Qu'est-ce que l'embrigolage de l'hydrogène?

La fragilisation par l'hydrogène est un problème grave, elle peut provoquer des changements dans la structure des matériaux et entraîner une forte diminution des propriétés mécaniques. Malgré des décennies de recherches approfondies, il existe encore de nombreuses incertitudes sur la fragilisation de l'hydrogène.

Connaissance de base de la fragilisation par l'hydrogène

Les matériaux les plus sensibles à la fragilisation par l'hydrogène comprennent l'acier à haute résistance, les alliages de titane et les alliages d'aluminium. L'entrée de l'hydrogène dans les métaux et les alliages est un facteur important dans la formation de la fragilisation par l'hydrogène. Ce processus lui-même est assez complexe et le taux d'entrée de l'hydrogène dépend également de nombreuses variables. En plus de la corrosion, les sources d'hydrogène comprennent également des procédés de fabrication de l'acier, une décomposition inappropriée des lubrifiants, des environnements de traitement thermique, des procédés de soudage et des traitements mécaniques dans des environnements humides. De plus, la majorité des risques de fragilisation semblent survenir pendant le processus électrochimique de traitement de surface.

La fragilisation de l'hydrogène peut être divisée en deux catégories principales

1. la fragilisation interne de l'hydrogène, qui est causée par l'absorption excessive d'hydrogène gazeux par les matériaux métalliques pendant les processus de fusion, de forgeage, de soudage, de galvanoplastie ou de décapage;

2. La fragilisation de l'hydrogène dans l'environnement, qui est une fracture fragile produite sous l'action combinée de la contrainte et de l'atmosphère d'hydrogène ou d'autres milieux contenant de l'hydrogène.

Des exemples typiques de fragilisation par l'hydrogène se produisent dans des matériaux tels que l'acier au carbone et l'acier allié. La résistance ou la dureté des fixations est un paramètre de base.

Boulons, vis et goujons avec une résistance à la traction supérieure à 1000MPa, une dureté du noyau supérieure à 320HV et une dureté de surface minimale de 450HV; des fixations à haute résistance telles que des vis autotaraudeuses d'une dureté supérieure à 40HRC; et les rondelles élastiques d'une dureté supérieure à 40HRC risquent de fragilisation par l'hydrogène.

La fragilisation à l'hydrogène dans les fixations est un processus de rupture fragile retardée. Les fractures se produisent après l'installation et ne se produisent que sur les fixations sous contrainte de traction (à très peu d'exceptions près, comme certains composants de ressort spéciaux formés à froid qui ont une contrainte de traction résiduelle et peuvent se fracturer même sans installation). Le niveau de contrainte de traction dans les fixations est un paramètre décisif car les fixations sont plus susceptibles de subir une fracture de fragilisation de l'hydrogène sous des forces de charge élevées. Cependant, les fixations peuvent également se fracturer même lorsque la résistance à la traction est inférieure à la charge appliquée. Cette défaillance se produit à un moment donné après l'assemblage des fixations. En règle générale, les fractures se produisent plusieurs heures ou quelques jours après l'installation de la fixation. La fragilisation à l'hydrogène se produit rarement dans les secondes ou les mois suivant l'assemblage, et lorsqu'elle se produit, elle se produit soudainement sans aucun avertissement ou signe évident. La défaillance des composants pendant le fonctionnement a généralement un coût élevé.

La surface de fracture de fragilisation de l'hydrogène présente une fracture non ductile. Les ingénieurs en matériaux expérimentés utilisent généralement la microscopie électronique à balayage pour l'inspection, et l'apparence de la fracture fragile est très similaire à celle causée par d'autres causes de fracture intergranulaire.

Sérieux Figure 1: La fragilisation de l'hydrogène provoquant une fracture intergranulaire des boulons

L'apparition de la fragilisation par l'hydrogène passe par les étapes suivantes

1. hydrogène imprègne dans les attaches.

2. L'hydrogène dans la fixation diffuse dans les zones de contrainte à haute résistance.

3. L'hydrogène se sépare des joints de grains, des inclusions, des fractures et d'autres défauts.

4. la concentration en hydrogène critique est atteinte.

5. Les fissures se propagent du point 2 au point 5, jusqu'à ce que l'attache ne puisse plus supporter la force de charge appliquée et éventuellement se fracture.

Sérieux Figure 2: L'hydrogène dérivé de fissures s'infiltre dans les fixations

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