Hostname: page-component-586b7cd67f-dlnhk Total loading time: 0 Render date: 2024-11-26T18:06:46.144Z Has data issue: false hasContentIssue false

Sélection et durée de vie des alliages métalliquespour des sollicitations thermomécaniques normales ou sévèressous hydrogène gazeux

Published online by Cambridge University Press:  07 January 2009

Patrice Jouinot
Affiliation:
ISMEP-LISMMA, 3 rue Fernand Hainaut, 93407 Saint-Ouen, France
Vladimir Gantchenko
Affiliation:
ISMEP-LISMMA, 3 rue Fernand Hainaut, 93407 Saint-Ouen, France
Get access

Abstract

Depuis plus de 30 ans, le Commissariat à l'Énergie Atomique (CEA) a mis au point et systématiquement utilisé l'essai de disques pour étudier et mesurer la sensibilité à l'hydrogène gazeux des matériaux. En 1990, cette technique expérimentale est devenue une norme AFNOR pour sélectionner les alliages métalliques destinés à réaliser des bouteilles et réservoirs d'hydrogène sous haute pression. L'essai de disques compare la résistance à la pression de membranes essayées sous hélium et sous hydrogène dans les mêmes conditions expérimentales. La technique est simple, sensible et ses résultats sont fiables ; l'essai de disques permet des études originales et variées ; il révèle des paramètres qui ne sont pas toujours significatifs avec des méthodes d'essais moins performantes. Tout d'abord, nous présentons une synthèse de différents résultats généraux : la fragilisation par l'hydrogène en fonction de la résistance mécanique du matériau, de sa composition chimique et de ses traitements mécaniques et thermiques, l'influence du milieu gazeux (teneur en hydrogène ou en impuretés)... Ensuite, nous montrons plusieurs cas d'endommagement de matériaux : la fragilisation métallurgique consécutive à l'utilisation à température élevée ou moyenne de différents alliages, l'influence d'un vieillissement thermique sur la fragilisation par l'hydrogène gazeux, les différentes fragilisations si l'hydrogène est introduit dans le matériau avant ou pendant l'utilisation de l'équipement, l'influence du mécanisme de durcissement sur le vieillissement thermique et la fragilisation par l'hydrogène, la réduction de la durée de vie en fatigue consécutive au vieillissement thermique en service, au contact avec de l'hydrogène gazeux et à l'importante synergie entre ces deux phénomènes. Les résultats de fragilisation par la température et par l'hydrogène sont analysés de façon à être extrapolés aux conditions extrêmes de sollicitation d'un moteur de fusée : utilisation à haute température sous faible pression partielle d'hydrogène, refroidissement rapide, sursaturation en hydrogène et déformations oligocycliques d'origine thermique.

Type
Research Article
Copyright
© AFM, EDP Sciences, 2008

Access options

Get access to the full version of this content by using one of the access options below. (Log in options will check for institutional or personal access. Content may require purchase if you do not have access.)

References

V. Gantchenko, P. Jouinot, M. Stasi, Materials selection for equipment safety and efficiency under gaseous hydrogen, Hypothesis III, Petrograd, Russia, 1999, CDRom à E-mail: [email protected]
J.P. Fidelle, Effets de l'hydrogène externe et interne sur les propriétés mécaniques de matériaux métalliques, Thèse, Paris 11, 1987
Bouteilles et récipients pour le conditionnement d'hydrogène comprimé – Norme AFNOR NF E29-732, octobre 1990
Gantchenko, V., Jouinot, P., Stasi, J., Stasi, M., The disk pressure test, a powerful investigation method to study mechanical properties and degradation of material, Crakow, Poland, Kwatalnik Mechanika 18 (1999) 315325
J. Genevois-Stasi, Étude des propriétés mécaniques et métallurgiques de l'Inconel 625 au cours du vieillissement, Utilisation de l'essai de disques sous pression de gaz, Thèse, Paris 6, 1998
Hill, R., A theory of the plastic bulging of a metal diaphragm by lateral pressure, Phil. Mag. 41 (1950) 11331142 CrossRef
E. Lamani, P. Jouinot, Embrittlement phenomena in an austenitic steel: influence of hydrogen and temperature, AIP Conference Proceedings, April 23, 2007, 899, pp. 449–450
P. Jouinot, V. Gantchenko, G. Inglebert, J. Riccius, Material damage induced by environment and temperature and identification process, ECCOMAS, Jyvaskila, Finland, 2004, Actes sur www.mit.jyu.fi/eccomas2004/
J. Riccius, V. Gantchenko, P. Jouinot, Elasto-plastic and fatigue tests of a typical combustion chamber material with different sample geometries, 4th International Conference on Launcher Technology, Space Launcher Liquid Propulsion, Liège, Belgium, 2002, Actes sur www.spl.ch/publication/Liege-02.html
Pressouyre, G.M., Trap theory of hydrogen embrittlement, Acta Metall. 25 (1980) 895911 CrossRef
J. Crank, The mathematics of diffusion, Charenton Press Oxford, 1957
Smithels Metals Reference Book, E.A. Brandes éd., 6e edition, 1983