Fissuration à chaud par chute de ductilité dans les métaux d'apport pour le soudage d'alliages à base de nickel

par Abel Rapetti

Thèse de doctorat en Génie des matériaux

Sous la direction de Frédéric Christien et de Franck Tancret.

Soutenue le 25-06-2018

à Nantes , dans le cadre de École doctorale Matière, Molécules et Matériaux (Le Mans) , en partenariat avec Université Bretagne Loire (COMUE) et de Institut des Matériaux Jean Rouxel (Nantes) (laboratoire) .

Le président du jury était Philippe Pareige.

Le jury était composé de Patrick Todeschini, Sofiane Hendili.

Les rapporteurs étaient Anne-Françoise Gourgues-Lorenzon, Eric Andrieu.


  • Résumé

    Nous avons étudié la fissuration par chute de ductilité (ou DDC) pouvant intervenir durant le soudage d'alliages à base de nickel, pour en identifier le mécanisme métallurgique. Deux métaux d'apport pour le soudage de l'alliage lnconel 690™ ont été spécifiquement examinés, à savoir les alliages industriels lnconel 52M™ et lnconeI 152™, utilisés pour la fabrication de certains éléments des composants du circuit primaire de centrales nucléaires de type « REP ».Nous avons dans un premier temps cherché à identifier l'influence de la composition des alliages, en particulier l'influence des teneurs en soufre et carbone, sur la fissuration par chute de ductilité. L'étude de l'état de l'art, ainsi que la réalisation d'essais préliminaires, nous ont conduits à développer un nouvel essai de fissuration au soudage, que nous avons mis en œuvre sur quatre alliages modèles et deux alliages industriels. Les résultats montrent qu'une augmentation de la teneur en soufre accroit la sensibilité à la fissuration, tandis que la présence de carbone la réduit. Nous avons également confirmé l'effet protecteur du niobium.Nous avons ensuite réalisé des observations métallurgiques fines de fissures obtenues (métallographie, microscopies électroniques (« MEB » et « MET »), spectroscopies des rayons X (« WDS ») et des électrons Auger) pour proposer différentes hypothèses permettant d'expliquer les modes d'action de ces éléments sur le mécanisme de fissuration (ségrégation hors d'équilibre, ségrégation « dynamique » induite par les contraintes, les déformations ou la ségrégation sur les surfaces libres, proches du fond de fissure, compétition entre les ségrégations du soufre et du carbone).

  • Titre traduit

    Ductility dip cracking during welding of nickel based alloys filler metals


  • Résumé

    We have studied the ductility drop cracking (or DDC) that can occur during the welding of nickel-based alloys to identify the metallurgical mechanism. Two filler metals for the welding of the lnconel 690 ™ alloy have been specifically examined, namely the lnconel 52M ™ and lnconeI 152 ™ industrial alloys, used to manufacture some elements of the primary circuit components of "REP" nuclear power plants.We first sought to identify the influence of alloy composition, in particular the influence of sulfur and carbon contents, on ductility drop cracking. The study of the state of the art, as well as the preliminary tests, led us to develop a new welding cracking test, which we implemented on four model alloys and two industrial alloys. The results show that an increase in sulfur content increases the susceptibility to cracking, while the presence of carbon reduces it. We also confirmed the protective effect of niobium.We then made fine metallurgical observations of fissures obtained (metallography, electron microscopies ("SEM" and "MET"), X-ray spectroscopies ("WDS") and Auger electrons) to propose different hypotheses allowing to explain the modes action of these elements on the mechanism of cracking (non-equilibrium segregation, "dynamic" segregation induced by stresses, deformations or segregation on free surfaces, close to the crack tip, competition between segregations of sulfur and carbon).


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