Fragilisation des aciers par l’hydrogène : étude et prévention

La fragilisation par l’hydrogène des aciers, souvent désignée par FPH, est une des causes importantes de rupture de pièces dans l’industrie. Le caractère souvent brutal des ruptures et les conséquences humaines et économiques pouvant en résulter ont été à l’origine de nombreuses études et publications sur ce thème depuis la première mise en évidence du phénomène, il y a plus d’un siècle.

Les situations pouvant conduire à des phénomènes de FPH sont nombreuses et diverses :

• introduction d’hydrogène dans le matériau à l’élaboration ou lors d’opérations de transformation et de mise en œuvre (traitements thermiques, soudage) ;

• utilisation des aciers en présence d’hydrogène ou de mélanges gazeux hydrogénés ;

• hydrogène produit par des réactions électrolytiques (traitements de surface, protection cathodique) ;

• hydrogène provenant des réactions de corrosion (environnements aqueux).

La fragilisation par l’hydrogène peut se manifester sous des formes diverses qui dépendent d’une multitude de paramètres :

• matériau (état, composition, microstructure…) ;

• milieu environnant (gaz, milieu aqueux, température…) ;

• conditions de sollicitation mécanique (statique, dynamique, cyclique…).

L’évolution des techniques et des procédés, la recherche des rendements les plus élevés, les réductions de coût font que les matériaux peuvent être amenés à travailler dans des conditions de plus en plus sévères. Les évolutions importantes au niveau des aciers eux-mêmes, dans les techniques d’élaboration et de transformation, dans leurs mises en œuvre, impliquent toujours de nouvelles études. Les solutions apportées aux problèmes de fragilisation par l’hydrogène ne sont jamais définitives et, dans de nombreux cas, pour des raisons de gains économiques ou de sécurité, il est important de se reposer la question de l’efficacité de la solution apportée. Enfin, de plus en plus, les utilisateurs de pièces, de réacteurs ou de structures métalliques pouvant être fragilisés par l’hydrogène souhaitent disposer de techniques ou de modèles fiables pour prévoir, suivre et contrôler l’évolution d’un endommagement pouvant se manifester en service.