ASTM E1681: Test KIH sur matériaux métalliques
L'essai KIH désigne l'essai de mécanique de la rupture servant à déterminer le facteur d'intensité de contrainte de la valeur de seuil (KIH) d'un matériau métallique dans un environnement d'hydrogène. L’ASTM E1681 distingue ici deux types de charge: le test KIH à déplacement constant et le test KIH à force constante sur des éprouvettes CT pré-fissurées par la fatigue.
L’objectif de ce test KIH selon ASTM E1681 est d'évaluer l'aptitude des matériaux métallique à leur utilisation dans des tuyaux et pipelines spécialement adaptés au transport de l'hydrogène.
Normes Réalisation de l'essai Grandeurs caractéristiques Éprouvettes Produits adaptés Demander Brochure sur l’hydrogène
Principales normes pour le test KIH
Les normes suivantes sont applicables au test KIH et la détermination du facteur d'intensité de la contrainte de la valeur de seuil (KIH) dans un environnement d'hydrogène (KIH):
- ASME B31.12 – Standard on Hydrogen Piping and Pipelines
Cette norme définit la sécurité des pipelines et fait état d’exigences pour les pipelines transportant de l'hydrogène aux états gazeux et liquide. - ASME BPVC.VIII.3 - ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Division 3, Alternative Rules for Construction of High Pressure Vessels
Cette norme contient les conditions limites pour l'essai dans l'hydrogène sous pression et, selon la méthode d'essai, contient d'autres exigences pour le calcul de KIH. - ASTM E1681 - Standard Test Method for Determining Threshold Stress Intensity Factor for Environment-Assisted Cracking of Metallic Materials
L’ASTM E1681 précise comment déterminer le facteur d’intensité de contrainte de la valeur de seuil (KIH) pour la fissuration induite par l'hydrogène.
Réalisation de l'essai selon ASTM E1681
Avant le test KIH , l’éprouvette CT est soumise à pré-fissuration par fatigue à l’aide d’une machine d’essai servohydraulique. Pour terminer, l’éprouvette CT pré-fissurée sera soumis à une contrainte dans un environnement d'hydrogène gazeux. L’ASTM E1681 distingue principalement deux types de charge: soit l'éprouvette est maintenue sous une déformation constante (constant displacement), soit elle est maintenue sous une force constante (constant force) pendant une période donnée. Une propagation de la fissure ou une rupture pourra alors se produire, mais pas nécessairement.
Le test KIH (constant displacement) ne nécessite pas de machine d'essai. L’éprouvette est ici précontrainte à une déformation constante, déterminée, à l'aide d'une vis dans un environnement inerte. Pour ce faire, l’expansion de cette éprouvette CT par une charge de boulon (load line displacement) sera mesurée à l’aide d’un extensomètres Clip-On. Pour le test KIH (constant force), une machine d’essai, telle par exemple une machine d'essai de fatigue électromécanique, qui chargera l’éprouvette CT pré-fissurée à une force de traction déterminée, est nécessaire.
Le test KIH (constant displacement) devra d'autre part respecter les étapes suivantes:
- Pré-fissuration de l’éprouvette CT dans une machine d'essai dynamique
- Expansion de l'éprouvette CT en atmosphère inerte à l'aide de l'extensomètre Clip-On
- Chargement de l’éprouvette CT et introduction dans l’autoclave
- Mise en contact de l'autoclave avec de l'hydrogène sous pression pendant 1 000 heures
- Prélèvement de l'éprouvette CT pour examen visuel de la surface de rupture
Principales grandeurs caractéristiques selon ASTM E1681
Ces valeurs caractéristiques selon ASTM E1681 sont utilisées pour évaluer la résistance d'un matériau métallique à la fissuration induite par l'hydrogène:
- KIH
KIH est l’abréviation anglophone de "Threshold Stress Intensity Factor". KIH est défini comme la valeur seuil du facteur d'intensité de contrainte. - KIEAC et KEAC
EAC est l’abréviation anglophone pour „Evironmental Assisted Cracking“. KIEAC et KEAC sont définis comme la valeur la plus élevée du facteur d'intensité de contrainte pour laquelle ne surviendra ni défaillance ni propagation de fissures. KIEAC est donc la contrainte maximale admissible en termes de fissures ou entailles existantes, garantissant encore un fonctionnement sûr.
Exigences relatives aux éprouvettes selon ASTM E1681
Lors de la sélection des éprouvettes pour le test KIH, les exigences de taille et épaisseurs minimales d'éprouvette spécifiées par la norme ASTM E1681 devront par conséquent être respectées..
Les formes éprouvettes suivantes sont autorisées:
- Éprouvettes CT avec charge de boulon (pour le test KIH "constant displacement")
- Éprouvettes CT (pour le test KIH "constant force")
