Dans les procédés de traitement thermique, la maîtrise de la mesure d’hydrogène constitue un paramètre stratégique. Les fours de traitement thermique utilisés en métallurgie pour le recuit, la trempe ou le brasage fonctionnent avec des mélanges gazeux composés principalement d’hydrogène (H₂) et d’azote (N₂).
Dans cet environnement exigeant, une solution d’analyse adaptée devient indispensable pour garantir qualité, sécurité et conformité réglementaire.
L’utilisation de l’hydrogène dans les fours de traitement thermique est strictement encadrée par des exigences réglementaires européennes et internationales visant à prévenir les risques d’explosion et à protéger les opérateurs.
Par exemple, la norme NF EN 746-3 relative aux équipements thermiques industriels impose des exigences spécifiques concernant l’utilisation des gaz combustibles, dont l’hydrogène. Elle définit notamment :
Ces exigences garantissent que l’introduction d’hydrogène dans le four s’effectue selon des procédures strictement maîtrisées, documentées et vérifiables.
Elles impliquent également que l’exploitant assure la traçabilité des concentrations, la conformité des instruments de mesure et la formation du personnel afin de maintenir un niveau de sécurité conforme aux obligations réglementaires.
La mesure d’hydrogène dans un four de traitement thermique est confrontée à un environnement particulièrement extrême, avec des températures pouvant dépasser 1000 °C, une atmosphère chargée en poussières et des variations importantes de pression. Ces conditions rendent toute mesure directe difficilement exploitable sur le long terme en raison des contraintes thermiques et mécaniques subies par les capteurs.
À ces contraintes s’ajoutent les variations dynamiques de concentration au cours du cycle thermique. Par exemple, un cycle peut débuter à 100 % H2 puis être progressivement dilué jusqu’à 10 %, l’azote contribuant alors à la stabilité et à la sécurité du procédé. L’instrumentation doit donc suivre ces transitions avec précision, sans dérive ni temps de réponse excessif.
Enfin, la fiabilité de la mesure dépend de la capacité à prélever un échantillon strictement représentatif de l’atmosphère du four, sans condensation ni modification de composition.
Le prélèvement et le conditionnement de l’échantillon permettent de garantir que le gaz analysé respecte les limites de fonctionnement de l’analyseur, assurant ainsi une mesure précise, stable et réellement représentative de la concentration d’hydrogène présente dans le four.
La maîtrise de cette chaîne d’échantillonnage constitue donc une étape déterminante et conduit naturellement à privilégier une mesure par système extractif, de type cold dry, spécifiquement adapté aux contraintes du procédé.
Pour répondre à ces enjeux, Fuji Electric met en œuvre une approche structurée reposant sur l’étude préalable du procédé puis sur l’intégration d’une solution d’analyse de gaz complète et adaptée au four.
Chaque projet débute par une analyse approfondie des paramètres procédé : composition de la matrice gazeuse, plages de concentration en hydrogène, conditions thermodynamiques (température, pression) et contraintes d’implantation.
Cette phase d’ingénierie permet de dimensionner la chaîne d’échantillonnage, de sélectionner des matériaux compatibles avec l’environnement haute température et de définir les modalités de conditionnement garantissant la représentativité métrologique.
L’objectif est de concevoir une architecture de mesure optimisée assurant stabilité, répétabilité et robustesse sur l’ensemble du cycle thermique.
La solution d’analyse repose sur une sonde haute température capable de résister jusqu’à 1300 °C et d’assurer un prélèvement fiable au cœur du four. Elle intègre un filtre chauffé ainsi qu’un système de rétro-soufflage (air ou gaz neutre) pour les environnements fortement poussiéreux.
Le gaz prélevé est ensuite traité par un système de conditionnement de type cold dry comprenant filtration fine, séchage et régulation de débit. Cette étape garantit que l’échantillon respecte strictement les limites de fonctionnement de l’analyseur et conserve une composition représentative de l’atmosphère réelle du four.
L’analyse est réalisée par un analyseur à conductivité thermique ZAF, technologie de référence pour la mesure d’hydrogène, offrant une précision de ±1 % et une excellente répétabilité, indispensables au suivi fiable des variations de concentration au cours du procédé.
Ainsi, grâce à une ingénierie sur mesure associée à des instruments haute performance, la solution Fuji Electric assure une mesure d’hydrogène fiable, continue et parfaitement adaptée aux contraintes sévères des fours de traitement thermique industriels.
Choisir la solution Fuji Electric pour la mesure d’hydrogène en four de traitement thermique, c’est bénéficier de :
Conception et testes par nos équipes techniques
Assemblé à Clermont-Ferrand
mise en service nos équipes techniques
Mesure stable et répétable
suivi en continu des gaz
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