Thèse soutenue

Modélisation de la formation des décohésions dues à l’hydrogène dans l’acier 18MND5
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Auteur / Autrice : Jean-Gabriel Sezgin
Direction : Krzysztof Wolski
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Science et Génie des Matériaux
Date : Soutenance le 24/02/2017
Etablissement(s) : Lyon
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Ingénierie Santé (Saint-Etienne)
Partenaire(s) de recherche : Entreprise : AREVA Creusot Forge
Laboratoire : Département Mécanique physique et interfaces
Jury : Président / Présidente : Eric Andrieu
Examinateurs / Examinatrices : Krzysztof Wolski, Eric Andrieu, Thomas Pardoen, Xavier Feaugas, François Roch, Gilles Perrin, Aurore Montouchet, Cédric Bosch
Rapporteurs / Rapporteuses : Thomas Pardoen, Xavier Feaugas

Résumé

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Les viroles en acier microallié 18MND5, destinées aux générateurs de vapeur, présentent une composition hétérogène à plusieurs échelles. Un écart au procédé de fabrication ou une teneur en hydrogène excessive, peuvent conduire à la formation des Décohésions Dues à l’Hydrogène. Ces DDH résultent de la désorption de l’hydrogène interne lors du refroidissement jusqu’à température ambiante. La pression interne n’étant pas mesurables expérimentalement, une modélisation du phénomène est requise. Afin de préciser les mécanismes sous-jacents, il est proposé un scénario de formation de ces défauts s’appuyant conjointement sur une expertise et la modélisation des processus de diffusion-désorption-propagation. Les observations ont révélé une corrélation entre les DDH, les zones ségrégées et les amas de MnS (sites préférentiels d’initiation). Un modèle de diffusion dans un milieu hétérogène a été proposé afin d’évaluer la pression interne associée. La pression maximale excède ainsi 8600 bar en considérant une loi d’Abel-Noble optimisée du gaz réel. Le couplage de ce modèle avec la mécanique de la rupture a permis de quantifier l’évolution des paramètres relatifs à la propagation (pression interne, taille finale, vitesse, …). Un scénario de formation des DDH industriel a ainsi pu être formulé sur la base d’une étude paramétrique. Bien que les simulations préliminaires corroborent le retour d’expérience, le modèle raffiné et la prise en compte du gonflement de la DDH semblent sous-estimer la cinétique. Le caractère multi-fissuré des amas de MnS (homogénéisation des propriétés mécaniques) associé à un critère de rupture à l’échelle locale permettrait d’ajuster ce modèle.