Qu'est-ce que l'essai de corrosion sous contrainte SSC contre le sulfure d'hydrogène ?

La fissuration sous contrainte par le sulfure (SSC) est une forme de fragilisation par l'hydrogène et un mécanisme de fissuration cathodique. Elle ne doit pas être confondue avec la fissuration par corrosion sous contrainte, qui est un mécanisme de fissuration anodique. Les alliages sensibles, en particulier les aciers, réagissent avec le sulfure d'hydrogène (H2S) pour former des sulfures métalliques (MeS) et de l'hydrogène atomique (H-) comme sous-produits de la corrosion. L'hydrogène atomique se combine à la surface du métal pour former du H2 ou se diffuse dans la matrice métallique. Le soufre étant un poison de recombinaison de l'hydrogène, la quantité d'hydrogène atomique qui se recombine à la surface pour former de l'H2 est fortement réduite, ce qui augmente la quantité d'hydrogène atomique qui se diffuse dans la matrice métallique. C'est ce qui rend l'environnement humide du H2S si hostile.

La fissuration sous contrainte par le sulfure étant une forme de fragilisation par l'hydrogène, elle est plus susceptible de se produire à la température ambiante ou à une température légèrement inférieure. La fissuration sous contrainte due au sulfure est particulièrement importante dans l'industrie du gaz et du pétrole, où les matériaux traités (gaz naturel et pétrole brut) contiennent généralement des quantités significatives de sulfure d'hydrogène. Les équipements en contact avec des environnements H2S peuvent être évalués conformément à la norme NACE MR0175/ISO15156 pour les environnements de production de pétrole et de gaz ou à la norme NACE MR0103 pour les environnements de raffinage de pétrole et de gaz.

NACE MR0103/ISO17945 for oil and gas refining environments for sour service ratings. “High Temperature Hydrogen Attack” (HTHA) does not rely on atomic hydrogen. At high temperatures and high hydrogen partial pressures, hydrogen can diffuse into carbon steel alloys. In susceptible alloys, hydrogen combines with carbon in the alloy to form methane. Methane molecules create a pressure buildup in the metal lattice voids, causing the metal to become brittle or even crack.

The SSC test standard describes a number of different procedures to simulate and evaluate a material’s response to the combination of mechanical strength and corrosion attack. Various H2S solutions and chloride content solutions can be used to simulate acidic environments.One test method specifies a procedure for loading a tensile test specimen in a container containing a corrosive solution at a specific stress level. The “stress ring” is a practical and precise instrument for evaluating resistance to SSC.

Une autre méthode consiste à déformer une série d'échantillons rectangulaires en appliquant différentes contraintes de flexion à l'aide d'un instrument spécifique, tel qu'un gabarit de flexion à quatre points. Sur la base des données d'essai de plusieurs spécimens à différentes déformations, le facteur de contrainte du seuil critique (Sc) a été calculé. Les échantillons ont été immergés dans une solution acide pendant 720 heures, puis retirés, nettoyés et inspectés pour détecter la présence de fissures.