Etude de la dégradation par l'hydrogène des aciers micromaillés et duplex : influence de la microstructure

par Lenka Rytirova

Thèse de doctorat en Matériaux. Corrosion

Sous la direction de Michel Jérôme.


  • Résumé

    Les installations pétrolières ou de gaz naturel peuvent être contaminées par H2S humide. Cet environnement est très agressif pour les aciers utilisés pour le transport ou les procédés liés à ces produits, car il peut provoquer l'absorption d'hydrogène par l'acier. En l'absence de contrainte, cet hydrogène peut causer une fissuration (Hydrogen Induced Cracking, HIC). En présence de contrainte appliquée ou résiduelle, une rupture peut se produire par un mécanisme dit de fissuration sous contrainte en présence d’hydrogène sulfuré (Sulphide Stress Cracking, SSC) ou de fissuration orientée induite par l'hydrogène (Stress Oriented Hydrogen Induced Cracking, SOHIC). La résistance des aciers est étroitement reliée aux caractéristiques microstructurales : inclusions non métalliques, constituants de phase dure, structure en bandes, etc. Cette thèse présente les résultats de tests de résistance à HIC et SCC d'aciers pour pipelines : deux aciers au carbone peu alliés (X52 et X 60) et un acier inoxydable 22-05 de type duplex (microstructure mixte d'austénite et ferrite). Ces matériaux ont été testés conformément aux normes NACE TM 0284 (HIC) et TM 0177, méthode A (SSC). Des essais de perméation électrochimique ont été réalisés pour compléter notre connaissance du comportement de ces matériaux en présence d'hydrogène (diffusivité, piégeage), et quelques essais de perméation ont été suivis de dosage de l'hydrogène piégé par dégazage sous vide à 600 °C. Les essais ont été réalisés en prenant en compte l'orientation des échantillons par rapport au sens de laminage, ainsi que l'état structural : état brut de réception (AR) et état après traitement thermique (HT).

  • Titre traduit

    Hydrogen degradation study of microalloyed and duplex steels. Influence of microstructure


  • Résumé

    Petroleum and natural gas systems can be contaminated with aqueous H2S. This environment is very aggressive to the steels used for the transport and processing of these products. Hydrogen absorption into steel may result, and provokes hydrogen induced cracking(HIC) in the absence of applied stress. In the presence of applied or residual stress, the failure process can occur by sulphide stress cracking (SSC) or stress oriented hydrogen induced cracking (SOHIC). The resistance of steels is closely related to the microstructure features: non-metallic inclusions, hard phase constituents, banded structures etc. This thesis summarizes results of HIC and SSC resistance of pipelines steels: two carbon micro alloyed steels (X52 and X60 according to API 5L Specification) and one 225 duplex stainless steel (austenite – ferrite microstructure). Materials have been tested according to NACE TM 0284 (HIC) and TM 0177 - Method A (SSC). To obtain detailed information about material behaviour in the presence of hydrogen, electrochemical permeation tests were performed as well. This method lets know the hydrogen diffusivity in these materialsand the hydrogen trapping. Some permeation tests were followed by vacuum outgasing at 600°C, to obtain information about irreversible trapping. The different tests have been achieved in as-received state (AR, after rolling) and after a laboratory heat treatment (HT, quenching and tempering). Influence of samples taking orientation has been also examined. Microstructure and fracture surfaces of broken SSC specimens analysis was performed by means of optical metallography and scanning electron microscopy.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (172-A1-B12 p.)
  • Annexes : Bibliogr. 107 réf.

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  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TH 63959
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