Les trois conditions
La CSC exige trois conditions simultanées :
- un matériau sensible — la sensibilité est propre à l'alliage, à son traitement thermique et à sa microstructure ;
- une contrainte de traction — contrainte appliquée par la pression ou le chargement, et très souvent contrainte résiduelle due au soudage, au formage à froid ou au montage, présente même dans un composant non chargé ;
- un milieu spécifique — non pas simplement corrosif, mais une espèce particulière pour cette famille d'alliages, souvent à température ou à concentration élevée.
Supprimez-en une seule et la fissuration ne se produit pas. C'est le fondement de toute stratégie de prévention.
Combinaisons classiques
| Matériau | Milieu | Appellation courante |
|---|---|---|
| Aciers inoxydables austénitiques (304, 316) | Chlorures, surtout à chaud | CSC par les chlorures |
| Acier au carbone | Soude caustique (NaOH) chaude et concentrée | CSC caustique, fragilisation caustique |
| Acier au carbone | Solutions d'amines, solutions de carbonates | CSC par les amines, CSC par les carbonates |
| Laitons et alliages de cuivre | Ammoniac | Fissuration saisonnière (season cracking) |
La CSC par les chlorures des inoxydables austénitiques est fréquente sous isolant et aux points d'évaporation où les chlorures se concentrent. La fissuration en milieu contenant du sulfure d'hydrogène lui est étroitement apparentée et relève, pour les équipements pétroliers et gaziers, de l'ISO 15156 (NACE MR0175).
Aspect et détection
La CSC produit peu ou pas de corrosion généralisée. Les fissures sont fines, souvent ramifiées, et à peu près perpendiculaires à la contrainte de traction. La CSC par les chlorures dans les inoxydables austénitiques est typiquement transgranulaire ; la CSC caustique dans l'acier au carbone est typiquement intergranulaire. Les fissures s'amorcent souvent sur un défaut de surface — une piqûre, un pied de cordon de soudure, une caverne — qui concentre les contraintes et la chimie.
La détection repose sur des méthodes sensibles aux fissures : ressuage, magnétoscopie fluorescente par voie humide sur l'acier au carbone, et ultrasons à ondes transversales ou multiéléments (phased array) pour la profondeur. La mesure d'épaisseur ne la détectera pas. Une fois les fissures dimensionnées, leur acceptabilité relève de la mécanique de la rupture et se traite par une évaluation de l'aptitude au service plutôt que par un jugement visuel.
Que faire
- Matériau : choisir un alliage résistant dans ce milieu. En présence de chlorures, les nuances duplex et plus fortement alliées surpassent les nuances austénitiques standard ; le PREN évalue la résistance aux piqûres, pas à la CSC, et ne constitue donc qu'une partie de la sélection.
- Contrainte : réduire les contraintes résiduelles par un traitement thermique après soudage lorsque le service l'exige, comme c'est la pratique courante pour l'acier au carbone en service caustique et aux amines.
- Milieu : maîtriser l'espèce en cause — tenir les chlorures à l'écart des surfaces inoxydables, empêcher la concentration par évaporation, et revêtir le métal lorsque l'exposition externe est la source, comme sous isolant.