Nouvelles connaissances sur la stabilité de l’acier sous l’influence de l’hydrogène
Des chercheurs du Laboratoire fédéral d'essai des matériaux et de recherche (Empa) étudient les mécanismes qui conduisent à la fragilisation de l'acier par l'hydrogène. Leurs connaissances seront utilisées pour construire des ponts plus solides et pour améliorer les infrastructures de stockage et de transport de l'hydrogène vert.
Des chercheurs du Laboratoire de technologie d’assemblage et de corrosion du Laboratoire fédéral d’essai des matériaux et de recherche(Empa) étudient les mécanismes qui conduisent à la fragilisation de l’acier par l’hydrogène. L’équipe de Chiara Menegus et Claudia Cancellieri s’intéresse en particulier à l’action de l’hydrogène à l’interface entre une couche de passivation et le métal, peut on lire dans un communiqué de presse.
Par couche de passivation, on entend une couche d’oxyde d’environ 5 nanomètres d’épaisseur qui se forme lors de l’oxydation du chrome contenu dans l’acier. La couche de passivation protège l’acier de la corrosion. Cependant, des études ont montré que certains atomes d’hydrogène peuvent réagir à l’interface entre la couche de passivation et le métal et dégrader la couche d’oxyde protectrice. Cela finit par fragiliser l’acier et peut provoquer des ruptures de matériau, comme cela a été observé sur des bâtiments tels que le pont Carolas à Dresde, le gratte-ciel londonien 122 Leadenhall Street ou certaines parties du Bay Bridge à San Francisco.
La détection des atomes d’hydrogène dans l’interface est toutefois compliquée. « Il est difficile d’étudier une interface cachée à l’intérieur d’un matériau sans détruire l’échantillon », explique Claudia Cancellieri, directrice de recherche, citée dans le communiqué.
Pour leurs recherches, les chercheurs ont utilisé la spectroscopie photoélectronique à rayons X durs (en anglais : Hard X-ray Photoelectron Spectroscopy, ou HAXPES). Cette méthode a permis de montrer que l’hydrogène dégradait la couche de passivation.
Dans une prochaine étape, en collaboration avec le Ion Beam Physics Lab de l’École polytechnique fédérale de Zurich(EPFZ), différents alliages fer-chrome seront étudiés et des couches d’oxyde résistantes seront trouvées. Les résultats de ces recherches pourraient conduire à la construction de ponts durables et à de meilleures infrastructures pour le stockage et le transport de l’hydrogène, peut-on lire dans le communiqué.