Le Southwest Research Institute et l'Université du Texas à San Antonio travaillent ensemble pour comprendre la sensibilité des matériaux fabriqués de manière additive à la fragilisation par l'hydrogène, un problème courant qui peut entraîner une dégradation du matériel mécanique et une perte de fonctionnalité. Le projet, dirigé par W. Fassett Hickey de la division Ingénierie mécanique de SwRI et Brendy Rincon Troconis du Collège d'ingénierie de l'UTSA, est soutenu par un 125 $, 000 000 du programme Connecting through Research Partnerships (Connect).

La fabrication additive (AM) est une méthode de plus en plus populaire pour créer des pièces métalliques méticuleusement conçues grâce à l'impression 3D. Les applications de la méthode sont pratiquement infinies, mais Hickey et Troconis s'intéressent particulièrement aux performances des matériaux fabriqués de manière additive pour les industries aérospatiale et pétrolière et gazière.

Sulfure d'hydrogène (H 2 S) est un gaz couramment rencontré lors du forage de pétrole et de gaz naturel. L'hydrogène atomique contenu dans le sulfure d'hydrogène est libéré et absorbé dans le matériau du pipeline et les outils de fond de trou, ce qui entraîne une dégradation des performances des matériaux. Ceci est également connu sous le nom de fragilisation par l'hydrogène.

En 2014, Le plus grand champ pétrolier du Kazakhstan a été fermé pendant deux ans pour des réparations en raison de la fragilisation par l'hydrogène, qui a causé d'importantes fissures dans ses canalisations.

"L'hydrogène atomique est un élément d'alliage involontaire qui peut faire des ravages même sur les systèmes d'alliage les plus avancés et les plus modernes, " dit Hickey.

L'objectif central du projet sera un effort pour comprendre les mécanismes de la fragilisation par l'hydrogène dans l'alliage à base de nickel 718 fabriqué de manière additive, de sorte qu'à l'avenir, il sera possible de concevoir des pièces de FA qui soient moins sensibles, voire insensibles à ces dangers.

Pour faire ça, Hickey et Troconis étudieront la fragilisation par l'hydrogène au niveau moléculaire pour voir comment l'emplacement des atomes d'hydrogène affecte l'intégrité du matériau métallique sous les hautes pressions et températures élevées typiques des environnements de forage. Ceci sera accompli dans les installations d'essai uniques de SwRI, qui permettent des essais mécaniques dans l'hydrogène gazeux jusqu'à 3, 000 PSI et 500 degrés Fahrenheit. Le spectromètre de désorption thermique de l'UTSA et le microscope à force de sonde Kelvin à balayage seront utilisés pour mieux comprendre l'interaction hydrogène-alliage et déterminer dans l'espace où réside l'hydrogène dans la microstructure de l'alliage.

"La fabrication additive apporte beaucoup de nouvelles possibilités passionnantes, " Hickey a déclaré. "Nous travaillons avec de nouvelles conceptions qui n'étaient pas possibles avec les méthodes traditionnelles d'usinage et de fabrication. Si nous pouvons mieux comprendre les mécanismes sous-jacents de la fragilisation par l'hydrogène dans les matériaux AM, les paramètres de fabrication AM et les paramètres de post-traitement des pièces AM peuvent être conçus pour éviter la fragilisation par l'hydrogène, alors en fin de compte, les possibilités et les applications de ces matériaux AM sont encore plus grandes."