Électrolyse, ce que j'ai compris.

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kebir31
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Re: Électrolyse, ce que j'ai compris.

Message non lu par kebir31 »

Jardeheu 972 a écrit :
22/05/2020 2:26
Tu as plus d'info là- dessus ou une source consultable ?
Non, à l'époque où j'avais été confronté à ce problème, je n'avais pas internet :mrgreen:
Tu peux taper "hydrogen embrittlement", en Anglais.

Le pire dans ce phénomène, c'est que une fois la vis serrée, ça ne pète pas tout de suite. ça fait un peu bizarre de retrouver tous les produits assemblés la veille, qui tombent en morceaux le matin parce que les vis sont mortes pendant la nuit :sm1: (le fournisseur de visserie avait oublié le process de cuisson post-électrolyse)
This manual should be used to find out where the water is leaking from. Due to the nature of the design and construction of the Defender this can prove to fairly difficult. The fact that water moves in seemingly random directions also adds to the problem
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RR VM 1992
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Re: Électrolyse, ce que j'ai compris.

Message non lu par RR VM 1992 »

kebir31 a écrit :
22/05/2020 11:59
.../...
Tu peux taper "hydrogen embrittlement", en Anglais.
../...
Effectivement l'article Wikipédia est pas mal ; voir copie de la traduction :

Fragilisation par l'hydrogène

Fissures induites par l'hydrogène (HIC)

Les aciers ont été fragilisés par l'hydrogène par chargement cathodique. Un traitement thermique (cuisson) a été utilisé pour réduire la teneur en hydrogène. Des temps de cuisson plus courts ont entraîné des temps de rupture plus rapides en raison d'une teneur en hydrogène plus élevée. [1]
La fragilisation par l'hydrogène (HE), également connue sous le nom de craquage assisté par l'hydrogène (HAC) et de craquage induit par l'hydrogène (HIC), décrit la fragilisation du métal après avoir été exposé à l' hydrogène . Il s'agit d'un processus complexe qui n'est pas complètement compris en raison de la variété et de la complexité des mécanismes qui peuvent conduire à la fragilisation. Les mécanismes qui ont été proposés pour expliquer la fragilisation comprennent la formation d' hydrures cassants, la création de vides qui peuvent conduire à des bulles et à une augmentation de pression dans un matériau et une dé-cohésion améliorée ou une plasticité localisée qui aident à la propagation des fissures. [2]

Pour que la fragilisation par l'hydrogène se produise, une combinaison de trois conditions est requise:

la présence et la diffusion d'hydrogène
un matériau sensible
stress
L'hydrogène est souvent introduit lors de la fabrication à partir d'opérations telles que le formage , le revêtement, le placage ou le nettoyage. L'hydrogène peut également être introduit au fil du temps ( fragilisation externe ) par l'exposition à l'environnement (sols et produits chimiques, y compris l'eau), les processus de corrosion (en particulier la corrosion galvanique ), y compris la corrosion d'un revêtement et la protection cathodique .

Le phénomène de fragilisation par l'hydrogène a été décrit pour la première fois en 1875 [3].

Contenu
Mécanismes
Pendant la fragilisation par l'hydrogène, l'hydrogène est introduit à la surface d'un métal et des atomes d'hydrogène individuels [ citation nécessaire ] diffusent à travers la structure métallique. Parce que la solubilité de l'hydrogène augmente à des températures plus élevées, l'augmentation de la température peut augmenter la diffusion de l'hydrogène. Lorsqu'elle est assistée par un gradient de concentration où il y a significativement plus d'hydrogène à l'extérieur du métal qu'à l'intérieur, la diffusion de l'hydrogène peut se produire même à des températures plus basses.

Il existe une variété de mécanismes qui ont été proposés: [2]

Pression interne:
Les espèces d'hydrogène adsorbées se recombinent pour former des molécules d'hydrogène, créant une pression à l'intérieur du métal. Cette pression peut augmenter à des niveaux où le métal a une ductilité, une ténacité et une résistance à la traction réduites, jusqu'au point où il se fissure ( fissuration induite par l'hydrogène ou HIC). [4]

Formation d'hydrure métallique:
La formation d'hydrures cassants avec le matériau d'origine permet aux fissures de se propager de manière fragile.

Transformations de phase:
Des transformations de phase se produisent pour certains matériaux en présence d'hydrogène.

Décohésion renforcée par l'hydrogène:
Décohésion renforcée par l'hydrogène (HEDE) où la force des liaisons atomiques du matériau d'origine est réduite.

Plasticité localisée renforcée par l'hydrogène:
La plasticité localisée renforcée par l'hydrogène (HELP) est le processus où la génération et le mouvement des dislocations sont améliorés et entraînent une déformation localisée, comme au bout d'une fissure, augmentant la propagation de la fissure avec moins de déformation dans le matériau environnant, donnant un aspect cassant à la fracture. Des expériences ont montré que les dislocations stationnaires commencent à se déplacer lorsque l'hydrogène moléculaire est dissocié et absorbé dans un matériau précontraint.

Formation de postes vacants à hydrogène amélioré:
La production de postes vacants peut être augmentée en présence d'hydrogène, mais comme les postes vacants ne peuvent pas être facilement éliminés, cette proposition est incompatible avec les observations, l'élimination de l'hydrogène réduit la fragilisation.

Émissions de dislocation améliorées par l'hydrogène:
L'émission de dislocation améliorée par l'hydrogène propose que l'hydrogène soit adsorbé sur la surface et permet de générer des dislocations à des niveaux de contrainte plus faibles, augmentant ainsi le niveau de plasticité localisée au fond d'une fissure lui permettant de se propager plus librement.

Sensibilité aux matériaux
L'hydrogène fragilise une variété de substances, notamment l'acier, [5] [6] [7] l' aluminium (à haute température uniquement [8] ) et le titane . [9] Le fer austempered est également sensible, bien que l'acier austempered (et peut-être d'autres métaux austempered) présentent une résistance accrue à la fragilisation par l'hydrogène. [dix]

Lors d'essais de traction effectués sur plusieurs métaux de structure dans un environnement d'hydrogène moléculaire à haute pression, il a été démontré que les aciers inoxydables austénitiques , l'aluminium (y compris les alliages), le cuivre (y compris les alliages, par exemple le cuivre au béryllium ) ne sont pas sensibles à la fragilisation par l'hydrogène avec un quelques autres métaux. [11] [12]

Aciers
Si l'acier est exposé à l'hydrogène à des températures élevées, l'hydrogène se diffusera dans l' alliage et se combinera avec le carbone pour former de minuscules poches de méthane aux surfaces internes comme les joints de grains et les vides. Ce méthane ne diffuse pas hors du métal, s'accumule dans les vides à haute pression et initie des fissures dans l'acier. Ce processus de lixiviation sélective est connu sous le nom d'attaque à l'hydrogène , ou attaque à l'hydrogène à haute température, et conduit à une décarburation de l'acier et à une perte de résistance et de ductilité.

L'acier avec une résistance à la traction ultime inférieure à 1000 MPa (~ 145 000 psi) ou une dureté inférieure à 32 HRC n'est généralement pas considéré comme sensible à la fragilisation par l'hydrogène. À titre d'exemple de fragilisation sévère à l'hydrogène, l'allongement à la rupture de l' acier inoxydable trempé par précipitation 17-4PH a été mesuré pour passer de 17% à seulement 1,7% lorsque des échantillons lisses ont été exposés à de l'hydrogène à haute pression.

À mesure que la résistance des aciers augmente, la sensibilité à la fragilisation par l'hydrogène augmente. Dans les aciers à haute résistance, tout ce qui dépasse une dureté de HRC 32 peut être sensible au craquage précoce de l'hydrogène après des processus de placage qui introduisent de l'hydrogène. Ils peuvent également subir des défaillances à long terme à tout moment de plusieurs semaines à plusieurs décennies après leur mise en service en raison de l'accumulation d'hydrogène au fil du temps provenant de la protection cathodique et d'autres sources. De nombreuses défaillances ont été signalées dans la plage de dureté de HRC 32-36 et plus; par conséquent, les pièces de cette gamme doivent être vérifiées pendant le contrôle de qualité pour s'assurer qu'elles ne sont pas sensibles.

cuivre
Les alliages de cuivre qui contiennent de l'oxygène peuvent être fragilisés s'ils sont exposés à l'hydrogène chaud. L'hydrogène diffuse à travers le cuivre et réagit avec les inclusions de Cu 2 O, formant H 2 O ( eau ), qui forme alors des bulles sous pression aux joints des grains. Ce processus peut littéralement éloigner les grains les uns des autres et est connu sous le nom de fragilisation par la vapeur (parce que de la vapeur est produite, pas parce que l'exposition à la vapeur cause le problème).

Vanadium, nickel et titane
Un grand nombre d'alliages de vanadium, de nickel et de titane absorbent des quantités importantes d'hydrogène. Cela peut conduire à une expansion volumique importante et à des dommages à la structure cristalline conduisant à des alliages très fragiles. Il s'agit d'un problème particulier lors de la recherche d'alliages à base de non-palladium à utiliser dans les membranes de séparation d'hydrogène. [13]

Sources d'hydrogène
Il existe de nombreuses sources de fragilisation par l'hydrogène, mais elles peuvent être divisées en deux catégories en fonction de la façon dont l'hydrogène est introduit dans le métal; Fragmentation interne de l'hydrogène (IHE) et fragilisation de l'hydrogène dans l'environnement (HEE). La première catégorie provient de l'hydrogène préexistant déjà présent dans le métal depuis la création et la deuxième catégorie est de l'hydrogène introduit à partir de l'environnement dans lequel se trouve le métal. , usinage électrochimique, soudage, profilage et traitements thermiques. Les exemples de fragilisation environnementale de l'hydrogène comprennent la corrosion générique due à l'exposition à l'environnement ou à une mauvaise application de diverses mesures de protection. [14]

La fragilisation par l'hydrogène peut se produire au cours de diverses opérations de fabrication ou d'utilisation opérationnelle - partout où le métal entre en contact avec l'hydrogène atomique ou moléculaire. Les processus qui peuvent y conduire incluent la protection cathodique , la phosphatation , le décapage et la galvanoplastie . Un cas particulier est le soudage à l'arc , dans lequel l'hydrogène est libéré de l'humidité, comme dans le revêtement des électrodes de soudage. [9] [15] Pour minimiser cela, des électrodes spéciales à faible teneur en hydrogène sont utilisées pour le soudage des aciers à haute résistance. D'autres mécanismes d'introduction d'hydrogène dans le métal sont la corrosion galvanique , ainsi que les réactions chimiques avec des acides ou d'autres produits chimiques. L'une de ces réactions chimiques implique le sulfure d'hydrogène dans le craquage sous contrainte de sulfure (SSC), un problème important pour les industries du pétrole et du gaz. [16]

Prévention
La fragilisation par l'hydrogène peut être évitée grâce à plusieurs méthodes, toutes centrées sur la minimisation du contact entre le métal et l'hydrogène, en particulier lors de la fabrication et de l'électrolyse de l'eau. Les procédures de fragilisation telles que le décapage à l'acide doivent être évitées, de même qu'un contact accru avec des éléments tels que le soufre et le phosphate. L'utilisation d'une solution et de procédures de galvanoplastie appropriées peut également aider à prévenir la fragilisation par l'hydrogène. [17]

Si le métal n'a pas encore commencé à se fissurer, la fragilisation par l'hydrogène peut être inversée en supprimant la source d'hydrogène et en provoquant la diffusion de l'hydrogène dans le métal par traitement thermique. [18] Ce processus de fragilisation, connu sous le nom de "cuisson", est utilisé pour surmonter les faiblesses de méthodes telles que la galvanoplastie qui introduisent de l'hydrogène dans le métal, mais n'est pas toujours entièrement efficace car un temps et une température suffisants doivent être atteints. [19] Des tests tels que ASTM F1624 peuvent être utilisés pour identifier rapidement le temps de cuisson minimum (en testant en utilisant la conception des expériences , un nombre relativement faible d'échantillons peut être utilisé pour déterminer cette valeur). Ensuite, le même test peut être utilisé comme contrôle de qualité pour évaluer si la cuisson était suffisante pour chaque lot.

Dans le cas de la soudure, souvent en préchauffant et en post-chauffant, le métal est appliqué pour permettre à l'hydrogène de se diffuser avant de causer des dommages. Cela se fait spécifiquement avec des aciers à haute résistance et des aciers faiblement alliés tels que les alliages chrome / molybdène / vanadium. En raison du temps nécessaire pour recomposer les atomes d'hydrogène dans les molécules d'hydrogène, le craquage de l'hydrogène dû au soudage peut se produire plus de 24 heures après la fin de l'opération de soudage.

Une autre façon de prévenir ce problème est la sélection des matériaux. Cela créera une résistance inhérente à ce processus et réduira le besoin de post-traitement ou de surveillance constante des échecs. Certains métaux ou alliages sont très sensibles à ce problème, donc le choix d'un matériau qui est peu affecté tout en conservant les propriétés souhaitées fournirait également une solution optimale. De nombreuses recherches ont été effectuées pour cataloguer la compatibilité de certains métaux avec l'hydrogène. [20] Des tests tels que ASTM F1624 peuvent également être utilisés pour classer les alliages et les revêtements lors de la sélection des matériaux afin de garantir (par exemple) que le seuil de fissuration est inférieur au seuil de fissuration par corrosion sous contrainte assistée par l'hydrogène. Des tests similaires peuvent également être utilisés pendant le contrôle de la qualité pour qualifier plus efficacement les matériaux produits d'une manière rapide et comparable.

Tester
La plupart des méthodes analytiques de fragilisation par l'hydrogène impliquent l'évaluation des effets de (1) l'hydrogène interne issu de la production et / ou (2) des sources externes d'hydrogène telles que la protection cathodique. Pour les aciers, il est important de tester en laboratoire des échantillons qui sont au moins aussi durs (ou plus durs) que les pièces finales. Idéalement, les échantillons doivent être faits du matériau final ou du représentant le plus proche possible, car la fabrication peut avoir un impact profond sur la résistance à la fissuration assistée par l'hydrogène.

Il existe de nombreuses normes ASTM pour tester la fragilisation par l'hydrogène:

ASTM B577 est la méthode d'essai standard pour la détection de l'oxyde cuivreux (sensibilité à la fragilisation par l'hydrogène) dans le cuivre . Le test se concentre sur la fragilisation par l'hydrogène des alliages de cuivre, y compris une évaluation métallographique (méthode A), des tests dans une chambre chargée d'hydrogène suivie d'une métallographie (méthode B), et la méthode C est la même que B mais comprend un test de pliage.
ASTM B839 est la méthode d'essai standard pour la fragilisation résiduelle dans les articles revêtus métalliques, filetés à l'extérieur, les attaches et la méthode de coin incliné par tige .
ASTM F519 est la méthode d'essai standard pour l'évaluation de la fragilisation mécanique à l'hydrogène des processus de placage / revêtement et des environnements de service . Il existe 7 modèles d'échantillons différents et les deux tests les plus communs sont (1) le test rapide, le test Rising Step Load (RSL) selon ASTM F1624 et (2) le test de charge soutenue, qui prend 200 heures. Le test de charge soutenue est toujours inclus dans de nombreuses normes existantes, mais la méthode RSL est de plus en plus adoptée en raison de la vitesse, de la répétabilité et de la nature quantitative du test. La méthode RSL fournit un classement précis de l'effet de l'hydrogène provenant de sources internes et externes.
ASTM F1459 est la méthode d'essai standard pour la détermination de la sensibilité des matériaux métalliques au test de fragilisation par l'hydrogène gazeux (HGE) . [21] Le test utilise un diaphragme chargé d'une pression différentielle.
ASTM G142 est la méthode d'essai standard pour la détermination de la sensibilité des métaux à la fragilisation dans les environnements contenant de l'hydrogène à haute pression, haute température ou les deux . [22] Le test utilise un échantillon de traction cylindrique testé dans une enceinte pressurisée avec de l'hydrogène ou de l' hélium .
ASTM F1624 est la méthode d'essai standard pour la mesure du seuil de fragilisation à l'hydrogène dans l'acier par la technique de chargement par étapes incrémentielles . Le test utilise la méthode de chargement par étapes incrémentielles (ISL) ou de charges par paliers croissants (RSL) pour tester quantitativement la contrainte de seuil de fragilisation par l'hydrogène pour le début de la fissuration induite par l'hydrogène en raison des revêtements et des revêtements provenant de la fragilisation par l'hydrogène interne (IHE) et de l'hydrogène environnemental. Fragilisation (EHE). [23] [24] F1624 fournit une mesure quantitative rapide des effets de l'hydrogène à la fois à partir de sources internes et de sources externes (ce qui est accompli en appliquant une tension sélectionnée dans une cellule électrochimique). L'essai F1624 est effectué en comparant une résistance à la traction à rupture rapide standard à la résistance à la rupture d'un essai de charge à gradins ascendants où la charge est maintenue pendant des heures à chaque étape. Dans de nombreux cas, elle peut être effectuée en 30 heures ou moins.
ASTM F1940 est la méthode d'essai standard pour la vérification du contrôle des processus afin de prévenir la fragilisation par l'hydrogène dans les fixations plaquées ou revêtues . [25] Bien que le titre comprenne désormais explicitement le mot attaches, F1940 n'était pas initialement destiné à ces fins. Le F1940 est basé sur la méthode F1624 et est similaire au F519 mais avec différents rayons radiculaires et facteurs de concentration de contraintes. Lorsque les échantillons présentent un seuil de fissuration de 75% de la résistance à la rupture nette, le bain de placage est considéré comme «non fragilisant».
Il existe de nombreuses autres normes connexes pour la fragilisation par l'hydrogène:

NACE TM0284-2003 ( NACE International ) Résistance à la fissuration induite par l'hydrogène
ISO 11114-4: 2005 ( ISO ) Méthodes d'essai pour sélectionner des matériaux métalliques résistants à la fragilisation par l'hydrogène.
Méthode d'essai standard pour l'évaluation de la fragilisation mécanique à l'hydrogène des processus de placage / revêtement et des environnements de service [26]
Échecs notables de la fragilisation par l'hydrogène
En 2013, six mois avant son ouverture, la travée est du pont d'Oakland Bay a échoué lors des essais. Des ruptures catastrophiques se sont produites dans les boulons de cisaillement dans la travée, après seulement deux semaines de service, la défaillance étant attribuée à la fragilisation, peut-être de l'environnement. [27]
Dans la ville de Londres , le 122 Leadenhall Street , généralement connu sous le nom de «Cheesegrater», a souffert de fragilisation par l'hydrogène dans de nombreux boulons en acier, trois boulons ayant cassé en 2014 et 2015. De vastes travaux d'assainissement ont été lancés.
Def 110 TD4 HCPU cellule raid / Un Range VM 1992 / Cinq Discovery 300 TDI 1996+1997+1998 dont un Camel :sm6:
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Jardeheu 972
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Re: Électrolyse, ce que j'ai compris.

Message non lu par Jardeheu 972 »

Merci pour vos contributions. :D

Je ne connaissais pas ce phénomène en particulier. Les conséquences peuvent être importantes.
Ce que j'ai retenu, c'est que ce phénomène n'est pas facile à maîtriser voir impossible dans le cas d'une électrolyse maison.

Du coup, j'ajouterai bien une mise en garde dans le post de depart pour déconseiller de procéder à une électrolyse, quelqu'elle soit, sur des pièces de sécurité ou fortement sollicitées.

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