Développement de mini-éprouvettes pour évaluer la ténacité de tubes de transport pour application H2

La transition vers des sources d'énergie renouvelables a suscité un intérêt croissant pour l'hydrogène en tant que vecteur énergétique propre, notamment dans les applications de transport. Cependant, l'interaction de l'hydrogène avec les matériaux, en particulier les aciers utilisés dans les gazoducs, présente des défis liés à la fragilisation par l'hydrogène (FH), qui compromet la performance des matériaux. Cette recherche se concentre sur le développement et l'application de mini-éprouvettes pour évaluer les propriétés mécaniques des aciers de pipeline dans des environnements contenant de l'hydrogène.Cette thèse est réalisée dans le cadre de la Chaire Industrielle ANR MESSIAH, en collaboration avec Air Liquide et Mannesmann Precision Tubes France. Elle vise à développer des méthodologies expérimentales pour tester des mini-éprouvettes extraites de pipelines en service afin d'évaluer la dégradation induite par l'hydrogène gazeux. La nouveauté de cette approche réside dans l'utilisation d'échantillons de petite taille pour des essais mécaniques avancés, offrant une solution pratique pour des évaluations in-situ tout en préservant l'intégrité structurelle des infrastructures critiques.La thèse examine deux types d'acier, un alliage moderne et un acier vintage, afin d'évaluer l'influence des caractéristiques microstructurales, telles que les inclusions, sur la susceptibilité à la FH. Les essais mécaniques incluent des tests de traction et de ténacité à la rupture réalisés dans des conditions atmosphériques et sous hydrogène gazeux. Un banc d'essai innovant a été développé pour réaliser la caractérisation mécanique de la fragilisation par l'hydrogène en milieu gazeux à l'aide de mini-éprouvettes.Les résultats principaux de cette recherche montrent que les mini-éprouvettes sont efficaces pour capturer le comportement de fracture et les effets de la fragilisation par l'hydrogène dans les aciers de pipeline. Grâce à des essais mécaniques et à une caractérisation approfondie de la rupture, l'étude discute de la corrélation entre les résultats obtenus avec des mini-éprouvettes et des éprouvettes de taille standard, dans le but de valider la fiabilité des tests sur mini-éprouvettes pour l'analyse de la dégradation des matériaux.Les résultats de cette recherche contribueront à la normalisation des tests sur mini-éprouvettes pour les infrastructures exposées à l'hydrogène. De plus, ils apportent des connaissances sur les performances mécaniques des aciers sous exposition à l'hydrogène, soutenant ainsi la conception et la sécurité des futurs systèmes de transport d'hydrogène.