LA FRAGILISATION PAR HYDROGÈNE

Bien comprendre la fragilisation par l'hydrogène

Les industriels travaillant dans les secteurs du nucléaire, de l’aéronautique, des transports (véhicules automobiles ou ferroviaires) ou encore des nouvelles technologies connaissent bien les problématiques de la corrosion et de la fragilisation des métaux et des alliages métalliques qui entraînent la fissuration et la rupture des composants mécaniques.

Une des principales causes de l’usure est la présence d’atomes d’hydrogène indétectables par les méthodes de contrôle, entraînant d’importants problèmes de sécurité et coûts.

Vous désirez en savoir plus sur la corrosion sous contrainte, la fatigue-corrosion ou la fragilisation par l’hydrogène ? Lire cet excellent article

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Les méthodes d'analyse d'hydrogène traditionnelles

Afin de vérifier les teneurs et les comportements des alliages vis-à-vis de l’hydrogène durant leur vie d’usage, il est nécessaire de les étudier par cartographie haute résolution. Il existe de nombreuses méthodes d’analyse des matériaux et dont certaines (moins nombreuses) permettent l’analyse de l’hydrogène.

La principale méthode utilisée par les laboratoires travaillant sur la fragilisation est la Fusion / TDS (Thermal Desorption Spectroscopy).
Cette méthode permet de connaître la teneur globale en hydrogène d’un échantillon et ce avec une limite de détection de quelques ppm (partie par million = 1 / 1 000 000).
Cette une méthode est certes accessible mais n’offre pas une précision suffisante pour bien localiser l’hydrogène.
En effet, la localisation de l’hydrogène dans les matériaux n’est pas homogène, cet hydrogène peut se concentrer fortement dans certaines phases métalliques ou aux joints de grains, il peut être aussi diffus. Il peut donc y avoir une teneur moyenne d’hydrogène faible (inférieure à la limite de détection de la Fusion / TDS) avec des teneurs locales très élevées (plusieurs centaines de ppm) et dans certains cas formation d’hydrures. C’est ce phénomène de formation d’hydrures qui fragilise les matériaux.

Afin de minimiser ces risques et obtenir une meilleure résolution qu’avec la Fusion / TDS dans le cas d’étude de matériaux nucléaires, une autre méthode est habituellement utilisée : la méthode ERDA (Elastic Recoil Detection Analisys ). Or celle-ci nécessite l’utilisation d’un accélérateur de particules, accessible seulement quelques jours par an sur approbation d’un comité scientifique et pour un coût extrêmement élevé.

Des performances inégalées

La technique de micro-analyse d’hydrogène (HMA) de LASALYS est 70 fois plus rapide que la technique de référence actuelle, ERDA, et dispose d’une résolution 2 fois et demi plus élevée, pour un coût divisé par 10.

La méthode LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) couplée à un microscope (micro-libs) permet des performances analytiques comparables à la technique d’ERDA tout en nécessitant des temps de mesure beaucoup plus courts ou permettant une cartographie de surfaces plus importantes. Elle permet notamment aux clients de connaître les quantités d’hydrogène qui fragilisent leurs alliages à l’échelle de la microstructure.

Principe LIBS de LASALYS

En savoir plus sur la Micro LIBS de LASALYS

Les secteurs d'activités concernés

La présence d’hydrogène dans les alliages métalliques induit des risques de fragilisation et de rupture de ces matériaux : ces risques peuvent rapidement être critiques dans les secteurs du nucléaire, de l’aéronautique, de l’automobile, ou encore des nouvelles énergies.

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