Qu’est-ce que le test de fissuration induite par l’hydrogène ou le test HIC ?

Qu’est-ce que le craquage induit par l’hydrogène ou HIC ?

Le craquage HIC est un type de fragilisation par l’hydrogène. Lorsqu’un acier (acier au carbone, acier faiblement allié et alliage de nickel) est exposé en présence de H2S, des atomes d’hydrogène provenant de la réaction de réduction cathodique (conduisant la réaction de dissolution anodique) peuvent se diffuser dans l’acier, entraînant divers mécanismes de fissuration appelés :

  1. Le craquage induit par l’hydrogène (HIC),
  2. Fissuration sous contrainte de sulfure (SSC) et
  3. Fissuration sous contrainte induite par l’hydrogène (SOHIC).
  4. SWC – Craquage pas à pas
  5. propriété de cloque

La présence d’eau liquide obligatoire pour les réactions de corrosion peut avoir lieu même si la température du gaz dans la canalisation est supérieure au point de rosée de l’eau qui est due à la température inférieure de la paroi du tuyau par rapport à la température du gaz ou lorsque la réduction de la température du gaz le long du pipeline, la vapeur d’eau contenue dans le gaz se condense. Étant donné que de telles fissures peuvent être très difficiles à détecter lors de l’inspection de routine des pipelines, ce type de dommage est souvent considéré comme plus dangereux que la corrosion par perte de poids dans les industries.

MÉCANISME DE FISSURATION INDUITE À L'HYDROGÈNE – سایت عصر مواد

Les fissures induites par l’hydrogène suivent un chemin linéaire ou pas à pas dans le matériau, d’où le terme « fissure pas à pas ». Cependant, sous certaines conditions de contrainte et de matériau, les fissures peuvent être disposées en un réseau en forme d’échelle connu sous le nom de fissuration induite par l’hydrogène orienté contrainte (SOHIC). Cette forme de fissuration est souvent observée dans la zone de faible dureté de la zone affectée par la chaleur (ZAT) des soudures.

Type de test HIC et normes pour le test HIC

Le test de fissuration induite par l’hydrogène (HIC) est utilisé pour évaluer la sensibilité des aciers au carbone et faiblement alliés à la fissuration induite par l’hydrogène dans les environnements d’exploitation de service H2S/acides humides que l’on trouve principalement dans l’industrie pétrolière et gazière. Les tests HIC sont normalement effectués conformément à la NACE TM0284 (Evaluation of Pipeline and Pressure Vessel Steels for Resistance to Hydrogen-Induced Cracking).

Afin d’évaluer la résistance à la fissuration induite par l’hydrogène de l’acier des canalisations et des récipients sous pression, un essai standard doit être effectué conformément à la NACE TM0284. Les éprouvettes en acier doivent être immergées dans des solutions d’essai à la température de 25 ± 3 °C [77 ± 5 °F]. Cette norme décrit deux solutions d’essai comme,

  1. Solution A : une solution de chlorure de sodium, acide acétique (NaCl, CH 3 COOH) saturée en H 2 S à température et pression ambiantes et
  2. Solution B :   une solution d’eau de mer synthétique saturée en H 2 S à température et pression ambiantes

NACE TM0284 comprend des procédures spéciales pour tester les tuyaux de canalisation de petit diamètre, à paroi mince, soudés par résistance électrique et sans soudure. Le test est destiné à évaluer la résistance à la fissuration induite par l’hydrogène (par étapes) uniquement, et non à d’autres effets néfastes des environnements acides tels que la fissuration sous contrainte de sulfure, les piqûres ou la perte de poids due à la corrosion.

Méthode d’essai HIC selon NACE TM0284

Les tests HIC sont effectués conformément à la NACE TM0284 en exposant des éprouvettes non contraintes à l’environnement spécifié saturé de sulfure d’hydrogène gazeux à une pression de 1 bar et à une température de 25±3°C [77±5°F] pendant une durée de 96 heures pour le essai normalisé. L’aptitude aux fins d’essai peut également être effectuée en utilisant des pressions partielles réduites de sulfure d’hydrogène et pour des durées allant jusqu’à 30 jours. 

Notez que TM0284 n’inclut pas de critères d’acceptation.

Après la période d’exposition, les échantillons sont préparés métallographiquement, examinés optiquement, et toutes les fissures sont mesurées et les rapports suivants sont indiqués : 

  • RSE (Rapport de Sensibilité aux Fissures)
  • CLR (Rapport de longueur de fissure)
  • CTR (taux d’épaisseur de fissure) 

Dimensions de l’éprouvette HIC

Taille de l’échantillon HIC pour tuyau

  1. Chaque éprouvette doit mesurer 100 ± 1 mm (4,00 ± 0,04 in) de long sur 20 ± 1 mm (0,80 ± 0,04 in) de large.
  2. L’épaisseur de l’éprouvette doit être l’épaisseur totale de la paroi du tuyau jusqu’à un maximum de 30 mm (1,2 in). Pour une épaisseur de paroi supérieure à 30 mm (1,2 in), l’épaisseur de l’éprouvette d’essai doit être soit l’épaisseur totale de la paroi du tuyau, soit limitée à une épaisseur maximale de 30 mm (1,2 in) et décalée sur l’épaisseur, comme décrit dans la section 5 de la NACE TM0284. Un maximum de 1 mm (0,04 po) peut être retiré de chacune des surfaces (c.-à-d. internes et externes). Les ébauches d’éprouvettes ne doivent pas être aplaties.

Taille de l’échantillon HIC pour tuyau

  1. Chaque éprouvette doit mesurer 100 ± 1 mm (4,00 ± 0,04 in) de long sur 20 ± 1 mm (0,80 ± 0,04 in) de large.
  2. Un maximum de 1 mm (0,04 in) peut être retiré des surfaces laminées. Les ébauches d’éprouvettes ne doivent pas être aplaties.
  3. L’épaisseur de l’éprouvette doit correspondre à toute l’épaisseur de la plaque, jusqu’à un maximum de 30 mm (1,2 in). Pour les plaques d’une épaisseur supérieure à 30 mm (1,2 in), les éprouvettes doivent être décalées comme indiqué aux paragraphes 5.2.3 et 5.2.4, avec l’exception suivante : pour les plaques d’une épaisseur supérieure à 30 mm (1,2 in) qui sont destinées à être utilisées pour la fabrication de tuyaux, les éprouvettes peuvent avoir une épaisseur de paroi totale conformément au paragraphe 4.1.2 de la NACE TM0284.