Lors des opérations de maintenance aéronautique, un grand nombre de pièces métalliques sont nécessaires pour l'installation des panneaux d'accès au fuselage, des équipements embarqués, des composants et des accessoires. Les matières premières métalliques utilisées sont généralement l'acier au carbone et l'acier allié. Cependant, une teneur excessive en oxygène, en azote et en hydrogène dans les pièces et les matières premières en acier peut nuire gravement à leurs performances. Par exemple, la fragilisation par l'hydrogène, fréquente, réduit la durée de vie des pièces en acier.
Par conséquent, la mesure précise des teneurs en oxygène, azote et hydrogène dans les aciers au carbone et les aciers alliés est cruciale. Avec le développement rapide de l'industrie aéronautique moderne et de la sidérurgie, l'analyse des éléments gazeux tels que l'oxygène, l'azote et l'hydrogène dans les matériaux sidérurgiques suscite un intérêt croissant de la part des entreprises de maintenance aéronautique.
L'analyse oxygène-azote-hydrogène, technique analytique hautement spécialisée, est généralement réalisée par les entreprises de maintenance aéronautique à l'aide d'analyseurs professionnels d'oxygène-azote-hydrogène, capables de mesurer rapidement et précisément les teneurs en oxygène, azote et hydrogène dans les matériaux métalliques en acier au carbone et en acier allié.
1. Risques liés à l'oxygène, à l'azote et à l'hydrogène dans l'acier au carbone et l'acier allié
L'oxygène présent dans l'acier se trouve sous forme de diverses inclusions d'oxyde et se combine pour former des inclusions non métalliques, ce qui perturbe la continuité de la matrice métallique et affecte ainsi les propriétés mécaniques de l'acier.
Les dangers liés à l'azote comprennent la réduction de la résistance au vieillissement de l'acier, l'affaiblissement de sa formabilité à froid et de sa capacité de déformation plastique, la fragilisation de la zone affectée thermiquement soudée et l'altération de l'emboutissabilité de l'acier.
Le danger que représente l'hydrogène réside dans le fait que, dissous dans l'acier, il s'agrège en molécules d'hydrogène, ce qui fragilise les propriétés mécaniques du matériau et provoque une concentration des contraintes. Lorsque ces contraintes dépassent la limite de résistance de l'acier, de minuscules fissures se forment à l'intérieur de celui-ci ; ce phénomène est communément appelé fragilisation par l'hydrogène.
Il apparaît clairement que des teneurs excessives en oxygène, azote et hydrogène affectent gravement les performances des pièces en acier au carbone et en acier allié et doivent être maîtrisées. Il est donc nécessaire de mesurer avec précision les teneurs en oxygène, azote et hydrogène des pièces en acier, qu'il s'agisse d'acier au carbone ou d'acier allié. Pour les pièces présentant des teneurs excessives, des traitements thermiques, tels que l'élimination de l'hydrogène par chauffage, peuvent être utilisés pour éliminer la fragilisation par l'hydrogène et restaurer les performances de l'acier. Ceci permet d'éviter l'installation sur les aéronefs de pièces en acier défectueuses présentant des teneurs élevées en oxygène, azote et hydrogène, ce qui compromettrait la qualité de la maintenance des aéronefs et la sécurité des vols.
2. Principe de test
L'instrument utilisé par les entreprises de maintenance aéronautique pour l'analyse quantitative de l'oxygène, de l'azote et de l'hydrogène dans l'acier, la fonte et les matériaux en alliage est un analyseur d'oxygène/azote/hydrogène (par exemple, ONH-2000), qui présente une exactitude et une précision de mesure élevées.
L'analyseur d'oxygène/azote/hydrogène utilise le principe de la fusion par chauffage pulsé, de la réduction sous protection de gaz inerte, de la conductivité thermique et de la détection infrarouge. Lorsqu'un courant électrique intense traverse le creuset en graphite entre les électrodes supérieure et inférieure, la température du creuset atteint rapidement la valeur spécifiée. Sous atmosphère de gaz vecteur inerte (hélium ou azote), l'oxygène contenu dans l'échantillon métallique est converti en monoxyde de carbone ou en dioxyde de carbone par l'hélium, puis mesuré par un détecteur infrarouge. L'azote et l'hydrogène sont libérés sous forme moléculaire, respectivement par l'hélium et l'azote, puis dirigés vers un détecteur de conductivité thermique pour analyse quantitative.
Le système est équipé de deux cellules de détection infrarouge indépendantes pour la mesure des faibles et fortes concentrations d'oxygène, et d'une cellule de détection de conductivité thermique pour l'analyse de l'hydrogène et de l'azote. Le four à impulsions est refroidi par circulation d'eau et l'échantillon peut être chauffé à plus de 2 600 °C dans le creuset du four à impulsions haute puissance. La commutation automatique entre les basses et hautes températures est possible pendant l'analyse. Par ailleurs, l'air comprimé est nécessaire à l'alimentation du mécanisme de levage du four à impulsions.
