Objectif : proposer des lignes directrices – qui visent à être adoptées par les pairs et devenir des pré-normes – pour la réalisation et l’interprétation d’essais sur mini-éprouvettes avec application au transport de l’hydrogène.

Issue d’une collaboration public/privé et pilotée par le Centre de Matériaux Mines Paris, la Chaire MESSIAH est dotée d’un budget de 1,6 million d’euros sur 4 ans. Cofinancée par l’ANR, elle implique 5 partenaires industriels de premier plan : Mannesmann Precision Tubes France SAS, EDF R&D, GRTgaz, Air Liquide et Transvalor. 

Avec le soutien d’Armines, le programme MESSIAH propose d’utiliser des mini-éprouvettes usinées dans des coupons extraits des installations pour évaluer et suivre la ténacité en service. Le programme propose de développer des essais de mécanique de la rupture en régime ductile en prenant en compte l’effet de l’hydrogène (la pratique actuelle étant principalement limitée à la rupture fragile).

Le programme prévoit également le développement des outils de simulations prédictifs avec la prise en compte des effets d’échelle, afin de pouvoir modéliser la rupture et l’effet de l’hydrogène sur le comportement des métaux et ainsi optimiser le processus de conception des installations.

Jacques Besson et Yazid Madi, Mines Paris Centre de Matériaux, porteurs de la Chaire MESSIAH : « La Chaire abordera les problématiques scientifiques suivantes : effet d’échelle en rupture ductile, interactions de l’hydrogène avec les aciers, simulation fiable de la rupture, couplage entre mécanique et diffusion de l’hydrogène. Elle contribuera à la formation de quatre doctorants (dont trois CIFRE – Convention industrielle de formation par la recherche) et un post-doctorant. De même, huit mastères spécialisés “Design des Matériaux et des Structures” (DMS) seront lancés pour venir en appui aux différentes études. La chaire impliquera les élèves ingénieurs de Mines Paris, et plus largement de PSL, dans des actions de recherche. Enfin, la Chaire va permettre le co-financement d’équipements supplémentaires pour des essais en environnement H2 qui seront installés au laboratoire. »

GRTgaz, EDF R&D, Air Liquide, Mannesmann Precision Tubes France SAS et Transvalor : « Les structures industrielles de production et de transport d’énergie sont conçues pour avoir une durée de vie supérieure à 40 ans. La connaissance de l’évolution du comportement des matériaux sur de très longues périodes est donc cruciale pour assurer la sécurité et la fiabilité de ces installations. Les résultats de la Chaire permettront de rédiger des lignes directrices pour la réalisation d’essais sur des éprouvettes de petite taille, l’interprétation de ces essais et le transfert des résultats aux éprouvettes normalisées avec application au transport de l’hydrogène. L’intérêt du développement de ce type de méthodologie réside dans la possibilité de tester et de qualifier des équipements déjà en place pour évaluer leur comportement au travers de simulation dans des conditions prospectives. »

Isabelle Moretti, Présidente référente du programme Chaire industrielle de l’ANR : « L’hydrogène en tant que fuel décarboné ne pourra prendre sa place dans le nouveau mix énergétique que lorsque les questions de son stockage et de son transport seront parfaitement résolues, i.e. qu’ils seront sûrs et peu chers. L’utilisation des infrastructures existantes est un élément clef de cette équation. Voir travailler ensemble sur ce sujet les Mines de Paris et les plus grands industriels du secteur en France nous réjouit donc à l’ANR et nous parait particulièrement prometteur de même que l’approche mixte expérimentation et modélisation. Je ne doute pas que des résultats utiles tant aux producteurs qu’aux transporteurs et distributeurs d’énergie (électricité, gaz naturel, hydrogène) seront au rendez-vous et que les étudiants qui auront la chance de travailler sur ce projet s’intègreront ensuite facilement dans la vie active. Les compétences qu’ils auront acquises sont de celles dont nous aurons tous besoin demain. »