réseau métallique et réduit sa résistance. ductilité et la capacité de charge. Les principaux mécanismes proposés sont la décohésion renforcée par l'hydrogène (HEDE), qui affaiblit les liaisons atomiques, et la plasticité localisée renforcée par l'hydrogène (HELP), qui facilite le mouvement des dislocations et la rupture localisée.
Le contexte technique de la fragilisation par l'hydrogène implique la pénétration d'hydrogène atomique dans un matériau sensible, souvent soumis à une contrainte de traction. Les sources d'hydrogène sont variées et incluent des procédés de fabrication comme la galvanoplastie, le soudage et le décapage, ainsi que des environnements opérationnels impliquant de la corrosion ou de l'hydrogène gazeux à haute pression. Une fois à l'intérieur du métal, les atomes d'hydrogène, étant très petits, peuvent diffuser rapidement à travers le réseau cristallin. Ils ont tendance à s'accumuler aux points de concentration de contraintes tels que les pointes de fissures, les joints de grains et les inclusions.
Le modèle HEDE suggère que cette accumulation d'hydrogène diminue l'énergie de cohésion nécessaire à la séparation des atomes métalliques, favorisant ainsi la rupture fragile le long des plans cristallographiques ou des joints de grains. À l'inverse, le modèle HELP postule que l'hydrogène améliore la mobilité des dislocations, entraînant une déformation plastique intense et localisée et la formation de micro-vides qui fusionnent pour former une fissure. Il est désormais largement admis que ces deux mécanismes peuvent opérer, parfois simultanément, selon le matériau, la température et la concentration en hydrogène. Cette compréhension a constitué une innovation majeure, faisant passer la vision de la rupture d'un processus purement mécanique à un processus fortement influencé par les interactions chimiques à l'échelle atomique, transformant ainsi fondamentalement la conception et la protection des matériaux à haute résistance.
UNESCO Nomenclature: 3308
- Science des matériaux
Usage
Utilisation généralisée
Précurseurs
- découverte de l'élément hydrogène par Henry Cavendish
- développement de la théorie atomique par John Dalton
- compréhension de la cristallographie et des structures des réseaux métalliques
- premières observations de défaillances métalliques dans les procédés industriels comme le décapage à l'acide
- développement de méthodes d'essais mécaniques pour mesurer la ductilité et la résistance
Applications
- développement d'alliages résistants à l'hydrogène pour les pipelines et les réservoirs de stockage
- directives pour le soudage et la galvanoplastie des aciers à haute résistance afin d'éviter l'absorption d'hydrogène
- critères de conception des composants dans les industries pétrochimiques et aérospatiales
- analyse des défaillances des boulons, des soudures et des composants structurels exposés à des environnements corrosifs
Idées d'innovations potentielles
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En rapport avec : fragilisation par l'hydrogène, acier, ductilité, fracture, HELP, HEDE, diffusion, corrosion, analyse des défaillances, métallurgie.