Thèse soutenue

Étude de la sensibilité à la fragilisation par l’hydrogène de deux alliages de titane, le T40 et le TA6V ELI, sous polarisation cathodique en eau de mer par une approche locale de la rupture
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Auteur / Autrice : Alexandre Poloni
Direction : Xavier FeaugasJuan Creus
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie des matériaux
Date : Soutenance le 09/06/2020
Etablissement(s) : La Rochelle
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Euclide (La Rochelle ; 2018-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des Sciences de l’Ingénieur pour l’Environnement (La Rochelle)
Jury : Président / Présidente : Patrick Villechaise
Examinateurs / Examinatrices : Xavier Feaugas, Juan Creus, Patrick Villechaise, Eric Andrieu, Benoît Panicaud, Frantz Martin, Abdelali Oudriss, Simon Frappart
Rapporteurs / Rapporteuses : Eric Andrieu, Benoît Panicaud

Résumé

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Les objectifs de cette étude sont de comprendre les mécanismes de pénétration de l’hydrogène dans le titane sous polarisation cathodique en milieu marin et d’en évaluer les risques afin de donner un certain nombre de recommandations pour l’ingénieur. Les alliages T40 monophasé α et TA6V ELI biphasé α/β ont été choisis afin d’interroger l’influence de chacune des phases (α et β) et de leur distribution sur les phénomènes de fragilisation par l’hydrogène. Pour différents potentiels cathodiques, les cinétiques d’absorption de l’hydrogène dans différents milieux et particulièrement en eau de mer artificielle ont été étudiées. Elles sont très comparables entre les deux types d’alliages bien que les mécanismes mis en jeu et les concentrations en hydrogène atteintes pour chacun soient différents. La localisation des hydrures influencée par la structure métallographique des alliages est questionnée. Celle-ci conditionne les évolutions des propriétés mécaniques étudiées au travers d’essais de traction pour différentes orientations de sollicitation, teneurs en hydrogène et rayons d’entaille. La modélisation par éléments finis de chacun des essais permet d’accéder à des critères locaux d’endommagement et de rupture (contrainte hydrostatique versus déformation plastique équivalente). L’ensemble des travaux nous a permis de proposer des abaques reliant les évolutions des propriétés mécaniques à la concentration en hydrogène. D’autre part, une comparaison des résultats des expériences en laboratoire avec ceux des essais par couplage galvanique avec des anodes sacrificielles en eau de mer naturelle nous a permis de valider un seuil de potentiel de couplage galvanique maximal utilisable de -1,1 V/ECS en eau de mer, dans le cadre des conditions d’étude.