Thèse soutenue

Impact de la concentration en hydrogène sur les processus de dissolution et de passivation d’un acier inoxydable austénitique
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Auteur / Autrice : Malo Duportal
Direction : Abdelali OudrissCatherine Savall
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie des matériaux
Date : Soutenance le 17/12/2020
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 : Vincent Vignal
Examinateurs / Examinatrices : Abdelali Oudriss, Catherine Savall, Vincent Vignal, Olivier Devos, Kim Verbeken, Christine Blanc, Xavier Feaugas, Frantz Martin
Rapporteurs / Rapporteuses : Olivier Devos, Kim Verbeken

Résumé

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De nombreux phénomènes sont susceptibles d’occasionner l’adsorption puis l’absorption d’hydrogène à la surface d’un matériau, modifiant ainsi ses propriétés intrinsèques de cœur comme de surface. En particulier, l’hydrogène introduit peut impacter les processus de corrosion, sujet encore que peu exploré et qui reste à interroger. Dans ce cadre, le présent travail a pour objet d’évaluer l’impact de l’absorption d’hydrogène sur les mécanismes de dissolution et passivation d’un acier inoxydable austénitique AISI 316L. Dans un premier temps, une caractérisation fine de la distribution d’hydrogène a été conduite. Les résultats obtenus ont montré un fort gradient de concentration permettant d’estimer le coefficient de diffusion ainsi que la concentration locale d’hydrogène. De plus, des techniques de caractérisation telles que le MET et la nano-indentation ont révélé que cette localisation induit une augmentation de la dureté, la formation de défauts de type dislocations, ainsi qu’une transformation locale de phase (γ→ε). Dans un deuxième temps, l’impact de l’absorption d’hydrogène sur les processus anodiques de l’alliage a été questionné. En particulier, les essais électrochimiques réalisés ont montré une augmentation des cinétiques dans le domaine anodique après absorption d’hydrogène. En présence du soluté le pic d’activité et la densité de courant passif sont sensiblement augmentés, et la résistance à la corrosion par piqûre est nettement altérée. Des analyses XPS ex-situ ont souligné le peu de modifications de la couche passive alors qu’une diminution significative de résistance a été clairement observée par EIS. Une augmentation des cinétiques de dissolution a clairement été établie par de analyses ICP, même si les poids respectifs de la dissolution et de l’oxydation de l’hydrogène n’ont pu être clairement quantifiés. Les modifications observées après chargement semblent en partie réversibles avec la désorption de l’hydrogène. Les résultats démontrent donc que l’hydrogène mobile est majoritairement responsable des effets observés, et que l’hydrogène piégé irréversiblement et les modifications métallurgiques induites par l’hydrogène et n’ont que peu d’effet sur les processus de corrosion même s’ils peuvent expliquer la non-réversibilité totale des effets observés.