Développement des approches « fit for purpose » pour une optimisation des matériaux employés
Des essais normalisés sont utilisés pour caractériser les matériaux vis-à-vis de risques de fissuration. L’application de conditions « fit for purpose » (FFP) génère un grand nombre d’études et d’essai, permettant aux fournisseurs de matériaux de développer des nuances optimisées pour des domaines d’utilisation donnés.
Figure 1 : Exemple de fissuration interne (vue en coupe dans l’épaisseur de l’échantillon), développée dans un milieu acide à pH voisin de 3,5, sous 1 bar H2S - acier ferrito-perlitique - fissure à l’interface ferrite-perlite.
Figure 2 : Schéma illustrant la relation entre le facteur d’intensité de contrainte, la quantité d’hydrogène dissous et le mode de propagation de fissure assistée par l’hydrogène [5].
Figure 3 : Vue en coupe d’une fissure secondaire développée perpendiculairement à la contrainte appliquée sur un échantillon (martensite revenue) testé à 90 % de sa limite d’élasticité en milieu pH voisin de 3,5, sous 0,5 bar H2S. à droite extrémité de la fissure.
Figure 4 : Domaines de sévérité définis dans la norme ISO 15156 - la partie à bas pH a été ajoutée comparativement au diagramme proposé dans l’ISO.
Figure 5 : Diagramme montrant la zone de non fissuration en termes de pH et de pression partielle H2S pour un acier P-110 (limite d’élasticité minimale 110 ksi soit 760 MPa) - le domaine d’utilisation se trouve au-dessus du trait en pointillé.
Figure 6 : Résultats de tests HIC dans la solution NACE tamponnée à pH 4 (acétates) sous 0,1 bar H2S, en fonction du temps d’exposition. Les valeurs CLR, CTR et CSR sont déduites des longueurs de fissures observées sur des coupes métallographiques des échantillons (w= largeur de l’échantillon, t=épaisseur, 3 coupes effectuées de façon équidistante sur la longueur de l’échantillon).
tableau 1 : Compilation des milieux indiqués dans les deux documents [10] et [13] pour les essais HIC.
tableau 2 : Compilation des milieux indiqués dans les deux documents [11] et [13] pour les essais SSC.
tableau 3 : Trois modes de sollicitations mécaniques.
Figure 7 : Effet de la pression partielle d’H2S sur la fissuration dans une solution de pH 3,5, pour 5 aciers de caractéristiques différentes (aciers de structure ferrite+perlite avec différents taux de perlite, de limite d’élasticité comprise entre 500 et 600 MPa) - CAR= crack area ratio, déterminé par contrôle aux ultrasons.
Figure 8 : Résultats d’essais SSC (temps à rupture) en milieu 5% NaCl, sous 0,99 bar CO2+0,01 bar H2S (pH initial 4,2) -
échantillons C-rings, contrainte initiale équivalente à la limite d’élasticité.
Les derniers articles sur ce thème
