Les méthodes classiques pour contrôler la fragilisation par l’hydrogène

Qu’est-ce que la fragilisation par l’hydrogène ?

La fragilisation par l’hydrogène se définit comme suit : une faible ductilité des métaux qui entraîne l’absorption de l’hydrogène. Ce phénomène commence par la diffusion d’atomes d’hydrogène dans le métal. Quand ces atomes d’hydrogène se réunissent dans les vides de la matrice du métal pour former des molécules d’hydrogène, une pression se forme dans la cavité qu’ils occupent. Cette pression peut augmenter au point de réduire la ductilité et la résistance à la tension du métal jusqu’à ce qu’il se fissure. A ce stade, on parle de fissuration induite par l’hydrogène (hydrogen induced cracking, HIC). Les aciers haute résistance et à faible alliage, l’aluminium, et les alliages de titane sont les métaux les plus concernés par ce phénomène.

Pour l’industrie de l’assemblage, une pratique devrait être standardisée : ne jamais réaliser d’électrodéposition sur un élément doté d’une dureté supérieure à 32 HRC. Cela évite une éventuelle pénétration de l’hydrogène dans la fixation trempée. Il est recommandé d’utiliser des revêtements alternatifs visant à éviter la corrosion, comme un traitement e-coat ou au zinc lamellaire.

Dans la plupart des cas, la fragilisation par l’hydrogène est une casse différée, qui apparaît généralement pendant les 24-48 heures après application de la tension sur l’assemblage.

Méthodes de contrôle classiques

La méthode la plus courante pour contrôler les fixations est « l’essai avec cale biaise » ASTM B839 : Standard Test Method for Residual Embrittlement in Metallic Coated, Externally Threaded Articles, Fasteners, and Rod-Inclined Wedge Method (méthode d’essai standard pour la fragilisation résiduelle dans les produits à revêtement métallique, à filetage externe, les fixations et méthode d’essai avec cale biaise à tige inclinée). Elle est très simple mais efficace pour une fixation filetée qui créé de la pression sous un des côtés de la tête de la fixation. Les fixations sont installées sur la cale biaise pendant 24 heures. Après 24 heures, les fixations sont inspectées afin de détecter des fissures et de vérifier si les têtes sont tombées. Les fixations sont resserrées pour encore 24 heures. Pendant le resserrage, des casses peuvent se manifester du fait de l’action de la fagrilisation par l’hydrogène.

L’American Society for Testing and Materials (ASTM), une organisation internationale spécialisée dans le développement de standards techniques, a publié deux méthodes d’essai : ASTM F1459 et ASTM G142.

La première méthode standard, ASTM F1459, utilise un diaphragme chargé avec une pression différentielle. En exposant les matériaux métalliques à une pression de gaz hydrogène élevée, cette méthode permet une estimation quantitative de la sensibilité du métal à la fragilisation.

L’autre méthode, ASTM G142, utilise un métal extensible cylindrique et réalise les essais dans un boîtier pressurisé avec de l’hydrogène. Une fois réalisée, cette méthode est utile pour diagnostiquer les effets sur la composition du matériel, la fabrication et le traitement thermique, et permet également de déterminer objectivement la perte de résistance et de ductilité dans les conditions d’essai.

Avez-vous déjà utilisé l’une de ces méthodes ? Partagez votre expérience et vos commentaires ! Pour plus d’informations sur la fragilisation par l’hydrogène, contactez Bossard par e-mail à ProvenProductivity@bossard.com.