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Chimie et Physico-chimie appliquées

La corrosion fait parler les aciers

Afin d’accroître la fiabilité des équipements, le suivi in situ de la dégradation des matériaux métalliques a conduit à une énorme avancée. De nombreuses technologies ont été développées à cette fin, parmi lesquelles l’utilisation des phénomènes électrochimiques, de la conductivité électrique ainsi que celle des émissions acoustiques. Cette dernière repose sur l’émission, engendrée par la corrosion active, de signaux acoustiques dont les ondes sont de différentes natures (volumiques, surfaciques, de Lamb) et fréquences (50 Hz-1,5 MHz). Grâce à la mise en place de capteurs, de guides d’ondes et d’amplificateurs adaptés, il est possible de suivre de façon non intrusive et permanente des corrosions actives.

François Ropital
Jean Kittel

François Ropital
Métallurgie-Corrosion-Electrochimie
francois.ropital@ifpen.fr

Jean Kittel
Chimie et Physico-chimie appliquées
jean.kittel@ifpen.fr

Le principal verrou au développement de cette technique concerne l’identification des signaux spécifiques liés aux phénomènes de corrosion étudiés. Des travaux de recherche ont été menés à IFPEN, en collaboration avec Total et l’Insa de Lyon (Laboratoire MATEIS), pour étudier la fragilisation par l’hydrogène des aciers en milieux aqueux contenant de l’H 2S. Dans de tels milieux en effet, la forte pénétration d’hydrogène atomique dans l’acier peut conduire à la formation de blisters internes ainsi qu’à des fissurations, et même à des ruptures prématurées. Une méthodologie d’étude spécifique a été développée en laboratoire, permettant, à l’aide de capteurs adaptés, d’une part, de localiser les zones spécifiques d’endommagement, et d’autre part, d’identifier les signatures acoustiques liées aux différents mécanismes possibles de fragilisation par l’hydrogène. Comme l’illustre la figure, des signaux spécifiquement liés à la fissuration induite par l’hydrogène (HIC – Hydrogen Induced Cracking) ont été discriminés par rapport aux autres signaux engendrés, d’une part, par la corrosion de surface associée à la formation de sulfures de fer, et d’autre part, via le dégagement d’hydrogène gazeux dans le milieu liquide où intervient cette corrosion.

Un suivi quantitatif du mode de fissuration induite par l’hydrogène a ainsi pu être réalisé de façon non destructive et non intrusive. Des informations importantes comme le temps de latence avant formation des premières fissures puis des estimations de leur vitesse de propagation sont ainsi accessibles.

Discrimination, en fonction de leur énergie, des signaux d’émission acoustique selon les différents mécanismes d’endommagement d’un acier au carbone immergé en milieu aqueux sous 1 bar d’H 2S à 20 °C.

Publications

  • V. Smanio,  M. Fregonese,  J. Kittel,  T. Cassagne,  F. Ropital,  B. Normand, Wet Hydrogen Sulfide Cracking (HSC) monitoring by Acoustic Emission: discrimination of AE sources, Journal of Materials Science, 45 (2010), 5534-5542.
     >> DOI: 10.1007/s10853-010-4613-2
  • V. Smanio,  M. Fregonese,  J. Kittel,  T. Cassagne,  F. Ropital,  B. Normand, Acoustic emission monitoring of H2S cracking of linepipe steels: application to HIC and SOHIC, Corrosion, 67 (2010) 6, 065001-12.
     >> DOI: 10.5006/1.3595097

 

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