Étude multiéchelle du soudage dissimilaire d'acier austénitique inoxydable 316L avec des alliages multi-composants

Multiscale investigation of disimilar welded assembly of 316L austenitic stainless steel and multi-component alloys

• Auteur / Autrice : Olushola Nenuwa
• Direction : Adil Benaarbia
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mécanique-matériaux
• Date : Inscription en doctorat le 03/05/2022
• Etablissement(s) : Paris, HESAM
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LEM3 - Laboratoire d Etude des Microstructures et de Mécanique des Matériaux
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation de la thèse : Paris, ENSAM

Mots clés

Mots clés libres

Soudage dissimilaire

Alliage multi-composants

Acier inoxydable austénitique

Caractérisation expérimentale multi-échelles

Dissimilar welding

Multi-component alloys

Austenitic stainless steel

Multiscale experimental characterization

Résumé

Les aciers inoxydables austénitiques sont largement utilisés dans l'industrie pétrolière en raison de leur bonne formabilité, soudabilité et résistance à la corrosion. Certains équipements pétroliers sont très larges et donc impossible de les concevoir en une seule opération, d'où l'obligation de créer des segments soudés. Le soudage de ces segments peut provoquer des mécanismes d'endommagement dans les zones affectées thermiquement et/ou de fusion conduisant à une défaillance précoce du composant. L'objectif de ce projet de thèse est d'introduire des alliages multi-composants (AMC) pour améliorer les propriétés mécaniques des joints soudés. Ces alliages sont connus pour avoir des caractéristiques thermomécaniques supérieures à basses et hautes températures, et font figure de bons candidats dans des conditions sévères. Une connaissance approfondie, des mécanismes physiques, des aspects microstructuraux et métallurgiques associés aux assemblages soudés, est inévitable pour la conception des composants pétroliers si leur intégrité structurelle doit être garantie. Cette recherche vise à étudier le soudage dissimilaire d'un assemblage constitué de l'acier inoxydable austénitique 316L et d'alliages multi-composants, où l'alliage Cantor (CoCrFeMnNi) servira d'alliage de référence. Une caractérisation multi-échelle et des essais thermomécaniques avancés seront menés pour obtenir une base de données suffisante sur le comportement et les caractéristiques microstructurales du métal de base et des assemblages soudés.

Austenitic stainless steels are widely used in oil industry due to their good formability, weldability and corrosion resistance. Some of oil facilities are very large and therefore impossible to manufacture them in a single operation, hence the obligation to create weld segments. The welding of these segments can cause damage mechanisms in the heat affected and/or fusion zones leading to early failure of the component. The objective of this PhD project is therefore to introduce multi-component alloys (MCAs) to improve the mechanical properties of the welded joints. These alloys are known to have superior thermomechanical features at low and high temperatures, which makes them the most preferred candidate in hostile conditions. An in-depth knowledge of the physical mechanisms and associated microstructural and metallurgical aspects of the welded joints is inevitable for the design of oil components if their structural integrity is to be guaranteed. This PhD research aims at studying the dissimilar welding between 316L austenitic stainless steel and MCAs, where Cantor alloy (CoCrFeMnNi) will serve as the reference MCA. Multiscale characterization and advanced thermomechanical tests will be conducted to obtain a sufficient database of the behavior and microstructural characteristics of the base metals and welded joints.