Vallourec qualifie ses matériaux pour une large gamme d’applications liées à l’hydrogène
L'hydrogène est amené à jouer un rôle-clé dans la transition énergétique en tant que vecteur d’énergie à faibles émissions, et ce pour différents types d’applications. Cependant, l'hydrogène est connu pour altérer les propriétés mécaniques de certains matériaux : un phénomène appelé fragilisation par l’hydrogène. Pour garantir la sécurité du transport et du stockage de l'hydrogène gazeux comprimé, les aciers doivent donc faire preuve d’une résistance particulière à ce type d’environnements. Dans ce contexte, Vallourec a réalisé avec succès une première série de tests, visant à qualifier la résistance à la fracturation d'une sélection de grades d'acier en présence de gaz H2 pur, pour des tubes OCTG1, des tubes de conduite et des cuves sous pression.
L’hydrogène a un impact négatif considérable sur les propriétés mécaniques de l’acier. Ce phénomène, connu sous le nom de fragilisation par l’hydrogène, peut se manifester par une diminution de la ductilité et de la résistance à la fracturation, provoquant une augmentation de la vulnérabilité de l’acier à la fatigue, et donc des fissures à partir desquelles l’hydrogène peut s’échapper dans notre environnement.
« Pour nous assurer que nos grades d’acier résistaient à la fragilisation par l’hydrogène, nous avons commencé par tester la résistance à la fracturation d’une sélection de grades, utilisés dans plusieurs applications liées à l’hydrogène », explique Laurent Delattre, responsable du développement hydrogène chez Vallourec. « En effet, pour réussir à déployer l’hydrogène à grande échelle, il faut disposer d’un large éventail d’infrastructures, du transport dans des pipelines au stockage en grandes quantités sous terre ou en plus petites quantités dans des cylindres. Les grades à qualifier devaient donc couvrir l’ensemble de cette gamme d’applications. »
Ainsi, la première sélection de grades standards et propriétaires de Vallourec testés en présence de gaz H2 pur étaient la suivante :
- Le grade X65 pour les tubes de conduite, comprenant également la qualification des soudures circonférentielles réalisées par Serimax,
- Le grade VM55W (grade propriétaire 55 ksi) pour les tubes OCTG soudables,
- Le grade K55 pour les tubes OCTG sans soudure,
- Le grade VM80S (grade propriétaire 80 ksi/L80) pour les tubes OCTG sans soudure,
- Et le grade 34CrMo4 pour les cuves sous pression.
Ces résultats prouvent que tous les matériaux testés sont adaptés à l’hydrogène sous 100 bar de gaz H2. De plus, d’après l’analyse documentaire approfondie réalisée par les laboratoires SANDIA2, nous pouvons affirmer que ces matériaux sont également adaptés à des pressions d’hydrogène plus élevées, compte tenu de l’impact assez limité de ce facteur environnemental au-delà du seuil de 50 bar.
En complément, des essais de résistance à la fracturation, Vallourec réalise actuellement des tests sur le taux de croissance des fissures dues à la fatigue, afin de fournir à ses clients une vision complète du comportement en fatigue des aciers en présence d’hydrogène. D’autres nuances de tubes de conduite et d’OCTG sont également en cours de test et seront progressivement ajoutées au portefeuille de plus en plus large de matériaux Vallourec qualifiés pour les applications liées à l’hydrogène.
Exploiter les résultats
Alors que les projets d'hydrogène prennent lentement mais sûrement de l'ampleur dans le monde entier, Vallourec anticipe les futurs besoins de ses clients en tirant le maximum d’enseignements du comportement de ses grades en présence d'hydrogène.
« Notre objectif, avec ces résultats de tests, est de pouvoir fournir à nos clients un large éventail de données sur les matériaux et de connaissances, qui leur permettront de concevoir et de réaliser en toute sécurité leurs projets liés à l'hydrogène », explique Florian Thébault, ingénieur en chef en corrosion chez Vallourec. « Nous avons déjà quelques clients qui ont exprimé leur intérêt pour notre processus de qualification, ce qui confirme que nous allons dans la bonne direction. »
Par ailleurs, ces résultats de qualification sont en ligne avec ceux obtenus par le projet HystorIES dont Vallourec fait partie. Les grades L80 et K55 de Vallourec ont été testés avec succès selon différentes méthodologies dans un environnement corrosif plus exigeant en milieu poreux. Pour de plus amples informations, vous pouvez lire le rapport de qualification des matériaux d'HystorIES en cliquant ici.
Ces tests s'inscrivent également dans le cadre de l'engagement de Vallourec à collaborer à l'établissement de normes pour le transport de l'hydrogène dans les pipelines, notamment dans le cadre du JIP (Joint Industry Project) H2Pipe de DNV.
Avec la qualification pour l’hydrogène des grades OCTG, Line Pipe et Mechanical ainsi que celle de ses connexions VAM®, Vallourec est déjà en mesure d'offrir un large catalogue de solutions, couvrant une grande partie de la chaîne d'approvisionnement de l'hydrogène et incluant le transport et le stockage en petites, moyennes et grandes quantités.
[1] Oil Country Tubular Goods
[2] San Marchi, C., and Somerday, B., 2012, Technical Reference for Hydrogen Compatibility of Materials, SAND2012-7321.
