L’Empa étudie l’oxydation de l’acier pour renforcer les structures métalliques

C’est un phénomène connu mais encore mal compris. La dégradation de l’acier par l’action de l’eau est pourtant un enjeu majeur de la construction de ponts ou de gratte-ciel. Les chercheuses zurichois tentent de trouver la parade pour aider à la création d’ouvrages plus résistants.

Crédit image: Empa

Les chercheuses de l'Empa veulent étudier comment l'hydrogène interagit avec les minces couches d'oxyde sur les aciers à haute résistance.

Les constructions métalliques ne sont pas exemptes de défauts et de risques. L’hydrogène corrompt les structures, sans que les scientifiques puissent y remédier valablement. Le Laboratoire fédéral de recherches sur les matériaux (Empa) veulent étudier le phénomène et ses mécanismes complexes. En se concentrant sur l’oxydation des couches supérieures d’une structure en acier.

Un pont allemand s’effondre
Les risques inhérents à l’oxydation ont été révélés en septembre 2024 par l’effondrement partiel d’un pont à Dresde, en Allemagne. La construction partielle du Bay Bridge de San Francisco ou celle d’un gratte-ciel londonien a également constaté des défaillances de leurs boulons en acier, ce qui a provoqué de lourdes rénovations. L’attaque des métaux par l’hydrogène est aussi un phénomène connu de longue date, mais ses causes demandent des recherches plus poussées, estime l’Empa dans un communiqué.

L’hydrogène s’accumule
Les structures métalliques sont naturellement recouvertes en surface d’une couche d’oxyde natif. Celle-ci confère aux aciers inoxydables une très grande résistance à la corrosion. Mais elle n’est pas uniforme. La nature des oxydes en est la cause. Les chercheuses de Dübendorf vont donc concentrer leurs études sur les effets de l’accumulation de l’hydrogène dans ces matériaux. Avec le constat que plus la concentration de gaz est importante, plus la structure de l’acier est en état de désordre.

Méthodes analytiques insuffisantes
Cette recherche est un vrai défi, indique l’Empa. Les méthodes d’analyses couramment employées ne sont pas suffisantes. C’est pour cette raison que le laboratoire zurichois a développé une nouvelle cellule électrochimique et y a fixé des éléments en acier. La méthode sépare l’eau de l’argon, et de l’hydrogène atomique est ainsi généré en appliquant une tension électrique, Cela permet d’isoler l’action nocive sur les structures métalliques pour mieux les étudier et les comprendre.

Divers alliages testés
Les découvertes attendues par l’Empa peuvent déboucher sur la construction de ponts plus solides. Il faudra pour cela étendre les investigations sur des alliages fer-chrome et sur quelques aciers courants. Les chercheurs s’attendent aussi à proposer de meilleures infrastructures de stockage de l’hydrogène vert.