Mécanisme
Lorsque l'acier se corrode dans une eau contenant du sulfure d'hydrogène, la réaction de corrosion libère de l'hydrogène atomique en surface. Normalement, ces atomes se combinent en hydrogène gazeux et s'échappent, mais le sulfure empoisonne cette recombinaison : une grande part de l'hydrogène pénètre plutôt dans le métal. Les atomes diffusent dans l'acier jusqu'aux discontinuités internes — inclusions allongées de sulfure de manganèse, dédoublures, bandes de ségrégation — où ils se recombinent en hydrogène moléculaire, qui ne peut plus diffuser vers l'extérieur. La pression monte dans le piège.
Près de la surface, cette pression soulève le métal en cloques d'hydrogène. Plus profondément dans la paroi, des fissures se forment le long des plans d'inclusions et se relient d'un plan à l'autre, d'où le faciès en gradins caractéristique de la HIC. Aucune contrainte appliquée ou résiduelle n'est nécessaire ; la force motrice est le gaz piégé.
HIC, SOHIC et SSC
Ces trois mécanismes d'endommagement en H2S humide sont souvent confondus, mais leur moteur diffère :
| Mécanisme | Force motrice | Aspect typique |
|---|---|---|
| HIC | Pression interne d'hydrogène aux inclusions | Fissures en gradins parallèles à la surface de la tôle, cloques |
| SOHIC (HIC orientée par la contrainte) | Endommagement par l'hydrogène aligné par une contrainte de traction | Petites fissures empilées traversant l'épaisseur, souvent près des soudures |
| SSC (fissuration sous contrainte par les sulfures) | Fragilisation par l'hydrogène sous contrainte de traction | Fissuration traversante dans les zones dures à haute résistance, comme les dépôts de soudure et les zones affectées thermiquement |
Essais et exigences de résistance
La norme NACE TM0284 est l'essai de laboratoire de référence pour la résistance à la HIC des aciers de pipelines et d'appareils sous pression : les éprouvettes sont exposées à une solution saturée en H2S, puis sectionnées, et les fissures sont mesurées sous forme de rapports de longueur, d'épaisseur et de sensibilité. Les limites d'acceptation sont fixées par la spécification d'achat. Pour les équipements de production pétrolière et gazière, l'ISO 15156 (NACE MR0175) fixe les exigences relatives aux matériaux en milieu contenant du H2S, y compris la résistance à la HIC et à la SSC des aciers au carbone et faiblement alliés.
Que faire
- Matériau : tôle résistante à la HIC, élaborée à basse teneur en soufre avec contrôle de la forme des inclusions, qualifiée par essai TM0284.
- Barrière : revêtements intérieurs, revêtements ou placages résistants à la corrosion qui tiennent le H2S humide à l'écart de l'acier.
- Procédé : réduire l'agressivité de la phase aqueuse par des inhibiteurs ou en maîtrisant les contaminants qui favorisent le chargement en hydrogène.
- Inspection : la HIC est interne et ne réduit pas l'épaisseur de paroi en surface ; une surépaisseur de corrosion n'offre donc aucune protection et les mesures d'épaisseur ponctuelles ne la détectent pas. Le balayage ultrasonore détecte les indications laminaires ; l'endommagement constaté est évalué par une évaluation de l'aptitude au service selon l'API 579-1/ASME FFS-1. Pour la famille de fissurations à laquelle elle appartient, voir corrosion sous contrainte.