Actuellement, un effort de recherche important est orienté sur l'usage de l'hydrogène comme nouveau vecteur énergétique aussi bien en Europe qu'aux États-Unis. Une solution pragmatique pour que le transport de l'hydrogène soit économiquement viable, serait de le véhiculer mélangé avec le gaz naturel dans le réseau de gazoducs existant. Dans le cadre du projet européen NaturalHy, 39 partenaires européens ont conjugué leurs efforts pour évaluer les effets de la présence d'hydrogène sur le réseau de gaz existant. Cette étude s inscrit dans ce cadre. Elle s intéresse plus particulièrement à l impact sur les propriétés mécaniques d un acier API 5L X52 de l introduction d hydrogène sous une forme gazeuse ou électrolytique. Cet impact a été quantifiée par un nombre conséquent d essais de différentes natures (éclatement, rupture, propagation, endurance). La nocivité de l hydrogène en présence d un défaut représentatif de type éraflure simulé par une entaille, est analysée de manière déterministe en couplant le Diagramme Intégrité Rupture Modifié pour les entailles et la procédure SINTAP / Currently major research effort is focused on the use of hydrogen as a new energy vector both in Europe and the US. An obvious pragmatic solution for transporting hydrogen, which will be necessary to make the European hydrogen economy feasible, could be to transport a mixture of natural gas and hydrogen in the actual existing natural gas pipe network. Within the European project NATURALHY, 39 European partners have combined their efforts to assess the effects of the presence of hydrogen on the existing gas network. This study is in this context. It focuses on the mechanical properties decreasing of a steel API 5L X52 by hydrogen, obtained in a gas and an electrolytic solution. This effect is quantified by a high number of different tests (burst, fracture, crack propagation, fatigue lifetime). The hydrogen consequence on notch like defect, is analyzed by coupling a deterministic Modified Notch Failure Assessment Diagram (MNFAD) and SINTAP procedure.Study of the harmfulness of a defect like a scratch on a pipeline used to carry natural gas under a pressure of hydrogen

Le but de ce travail est l étude de la nocivité des défauts dans les tuyaux soumis à une pression interne. Nous nous intéressons aux problèmes des entailles externes semi-elliptiques dans des coques cylindriques. L étude, menée dans le cadre de l application de la mécanique de rupture, est abordée par une approche expérimentale et une approche numérique par éléments finis. Une étude expérimentale, est réalisée à l aide de maquettes, conçues selon les recommandations CODAP. Celles-ci, munies de défauts circonférentiel et longitudinal, sont instrumentées par des jauges extensométriques. La ténacité du matériau est déterminée par l essai Charpy. L étude numérique, des domaines élastique et élastoplastique, est basée sur l utilisation d un bloc d entaille développé et calibré pour les coques cylindriques. Dans le domaine élastique, aussi bien pour les entailles axisymétriques que semi-elliptiques, nous avons calculé les Facteurs d Intensité de Contraintes en fonction des paramètres géométriques des coques et des entailles. Les résultats sont comparés aux résultats existants dans la littérature. Dans le domaine élastoplastique, la méthode volumétrique est utilisée pour déterminer le Facteur d Intensité de Contraintes d entailles, pour une entaille longitudinale et circonférentielle. Le calcul de la contrainte T, par éléments finis, dans le cas de défauts longitudinal et circonférentiel, montre que cette contrainte est de compression, justifiant physiquement une propagation stable / The aim of work is the study of pipes with hazardous defects under internal pressure. The problems semi-elliptic external notches in cylindrical shells are considered. The study is undertaken within the frame of fracture mechanics approaches both an experimental and numerical with using the finite elements method. The experimental study is curried out on the model pipe-like specimens, which were designed according to the CODAP recommendations. The measurement of local deformation around the notch area both circumferential and longitudinal direction was done by the gauge-extensometers. The fracture toughness of material was received from the Charpy tests. The numerical study is devoted to determination of the elastic and elastic-plastic stress fields at the notches in cylindrical shells. For case of elastic field, the stress intensity factors were calculated for the axes-symmetric and semi-elliptic notches according to their geometrical parameters and size of shells. The received results have been compared with the existed data in literature. For case of elastic-plastic field, the volumetric method is used to determine the notch stress intensity factor at the bottom of the longitudinal and circumferential notches. The calculation of the T-stress by finite elements method showed that this stress is stress of compression in the case both longitudinal and circumferential defects

La sensibilité des structures composites à la présence d'endommagements importants en zones singulières (trou, pointe d'entaille.. impose d'évaluer leur tolérance aux dommages. Dans un premier temps, un dialogue essai-calcul pour des sollicitations uniaxiales de traction simple sur composite stratifiés lisses, troués (plusieurs diamètres) et entaillés est mis en place. En utilisant différentes méthodes de suivi expérimental insitu (corrélation d'images, thermographie infrarouge) et post-mortem (micro-tomographie aux rayons-X), les scénarios de ruptures sont identifiés et comparés à ceux déterminés par simulation numérique « Discrete Ply Model ». Le modèle numérique est démontré valide pour simuler les cas étudiés (traction uniaxiale). Les influences de plusieurs paramètres du modèle sont étudiées dont la taille de maille et la présence de fissures discrètes. Dans un second temps, une étude expérimentale des stratifiés entaillés soumis à des sollicitations combinées à l'échelle supérieure (détail structural) est menée à l'aide du montage VERTEX conçu spécifiquement pour ces travaux. La modélisation de ce type d'essai est amorcée sur une plaque en aluminium pour valider la méthodologie de transfert de conditions limites obtenues par corrélation d'images. Cette stratégie est ensuite appliquée à un des drapages composite étudiés pour modéliser plusieurs types de sollicitations pour valider le « Discrete Ply Model » sur des cas de charge supplémentaires. / Composite structures sensitivity to substantial damage around notches leads us to assess their damage tolerance. First, both experiments and numerical simulations are being performed on small coupons under uniaxial tension for different configurations (plain, open-hole With different diameters and U-notch specimens). Using different methods of in situ experimental monitoring (image correlation, infrared thermography) and post-mortem micro-tomography (X-ray), failure scenarios are identified and compared to those determined by numerical simulations. The "Discrete Ply Model" is then proven valid to simulate the cases studied (uniaxial tension). The influences of several parameters such as mesh size and the presence of discrete cracks are investigated. Second, an experimental study of notched laminates subjected to complex loadings (structural detail scale) is conducted With the VERTEX rig, designed specifically for this work. Then, simulating this ype of tests is initiated on an aluminum plate to validate the methodology of boundary conditions (obtained by image correlation) transfer. This strategy is then applied to a notched laminated composite to validate the "Discrete Ply Model" on additional loading cases.