Fragilisation par l'hydrogène sulfure d'un acier perlitique utilisé dans l'industrie pétrolière « off-shore » : rôle de l'écrouissage et des traitements thermiques de revenu

par Catherine Spessel

Thèse de doctorat en Métallurgie

Sous la direction de Mahmoud Habashi.


  • Résumé

    Dans cette thèse, l'effet du traitement thermique de revenu sur la résistance vis-à-vis de la fragilisation par l'hydrogène d'un acier c-mn perlitique écroui a été étudié. L’acier a été écroui jusqu'a 67% puis il a été soit laisse dans les conditions d'écrouissage, soit revenu a des températures comprises entre 450 et 700°C. Les éprouvettes ont alors été tractionnées et les résultats ont été compares a ceux obtenus pour des éprouvettes similaires chargées en hydrogène soit cathodiquement soit par immersion dans une solution saturée en h 2s (hydrogène interne). Des éprouvettes ont aussi été chargées cathodiquement pendant les essais de traction (hydrogène externe). En l'absence d'hydrogène, les résultats montrent que la limite d'élasticité, Rp 0, 2, et la résistance mécanique, r m, diminuent rapidement avec l'augmentation de la température de revenu ; cette diminution est pratiquement indépendante du taux d'écrouissage. D’autre part, des relations linéaires ont été établies entre Rp 0, 2, r m ainsi que la température de transition et l'espace interlamellaire de la perlite. Ces relations sont en bon accord avec celles établies par plusieurs auteurs. De plus, les énergies d'activation des processus mis en jeu au cours du revenu ont été calculées aussi bien pour l'acier non écroui que pour les aciers écrouis. Il existe des relations entre les paramètres de revenu, la résistance mécanique et les énergies d'activation. L'hydrogène interne (h 2 ou h 2s) n'a pas d'influence sur les propriétés mécaniques rp 0 , 2 et r m. En revanche, la perte relative de ductilité a la rupture, c'est-a-dire, l'indice de fragilisation, f%, augmente rapidement jusqu'a une valeur maximale et reste alors constante. La valeur maximale de f% diminue lorsque la température de revenu augmente indépendamment du taux d'écrouissage. Les quantités d'hydrogène q h 6 0 0 (mesurée a 600\c sous vide) et q h t (mesurée a fusion) ont été déterminées avant et après le chargement en hydrogène interne (h 2 ou h 2s). Elles augmentent lorsque le taux d'écrouissage augmente et lorsque l'acier n'a pas été revenu, tandis qu'elles diminuent lorsque la température de revenu augmente pour un taux d'écrouissage donne. En présence d'hydrogène externe (h 2), toutes les propriétés mécaniques, et tout particulièrement, la résistance vis-à-vis de la fragilisation par l'hydrogène (1-f) sont abaissées. Dans cet environnement, les niveaux de f% sont élevés et pratiquement indépendants du taux d'écrouissage et de la température de revenu. Il a été montré que le domaine de températures 500°C-600°C correspond au début de la sphéroïdisation de la cémentite et de la recristallisation de la ferrite. Il a aussi été prouvé que l'énergie de surface entre la cémentite et la ferrite de la perlite n'est pas diminuée en présence d'hydrogène. En revanche, les joints de grain ferritiques sont responsables de la diminution de la tenue de l'acier vis-à-vis de la fragilisation par l'hydrogène.

  • Titre traduit

    Hydrogen sulfure embrittlement of a pearlitic steel used in off shore petroleum industry : infulence of the cold work level and of the annealing heat treatments


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Informations

  • Détails : 1 vol. (185-[46] p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 210 réf.

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  • Bibliothèque : CentraleSupélec. Bibliothèque.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TH 61035
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