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Dissertations / Theses on the topic 'Acier – Fragilisation par l'hydrogène'
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Rigual, Sucre Yobiris. "Fragilisation par l'hydrogène d'aciers inoxydables austénitiques alliés à l'azote." Lille 1, 2001. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2001/50376-2001-11-12.pdf.
Full textAbstract:
La recherche d'aciers toujours plus performants a incité le développement d'aciers inoxydables alliés a l'azote. Deux nuances sont considérées dans cette étude : des polycristaux FeCrMn alliés au nickel ou à l'azote et des monocristaux FeCrNi avec ou sans azote. Les propriétés mécaniques de ces aciers peuvent se dégrader quand ils sont exposés simultanément à une sollicitation mécanique et à un environnement hydrogéné (Fragilisation par l'Hydrogène). L'étude de ce phénomène constitue l'objet principal de ce travail. Le rôle de l'azote comme élément d'alliage et l'endommagement produit par l'hydrogène en surface et en volume sont étudiés. L'azote favorise la diffusion de l'hydrogène dans le cristal. La profondeur de la zone affectée par l'hydrogène est de 30 [mu]m et 25 [mu]m pour les monocristaux FeCrNi avec et sans azote respectivement, tout autre paramètre experimental étant égal par ailleurs. L'hydrogène produit une augmentation de la dureté intrinsèque du matériau et de la variation de la dureté avec la charge en raison de la transformation de la phase austénitique [gamma] et/ou des contraintes résiduelles qu'il induit (pression hydrostatique de l'ordre de 3,4 GPa). Des transformations et précipitions de nouvelles phases de type hydrure [gamma]H, austénite dilatée [gamma]E et martensites [epsilon] et [alpha]' ont été observées lors de l'addition d'hydrogène. La cinétique et la réversibilité dépendent de la composition chimique : l'azote stabilise la phase [gamma] , retarde la formation de la phase [epsilon] mais la stabilise une fois formée. La ductilité au cours d'essais de traction est réduite par l'addition d'hydrogène. Pour les polycristaux FeCrMn, ce phénomène est d'autant plus important que : l'azote est présent, la taille de grain est plus faible et/ou le matériau [. . . ]
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Casanova, Thierry. "Permeation de l'hydrogène à travers l'acier lors de l'électrocristallisation du zinc." Aix-Marseille 1, 1997. http://www.theses.fr/1997AIX11006.
Full textAbstract:
L'application de zinc par voie electrochimique sur l'acier, dans le but de le proteger contre la corrosion, a pour effet de provoquer une absorption d'hydrogene dans l'acier. L'hydrogene absorbe modifie les proprietes mecaniques de l'acier avec pour resultat une fragilisation. Dans l'industrie, on fait subir a la piece, immediatement apres le zincage, un traitement thermique qui a pour but de la degazer. L'idee, qui est a la base de cette these, est de modifier le processus de zincage pour supprimer, ou au moins de diminuer l'absorption d'hydrogene dans l'acier au cours de l'electrocristallisation du zinc. Pour cela, il etait necessaire d'etudier le mecanisme de formation d'un depot de zinc sur substrat d'acier. Cette etude a permis de mettre en evidence l'existence d'un depot de zinc en sous potentiel (upd) sur l'acier avant que n'intervienne la formation du depot de zinc. Ce depot en upd. Permet l'inhibition de l'evolution de l'hydrogene sur l'acier et facilite la formation d'un depot massif de zinc. Les additifs d'electrocristallisation sont couramment employes dans l'industrie mais leur mode d'action est tres peu connu, et nous avons essaye de determiner leur influence sur le mecanisme de deposition du zinc et sur l'absorption d'hydrogene dans l'acier. La cellule de devanathan nous a permis d'etudier l'influence de divers parametres electrochimiques et chimiques sur la permeation de l'hydrogene, qui est reliee a l'absorption de l'hydrogene. Nous avons ainsi reussi a diminuer de 80% la quantite d'hydrogene absorbee par l'acier lors de la formation d'un depot de zinc
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Moro, Isabelle. "Fragilisation par l'hydrogène gazeux d'un acier ferrito-perlitique de grade API X80." Thesis, Toulouse, INPT, 2009. http://www.theses.fr/2009INPT032G/document.
Full textAbstract:
Cette étude porte sur la Fragilisation par Hydrogène (FPH), sous voie gazeuse haute pression et à température ambiante, d'un acier à Haute Limite d'Elasticité (HLE) de grade API X80, utilisé pour la construction de pipelines, ainsi que sur la compréhension des mécanismes physiques de fragilisation associés. Ce travail s'inscrit dans un contexte de développement d'une nouvelle politique énergétique, basée sur l'utilisation d'énergies renouvelables, et dans laquelle l'utilisation de l'hydrogène, en tant que vecteur énergétique, s'inscrit pleinement. Dans cette optique, l'utilisation de pipelines en acier HLE semble être, pour le transport de l'hydrogène à grande échelle et à moindre coût, une des solutions à envisager. Celle-ci nécessite cependant de quantifier, et de comprendre, l'impact de l'hydrogène sur ces aciers. En premier lieu, ce travail s'est axé sur l'étude bibliographique des phénomènes d'adsorption, d'absorption, de diffusion, de transport et de piégeage de l'hydrogène dans les aciers. Il est s'accompagné d'un travail expérimental et numérique permettant l'implantation, dans le code de calcul par éléments finis CAST3M, d'un modèle de diffusion de l'hydrogène couplé aux champs mécaniques. En second lieu, l'influence de l'hydrogène sur les caractéristiques mécaniques de l'acier X80, de microstructure ferrito-perlitique, a été étudiée aux moyens d'essais de traction sous 300 bar d'hydrogène et à température ambiante. Une fois mise en évidence, la sensibilité de l'acier X80 à la FPH a été analysée plus en détail via la réalisation d'essais de traction à différentes vitesses de déformation, sous diverses pressions d'hydrogène, et sur des éprouvettes axisymétriques entaillées. Ces travaux ont montré que l'ampleur de la FPH varie effectivement avec les conditions expérimentales. De plus, corrélés aux résultats issus des simulations de ces essais, ils ont également mis en lumière que, dans nos conditions expérimentales et pour cet acier, la FPH est induite par trois populations distinctes d'hydrogène : l'hydrogène piégé aux interfaces ferrite/perlite, l'hydrogène adsorbé en surface, et enfin l'hydrogène réticulaire et piégé dans le volume du matériau. En dernier lieu, la réalisation d'essais de traction et de rupture de disques, durant lesquels des changements d'atmosphères ont été réalisés, ont montré une forte réversibilité de la FPH, associée à son apparition quasi immédiate dès l'introduction d'hydrogène dans l'atmosphère. Corrélés aux simulations de ces essais, ces résultats ont mis en exergue le rôle de l'hydrogène adsorbé dans les mécanismes de fragilisation de l'acier X80. Ces travaux ont également mis en évidence que l'hydrogène fortement piégé ne participe pas à la fragilisation de l'acier. Au contraire, l'hydrogène réticulaire et faiblement piégé (WB ≤ 16 kJ/mol), présent à proximité de la surface, semble amplifier l'effet fragilisant de l'hydrogène adsorbé. Au final, trois mécanismes de fragilisation, associés chacun à une des populations d'hydrogène incriminées dans la FPH de l'acier X80, sont présentés et discutés. Il ressort principalement de cette étude que l'hydrogène adsorbé, par son influence sur l'organisation des atomes du matériau en surface, a un rôle de tout premier plan dans la FPH sous voie gazeuse haute pression et à température ambiante de l'acier X80<br>Manquant
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Dieudonné, Thomas. "Mécanismes d'absorption de l'hydrogène en milieux aqueux dans des aciers austénitiques Fe-Mn-C : conséquences sur l'endommagement." Thesis, Evry-Val d'Essonne, 2012. http://www.theses.fr/2012EVRY0011.
Full textAbstract:
Dans un contexte industriel en évolution permanente, les aciers austénitiques Fe-Mn-C sont développés afin d’obtenir une résistance mécanique élevée tout en conservant une ductilité considérable. Cependant, ces aciers présentent une sensibilité à différentes formes d'endommagement par l'hydrogène, notamment la corrosion sous contrainte. L'objectif de cette étude est de caractériser l'influence de la composition chimique et de l'état microstructural de ces alliages sur leur sensibilité aux phénomènes de fragilisation par l’hydrogène (FPH), lorsqu’ils sont soumis à des phénomènes de corrosion aqueuse. Ce travail est introduit par une présentation générale de la métallurgie des aciers austénitiques Fe-Mn-C ainsi que des méthodes expérimentales utilisées. Le traçage isotopique de l’hydrogène avec du deutérium par analyse SIMS a permis d’étudier les mécanismes de diffusion de l’hydrogène dans ces alliages. L’étude du comportement en corrosion aqueuse de ces alliages, par des tests électrochimiques et des immersions au potentiel libre dans des environnements aqueux deutérés, a mis en évidence l’influence des éléments d’addition sur la prise d’hydrogène associée à la corrosion.La sensibilité à la FPH de ces aciers a été caractérisée par des essais de traction in situ. Ils montrent que les interactions hydrogène-plasticité ont un rôle essentiel sur les mécanismes régissant la FPH. Cette étude a également montré une forte influence des éléments d’addition sur la FPH. Finalement, les résultats de cette étude nous ont permis de discuter des mécanismes associés à l’influence des éléments d’addition sur la sensibilité à la FPH de ces aciers<br>The automotive industry is a sector in constant evolution, in which the lightening of structures by the use of new alloys, in order to save energy, is one of the main objectives. In this context, austenitic Fe-Mn-C steels are developed in order to obtain high mechanical strength associated with considerable ductility. However, these steels are sensitive to different forms of hydrogen damage, in particular stress corrosion cracking. The objective of this study is to characterize the influence of the chemical composition and the microstructural state of these alloys on their sensitivity to hydrogen embrittlement (HE) phenomena associated with corrosion process in aqueous media. This work starts with a general presentation of the metallurgical properties of austenitic Fe-Mn-C steels and of the experimental techniques. Then, the isotopic tracing of hydrogen with deuterium by SIMS analysis allowed studying hydrogen diffusion mechanisms in these alloys. The corrosion of these steels in aqueous media have been studied by electrochemical tests and immersions at the rest potential in deuterated solution ; the influence of alloying elements on the hydrogen absorption during corrosion war characterized in detail. In situ tensile tests were used to characterize the HE susceptibility of these steels. They show that hydrogen-plasticity interactions play a predominant role in the HE mechanisms. This study also showed a strong influence of alloying elements on HE. Finally, the results of this study allowed discussing the mechanism involved in the role of alloying elements on the HE susceptibility of these steels
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Bartier, Olivier. "Effet d'une nitruration par plasma d'ions sur la fragilisation par l'hydrogène d'un acier à haute résistance." Lille 1, 1996. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/1996/50376-1996-250.pdf.
Full textAbstract:
La fragilisation par l'hydrogène, en particulier des aciers à haute résistance, est un problème industriel important. C'est le cas lorsqu'une pièce mécanique doit être utilisée dans un environnement susceptible de la contaminer. L'un des remèdes possibles, pour limiter ou empêcher la contamination est d'utiliser des procédés physiques ou chimiques de dépôts constituants une barrière à la pénétration de l'hydrogène dans la pièce. Ici, nous examinons l'effet d'une nitruration par plasma d'ions dont l'objectif est double : limiter la pénétration de l'hydrogène et augmenter les propriétés mécaniques. Dans le cadre d'une collaboration avec le laboratoire hidrogenio de l'université fédérale de Rio de Janeiro, des essais électrochimiques ont permis de préciser que seule la couche de combinaison joue le rôle de barrière. Pour comprendre comment la couche nitrurée résiste à la fragilisation, des observations en microscopie optique par interférométrie de Normaski associées à la détermination par diffraction des rayons x des microdéformations pendant la fatigue du matériau ont permis de préciser le mode d'endommagement mécanique. Dans le cas d'une sollicitation statique, nous montrons, contrairement à d'autres auteurs, que l'hydrogène joue un rôle des les premiers stades de déformation plastique et nous proposons une explication basée sur le mouvement des dislocations qui présente l'avantage de concilier certaines théories apparemment contradictoires. Dans les conditions extrêmes lorsqu'un traitement a permis de saturer les sites piégeurs d'hydrogène, il est montré que le traitement de nitruration permet d'obtenir des propriétés mécaniques améliorées par rapport à l'acier de base non contamine
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Ravix, Lilian. "Etude par émission acoustique des mécanismes de fragilisation par l'hydrogène des aciers peu alliés." Lyon, INSA, 2005. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2005ISAL0085/these.pdf.
Full textAbstract:
La fragilisation par l’hydrogène (FPH) est rencontrée en milieu H2S sur les aciers faiblement alliés utilisés pour les tubes de cuvelage de forages pétroliers. Pour une meilleure compréhension de ce mode de corrosion, le test standardisé de rupture différée en traction (Nace TM 0177-96 Méthode A) a été instrumenté par émission acoustique. Dans la configuration de test utilisée, l’étude d’aciers de sensibilité différente à la FPH révèle l’existence de sources très émissives (Hydrogen Induced Cracking, FeS), masquant d’autres sources (H2, Sulphide Stress Cracking). Dans le cas de la fissuration HIC, le suivi de l’énergie acoustique cumulée montre que l’amorçage de ce type de fissuration interne sur des zones ségrégées de la microstructure est accéléré par l’application d’une contrainte. Pour la fissuration SSC, le traitement statistique des données acoustiques permet de localiser l’endommagement plusieurs dizaines d’heures avant la rupture. Le mécanisme associé à la fissuration est lié à un amorçage surfacique de l’endommagement et est modifié par les conditions de chargement en hydrogène<br>Hydrogen embrittlement (HE) is observed in H2S containing environments on low alloy steels used for casing application. For a better understanding of this corrosion process, the normalized SSC tensile test (Nace TM 0177-96 Method A) was instrumented by acoustic emission (AE). In the configuration of test, the study of steels with different HE susceptility shows the presence of very emissive AE sources (HIC, FeS), hidding other AE sources (H2, SSC). For Hydrogen Induced Cracking, the monitoring of acoustic energy evidences that crack initiation, induced on segregated zones of the microstructure, is enhanced by stress application. For Sulphide Stress Cracking, statistical treatment of acoustic data allows the localization of the cracks on the specimens about fifty hours before rupture. Cracks associated with SSC mode of degradation initiate on the steel surface and mechanisms associated to their development are linked to hydrogen uptake
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Iacoviello, Francesco. "Fragilisation par l'hydrogène de l'acier inoxydable austéno-ferritique Z2CND22 05 : rôle de la microstructure." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1997. http://www.theses.fr/1997ECAP0536.
Full textAbstract:
Les aciers inoxydables austéno-ferritiques sont caractérisés par des propriétés mécaniques élevées et par une bonne résistance à la corrosion, notamment à la corrosion sous contrainte et par piquration. En revanche, leur structure duplex montre une sensibilité à la fragilisation par l'hydrogène. Parmi les aciers inoxydables austéno-ferritiques, la nuance z2cnd22 05 s'est progressivement imposée comme nuance de base et elle est la plus répandue des nuances austéno-ferritiques actuellement utilisées. Dans cette étude, nous avons analysé le comportement mécanique en traction et la cinétique de fissuration par fatigue de l'acier inoxydable austéno-ferritique z2cnd22 05, chargé ou non en hydrogène après différents traitements thermiques de revenu. Les températures et les durées des traitements thermiques de revenu ont été choisies avec la double finalité de fournir une caractérisation la plus complète possible de l'influence de toutes les phases secondaires, carbures et nitrures et, en plus, d'analyser d'une façon plus approfondie les températures critiques connues par la bibliographie et les résultats des essais de traction. De plus, nous avons perfectionné une technique d'évaluation du coefficient de diffusion, solution alternative à la mesure par perméation. Par ailleurs, nous avons utilisé la technique de l'analyse thermique pour mesurer l'énergie d'activation des pièges présents dans l'acier à l'état de livraison. Les résultats obtenus permettent d'établir les conclusions suivantes : - les joints de grains et les dislocations ont une influence négligeable sur le processus de diffusion de l'hydrogène - la quantité d'hydrogène absorbé dépend de la microstructure : la présence d'autres phases secondaires, carbures et nitrures dans la ferrite diminue fortement cette quantité. Cette diminution est probablement due a une variation de la solubilité et de la diffusivité de l'hydrogène - le chargement en hydrogène de l'acier duplex implique une forte diminution de #m% pour toutes les températures de revenu, sauf a 1050c ou la densité des dislocations est très basse et toutes les phases secondaires, carbures et nitrures, sont dissoutes. - le chargement en hydrogène de l'acier duplex n'induit pas de variation de r#e, tandis que la diminution de r#m dépend de la microstructure. L'indice fragilisation f permet de mettre en évidence l'influence positive de la décomposition spinodale et de la précipitation de la phase G. L'utilisation de l'indice de fragilisation % permet de montrer que la précipitation de la phase implique une fragilisation par l'hydrogène plus élevée, malgré des quantités inferieures d'hydrogène absorbe - l'acier duplex a l'état de livraison, charge en hydrogène, présente la possibilité de récupérer complètement ses propriétés mécaniques grâce a un traitement thermique de revenu à basse température (< 250°C) - la fissuration par fatigue a l'air ne varie pas avec la fréquence (entre 10 et 50 Hz) ni avec la direction de charge (lt ou Tl). Les modifications microstructurales dans la ferrite après revenu a 475c ou a 800c modifient la vitesse de fissuration dans les stades ii et iii, mais pas sur le stade de seuil - la fissuration de l'acier duplex sous chargement d'hydrogène en conditions potentiostatiques dans l'eau de mer n'a pas lieu - la fissuration de l'acier duplex sous chargement en conditions potentiostatiques dans une solution aqueuse d'acide sulfurique a lieu avec des vitesse plus élevées dans les trois stades de propagation, car outre la fragilisation de la ferrite, il y a un début de fragilisation de l'austénite. L’importance de l'influence de l'hydrogène est différente suivant les valeurs de k. La formation des stries a toujours lieu dans l'austénite et dans la ferrite, avec une distance entre stries qui dépend de la vitesse macroscopique, du libre parcours moyen de l'hydrogène dans la ferrite et dans l'austénite et de la dimension de la zone plastique réversible.
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Oriol, Pierre. "Comportement des aciers à rails vis-à-vis de l'hydrogène : diffusion, perméation et fragilisation." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1987. http://www.theses.fr/1987ECAP0041.
Full textAbstract:
Etude de la diffusion et de la perméation a l'hydrogène dans différentes nuances d'aciers à rail en fonction de la teneur en soufre, du sens de prélèvement des éprouvettes et du taux de corroyage. Étude de la fragilisation différée sur une nuance dure par suivi de l'émission acoustique en fonction du chargement en hydrogène. Examen de l'influence de l'hydrogène sur le comportement en traction des différentes nuances
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Messai, Abdelhamid. "Analyse fractographique de la rupture fragile d'un acier inoxydable austénitique très chargé en azote." Lille 1, 1996. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/1996/50376-1996-143.pdf.
Full textAbstract:
Contrairement aux aciers inoxydables austenitiques conventionnels fecrni, nous montrons que l'acier inoxydable austenitique fe18cr18mn0. 9n est fragile a basse temperature ou en presence d'hydrogene. Le present travail consiste a analyser la microfractographie de la rupture fragile obtenue afin d'en determiner les mecanismes. Les differents facies de rupture obtenus a basse temperature en resilience, en fatigue ou en traction montre une rupture fragile de nature variee: transgranulaire, intergranulaire et mixte. L'analyse microfractographique de la rupture transgranulaire basee sur l'observation stereographique des traces de glissement ou de macles ainsi que des figures d'attaque met en evidence une fissuration cristallographique predominante caracterisee par un vrai clivage sans riviere principalement sur des plans 111 et occasionnellement sur des plans 100 et 110. Frequemment, les plans 111 presentent des rivieres partant des joints de grain et se propageant selon une direction locale <110>. Une fissuration alternee sur un plan moyen 110, formee par alternance de deux microfacettes 111 a ete egalement observee. Les fissures amorcees sur ces plans se propagent selon une direction locale <100>. L'absence de seconde phase et la presence de traces de plasticite indiquent que la rupture fragile peut etre associee a une deformation plastique restreinte comme le montre les valeurs tres elevees des contraintes effectives. Cet acier montre egalement une sensibilite a la fragilisation par l'hydrogene. Il presente une rupture fragile de nature variee (trans-intergranulaire) dependant des conditions d'essai. Contrairement a celle observee a basse temperature, la fissuration transgranulaire par clivage ou discontinue est principalement identifiee sur des plans 100. Les fissures s'amorcent aux joints de grains et se propagent selon une direction locale <100>. La rupture fragile obtenue peut etre expliquee par un mecanisme de decohesion.
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Bizouard, Jean-Pierre. "Approche expérimentale de la fragilisation par l'hydrogène d'aciers austénoferritiques en cours de corrosion sous contrainte." Dijon, 1991. http://www.theses.fr/1991DIJOS014.
Full textAbstract:
La fissuration par corrosion sous contrainte des aciers inoxydables austéno-ferritiques présente des caractères très particuliers dûs à la structure composite de ces alliages. Les deux phases possèdent des propriétés mécaniques et électrochimiques assez différentes, mais elles sont liées par un couplage à la fois mécanique et électrochimique, si bien que les propriétés de l'agrégat ne sont pas la simple somme des propriétés de chacune d'entre elles et résultent autant de leurs interactions. L'objectif du travail présenté est de proposer de nouvelles techniques d'études du rôle de la dépassivation mécanique et de la repassivation sur l'entrée de l'hydrogène dans la phase ferritique et son interaction avec le mode de déformation de la phase ferritique. La première partie de la thèse porte sur la réactivité de l'H2S sur une surface métallique dépassivée, et cela en milieux aqueux à température ambiante. Dans cette partie on a mis en oeuvre des techniques classiques de la cinétique électrochimique et effectué des analyses de surfaces. Puis cette étude a été étendue afin de clarifier la part prise par la dissolution anodique et la fragilisation par l'hydrogène lors d'une séquence de dépassivation-repassivation. Dans la seconde partie de la thèse, afin d'étudier simultanément la part prise par les deux réactions élémentaires (anodique et cathodique) en fonction de l'état chimique de la surface métallique (passivée ou dépassivée), une technique dérivée de la méthode dite de perméation a été développée. L'originalité du dispositif repose dans l'instrumentation dont est équipée la demi-cellule en milieu corrosif : -système de dépassivation mécanique ; - mesure d'impédance permettant de suivre in-situ l'évolution de la surface. Enfin, dans une troisième partie, l'effet de l'hydrogène sur les propriétés mécaniques a été étudié. Celui-ci est un autre facteur important à considérer, car la phase ferritique, cubique centrée, est beaucoup plus sensible à la fragilisation par l'hydrogène que la phase austénitique, en général peu sensible, ce qui rend la prévision délicate du comportement de l'acier bi-phase. Dans cette troisième partie de la thèse des essais de chargement cathodique conventionnel ont été effectués afin d'étudier l'interaction maclage mécanique-fragilisation. Il est apparu qu'il n'existait aucune interaction qui pourrait être prise en compte lors de la fissuration.
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Rigual, Sucre Yobiris Vogt Jean-Bernard Iost Alain. "Fragilisation par l'hydrogène d'aciers inoxydables austénitiques alliés à l'azote." [S.l.] : [s.n.], 2001. http://www.univ-lille1.fr/bustl-grisemine/pdf/extheses/50376-2001-11-12.pdf.
Full text
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Smanio-Renaud, Véronique. "Etude des mécanismes de Fragilisation Par l'Hydrogène des aciers non alliés en milieu H2S humide : contribution de l'émission acoustique." Lyon, INSA, 2008. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2008ISAL0129/these.pdf.
Full textAbstract:
La Fragilisation par l'Hydrogène (FPH) des aciers en milieu humide contenant de l'H2S est un mode d'endommagement répandu dans l'industrie pétrolière. Afin d'améliorer la compréhension de ce mode de dégradation, un essai normalisé de résistance à la FPH des aciers en milieu H2S a été instrumenté par émission acoustique (EA). Les signaux d'EA liés aux deux grands modes de fissuration dans ce milieu, la décohésion interne (Hydrogen Induced Cracking, HIC) et la rupture différée par H2S (Sulfide Stress Cracking, SSC), ont été discriminés des signaux relatifs aux autres sources d'EA (dégagement d'hydrogène, formation de la couche de FeS). Le suivi en temps réel des fissurations offre un nouvel éclairage sur les cinétiques des fissurations HIC et SSC, sur les paramètres influant les différentes étapes de fissuration. Une meilleure compréhension des mécanismes de fissuration est également permise par l'application de cette méthodologie de monitoring. La comparaison entre différents aciers exposés à différents environnements fragilisant et avec ou sans contraintes appliquées permet de distinguer très clairement les différentes formes de fissuration : HIC ou Step Wise Cracking, SWC, SSC ou Stress Oriented Hydrogen Induced Cracking, SOHIC<br>Many steel equipments used in oil and gas industry are subjected to wet H2S cracking. In order to improve the understanding of this type of cracking, Acoustic Emission (AE) was used for the monitoring of steels exposed to wet H2S. AE related to both most important crackin modes in this media, i. E. , Hydrogen lnduced Cracking (HIC} and Sulfide Stress Cracking (SSC), were discriminated from the other AE sources signals (H2 evolution, iron sulfide layer formation). Using this methodology, real-time monitoring of cracking is possible, offering new insights into the kinetics of cracking, and into the impact of several parameters on the different steps of cracking. A better understanding of the different cracking mechanisms is another output of this study. From the comparisons between different steel grades exposed to H2S environments with or without applied load allows, different cracking modes can be clearly distinguished: HIC vs. SWC (Step Wise Cracking), and SSC vs. SOHIC (Stress Oriented Hydrogen lnduced Cracking)
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Khedim, Brahim. "Simulations expérimentales du comportement de films passifs sous sollicitations physiques et chimiques : application à l'analyse des mécanismes de fissuration des aciers inoxydables austéno-ferritiques." Dijon, 1992. http://www.theses.fr/1992DIJOS044.
Full textAbstract:
Cette étude porte sur le comportement des aciers inoxydables austéno-ferriques en corrosion sous contrainte (c. S. C. ) en milieu chloruré et présence de H2S. L'aspect phénoménologique de la fissuration dans ces aciers, ainsi que le role de la microstructure sur la propagation des fissures ont été étudiés. Grâce à l'emploi de nouvelles techniques d'endommagement de la surface, simulant la rupture mécanique du film passif en fond de fissure, il a été possible d'évaluer l'influence du film protecteur de surface vis-a-vis de l'entrée de l'hydrogène dans le metal. L'étude de la cinétique de repassivation de chaque phase de l'alliage austéno-ferritique, après l'endommagement du film passif, a permis de montrer que la phase ferritique se repassive plus rapidement que la phase austénitique. . .
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Chen, Qianqian. "Modélisation de la fissure à froid dans un acier ferritique de type 16MND5." Palaiseau, École nationale supérieure de techniques avancées, 2015. http://www.theses.fr/2015ESTA0010.
Full textAbstract:
L’objectif de cette thèse est l’étude du phénomène de fissuration à froid qui se produit dans la zone affectée thermiquement (ZAT) lors de l’opération du soudage. Il s’agit plus précisément de développer un critère pour prédire ce phénomène. Il est bien établi que la fissuration à froid se produit sous l’effet combiné de trois facteurs : i) une microstructure dure et fragile qui est ici la martensite ; ii) une teneur en hydrogène suffisamment élevée ; et iii) une contrainte critique. Pour ce faire, nous avons tout d’abord réalisé des essais de traction sous hydrogène sur des éprouvettes martensitiques afin d’étudier la fragilisation de la martensite par l’hydrogène. Ensuite, et sur la base des résultats expérimentaux, un modèle d’endommagement ductile-fragile est proposé. Ce modèle a permis d’établir le critère de fissuration à froid recherché. Pour valider ce critère, nous avons réalisé des essais de type Tekken. L’avantage de cet essai est qu’il permet de contrôler les paramètres du soudage pour provoquer la fissuration à froid. Enfin, cet essai a été reproduit à l’aide d’une modélisation thermo-métallo-mécanique-diffusion. Ainsi, la teneur en hydrogène dans la ZAT, la proportion de martensite et les contraintes résiduelles ont été calculées. L’application de notre critère montre une bonne corrélation entre la modélisation et l’essai. La fissuration à froid est bien prédite<br>This thesis is aimed at studying the hydrogen induced cold cracking (HICC) in the heated affected zone (HAZ) of weldments and at proposing a criterion to predict this phenomenon. HICC is attributable to three factors: i) a susceptible microstructure; ii) hydrogen concentration; and iii) a critical stress. To this end, first tensile tests on smooth specimens charged with hydrogen were performed to investigate hydrogen embrittlement of martensite. According to these results, a ductile-brittle damage model is proposed in order to establish a HICC criterion. In order to validate this criterion, we performed the modified Tekken tests. The Tekken test was chosen because one can control the welding parameters in order to induce cold cracking. The modified Tekken tests have then been modeled using a fully coupled thermo-metallo-mechanical-diffusion model using the finite element method. This model allows to compute martensite’s portion, residual stress level and hydrogen concentration in the HAZ. By applying the HICC criterion to these tests, cold cracking phenomenon has been correctly predicted
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Benzaid, Aïcha. "Etude du dégagement d'hydrogène sur électrode verticale en acier 42CD4, par la méthode du bruit électrochimique : application à la fragilisation par l'hydrogène." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1992. http://www.theses.fr/1992ECAP0234.
Full textAbstract:
La formation et le départ des bulles d'hydrogène sur une électrode sous chargement cathodique induisent des fluctuations du potentiel de l'électrode. Ces fluctuations aléatoires (bruit électrochimique) Δv peuvent être séparées en deux termes: Δv=ΔReI+Δe, où ΔReI représente les fluctuations de chute ohmique dues aux fluctuations de la surface active de l'électrode écrantée par les bulles, et e les fluctuations de potentiel faradique dues aux fluctuations locales des processus électrochimiques a l'interface métal-électrolyte. Au cours de ce travail, nous avons étudie le comportement stochastique d'une électrode d'acier 42CD4 en milieu acide, sous polarisation cathodique, d'abord en l'absence de contrainte, puis soumis a une contrainte de traction statique. Pour cela, nous avons mesure simultanément les fluctuations du potentiel de l'électrode Δv et de la résistance d'électrolyte ΔRe de la cellule électrochimique, ce qui permet d'obtenir les fluctuations de chute ohmique ΔReI et du potentiel faradique Δe. En l'absence de contrainte, nous avons étudié le dégagement gazeux d'hydrogène, caractérisé l'origine des fluctuations (ohmique et faradique) et étudié leur évolution en fonction des paramètres expérimentaux (densité de courant, oxygène dissous dans l'électrolyte, état du métal). Dans la deuxième partie de ce travail, nous avons étudié l'évolution du bruit électrochimique lorsqu'on applique une contrainte statique (300 ou 500 MPa, soit 30 ou 50% de la limite d'élasticité) et sous différentes densités de courant cathodiques (-80 et -400 mA. Cm-2). L'analyse simultanée des fluctuations de la résistance d'électrolyte et des fluctuations de potentiel nous a permis d'isoler une composante faradique due aux fluctuations de la concentration en hydrogène dissous dans les premières couches atomiques du métal. Cette composante évolue en fonction du temps lorsque l'électrode est sous contrainte; cette évolution a été attribuée au développement du processus de fissuration de l'acier, qui induit des variations du flux moyen d'hydrogène pénétrant dans le métal
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Sojka, Jaroslav. "Fragilisation par l'hydrogène d'aciers faiblement alliés, utilisés dans l'industrie nucléaire : rôle de la microstructure et de l'état inclusionnaire." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1997. http://www.theses.fr/1997ECAP0538.
Full textAbstract:
Ce travail est consacré aux études de la fragilisation par l'hydrogène d'aciers a508. 3 (virole forgée) et 18mnd5 (tôle) utilisés dans l'industrie nucléaire. Les aciers étudiés ont été utilises soit après le traitement thermique conventionnel, soit après le traitement thermique simulant la zone affectée par la chaleur. Les effets de l'hydrogène ont été étudiés en utilisant des essais de traction, soit sur des éprouvettes lisses, soit sur des éprouvettes entaillées. L’hydrogénation a été effectuée electrolytiquement, les essais de traction ont été réalisés dans un domaine de températures entre +20 et -196°C. L’attention a été portée surtout sur le rôle de la microstructure et de l'état inclusionnaire, mais aussi sur l'influence de la température, de la teneur en hydrogène, de la vitesse de déformation et des conditions de l'hydrogénation. Les résultats obtenus permettent d'établir les conclusions suivantes : les deux matériaux sont assez sensibles à la fragilisation par l'hydrogène, qui se manifeste par une chute importante des propriétés plastiques. Quant aux mécanismes d'endommagement, l'hydrogène provoque la formation de défauts particuliers, ils-de-poisson. L’analyse des effets de divers paramètres a permis de définir les conditions essentielles nécessaires pour la formation des yeux-de-poisson et de proposer un modèle schématique de leur formation.
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Ly, Céline. "Caractérisation d'aciers à très haute limite d'élasticité vis-à-vis de la fragilisation par l'hydrogène." Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00453616.
Full textAbstract:
Les aciers THLE ont la particularité de posséder à la fois une bonne ductilité et de hautes caractéristiques mécaniques. Ceci les rend particulièrement adaptés pour l'industrie automobile, dont les principales exigences sont l'allègement du véhicule et la sécurité des passagers. Toutefois, il est bien connu que l'augmentation des caractéristiques mécaniques accroît la susceptibilité à la fragilisation par l'hydrogène. Ce travail de thèse est consacré à l'étude de la susceptibilité vis-à-vis de la fragilisation par l'hydrogène de quatre aciers THLE : un DP, un TRIP, un CP et le BAS 100, un acier enrichi en vanadium et chrome. Un acier aux propriétés mécaniques plus modestes, dénommé HE (Haute Elasticité) a servi de référence. Les caractéristiques de transport de l'hydrogène dans ces aciers ont été étudiées, grâce à des essais de perméation électrochimique avec chargement en milieu acide, éventuellement additionné d'un promoteur d'hydrogénation (l'arsenic). Comme observé sur d'autres aciers, il faut souligner l'absence de conditions d'entrée stationnaires, dont il faut tenir compte dans l'évaluation des caractéristiques de diffusion. La diffusivité à température ambiante est apparue élevée pour tous les aciers, et une corrélation a été établie entre la microstructure et la diffusivité de l'hydrogène dans le matériau : plus la microstructure est fine et complexe, moins la diffusivité est élevée. De plus, l'évaluation des concentrations subsurfaciques sur les courbes en présence d'arsenic a révélé des valeurs relativement élevées pour les trois aciers aux caractéristiques mécaniques les plus élevées (TRIP 800, CP 800 et BAS 100). Ces valeurs sont conformes avec les teneurs en hydrogène diffusible mesurées par dosage juste après la perméation. Les dosages d'hydrogène résiduel, réalisés par désorption thermique sous vide après perméation, ont par ailleurs indiqué que le piégeage profond dans ces aciers était peu important, même après chargement sous polarisation et en présence d'arsenic. Ceci peut s'expliquer par des structures très bien élaborées, très fines et comportant peu de défauts. Des essais de traction ont montré qu'une hydrogénation sévère (en présence d'un promoteur) était nécessaire pour obtenir une fragilisation notable des aciers THLE. Hormis les cas extrêmes de dégradation spontanée par HIC (cloquage, fissuration), la fragilisation est imputable à l'hydrogène diffusible ou faiblement piégé car les teneurs en hydrogène piégé profondément restent négligeables. Dans les conditions industrielles, en décapage acide HCl en présence d'inhibiteurs, les résultats de perméation, de dosage et de traction s'accordent à montrer l'absence de fragilisation sur ce type d'acier. Les inhibiteurs testés semblent jouer un rôle de barrière physique, par adsorption sur le métal nu, limitant ainsi tant l'entrée d'hydrogène que la corrosion.
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Spessel, Catherine. "Fragilisation par l'hydrogène sulfure d'un acier perlitique utilisé dans l'industrie pétrolière « off-shore » : rôle de l'écrouissage et des traitements thermiques de revenu." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1996. http://www.theses.fr/1996ECAP0692.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, l'effet du traitement thermique de revenu sur la résistance vis-à-vis de la fragilisation par l'hydrogène d'un acier c-mn perlitique écroui a été étudié. L’acier a été écroui jusqu'a 67% puis il a été soit laisse dans les conditions d'écrouissage, soit revenu a des températures comprises entre 450 et 700°C. Les éprouvettes ont alors été tractionnées et les résultats ont été compares a ceux obtenus pour des éprouvettes similaires chargées en hydrogène soit cathodiquement soit par immersion dans une solution saturée en h 2s (hydrogène interne). Des éprouvettes ont aussi été chargées cathodiquement pendant les essais de traction (hydrogène externe). En l'absence d'hydrogène, les résultats montrent que la limite d'élasticité, Rp 0, 2, et la résistance mécanique, r m, diminuent rapidement avec l'augmentation de la température de revenu ; cette diminution est pratiquement indépendante du taux d'écrouissage. D’autre part, des relations linéaires ont été établies entre Rp 0, 2, r m ainsi que la température de transition et l'espace interlamellaire de la perlite. Ces relations sont en bon accord avec celles établies par plusieurs auteurs. De plus, les énergies d'activation des processus mis en jeu au cours du revenu ont été calculées aussi bien pour l'acier non écroui que pour les aciers écrouis. Il existe des relations entre les paramètres de revenu, la résistance mécanique et les énergies d'activation. L'hydrogène interne (h 2 ou h 2s) n'a pas d'influence sur les propriétés mécaniques rp 0 , 2 et r m. En revanche, la perte relative de ductilité a la rupture, c'est-a-dire, l'indice de fragilisation, f%, augmente rapidement jusqu'a une valeur maximale et reste alors constante. La valeur maximale de f% diminue lorsque la température de revenu augmente indépendamment du taux d'écrouissage. Les quantités d'hydrogène q h 6 0 0 (mesurée a 600\c sous vide) et q h t (mesurée a fusion) ont été déterminées avant et après le chargement en hydrogène interne (h 2 ou h 2s). Elles augmentent lorsque le taux d'écrouissage augmente et lorsque l'acier n'a pas été revenu, tandis qu'elles diminuent lorsque la température de revenu augmente pour un taux d'écrouissage donne. En présence d'hydrogène externe (h 2), toutes les propriétés mécaniques, et tout particulièrement, la résistance vis-à-vis de la fragilisation par l'hydrogène (1-f) sont abaissées. Dans cet environnement, les niveaux de f% sont élevés et pratiquement indépendants du taux d'écrouissage et de la température de revenu. Il a été montré que le domaine de températures 500°C-600°C correspond au début de la sphéroïdisation de la cémentite et de la recristallisation de la ferrite. Il a aussi été prouvé que l'énergie de surface entre la cémentite et la ferrite de la perlite n'est pas diminuée en présence d'hydrogène. En revanche, les joints de grain ferritiques sont responsables de la diminution de la tenue de l'acier vis-à-vis de la fragilisation par l'hydrogène.
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Da, Silva Craidy Pedro. "Interactions Hydrogène-Microstructure-Propriétés Mécaniques dans les Composants en Acier Inoxydable Super Suplex." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAI041.
Full textAbstract:
La demande croissante en énergie nécessite l'exploration de pétrole et de gaz dans des conditions plus difficiles. Ces systèmes de production exigent l'utilisation d'équipements forgés faits de nuances d'acier de plus haute résistance, comme les aciers inoxydables austéno-ferritiques (duplex). Ces composants tendent à présenter une perte de ductilité et de performance mécanique générale provoquée par l'hydrogène produit par p. ex. des systèmes de protection cathodique et des processus de corrosion. Les composants en aciers inoxydables duplex présentent une longue histoire d’endommagement par l'hydrogène à basse température provenant de diverses sources. Bien qui ce type de endommagement soit assez récurrent, diverses informations connexes restent à élucider, en raison de l'interaction complexe de l'hydrogène avec la microstructure et le caractère localisé de la production et du transport de l'hydrogène dans le matériau.Le présent travail vise à améliorer la compréhension physique de l'interaction entre l'hydrogène et la microstructure ainsi que les effets de différentes procédures de chargement d'hydrogène sur les propriétés mécaniques des composants forgés en acier inoxydable super duplex UNS S32750.Le développement d'une telle compréhension implique l'évaluation des effets de l'hydrogène sur les propriétés mécaniques du matériau au moyen d'essais de traction dans différents environnements riches en hydrogène. Basé sur des résultats d'essais de traction à vitesse de déformation faible, une relation quantitative entre la fragilisation provoquée par l'hydrogène gazeux et cathodique est proposée, et les effets possibles de la fragilisation par l’hydrogène provoquée par dislocations sont discutés.Des descriptions quantitatives et qualitatives du transport de l'hydrogène, incluant l'analyse des effets des différentes microstructures et voies de diffusion, et de sa position dans le réseau et dans la microstructure (ségrégation de l'hydrogène aux pièges) sont proposées. Ces descriptions sont obtenues en considérant les résultats de différentes techniques expérimentales: essais de perméation, spectroscopie de désorption thermique, spectroscopie de masse d'ions secondaires à temps de vol et diffusion de neutrons<br>The increasing demand for energy requires the exploration of oil and gas at deeper water locations and on more severe conditions. These production systems have demanded the use of forged equipments made of higher strength steel grades, such as austenitic-ferritic (duplex) stainless steels. These components are more prone to exhibit loss of ductility and general mechanical performance caused by hydrogen generated e.g. by cathodic protection. Duplex stainless stainless steels components present a vast history of hydrogen damage at low temperatures, due to hydrogen derived from various sources. Even being this kind of damage fairly recurring, various related information remains to be elucidated, due to the complex interaction of hydrogen with the microstructure and localized character of hydrogen generation and transportation in the material. The present work aims to improve the physical understanding of the interaction between hydrogen and the microstructure as well as the effects of different hydrogen charging procedures on the mechanical properties of forged components made of the super duplex stainless steel grade UNS S32750.The development of such understanding involves the evaluation of the effects of hydrogen on the mechanical properties of the material through tensile tests in different hydrogen-rich environments. Based on results of slow-strain rate tensile tests, a quantitative relationship between embrittlement caused by gas hydrogen and cathodic charging is proposed, and possible effects of dislocation-assisted hydrogen transportation and embrittlement are discussed. Quantitative and qualitative descriptions of the hydrogen transportation, including analysis of the effects of different microstructures and diffusion paths, and of its position in the lattice and in the microstructure (hydrogen segregation to traps) are proposed. These descriptions are achieved considering results of different testing techniques: permeation tests, thermal desorption spectroscopy, time-of-flight secondary ion mass spectroscopy and neutron scattering
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Moriau, Olivier. "Etude et optimisation du matériau "acier galvanisé" en termes de capacité d'amortissement et de résistance à la corrosion sous contrainte." Lille 1, 1997. http://www.theses.fr/1997LIL10127.
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Dans le cadre de l'étude des propriétés mécaniques des aciers galvanises au trempe, ces travaux montrent le rôle important que jouent les caractéristiques mécaniques et structurales du revêtement de galvanisation sur la résistance a la corrosion sous contrainte sous sollicitation monotone, et sur la capacité d'amortissement sous sollicitation dynamique d'un acier plat galvanise. L'objectif principal de cette étude consiste a optimiser le matériau acier galvanise en terme de capacité d'amortissement. L'implantation d'alliages galvanises ferromanganèse dans le secteur automobile semble être le meilleur compromis pour obtenir a la fois de hautes capacités d'amortissement, de bonnes caractéristiques mécanique et une bonne tenue a la corrosion. L'influence des paramètres fréquence et température a permis de préciser les mécanismes de dissipation d'énergie lies a la capacité d'amortissement élevée des alliages polyphasés fe-16(et 18)%mn. Ces alliages contiennent en effet le maximum de martensite epsilon de trempe, dont les interphases avec l'austénite résiduelle sont des sources de dissipation d'energie sous sollicitation cyclique. Il est également nécessaire de considérer une contribution magnetique a l'amortissement lorsque l'austénite est dans son état antiferromagnétique, c'est a dire sous sa température de neel. La maîtrise du processus de galvanisation a chaud de tels alliages en bain de zn-ni, utilise dans l'industrie, a permis de proposer la représentation du coin riche en zinc du système quaternaire fe-mn-zn-ni a 450 degrés celsius. Les capacités d'amortissement obtenues après galvanisation situent ces matériaux polyphasés revêtus au sommet du domaine des matériaux de construction.
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Ly, Céline Jérôme Michel. "Caractérisation d'aciers à très haute limite d'élasticité vis-à-vis de la fragilisation par l'hydrogène." S. l. : Ecole centrale de Paris, 2009. http://theses.abes.fr/2009ECAP0004.
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Ly, Céline. "Caractérisation d'aciers à très haute limite d'élasticité vis-à-vis de la fragilisation par l’hydrogène." Thesis, Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2009. http://www.theses.fr/2009ECAP0004/document.
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Les aciers THLE ont la particularité de posséder à la fois une bonne ductilité et de hautes caractéristiques mécaniques. Ceci les rend particulièrement adaptés pour l'industrie automobile, dont les principales exigences sont l'allègement du véhicule et la sécurité des passagers. Toutefois, il est bien connu que l'augmentation des caractéristiques mécaniques accroît la susceptibilité à la fragilisation par l'hydrogène. Ce travail de thèse est consacré à l'étude de la susceptibilité vis-à-vis de la fragilisation par l'hydrogène de quatre aciers THLE : un DP, un TRIP, un CP et le BAS 100, un acier enrichi en vanadium et chrome. Un acier aux propriétés mécaniques plus modestes, dénommé HE (Haute Elasticité) a servi de référence. Les caractéristiques de transport de l'hydrogène dans ces aciers ont été étudiées, grâce à des essais de perméation électrochimique avec chargement en milieu acide, éventuellement additionné d'un promoteur d'hydrogénation (l'arsenic). Comme observé sur d'autres aciers, il faut souligner l'absence de conditions d'entrée stationnaires, dont il faut tenir compte dans l'évaluation des caractéristiques de diffusion. La diffusivité à température ambiante est apparue élevée pour tous les aciers, et une corrélation a été établie entre la microstructure et la diffusivité de l'hydrogène dans le matériau : plus la microstructure est fine et complexe, moins la diffusivité est élevée. De plus, l'évaluation des concentrations subsurfaciques sur les courbes en présence d'arsenic a révélé des valeurs relativement élevées pour les trois aciers aux caractéristiques mécaniques les plus élevées (TRIP 800, CP 800 et BAS 100). Ces valeurs sont conformes avec les teneurs en hydrogène diffusible mesurées par dosage juste après la perméation. Les dosages d'hydrogène résiduel, réalisés par désorption thermique sous vide après perméation, ont par ailleurs indiqué que le piégeage profond dans ces aciers était peu important, même après chargement sous polarisation et en présence d'arsenic. Ceci peut s'expliquer par des structures très bien élaborées, très fines et comportant peu de défauts. Des essais de traction ont montré qu'une hydrogénation sévère (en présence d'un promoteur) était nécessaire pour obtenir une fragilisation notable des aciers THLE. Hormis les cas extrêmes de dégradation spontanée par HIC (cloquage, fissuration), la fragilisation est imputable à l'hydrogène diffusible ou faiblement piégé car les teneurs en hydrogène piégé profondément restent négligeables. Dans les conditions industrielles, en décapage acide HCl en présence d'inhibiteurs, les résultats de perméation, de dosage et de traction s'accordent à montrer l'absence de fragilisation sur ce type d'acier. Les inhibiteurs testés semblent jouer un rôle de barrière physique, par adsorption sur le métal nu, limitant ainsi tant l'entrée d'hydrogène que la corrosion<br>The distinctive feature of Very High Strength Steels (VHSS) is to present a good combination of ductility and high strength. This makes them particularly interesting for the automotive industry because of the increasing demand for the reduction of car weight and the improvement of passengers security. However, it is known that increasing mechanical characteristics enhances susceptibility to hydrogen embrittlement. The aim of this doctoral thesis work is to study the susceptibility to hydrogen embrittlement of four very high strength steels : a DP (Dual Phase), a TRIP (Transformation Induced Plasticity), a CP (Complex Phase) and BAS, a Cr-V enriched high strength steel. Low alloyed steel with lower mechanical properties, HE (high Elasticity) has been used as a reference. Hydrogen transport characteristics in these steels were investigated thanks to electrochemical permeation tests including charging in acid solution, possibly with the addition of a hydrogenation promoter (arsenic). As already observed on other steels, the absence of stationary entry conditions is to be underlined due to its necessity for the evaluation of diffusion characteristics. Diffusivity at room temperature has appeared to be very high in each of the five steels and a correlation between hydrogen diffusion coefficient and microstructure has been drawn : the finer and the more complex it is, the lower is the apparent diffusion coefficient. Moreover, sub-surface concentrations calculated on the permeation transient in the presence of arsenic have revealed relatively high values for the three steels with the higher mechanical properties (TRIP 800, CP 800 and BAS 100). These values comply with the diffusible hydrogen content measured by thermal desorption technique just after permeation. Otherwise, residual hydrogen dosage tests by thermal desorption under vacuum, have indicated that deep trapping is very low for these steels, even after charging under polarisation and in the presence of arsenic. These results can be explained by fine and homogeneous microstructures that are very well developed with few lattice defects. Ordinary tensile tests have shown the necessity of extreme charging conditions (in the presence of a promoter) for VHS steel embrittlement. With an exception in the case of extreme spontaneaous damages created by HIC (blistering, cracking), embrittlement is imputable to diffusible and weakly trapped hydrogen because deeply trapped hydrogen content is very low. In industrial conditions, during acid pickling while in the presence of inhibitors, permeation, dosage and tensile tests results suggest the absence of embrittlement for the steels. Tested inhibitors seem to act as a physical barrier, by adsorption on the bare steel surface, and limit that way hydrogen absorption and corrosion
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Hu, Ruiping. "Mécanismes de la fragilisation par l'hydrogène des aciers sous faibles polarisations cathodiques dans des solutions à pH alcalins." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1993. http://www.theses.fr/1993ECAP0299.
Full textAbstract:
La fumée de silice est un sous produit de l'industrie de silicium ou des alliages ferro-silicium. L’addition de fumée de silice au béton améliore la compacité de béton et augmente donc sa résistance de compression. Cependant, la fumée de silice en contact avec les solutions alcalines se trouvant dans les pores du béton peut engendrer une réaction chimique dont le résultat est un dégagement d'hydrogène, celui-ci pouvant ensuite diffuser dans le béton et être absorbé par les armatures. La pression partielle en hydrogène dans les pores du béton est très faible, donc le risque immédiat de fragilisation par l'hydrogène est également très faible. Cependant, pour un ouvrage destine à durer pendant plus de 50 ans, une question se pose: peut-on négliger ce risque? Pour répondre a cette question, nous avons étudié la fragilisation par l'hydrogène sur différentes structures d'acier: ferritique (fer-alpha), bainitique (acier 35cd4) et perlitique (acier fmp80 ou acier précontraint). Ces structures ont été hydrogénées dans des solutions alcalines (pH =9,5, 11,1 et 13,3) arbitrairement représentatives des liquides se trouvant dans les pores du béton après différentes durées de vieillissement. Le chargement cathodique a été réalisé sous faibles densités de courant simulant de faibles pressions partielles en hydrogène. Une fois élucidé le mécanisme de la fragilisation par l'hydrogène, dans les conditions citées préalablement, nous avons comparé la réponse de deux structures, ferritiques et perlitique écrouie, chargées en hydrogène gazeux dans un autoclave pendant deux mois, résultant de la réaction d'un mélange fumée de silice avec une solution alcaline à pH 13,3. Les principales conclusions de cette étude sont les suivantes: la fragilisation par l'hydrogène est provoquée par la rupture d'un film d'oxyde Fe#3o#4 et/ou d'hydroxyde Fe (oh)#2. Ce mécanisme est opérant pour une densité de courant équivalente à un potentiel cathodique inferieur ou égal à 1 V/ENH. La rupture de film crée des fissures superficielles. Ces fissures ont été modélisées a l'aide d'un modèle micromécanique. La contrainte hydrostatique maximale a été déterminée en fonction de la géométrie de l'entaille des éprouvettes axisymétriques à l'aide d'un programme de calcul par éléments finis. Cette contrainte permet de calculer le gradient maximum de concentration en hydrogène. À l'aide d'un autre modèle micromécanique (modèle de Beremin), nous avons pu calculer la contrainte locale responsable de l'amorçage d'une fissure par clivage. Une relation empirique a pu être établie entre l'indice de fragilisation par l'hydrogène et le rapport entre l'énergie de surface en présence et en absence d'hydrogène. La fumée de silice au contact d'une solution à pH 13,3 provoque bien un dégagement d'hydrogène et sa diffusion dans le métal, mais cette quantité n'est pas suffisante pour fragiliser celui-ci
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Didot, Alexandre. "Corrosion sous contrainte des aciers non alliés dans les conditions du stockage géologique." Compiègne, 2008. http://www.theses.fr/2008COMP1787.
Full textAbstract:
Le but de cette étude est de déterminer si des phénomènes de fissuration par corrosion sous contrainte (CSC) sont possibles, dans les conditions du stockage géologique des déchets radioactifs, sur les aciers non alliés envisagés pour la réalisation des tubes guides et des surconteneurs. Le retour d'expérience des cas de fissurations des conduites enterrées, indique l'existence de deux types de CSC qui se distinguent par une fissuration, trans- ou intergranulaire, associée à deux domaines potentiel - pH. Il est, en général, admis que la CSC transgranulaire repose sur des phénomènes de fragilisation par l'hydrogène et que la CSC intergranulaire est gouvernée par un mécanisme de rupture de film passif. Des essais de traction lente ont été réalisés pour déterminer les domaines de sensibilité à la CSC sur des matériaux provenant de prototypes représentatifs des surconteneurs. Comme les essais de traction lente surestiment les risques liés à la CSC dans les conditions du stockage, un essai, d'une durée d'un an, a été réalisé pour vérifier si l'amorçage est possible sous des sollicitations mécaniques statiques représentatives des contraintes résiduelles. Les résultats des essais de CSC ne permettent pas d'exclure, vis-à-vis des conditions chimiques, les risques liés à la CSC intergranulaire. Mais, on observe une fissuration par rupture différée liée à la mauvaise qualité des aciers qui ne respectent pas les spécifications préconisées pour les conduites enterrées. Une démarche expérimentale, propre aux conditions du stockage, est présentée pour valider l'utilisation des aciers non alliés<br>The aim of this study is to evaluate the risk of stress corrosion cracking (SCC), in the conditions of the nuclear waste storage in deep geological layer, on the carbon steels which are postpone for the construction of the lining and the canisters. References, regarding the SCC susceptibility of buried pipelines, show two types of SCC, trans- and intergranular, which are related to two potential - pH domains. Usually, transgranular SCC is attributed to hydrogen embrittlement mechanism and intergranular SCC to film rupture processes. Slow strain rate tests (SSRT) were performed in order to identify SCC susceptibility domains on samples extracted from prototypes representatives of the canisters. As SSRT tests overestimate the potential SCC susceptibility, a one year duration experiment was carried on to evaluate the materials resistance toward crack initiation under static loads representatives of residual stresses. SCC tests results did not allow us to exclude, as regards to the expected chemical conditions, intergranular SCC risks. Nevertheless, we observed delayed cracking caused by the poor quality of the selected steels which are far from the usual recommendations specified for buried pipelines. Thus, a dedicated experimental program, for this deep geological storage, is set up to assess carbon steel selection compliant with existing specifications
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Zinbi, Abdelfettah. "Caractérisation et modélisation du comportement mécanique de l'acier inoxydable austénitique AISI 301 à l'état écroui : simulation d'un process de mise en forme." Thesis, Tours, 2009. http://www.theses.fr/2009TOUR4028.
Full textAbstract:
Le travail de thèse porte sur la caractérisation expérimentale et la modélisation du comportement mécanique d’un acier inoxydable métastable. L’objectif est de simuler par la méthode des éléments finis un procédé de mise en forme de colliers de serrage. Pour ces pièces de forme complexe obtenues par pliage séquentiel, les aciers utilisés sont des nuances à haute limite d’élasticité (tôle laminée écrouie.) de structure initiale biphasée (Austénite et Martensite). Sous sollicitations mécaniques, ces matériaux instables sont le siège d’une transformation de phase martensitique qui se caractérise par un durcissement structural qui perturbe l’opération de mise en forme. Cette transformation métallurgique, associée aux contraintes résiduelles générées par le procédé de pliage, conduit pour ce type d’acier à une fragilisation qui se manifeste par des ruptures différées. Le premier volet de mon travail consiste à caractériser le comportement mécanique et métallurgique de l’acier AISI 301 écroui. Le phénomène de localisation de déformation dans des bandes de transformation de phase a également été étudié. L’apport de l’approche proposée est de fournir une estimation des valeurs de déformations dans les bandes de localisation à partir de la méthode de corrélation d’images « CorreliLMT ». Le deuxième volet de l’étude traite la modélisation théorique et numérique, où l’accent a été mis sur la cinétique de transformation de phase. Le modèle de comportement élastoviscoplastique proposé a été enfin incorporé dans le code de calcul par éléments finis (ABAQUS). Cette partie reste la plus importante de mon travail. La simulation du processus de mise en forme a permis une amélioration de la qualité des pièces par la maîtrise des évolutions du matériau, au niveau mécanique et métallurgique<br>This work focus on experimental characterization and mechanical behavior modeling of metastable stainless steel to simulate clamps forming by finite element method. These complex shape parts obtained by bending sequence are made of steel of high yield stress in the cold rolled sheet of two-phase structure (austenite and martensite). During clamp-forming operation, austenite is transformed to a'-martensite. However, under specific conditions, delayed cracking phenomenon can appears in this materials. This work is divided into two main parts. The first part concerne the experimental and metallurgical characterization a of AISI 301 cold rolling sheet. The study of the strain localization phenomenon in transformation bands is presented. The second part presents the theorical study and the numerical modeling. A phenomenological elastoviscoplastic model proposed integrates the observed anisotropic phenomenon. This model uses non linear kinematic hardening rule. The final investigation, was to incorporated the model into finite element code (Abaqus) in the aim to improve the forming parts quality of forming parts by controlling the evolution of the material, the mechanical and the metallurgical properties
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Forot, Clément. "Application de la perméation d’hydrogène vers la prédiction des risques de fissuration interne des aciers." Thesis, Lyon 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LYO10348.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est de prédire les risques de fissuration par H2S d'aciers au carbone à très haute limite d'élasticité utilisés en environnement pétrolier. Nous nous intéressons aux conditions de sévérité modérées, caractérisées par des teneurs faibles mais non nulles en H2S dans le milieu corrosif. Dans ces environnements, le chargement en hydrogène dans les aciers est lent, et les temps d'incubation avant apparition de fissures internes de type HIC peuvent donc être longs. En complément des essais standards de tenue à la fissuration des aciers, il est donc important de pouvoir disposer de méthodes rapides et fiables d'évaluation des risques de fissuration. La principale technique expérimentale mise en oeuvre est la perméation électrochimique d'hydrogène. Elle est mise à profit afin d'étudier le chargement, la diffusion et le piégeage de l'hydrogène dans différents aciers à haute limite d'élasticité en environnement faiblement concentré en H2S. En complément des essais de perméation, nous effectuons une étude de la fissuration assistée par l'environnement dans différentes conditions de pH et de PH2S. Ces essais permettent d'abord de vérifier l'évolution de la cinétique de fissuration interne en fonction des conditions environnementales. Dans le même temps, nous réalisons des mesures de la quantité d'hydrogène absorbée par le métal, en distinguant les parts d'hydrogène libre, piégé réversiblement et irréversiblement. La confrontation entre les données de diffusion et de piégeage issues des essais de perméation, et des données directes de fissuration et de quantités d'hydrogène absorbé permet l'établissement de seuils de concentrations critiques en hydrogène. Ces seuils sont ensuite utilisés afin de mettre en place une approche empirique prédictive de la fissuration HIC dans les aciers<br>The work of this thesis applies to flexible pipelines, which are used as risers or flowlines in offshore production. More specifically, it is dedicated to study the risks of hydrogen embrittlement of carbon steel wires used as armors if flexible pipes. The study is focused on low H2S containing medium inducing slow hydrogen entry in steels, thus, potentially long incubation times before embrittlement becomes effective. The first goal of this work is to study the entry, diffusion and trapping of hydrogen into different grades of carbon steel in low H2S concentration environment. The permeation technique will be used, as well as immersion tests of variable duration with characterization of the crack process. Analysis of permeation transients gives information on hydrogen diffusion and hydrogen trapping into steels in function of experimental conditions (pH, PH2S). Immersion tests will be performed complementary to permeation tests in various conditions of pH and PH2S. We verify the cracking evolution with environmental conditions. We also quantify the lattice hydrogen, the reversibly and irreversibly trapped hydrogen absorbed by the materials. Then, using both diffusion properties from permeation tests and cracking data from immersion experiments, we set up a predictive approach to link the risks of H2S cracking for each steel grade in function of the severity of the environment. Applying this method should also allow to establish faster and more reliable comparisons of the hydrogen induced cracking resistance of different steel grades. It should be used as complimentary tool for qualification purposes
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Guedes, Sales Daniella. "Etude des mécanismes d'endommagement d'aciers martensitiques associés au SSC (Sulphide Stress Cracking)." Thesis, La Rochelle, 2015. http://www.theses.fr/2015LAROS041.
Full textAbstract:
Dans le cadre de ces travaux, il a clairement été établi que l’hydrogène piégé ou diffusible pouvait avoir une forte influence sur les propriétés mécaniques des matériaux. Cependant, cet effet varie de façon importante en fonction de leur microstructure, leur composition chimique et leur traitement thermique. En effet, les aciers martensitiques trempés/revenus dédiés à des tubes pour des milieux sous-service présentent, de par leur structure, différents types de pièges tels que les dislocations, les joints de grains, les précipités, les inclusions, les lacunes et d’autres interfaces qui jouent un rôle important dans les mécanismes endommageants. Ces aciers de haute résistance mécanique, lorsqu’ils sont soumis à des contraintes mécaniques et à un environnement agressif (qui dépend de la pression en H2S et du pH de la solution) peuvent rompre à cause du phénomène de Sulphide Stress Cracking (SSC). Ce dernier est une forme de fragilisation par l’hydrogène (FPH) qui inclut un amorçage de fissure suivi d’une étape de propagation conduisant à la rupture, dont la contribution de l’hydrogène reste encore mal comprise. En parallèle de l’impact de la microstructure de l’acier, les champs de contrainte et déformation subis par le matériau modifient les effets induits par l’hydrogène. C’est pourquoi un montage de perméation sous contrainte a été utilisé afin de pouvoir réaliser des essais mécaniques jusqu’à rupture sous flux d’hydrogène et les comparer au comportement du matériau lorsque celui-ci est sollicité à l’air ou dans un environnement H2S. Ainsi, l’impact sur le comportement mécanique du flux d’hydrogène mais également de son piégeage peut être étudié. Dans ce cadre, des éprouvettes plates et axisymétriques, lisses et entaillées ont été employées. Les informations expérimentales obtenues dans ce travail ont servi à alimenter un modèle numérique qui a permis de caractériser localement l’état mécanique et les concentrations d’hydrogène piégé et diffusible dans le matériau. Ceci a rendu possible la définition d’un critère local de rupture<br>The findings of this work established that the diffusible and trapped hydrogen could have a strong influence on the mechanical properties of materials. However, this effect varies significantly with the materials’ microstructure, chemical composition, and heat treatment. Due to their structure, quenched and tempered martensitic steels (developed for tubes suitable for sour service environments) have different types of traps such as dislocations, grain boundaries, precipitates, inclusions, vacancies and other interfaces that play an important role in the damage mechanisms. These high strength steels may break due to Sulphide Stress Cracking (SSC) if subjected to mechanical stress and an aggressive environment (which depends on the H2S partial pressure and pH solution). This phenomenon is a form of hydrogen embrittlement (HE) that includes a crack initiation followed by a propagation step leading to failure. However the hydrogen contribution is still insufficiently understood. In addition to the impact of the microstructure on the steel, the stress and the deformation fields in the material also modify the effects induced by hydrogen. To investigate this event, electrochemical permeation tests under stress were used to perform mechanical tests under hydrogen flux until failure is reached. The results were compared to those mechanically loaded in air or in a H2S environment. This enabled the examination of the impact of the hydrogen flux and trapping on the mechanical behavior of martensitic steel. In this framework, flat and axisymmetric, smooth and notched specimens were employed. Experimental data obtained in this work were used to provide a numerical model that enables the locally characterization of the mechanical condition and the concentrations of trapped and diffusible hydrogen in the material. These outcomes enabled us to determine a local failure criterion
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Gayton, Clément. "Mécanismes de fragilisation de l’acier inoxydable super-martensitique X4CrNi16-4 Virgo™38 : Effets couplés des traitements thermiques et des milieux corrosifs contenant Na2S ou H2S." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSEM004/document.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse porte sur l’étude de divers mécanismes de fragilisation d’un acier inoxydable supermartensitique 16Cr-4Ni à basse teneur en carbone (Virgo™38) utilisé pour la fabrication des compresseurs centrifuges produits par GE Oil&Gas.Il a été montré que la microstructure fine, polyphasée et morphologiquement très complexe de cet alliage était sensible aux conditions de traitement thermique. Notamment, la proportion et la répartition de l’austénite de réversion, la présence de carbure de chrome et la ségrégation intergranulaire d’éléments fragilisant tel que le phosphore ont été mis en évidence suite à plusieurs traitements thermiques. La ségrégation du phosphore aux joints de grain (SPJG) est l’un des mécanismes entrainant la fragilisation du Virgo™38 sous certaines conditions de traitement thermique.La présence d’austénite de réversion n’entraine pas seulement une amélioration de la ténacité de l’alliage mais également le piégeage de l’hydrogène dans cette phase. Etant donnée la grande instabilité mécanique de l’austénite, sa transformation sous contrainte provoque la libération de cet hydrogène piégé et ainsi une surconcentration locale en hydrogène. La fragilisation par hydrogène est le deuxième mécanisme entrainant la fragilisation du Virgo™38 étudié dans cette thèse.Les mécanismes mis en jeu lors de la formation de l’austénite de réversion conduisent à la répartition hétérogène des éléments d’alliage. L’une des conséquences de cette répartition hétérogène est la corrosion sélective de l’une ou l’autre des phases de l’alliage en fonction du pH de l’environnement et de la charge appliquée. La dissolution préférentielle est le dernier mécanisme abordé<br>This PhD thesis is focused on the study of embrittlement mechanisms in a 16Cr-4Ni low carbon supermartensitic stainless steel (Virgo™38) used for the construction of rotating parts of centrifugal compressors produced by GE Oil&Gas.It is shown that the morphologically complex multiphase microstructure of this alloy is very sensitive to the heat treatment conditions. In particular, the fraction and repartition of retained austenite, the presence of chromium carbides and the phosphorous grain boundary segregation (PGBS) are evidenced consecutive to several heat treatments. PGBS is one of the mechanisms leading to brittle failure of Virgo™38 after specific heat treatments.The presence of retained austenite is not only beneficial for toughness but also leads to hydrogen trapping in this phase. Due to the mechanical instability of retained austenite, its transformation under applied stress leads to the release of trapped hydrogen into newly formed martensite and thus to a local overconcentration of hydrogen. Hydrogen embrittlement is the second mechanism studied in this report.Mechanisms involved during the formation of retained austenite lead to the heterogeneous repartition of alloying elements (partitioning). One of the consequences being the selective dissolution of one or the other phase of the alloy as a function of the pH of the environment and of the load applied. Preferential dissolution is the third mechanism studied
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Lenartova, Iva. "Fragilisation par l'hydrogène et corrosion sous contrainte d'alliages de nickel et d'un acier inoxydable utilisés dans les générateurs de vapeur : influence de la composition chimique et de la microstructure." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1996. http://www.theses.fr/1996ECAP0469.
Full textAbstract:
Ce travail est basé sur une étude de l'influence de la composition chimique et de la microstructure sur la corrosion sous contrainte du coté secondaire dans les générateurs de vapeur horizontaux, et la fragilisation par l'hydrogène de structures austénitiques utilisées pour cet usage. Les matériaux étudiés sont des alliages a base de nickel (inconel 600, 690, incoloy 800) et l'acier inoxydable austénitique aisi 321, a des teneurs comprises entre 10 et 75% pour le nickel et entre 17 et 29% pour le chrome, à l'état soit hypertrempé et revenu avec précipitation inter granulaire de carbures m#2#3c#6, soit hypertrempe avec des précipités intragranulaires. La corrosion sous contrainte a été étudiée par traction lente dans un autoclave a 300°C, avec une vitesse de déformation =1,3. 10#-#7s#-#1. La fragilisation par l'hydrogène a été effectuée par traction lente (=1,5. 10#-#6s#-#1) à la température ambiante après chargement cathodique a 300°C dans un bain de sels fondus, pendant des durées comprises entre 5 et 48 heures. Les résultats obtenus ont permis d'établir les conclusions suivantes: 1) l'inconel 600 et l'acier aisi 321 a l'état de livraison (conditions d'usage habituelles) sont très sensibles à la corrosion sous contrainte (i#c#s#c>90%). La rupture observée est de type intergranulaire pour l'inconel 600 et transgranulaire pour l'acier aisi 321. Par contre, l'inconel 690 et l'incoloy 800 a l'état de livraison sont insensibles a la corrosion sous contrainte dans les conditions expérimentales utilisées. 2) la fragilisation par l'hydrogène a été mise en évidence dans le cas des alliages inconel 600, 690 (65 a 71%) et l'acier aisi 321 (8 a 30%), a l'état hypertrempe et revenu. Pour tous ces matériaux, la rupture était de type intergranulaire fragile. L'alliage 600 conserve une sensibilité a la fragilisation par l'hydrogène aussi a l'état sans précipités aux joints de grains (23-25%), en revanche l'alliage 690 et l'acier aisi 321 a l'état hypertrempe sont insensible a la fragilisation par l'hydrogène. L'incoloy 800 n'est pas fragilise par l'hydrogène, ni a l'état hypertrempe ni a l'état hypertrempe et revenu. 3) la fragilisation par l'hydrogène des alliages 600 et 690 possède un caractère pseudo-réversible avec possibilité de récupérer la ductilité en absence d'hydrogène, mais pas les valeurs initiales de la limite d'élasticité et de la résistance a la rupture
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Sozanska, Maria. "Etude des phénomènes provoqués par l'hydrogène à l'aide des méthodes d'analyse d'images en relation avec la microstructure et la morphologie de rupture, d'acier A508. 3 et Z2 CND 22 05, et d'alliage Fe-Ni." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1997. http://www.theses.fr/1997ECAP0557.
Full textAbstract:
Ce travail est basé sur l'étude des phénomènes provoqués par l'hydrogénation des métaux a l'aide des méthodes d'analyse d'images. Trois différents matériaux sont étudiés : l'acier duplex austéno-ferritique Z2 CND 22 05, l'acier bainitique A 508. 3 et l'alliage fe31%ni. Sur le plan pratique, des conditions de service très sévères (Z2 CND 22 05 dans l'industrie pétrolière, A 508. 3 dans les centrales nucléaires) exigent une bonne connaissance de leurs comportements vis-à-vis de l'agressivité du milieu. Sur le plan théorique, le choix de ces trois alliages a permis l'étude de différentes microstructures, propriétés mécaniques et phénomènes annexes provoqués par l'hydrogène, montrant la richesse du domaine d'application des méthodes d'analyse d'images. Ainsi les relations entre microstructure et surface de rupture des matériaux étudiés en présence d'hydrogène, avec leurs propriétés à l'échelle macroscopique, ont été analysées. Les méthodes de la métallographie quantitative et de la fractographie quantitative (analyse de la surface de rupture et du profil de fracture) ont été utilisées pour examiner de nombreux facteurs intervenant dans le phénomène de fissuration et dégradation des matériaux par l'hydrogène. Pour l'acier duplex austéno-ferritique Z2 CND 22 05, nous avons caractérisé la microstructure (fraction volumique de la ferrite et de l'austénite) en relation avec la limite d'élasticité, la récupération des propriétés mécaniques avec la diminution de la quantité d'hydrogène après traitement thermique par l'examen détaillé de la surface de rupture. Des essais de fatigue (à l'air ou en présence d'hydrogénation cathodique) ont mis en évidence une relation entre la distance interstries sur les surfaces de ruptures et la vitesse de fissuration. Pour l'acier bainitique A 508. 3, nous avons examiné la surface de rupture après les essais de traction en fonction de la température (-196°C, -100°C, -60°C, -10°C et +20°C). La présence d'hydrogène provoque l'apparition d'un phénomène appelé œil de poisson, en relation avec l'état inclusionnaire du métal. L’analyse détaillée des paramètres stéréologiques de ces yeux de poisson a été faite sur la surface de rupture. De plus, l'analyse du profil permis de sélectionner des paramètres du profil a l'aide des méthodes d'analyse d'images, qui, ont été corrélés avec les propriétés mécaniques. Pour l'alliage Fe-Ni, nous avons utilise ces méthodes d'analyse d'images pour suivre les variations de la transformation martensitique en absence ou en présence d'hydrogène. La morphologie de la martensite a été étudiée à partir de l'analyse de paramètres stéréologiques comme la fraction volumique de la martensite, la surface spécifique de l'interface austénite-martensite, la taille et la distance entre les groupes d'aiguilles de martensite. Cette étude a été faite pour différentes structures mixtes austéno-martensitiques. Dans ces conditions, des méthodes électrochimiques et l'analyse d'images sont cohérentes et complémentaires pour étudier le phénomène de stabilisation thermodynamique de l'austénite par l'hydrogène dans un alliage Fe-Ni.
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Pushparasah, Anitha. "Interactions hydrogène - matériaux dans les aciers TRIP de 3ème génération." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSEM022.
Full textAbstract:
Face aux normes environnementales de plus en plus exigeantes, l’allègement des véhicules est devenu un enjeu majeur pour l’industrie de l’automobile, qui cherche à réduire l’émission de gaz à effet de serre par la réduction de la consommation. C’est dans cette optique qu’ont été développés les aciers de 3ème génération à effet TRIP (TRansformation-Induced Plasticity). Ces aciers multiphasés contiennent une fraction importante d’austénite résiduelle (15 30 % mass.), qui peut se transformer en martensite au cours de la déformation. Cette caractéristique confère à ces aciers un très bon compromis résistance-ductilité. Au cours de leur procédé d’élaboration, ces aciers subissent un traitement thermique sous atmosphère réductrice et un électrozingage, deux étapes au cours desquelles de l’hydrogène peut être incorporé aux matériaux. L’hydrogène ainsi absorbé peut modifier les propriétés mécaniques des aciers et conduire à leur rupture prématurée.Ce travail de thèse vise à caractériser les phénomènes de diffusion et de piégeage de l’hydrogène incorporé au cours du procédé d’élaboration de deux aciers TRIP de 3ème génération et d’évaluer son impact sur les propriétés mécaniques de ces aciers. Il s’agit d’un acier austénito-ferritique riche en manganèse et en aluminium (Mn-Al) et d’un acier austénito-martensitique riche en manganèse et en silicium, trempé et revenu (« Quenched and Partitionned » - Q&P). L’incorporation de l’hydrogène au cours du traitement thermique et de l’électrozingage a été simulée par des chargements à hautes températures et à plus basse température (par voie cathodique), respectivement.Des essais de thermodésorption (TDS) couplés à des essais de perméation électrochimique ont permis une meilleure compréhension des phénomènes de diffusion et de piégeage de l’hydrogène dans ces aciers multiphasés. Il a été montré que la diffusion et le piégeage de l’hydrogène dépendent du mode de chargement de celui-ci, justifié par une cinétique de désorption à température ambiante plus lente et un piégeage plus profond identifiés dans le cas du chargement à hautes températures. La formation d’un nouveau type de piège a également été identifiée lorsque l’acier subit une transformation de phase en présence d’hydrogène. Les potentiels sites de piégeage identifiés sont : les sites interstitiels de l’austénite, les dislocations/interfaces et les défauts nouvellement créés au cours de la transformation de phase.Enfin, des essais de traction uniaxiale réalisés sur des éprouvettes plates pré-chargées en hydrogène ont montré une sensibilité de ces aciers vis-à-vis de l’hydrogène incorporé par voie cathodique<br>Lighter vehicles with lower fuel consumption and CO2 emissions became a major stake for the automotive industry. In this context, 3rd generation TRIP steels have been developed. These multiphase steels contain an important fraction of residual austenite (15 30 wt.%) which can transform into martensite under deformation. This characteristic give the steels a better compromise strength-ductility. During their elaboration, these steels are subjected to a heat treatment under reducing atmosphere and an electro-galvanisation, two steps during which hydrogen can enter the material. The absorbed hydrogen can modify the mechanical properties of the steels and lead to their premature failure.This work aims to characterize the diffusion and trapping of hydrogen incorporated during the elaboration process of two 3rd generation TRIP steels: an austenitic-ferritic Mn-Al steel and an austenitic-martensitic quenched and partitioned (Q&P) steel. The incorporation of hydrogen during the heat treatment and the electro-galvanisation has been simulated by high temperature and low temperature (cathodic) charging, respectively.Thermal desorption mass spectroscopy (TDMS) analyses combined with electrochemical permeation tests have permitted a better comprehension of diffusion/trapping phenomena in these multiphase steels. It has been showed that diffusion and trapping of hydrogen depends on its introducing mode: high temperature charging induces a slower desorption kinetic at room temperature and a deeper trapping of hydrogen in the microstructure. Transformation-induced defects have been identified when a phase transformation occurs with hydrogen in the steel. The potential trapping sites identified are: the interstitial sites of austenite, the dislocations/interfaces and transformation-induced defects.Finally, tensile tests realized on pre-charged samples have showed a sensitivity of these steels to cathodic hydrogen charging
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Bilotta, Giovambattista. "Influence de l'hydrogène gazeux sur la vitesse de propagation d'une fissure de fatigue dans les métaux : approche expérimentale et modélisation." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2016. http://www.theses.fr/2016ESMA0002/document.
Full textAbstract:
L’objectif principal de ce travail est la compréhension des mécanismes qui gouvernent la fissuration assistée par l’hydrogène dans les métaux, en s’appuyant sur l’analyse expérimentale de la propagation des fissures en atmosphère hydrogénant et de l’interaction entre hydrogène et défauts cristallins, et sur le développement d’un modèle de zone cohésive influencé par l’hydrogène.Des essais de propagation de fissure de fatigue ont été réalisés sous haute pression d'hydrogène gazeux sur le fer de pureté commerciale Armco. Les résultats montrent une forte influence de la pression, de la fréquence et de la valeur de ΔK sur la modification des modes de rupture, et, par conséquent, sur les vitesses de propagation. Afin d’identifier les paramètres physiques pertinents qui gouvernent les modes de rupture, une étude sur l’interaction entre hydrogène et défauts cristallins développés lors d’une sollicitation cyclique a été réalisée. Nous avons observé une augmentation de l’absorption totale d’hydrogène avec la déformation plastique cumulée, qui peut être attribuée à l’augmentation du piégeage de l'hydrogène par les dislocations générées au cours de la déformation. Ces données seront ensuite introduites dans un modèle pour reproduire la modification de la diffusion de l’hydrogène en pointe de fissure, et son effet sur la plasticité.Par ailleurs, des mesures de la déformation plastique hors plan en pointe de fissure en présence d’hydrogène ont permis de proposer une amélioration d’un modèle de zone cohésive en introduisant un effet de l’hydrogène sur le comportement plastique des éléments de volume. De plus, l'étude des composantes de la loi de diffusion de Krom a montré l'importance du gradient de contrainte hydrostatique sur la diffusion et l'accumulation de l'hydrogène en pointe de fissure. Le modèle prédit une forte dépendance de la propagation de fissures vis-à-vis de la diffusion de l’hydrogène en pointe de fissure, et est capable de simuler la propagation de fissure sous chargement statique, validant ainsi la superposition d’une composante de fissuration cyclique et d’une contribution statique (due à la présence d’hydrogène), et expliquant la transition des vitesses de propagation observée expérimentalement<br>The main purpose of this work is to understand the mechanisms that govern hydrogen assisted cracking in metals, based on the experimental analysis of crack propagation data under gaseous hydrogen and the interaction between hydrogen and lattice defects on the one hand, and on the development of a cohesive zone model influenced by hydrogen on the other hand.Fatigue crack propagation tests were performed under high pressure of gaseous hydrogen on the Armco iron. The results show a strong influence of the pressure, the frequency and the ΔK value, on the modification of the failure modes and on the fatigue crack growth rates. In order to identify the physical parameters that govern the changing of the failure modes, a study on the interaction between hydrogen and the crystallographic defects developed during a cyclic loading was performed. We observe an increase in the total absorption of hydrogen with the cumulated plastic deformation, which can be attributed to the increase in the hydrogen trapping by the dislocations generated during the cyclic deformation. These data have to be introduced into a numerical model to reproduce the modification of the hydrogen diffusion at the crack tip, and its effect on plasticity.Moreover, measurements of the out-of-plane plastic deformation at the crack tip in presence of hydrogen have conducted to an improvement of the cohesive zone model by introducing an effect of hydrogen on the plastic behavior of the volume elements. In addition, the study of Krom diffusion law components has shown the importance of the hydrostatic stress gradient on the diffusion and accumulation of hydrogen at the crack tip. The model predicts a strong dependence of the crack propagation with respect to the hydrogen diffusion at the crack tip, and it is able to simulate the propagation under static load, thus validating the cyclic cracking and static cracking superposition, and explaining the transient regime in fatigue crack growth rates experimentally observed
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Malheiros, Livia Cupertino. "Study of Structure, Hydrogen Diffusion and Trapping, Plasticity and Fracture towards the Comprehension of Hydrogen-Assisted Cracking of High-Strength Low-Alloy Martensitic Steels." Thesis, La Rochelle, 2020. http://www.theses.fr/2020LAROS022.
Full textAbstract:
Le défi que représente le développement d'aciers pour oil country tubular goods (OCTG) avec une résistance mécanique de plus en plus élevée tout en maintenant une résistance suffisante au sulfide stress cracking (SSC) motive cette recherche vers une meilleure compréhension de la fragilisation par l'hydrogène des aciers martensitiques revenus faiblement alliés. La caractérisation structurale est réalisée par de multiples techniques,notamment le MEB-EBSD, le MET, la DSC, la DRX synchrotron et conventionnelle. Les résultats sont liés aux paramètres de diffusion et de piégeage provenant de la perméation électrochimique (EP) et de la spectroscopie de désorption thermique (TDS). Ils sont principalement examinés en termes de densité de dislocation, de concentration de lacune, de limite d'élasticité, de composition et de température de revenu pour dix aciers martensitiques. Des essais de traction, de charge-décharge et de relaxation des contraintes sont réalisés sans hydrogène, après pré-chargement et désorption de l'hydrogène, et sous flux d'hydrogène pour évaluer l'impact du piégeage et de la mobilité de l'hydrogène dans les interactions hydrogène-plasticité. Pour l'essai sous flux d'hydrogène, une cellule de perméation électrochimique est construite sur une machine de traction, ce qui permet de surveiller en continu le flux global d'hydrogène et la charge mécanique pendant l'essai de traction des éprouvettes entaillées et non entaillées. En faisant varier les géométries des entailles et les densités de courant de polarisation cathodique, nous avons testé la susceptibilité des aciers à la fissuration assistée par l'hydrogène sous différentes intensités de flux et de concentration d'hydrogène pour plusieurs états mécaniques. Les essais sur des échantillons pré-chargés ont révélé que l'hydrogène profondément piégé a un impact mineur sur le comportement mécanique et la rupture, tandis que l'hydrogène mobile entraîne une rupture fragile par quasi clivage aux surfaces d'entrée de l'hydrogène. Les résultats de l'essai de perméation sous charge de traction sont intégrés dans la modélisation par éléments finis (FEM). Les conditions macroscopiques et locales (issues de la FEM) pour le développement de la rupture par quasi-clivage assistée par l'hydrogène sont évaluées, ainsi que la sensibilité de ces conditions de seuil (contrainte, déformation plastique, flux et concentration d'hydrogène) à l’intensité de la polarisation cathodique appliquée<br>The challenge of developing steels for sour service oil country tubular goods (OCTG) with mechanical strengthhigher and higher maintaining a sufficient resistance to sulfide stress cracking (SSC) motivates this researchtowards a better understanding of the hydrogen embrittlement of low-alloy tempered martensitic steels. Structuralcharacterization is performed by multiple techniques including SEM-EBSD, TEM, DSC, synchrotron andconventional XRD. The results are related to diffusion and trapping parameters from electrochemical permeation(EP) and thermal desorption spectroscopy (TDS), being mostly discussed in terms of dislocation density, vacancyconcentration, yield strength, composition and tempering temperature for ten martensitic steels. Tensile, loadingunloadingand stress-relaxation tests are completed without hydrogen, after hydrogen pre-charging and desorption,and under hydrogen flux to evaluate the impact of hydrogen trapping and mobility on the hydrogen-plasticityinteractions. For the test under hydrogen flux, an electrochemical permeation cell is built on a mechanical testingmachine, which allows continuous monitoring of the global hydrogen flux and mechanical loading during thetensile test of notched and unnotched specimens. By varying the notch geometries and the cathodic polarizationcurrent densities, we tested the susceptibility of the steels to hydrogen-assisted cracking under various intensitiesof hydrogen flux and concentration for several mechanical states. Tests on pre-charged specimens revealed thatdeeply trapped hydrogen has a minor impact on the mechanical behavior and fracture, whereas mobile hydrogenleads to brittle quasi-cleavage fracture at the hydrogen entry surfaces. The permeation test under tensile loadingresults are incorporated into finite elements modelling (FEM). Macroscopic and local (from FEM) conditions forthe development of hydrogen-assisted quasi-cleavage fracture are evaluated, as well as the sensitivity of thesethreshold conditions (stress, plastic strain, hydrogen flux and concentration) to the severity of the applied cathodicpolarization
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Plennevaux, Cécile. "Etude des risques de corrosion et de rupture différée des aciers en présence d'H2S dans les conditions d'exploration de pétrole et de gaz à haute pression et haute température." Electronic Thesis or Diss., Lyon, INSA, 2012. http://www.theses.fr/2012ISAL0101.
Full textAbstract:
L'exploitation des champs de pétrole et de gaz sous haute pression (HP) et haute température (HT) a augmenté ces dernières années, nécessitant de réévaluer les risques de corrosion dans ces milieux de plus en plus sévères. Afin de contribuer à une meilleure évaluation des risques de rupture différée des aciers en présence d'H2S (SSC, Sulfide Stress Cracking) dans ces conditions, trois axes de recherche ont été suivis. Nous avons d'abord identifié un besoin d'amélioration de prédiction des conditions corrosives sous haute pression et haute température, et en particulier pour le calcul du pH in situ. Un modèle a été développé ; il prend en compte le comportement non-idéal des phases en équilibre, et permet un calcul plus précis du pH et de la fugacité des gaz acides à haute pression et haute température. Dans un deuxième temps, nous avons étudié l'effet de la pression partielle de CO2 (PCO2) sur les réactions de surface et sur les risques de SSC. Cette étude, réalisée à l'aide de mesures électrochimiques en l’absence d’un film de sulfure de fer, a permis de montrer que la présence de CO2 augmente sensiblement les cinétiques des réactions cathodiques à la surface de l'acier ainsi que le chargement en hydrogène, en particulier lorsque la pression partielle en H2S (PH2S) est faible. Enfin, des essais SSC ont été mis en œuvre dans des conditions fixes de pH et de PH2S, en faisant varier PCO2 entre zéro et 100 bar. L'objectif était de vérifier que la présence de CO2 sous forte pression augmentait bien les risques de fissuration, comme prévu par les résultats des essais électrochimiques. Les difficultés liées à la mise en œuvre d'essais en autoclave sous pression n'ont pas permis d'apporter une conclusion définitive. Néanmoins, ces travaux montrent qu'il peut exister un risque de sous-estimation de la sévérité des milieux dans les pratiques conventionnelles, lorsque PCO2 est significativement plus élevée que PH2S. Dans ces conditions spécifiques, les résultats de ce travail peuvent servir à améliorer les critères de choix de matériaux pour les milieux HP/HT<br>The production of high pressure (HP) and high temperature (HT) wells has considerably increased in the last decade. It is therefore needed to reassess the risks of corrosion in always more severe environments. This work was three fold to better assess the risk of Sulfide Stress Cracking (SSC) in these environments. Firstly, there was a need to improve prediction methods for the evaluation of HP/HT environments severity, especially the in situ pH calculation. A model was which taking into account the non-ideal behaviour of gas and liquid phases in equilibrium. The determination of the in situ pH and the acid gas fugacity at high pressure and high temperature is more accurate. In a second part of the work, the impact of CO2 partial pressure (PCO2) on surface reactions and hence on the risk of SSC was examined. Electrochemical and hydrogen permeation measurements in the absence of an iron sulphide film showed that CO2 induces an increase of both cathodic reactions kinetics and hydrogen charging in the steel, especially at low H2S partial pressure (PH2S). In the last part of this work, SSC tests were performed at constant pH and constant PH2S, with various PCO2 from 0 to 100 bar. The objective was to experimentally confirm that increasing PCO2 increases the SSC risk, as inferred from the electrochemical study. Unfortunately, experimental artefacts linked with autoclave test conditions did not lead to clear conclusions on this point. However, this work shows that conventional tools might lead to underestimate SSC risks at high PCO2 and low PH2S. In these specific conditions, the new results presented in this report may contribute to improve materials selection criteria for high pressure and high temperature conditions
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Plennevaux, Cécile. "Etude des risques de corrosion et de rupture différée des aciers en présence d'H2S dans les conditions d'exploration de pétrole et de gaz à haute pression et haute température." Thesis, Lyon, INSA, 2012. http://www.theses.fr/2012ISAL0101.
Full textAbstract:
L'exploitation des champs de pétrole et de gaz sous haute pression (HP) et haute température (HT) a augmenté ces dernières années, nécessitant de réévaluer les risques de corrosion dans ces milieux de plus en plus sévères. Afin de contribuer à une meilleure évaluation des risques de rupture différée des aciers en présence d'H2S (SSC, Sulfide Stress Cracking) dans ces conditions, trois axes de recherche ont été suivis. Nous avons d'abord identifié un besoin d'amélioration de prédiction des conditions corrosives sous haute pression et haute température, et en particulier pour le calcul du pH in situ. Un modèle a été développé ; il prend en compte le comportement non-idéal des phases en équilibre, et permet un calcul plus précis du pH et de la fugacité des gaz acides à haute pression et haute température. Dans un deuxième temps, nous avons étudié l'effet de la pression partielle de CO2 (PCO2) sur les réactions de surface et sur les risques de SSC. Cette étude, réalisée à l'aide de mesures électrochimiques en l’absence d’un film de sulfure de fer, a permis de montrer que la présence de CO2 augmente sensiblement les cinétiques des réactions cathodiques à la surface de l'acier ainsi que le chargement en hydrogène, en particulier lorsque la pression partielle en H2S (PH2S) est faible. Enfin, des essais SSC ont été mis en œuvre dans des conditions fixes de pH et de PH2S, en faisant varier PCO2 entre zéro et 100 bar. L'objectif était de vérifier que la présence de CO2 sous forte pression augmentait bien les risques de fissuration, comme prévu par les résultats des essais électrochimiques. Les difficultés liées à la mise en œuvre d'essais en autoclave sous pression n'ont pas permis d'apporter une conclusion définitive. Néanmoins, ces travaux montrent qu'il peut exister un risque de sous-estimation de la sévérité des milieux dans les pratiques conventionnelles, lorsque PCO2 est significativement plus élevée que PH2S. Dans ces conditions spécifiques, les résultats de ce travail peuvent servir à améliorer les critères de choix de matériaux pour les milieux HP/HT<br>The production of high pressure (HP) and high temperature (HT) wells has considerably increased in the last decade. It is therefore needed to reassess the risks of corrosion in always more severe environments. This work was three fold to better assess the risk of Sulfide Stress Cracking (SSC) in these environments. Firstly, there was a need to improve prediction methods for the evaluation of HP/HT environments severity, especially the in situ pH calculation. A model was which taking into account the non-ideal behaviour of gas and liquid phases in equilibrium. The determination of the in situ pH and the acid gas fugacity at high pressure and high temperature is more accurate. In a second part of the work, the impact of CO2 partial pressure (PCO2) on surface reactions and hence on the risk of SSC was examined. Electrochemical and hydrogen permeation measurements in the absence of an iron sulphide film showed that CO2 induces an increase of both cathodic reactions kinetics and hydrogen charging in the steel, especially at low H2S partial pressure (PH2S). In the last part of this work, SSC tests were performed at constant pH and constant PH2S, with various PCO2 from 0 to 100 bar. The objective was to experimentally confirm that increasing PCO2 increases the SSC risk, as inferred from the electrochemical study. Unfortunately, experimental artefacts linked with autoclave test conditions did not lead to clear conclusions on this point. However, this work shows that conventional tools might lead to underestimate SSC risks at high PCO2 and low PH2S. In these specific conditions, the new results presented in this report may contribute to improve materials selection criteria for high pressure and high temperature conditions
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Hamouche, Zehoua Guillot Ivan Auger Thierry. "Étude de la fragilisation des aciers T91 et 316L par l'eutectique plomb-bismuth liquide." S. l. : Paris Est, 2008. http://doxa.scd.univ-paris12.fr:80/theses/th0412718.pdf.
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Najjar, Denis. "Compétition entre les mécanismes de dissolution anodique et de fragilisation par l'hydrogène dans le processus de fissuration par corrosion sous contrainte de l'alliage Al-Zn-Mg-Cu 7150 sollicité en traction lente en milieu chlorure (NaCl 3)." Lille 1, 1994. http://www.theses.fr/1994LIL10098.
Full textAbstract:
Les alliages d'aluminium alznmg(cu) de la serie 7000 utilises dans l'industrie aeronautique ont fait l'objet de nombreuses etudes en corrosion sous contrainte (csc). Neanmoins, le mecanisme de fissuration est toujours sujet a controverses: dissolution anodique et fragilisation par l'hydrogene sont souvent proposes de maniere mutuellement exclusive. Le principal objectif de ce travail est de faire la part des choses entre ces deux grandes familles de mecanismes lors de la fissuration par csc de l'alliage 7150 sollicite en traction lente en milieu chlorure (nacl 3%). En couplant des essais mecaniques discriminatoires a des observations en microscopie electronique a balayage, nous montrons que dissolution anodique et fragilisation par l'hydrogene operent conjointement. L'influence relative de ces deux mecanismes depend des principaux parametres qui gouvernent la fissuration: l'etat microstructural, le potentiel electrochimique et la vitesse de deformation. En consequence, seule une modelisation qui considere cette influence relative semble appropriee pour rendre compte des resultats experimentaux. Jusqu'a presente, seule la phase de propagation avait fait l'objet d'etudes approfondies et nous proposons d'introduire la notion de defaut critique pour decrire la phase d'amorcage.
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Nicaise, Grégory. "Sensibilité de l'acier martensitique Z10CDNbV9-1 à la fragilisation par les métaux liquides." Lille 1, 2001. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2001/50376-2001-179.pdf.
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Grange, Marjolaine. "Fragilisation du Zircaloy-4 par l'hydrogène : comportement, mécanismes d'endommagement, interaction avec la couche d'oxyde, simulation numérique." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 1998. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00005648.
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Puydebois, Simon. "Fragilisation par l'hydrogène en fatigue oligocyclique de l'Inconel 718 issu d’un procédé de fabrication additive (LBM)." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAI011.
Full textAbstract:
Cette étude porte sur la sensibilité à la fragilisation par l'hydrogène (FPH) d'un alliage base nickel, l’Inconel 718 issu d’un procédé de fabrication additive (FA), sous sollicitation cyclique. Cematériau est utilisé pour la réalisation de certains composants des ensembles propulsifs d’Ariane qui sont fabriqués par Ariane Group. Dans ce domaine, certaines pièces sont sollicitées sous « ambiancehydrogène ». Ainsi, le risque de fragilisation de ces pièces est une problématique de premier ordre.Pour cela, nous avons caractérisé l’état métallurgique d’un Inconel 718 FA à différentes échelles structurales afin d’observer un possible impact du procédé de mise en œuvre sur la microstructure, puis d’envisager sa conséquence sur le comportement mécanique et la sensibilité à la FPH de l’alliage. Notons que nous avons conduit une étude plus réduite sur un alliage forgé afind’avoir des éléments de comparaison. Afin de comprendre les mécanismes de fragilisation par hydrogène de l’Inconel 718 FA, il est nécessaire de connaitre l’état et la mobilité de l’hydrogène dans le matériau. Des analyses deperméation électrochimique (PE) et gazeuse (PG), ainsi que de spectroscopie de désorption thermique (TDS) apportent des éléments de compréhension des mécanismes de piégeage et de diffusion de l’hydrogène. Ils permettent de discuter l’implication des joints de grains dans les mécanismes dediffusion ainsi que l'effet des hétérogénéités microstructurales sur les mécanismes de piégeage dans l’Inconel 718 FA.D'autre part, l’influence de l’hydrogène sur le comportement mécanique a été questionnée en traction et en fatigue oligocyclique en terme de comportement élasto-viscoplastique, de processus d’initiation, de propagation de fissure en fatigue et de ténacité. Dans ce cadre nous présentons, dans unpremier temps, l’étude du comportement en traction et sa sensibilité à l’hydrogène pour l’Inconel 718 FA. Nous questionnons lors de cette partie l’effet de la vitesse de sollicitation sur les mécanismes defragilisation ainsi que sur les différentes interactions hydrogène/matériau. Des essais de traction interrompue ont été réalisés afin de questionner l’effet de l’hydrogène sur le comportement viscoplastique et notamment questionner les interactions hydrogène/plasticité.Dans un deuxième temps, le comportement en fatigue de l’Inconel 718 FA en présence d’hydrogène gazeux est interrogé à l’aide d’essais de fatigue pour un rapport de charge, R de 0,1 sous une pression d’hydrogène de 300 bar. Il est clairement mis en évidence une réduction du nombre decycles à rupture en présence d’hydrogène ainsi qu’un changement de mode de rupture. L’impact de l’hydrogène a été évalué sur les étapes d’initiation et de propagation de fissures ainsi que sur la ténacité du matériau en fonction de la métallurgie de l’alliage.L'ensemble des résultats obtenus permettent une discussion de la sensibilité du matériau à la FPH, tenant compte en particulier des interactions hydrogène/plasticité<br>This study focuses on the hydrogen embrittlement sensitivity (HE) under cyclic loading of a nickel based alloy, Inconel 718, manufactured by the additive manufacturing process (AM). This material is used in some components of Ariane cryogenic engines that are manufactured by ArianeGroup. Some of these components are solicited under "hydrogen atmosphere", and the risk of embrittlement is a major problem.The metallurgical states of the Inconel 718 AM alloy have been characterized at different structural scales in order to observe a possible impact of the manufacturing process on the microstructure and discuss the possible consequences on the mechanical behaviour of the alloy underhydrogen pressure. Moreover, a forged alloy has also been studied for comparison.To discuss the mechanisms of hydrogen embrittlement in the material, it is first necessary to study the hydrogen behaviour in the material. Electrochemical and gaseous permeation analyses as well as TDS were performed to provide insights into the mechanisms of hydrogen diffusion. Fromthese results, the involvement of grain boundaries in the diffusion mechanisms and the effect of microstructural heterogeneities on the trapping mechanisms in this material have been discussed.On the other hand, the influence of hydrogen on the mechanical behaviour has been investigated under monotonic and cyclic loading in terms of elasto-viscoplastic behaviour, crack initiation process, fatigue crack propagation and toughness. In a first part, the tensile behaviour of the Inconel 718 AMunder hydrogen pressure has been considered. The effects of the loading rate on the mechanisms of embrittlement have been addressed. Moreover, interrupted tensile tests have been carried out to identify the effect of hydrogen on the viscoplastic behaviour and allowing to discuss hydrogen /plasticity interactions.The fatigue behaviour of Inconel 718 AM in the presence of hydrogen gas was investigated by cyclic tests for a 0.1 load ratio (R) under a 300 bar H2 at room temperature. It has been shown that hydrogen leads to a clear decrease of the number of cycles to rupture and to a change in failure mode.The impact of hydrogen has been evaluated on the fatigue crack initiation and propagation stages as well as on the toughness of the material.Finally, all the obtained results allowed a discussion of the hydrogen embrittlement sensitivity of the material, taking into account the hydrogen / plasticity interactions
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Hamouche, Zehoua. "Étude de la fragilisation des aciers T91 et 316L par l'eutectique plomb-bismuth liquide." Phd thesis, Université Paris-Est, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00461665.
Full textAbstract:
L'objectif de cette étude est d'aboutir à une meilleure compréhension de la fragilisation par les métaux liquides (FML) à travers l'étude des systèmes T91/Pb-Bi et 316L/Pb-Bi et notamment d'en établir les mécanismes mis en jeu lors du contact entre ces aciers sous tension et le métal liquide. Ce travail s'inscrit dans le cadre du projet MEGAPIE-TEST mis en place pour étudier la faisabilité d'une cible de spallation au plomb-bismuth liquide. L'effet de l'eutectique plomb-bismuth liquide sur le T91 et le 316L a été étudié en fonction de la température et de la vitesse de déformation, en utilisant des éprouvettes CCT adaptées à l'étude de propagation de fissures. La présence de Pb-Bi modifie le mécanisme de rupture du T91 au détriment de la germination, croissance et coalescence des cavités. La rupture procède alors par décohésion des bandes de cisaillement. L'effet fragilisant du Pb-Bi est très marqué aux très faibles vitesses de déformation. Une transition fragile-ductile se produit aux grandes vitesses de déformation (~10-5 m.s-1 à 160°C). Les propriétés mécaniques du 316L ne sont pas autant affectées par la présence de Pb-Bi, toutefois une transition réelle est observée sur les faciès de rupture, où là également il y a compétition entre l'effet fragilisant du métal liquide et la rupture ductile. Le mécanisme suggéré dans ce travail est fondé sur la localisation de la déformation en pointe de la fissure combinée au phénomène de réduction d'énergie de surface induite par adsorption de métal liquide (effet Rebinder) et ne fait intervenir aucun processus diffusionnel en particulier aux joints de grains.
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Perrin, Marianne. "Etude et caractérisation par émission acoustique et mesures électrochimiques de la fragilisation par l'hydrogène des câbles de précontrainte : application aux ouvrages d'art." Lyon, INSA, 2009. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2009ISAL0103/these.pdf.
Full textAbstract:
Il existe aujourd’hui un parc important d’ouvrages d’art vieillissants dont les possibilités de surveillance n’ont pas été prévues dès leur construction ce qui rend leur évaluation difficile. Concernant les ouvrages en béton précontraint, l’une de leurs principales causes de dégradation est la corrosion des câbles de précontrainte en général et leur fragilisation par l’hydrogène en particulier. Dans ce but, l’émission acoustique (EA) peut être une alternative pour l’inspection et le contrôle de ces ouvrages. L’objectif de ce travail est non seulement d’étudier le potentiel de l’EA à détecter l’endommagement des armatures de précontrainte provoqué par fragilisation par l’hydrogène, mais aussi d’examiner l’adaptation de cette technique d’auscultation aux exigences structurelles des ouvrages. En couplant le suivi acoustique à des mesures électrochimiques, la validation de cette technique est réalisée sur des structures de laboratoire à partir d’essais normalisés et accélérés dans un milieu de thiocyanate d’ammonium. Les résultats obtenus montrent que l’EA est performante pour l’étude mécanistique et le contrôle de ce mode de corrosion. Ensuite des essais pilotes sur des structures complexes permettent de se rapprocher d’une auscultation sur ouvrage et également de caractériser les limites de l’EA pour son application in situ<br>Today, there is an important amount of ageing structures whose monitoring possibilities have not been planed from their construction. Their evaluation is then difficult. Concerning prestressed concrete bridges, one of their main degradation forms is the corrosion of prestressing strands, which are crucial elements of these structures. The inspection of these bridges need the development of new non destructive testing, like acoustic emission (AE). The objective of this work is dual. Firstly, the potential of AE to detect strands corrosion has to be verify. Then, the accomodation of the monitoring technique to the geometry of bridges is examined. The validation of the technique is realised on laboratory frames, from accelerated corrosion tests with ammonium thiocyanate. Results show that AE is efficient to detect some corrosion mechanisms on laboratory tests. Results are validated by coupling the acoustic monitoring to electrochemical measurements. Then, the transition to more complex structures enables to be close to a bridge monitoring but also to characterize AE limits
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Zhang, Jianhong. "Hydruration du zircaloy-4 et étude de la distribution de l'hydrogène dans une gaine de combustible REP." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1992. http://www.theses.fr/1992ECAP0263.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, l'analyse d'image est utilisée pour étudier la distribution des hydrures, ainsi que celle de l'hydrogène dans les gaines irradiées de combustible REP. Pour calibrer cette technique un appareil de chargement a été spécialement construit pour fabriquer des étalons de zircaloy-4 avec une teneur en hydrogène connue. Les conditions de chargement et de dosage ont été déterminées et elles permettent de réaliser des étalons très satisfaisants. Avec ces étalons, une relation entre la teneur en hydrogène et un paramètre Sv a été établie. Ce paramètre est indépendant de l'état métallurgique et du plan d'analyse. L’étude de la teneur en hydrogène et de la répartition des hydrures dans les gaines irradiées montre que la méthode d'A. I. Est limitée par le pouvoir de résolution en périphérique de gaine ou la teneur locale en hydrogène peut atteindre plusieurs milliers de ppm. Néanmoins, cette méthode donne une information sur la distribution des hydrures et de l'hydrogène à l'intérieur de la gaine. Un modèle de diffusion thermique est développé pour décrire la migration de l'hydrogène dans l'alliage de zirconium. En appliquant ce modèle aux gaines irradiées, un résultat satisfaisant entre calcul théorique et analyse d'image a été obtenu.
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Pouillier, Édouard. "Hydrogen-induced Intergranular Fracture of Aluminum-Magnesium Alloys." Paris, ENMP, 2011. http://www.theses.fr/2011ENMP0095.
Full textAbstract:
Les alliages d'aluminium de la famille 5XXX (Al-Mg) sont utilisés dans la fabrication de pièces de structure en raison de leurs bonnes propriétés mécaniques, de soudabilité et de résistance à la corrosion. Toutefois, dans des conditions d'utilisation sévères, une synergie entre la déformation plastique et les réactions de corrosion se produit et entraîne une fissuration intergranulaire, par corrosion sous contrainte (CSC), voire par fragilisation par l'hydrogène (FPH). La ductilité passe de 50% à quelques %, montrant une fissuration fragile. La compréhension des mécanismes qui régissent ce type de fissuration nécessite la détermination de l'importance respective des principaux facteurs (notamment mécaniques et chimiques). Cette étude se concentre sur le rôle de la plasticité cristalline dans le cas de la fragilisation par l'hydrogène. Pour ce faire, des éprouvettes préalablement fragilisées en surface par l'hydrogène (via un chargement cathodique) ont été sollicitées en traction. Ces essais ont été menés in situ dans le microscope électronique à balayage. Les résultats de corrélation d'image ont montré que les fissures s'amorcent dans des régions faiblement déformées adjacentes à des régions fortement déformées, là où les contraintes intergranulaires les plus élevées sont attendues. Par ailleurs, la cartographie des orientations cristallines des surfaces observées au cours des essais a servi de base à un maillage réaliste de la structure, qui a permis de calculer les champs de contraintes et de déformation locaux à l'aide d'un modèle de plasticité cristalline. Le modèle a été validé par la confrontation des prédictions à la mesure des champs de déformation et aux courbes de chargement macroscopique. Les contraintes ainsi estimées par simulation numérique ont permit d'établir un critère de rupture. Ce critère de rupture a ensuite été incorporé dans la simulation de microstructure quasi-2D grâce à un modèle de zone cohésive. Les résultats obtenus en accord avec les observations ont mis en avant la nécessité de développer une méthodologie permettant de prendre en compte les effets de la microstructure situés sous les surfaces étudiées. Ces microstructures ont été caractérisées à l'aide de plusieurs techniques d'analyse 3D de la morphologie microstructurale des agrégats polycristallins (EBSD par couches successives et par microtomographie rayons X des joints de grains à l'aide de diffusion de gallium). Les résultats des simulations avec les microstructures réelles en 3D dans le domaine élastique sont cohérant avec ceux obtenus en 2D pour des agrégats composés de 40 grains<br>Aluminium alloys that are strengthened by alloying elements in solid solution may present a particular sensitivity to intergranular stress corrosion cracking as a result of intergranular dissolution. In Al-5Mg alloys such as AA5083, precipitation of the β-phase (Al3Mg2) at grain boundaries strongly favours intergranular fracture. Previous experimental studies revealed that local plasticity seems to play a significant role in crack initiation. Nevertheless, the exact role of crystal plasticity in the vicinity of grain boundaries is not well understood. The main goal of this doctoral thesis is two-fold: (i) to study the role of the local stress and strain fields on the mechanism of intergranular stress corrosion cracking and, based on such understanding, (ii) to develop a micro-mechanics based model to predict the onset of grain boundary cracking, through a suitably defined failure criterion, and the subsequent intergranular crack propagation. An experimental procedure based on in-situ tensile tests within the chamber of an scanning electron microscope was developed to measure the evolution of local strain fields at various microstructural scales and of lattice orientation using digital image correlation and electron backscatter diffraction (EBSD) techniques, respectively. Digital image correlation techniques were used in particular over areas comprising just a few grains up to mesoscopic regions of the polycrystal to quantify the deformation and strain fields required in the multi-scale study of intergranular fracture. From these observations, it was established that interfaces between two grains which have undergone little amount of deformation but lying within a neighbourhood of significantly deformed grains are the first to develop micro-cracks. In addition, X-Ray tomography and serial EBSD sectioning analyses revealed that cracked grain boundaries were perpendicular to the applied tensile load, where maximum tensile tractions are expected. To determine the role of local stresses and local plasticity on the mechanisms of intergranular fracture, a dislocation mechanics based crystal plasticity model was employed to describe the constitutive behaviour of each grain in the finite element model of the in-situ experiments. The model parameters were calibrated as a function of the solid solution magnesium content in the aluminium alloy. Measured EBSD maps were relied upon to define the orientation of the discrete grain regions of the in-situ specimens in the corresponding multi-scale finite element (FE) models. From the FE results, a range of threshold values of the normal grain boundary tractions needed to initiate intergranular cracks was identified. This finding is in close agreement with the predictions from an analytical solution of a simplified model of intergranular cracking based on an extension of Eshelby's theory for inclusions. Finally, a cohesive zone model calibrated with the critical grain boundary tractions and typical surface energies was added to the FE model of the polycrystal. A comparison between the experimental and numerical results reveals a good agreement with the observed experimental cracking pattern
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Spilmont, Jean-Guy. "Etude de la sensibilité à la fragilisation par l'hydrogène de l'alliage 718 en milieu primaire de réacteur à eau pressurisée." Paris, ENMP, 1999. http://www.theses.fr/1999ENMP0001.
Full textAbstract:
La tenue en service des matériaux est souvent tributaire de l’environnement d’utilisation. Les alliages exposés en milieu de réacteur à eau pressurisée ne dérogent pas à cette règle. Ainsi, la prise d’hydrogène des superalliages de nickel lors des cycles d’épuisement du combustible nucléaire peut laisser supposer une certaine dégradation de leur comportement mécanique par effet de Fragilisation Par l’Hydrogène (FPH). Ces pertes de propriété se traduisent fréquemment par une baisse de ductilité et un faciès de rupture fragile marqué de zones clivées. A partir d’une approche expérimentale constituée d’essais de traction lente en milieu pressurisé au moyen d’autoclave (80°C et 300°C) et à l’air, reconstituant aussi fidèlement que possible le service en réacteur, nous proposons d’expliquer les conditions d’apparition de la FPH pour notre application. Ainsi, les processus d’oxydation des surfaces lors des expositions en milieu primaire REP à 300°C sont rendus responsables de la prise d’hydrogène, en particulier lors des premiers instants d’oxydation. En jouant sur l’état de surface, il devient alors possible d’exacerber ou de prévenir la FPH, en contrôlant les épaisseurs d’oxydes formés. Le caractère limité de l’oxydation laisse sous-entendre une source d’hydrogène limitée, qui en relation avec l’épaisseur du substrat permet un effet de dilution (éprouvette épaisse) ou de concentration (éprouvette feuillard). L’intensité de la FPH en sera largement dépendante, à condition que la répartition d’hydrogène soit homogène. L’étude montre que le rôle de la microstructure peut aboutir à une répartition hétérogène d’hydrogène, entraînant alors une disparition de la FPH. L’analyse et le rapprochement des effets constatés en milieu primaire REP avec la bibliographie permet de considérer les phénomènes de FPH par domaines thermiques. A basse température, 80°C, la FPH répond au mécanisme HELP (Hydrogen Enhanced Localized Plasticity), avec amorçage préférentiel de clivage sur les carbures. A haute température, 300°C, la FPH se localise en périphérie des phases durcissantes y’ et y’’ avec formation de microcupules<br>Serviceability of materials is often dependent on the environment of use. Alloys exposed in the middle of a Pressurized Water Reactor (PWR) are no exception to this rule. Thus, the hydrogen of nickel super-alloys taken during cycles depleted nuclear fuel may suggest some degradation of their mechanical behavior effect of hydrogen embrittlement (FPH). These losses of properties often result in a decrease in ductility and brittle fracture facies marked with cleaved areas. From an experimental approach consists of slow strain rate tests in pressurized environment using autoclave (80°C and 300°C) and air, restoring as closely as possible the reactor service, we propose explain the conditions for the appearance of the FPH for our application. Thus, the surface oxidation process at shows in PWR primary water at 300°C were responsible for hydrogen uptake, especially during the first moments of oxidation. Playing on the surface, it becomes possible to exacerbate or prevent FPH by controlling the thickness of oxides formed. The limited nature of the oxidation leaves imply a limited source of hydrogen, which in relation to the thickness of the substrate allows a dilution effect (thick sample) or concentration (tin sample). The intensity of the FPH will be largely dependent, provided that the hydrogen distribution is homogeneous. The study shows that the role of the microstructure may lead to a heterogeneous distribution of hydrogen then the resulting loss of FPH. Analysis and approximation of the effects observed in PWR conditions with the literature allows us to consider the phenomena of FPH by thermal fields. At low temperature, 80°C, the FPH responds to the HELP (Hydrogen Enhanced Localized Plasticity) mechanism with preferential priming cleavage on carbides. At high temperature, 300°C, the FPH is localized at the periphery of hardening phases y’ and y” with the forming of micro-cup
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Ye, Changqing. "Fragilisation de l’acier martensitique T91 par l’eutectique liquide Plomb-Bismuth." Thesis, Lille 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LIL10059/document.
Full textAbstract:
Les aciers martensitiques Fe9Cr1MoNbV (acier T91) sont des bons candidats pour les composants des réacteurs nucléaires de Génération IV ou pour les réacteurs hybrides. Ces technologies employant des métaux liquides, la fragilisation par métal liquide est un problème pour l’intégrité des structures. Ce travail de thèse est une contribution à l’étude de la sensibilité de l’acier T91 en présence de l’eutectique Pb-Bi (LBE). L’approche, fortement expérimentale, a pour but de déterminer qualitativement et quantitativement les paramètres les plus pertinents pour déclencher la fragilisation. Une unité de purification de l’eutectique Pb-Bi a été conçue et construite au laboratoire pour retirer l’oxygène de l’eutectique Pb-Bi. Des essais mécaniques de type Small Punch Test, flexion 3 points et traction monotone ont pu être réalisés dans l’eutectique à faible teneur en oxygène dans une cellule d’essais à atmosphère contrôlée. L’acier T91, après avoir reçu son traitement thermique standard, s’est montré très sensible à la fragilisation par l’eutectique Pb-Bi à 300°C quand la vitesse de chargement était très faible aussi bien dans l’eutectique saturé ou appauvri en oxygène. Il s’avère que la vitesse de sollicitation est le facteur clé et la teneur en oxygène un facteur accélérateur de la fragilisation. Le mécanisme de fragilisation par l’eutectique Pb-Bi repose sur une diminution de l’énergie de surface et une diminution des forces de cohésions suite à l’adsorption des atomes Pb et Bi en fond de fissure. Une vitesse de déformation lente favorise la séquence oxydation-rupture du film d’oxyde qui se produit périodiquement au cours de la déformation<br>Martensitic T91 steel is designated to constitute structural material for both Generation IV nuclear reactors and the high temperature components of future accelerator driven system (ADS) which employ liquid metals. The liquid LBE embrittlement of is one of the critical issues for the compatibility between the structural material T91 steel and the liquid metal. This thesis research has estimated the embrittlement sensitivity of T91 steel in liquid LBE qualitatively and quantitatively. A specific unit of LBE purification has been manufactured to remove oxygen from LBE. Special setup of Small Punch Test, three-point bending test and tensile test, have been developed in the laboratory to perform mechanical tests in low oxygen LBE inside an environmentally controlled atmosphere cell. T91 steel is a ductile material even when stressed in LBE but there exists a set of conditions which results in ductile to brittle transition. T91 steel has appeared very sensitive to liquid LBE embrittlement at 300°C when it very slowly loaded as well in oxygen saturated LBE as in low oxygen LBE even in the standard heat treatment. In addition, low oxygen content in LBE accelerates this brittle damage. Surface defects play a role when their size is of the order of a few grain sizes. The fracture toughness for T91 steel in liquid LBE can be just half of that in air. The mechanism of liquid LBE embrittlement of T91 is based on the reduction of both the values of interatomic bonds cohesive strength and of surface energy. Straining very slowly the material is supposed to favour oxidation-oxide film rupture sequences which allows real adsorption at crack tip and then propagation of brittle crack
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El, Halami Hafida. "Influence de la déformation plastique sur la réactivité du nickel dans la réaction d'évolution de l'hydrogène en milieu acide : approche cinétique et thermodynamique." La Rochelle, 2007. http://www.theses.fr/2007LAROS206.
Full textAbstract:
Le rôle de l’hydrogène dans les processus d’endommagement des matériaux métalliques n’a pas été identifié avec précision. Ce travail s’inscrit dans cette optique en abordant l’influence des paramètres structuraux sur les étapes d’adsorption et de désorption de l’hydrogène (Réaction d’Evolution de l’Hydrogène) qui contrôlent les premiers stades de la fragilisation. Une approche cinétique et thermodynamique permet la détermination des paramètres géométriques et énergétiques régissant ces processus. Les corrélations établies entre les caractéristiques structurales et la réactivité de la surface vis-à-vis de l’hydrogène, sur le nickel, ont montré que les vitesses des processus sont significativement affectées par la nature cristallographique de la surface, et augmentent avec la déformation plastique. Cette dernière est à l’origine d’un apport de sites réactifs supplémentaires, par l’émergence des dislocations, qui modifie l’énergie d’activation des deux étapes et l’effet de la polarisation cathodique sur cette activation. La compétition entre ces deux effets conduit globalement à une amélioration de la vitesse de la REH quand la déformation augmente, et à une atténuation de cette dernière quand les dislocations se concentrent pour former une sous-structure cellulaire. Nous noterons aussi la possible modification de surface par hydrogénation, qui conduit vraisemblablement à sa désactivation vis-à-vis de toute autre interaction Hydrogène / Nickel, et ce d’autant plus que les circuits de diffusion sont multipliés. Cette étape de transition adsorption / absorption mériterait des investigations plus poussées pour une meilleure compréhension de l’entré de l’hydrogène dans le métal<br>Hydrogen role in hydrogen embrittlement has not been precisely identified. The aim of the present work is to investigate structural parameters influence on hydrogen adsorption and desorption steps (Hydrogen Evolution Reaction) which govern the first stages of the embrittlement. A kinetic and thermodynamic approach allows the determination of geometric and energetic parameters which describe these electrochemical steps. Correlations between structural characteristics and surface activity facing hydrogen have been drawn. They show that the two step rates are significantly affected by crystallographic orientation, and increase with plastic strain. The latter is responsible for the development of additional active sites, created by dislocations emergence, which modify the two steps activation energies end the effect of cathodic polarisation on this activation. The competition between these two effects leads to the enhancement of HER rate with strain increase, and to the reduction of this enhancement as dislocations concentrate to form a cell structure. The possible surface modification with hydrogenation probably leads to surface deactivation for further Hydrogen / Nickel attractive interaction, especially since diffusion circuits are increased. This adsorption / absorption transition step has to be investigated for better understanding of hydrogen entry into a metallic structure
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Moriconi, Clara. "Modélisation de la propagation de fissure de fatigue assistée par l'hydrogène gazeux dans les matériaux métalliques." Phd thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00784983.
Full textAbstract:
De nombreux travaux expérimentaux mettent en évidence que, dans un environnement hydrogénant, l'hydrogène généré par des réactions en surface puis drainé dans la zone plastifiée modifie les mécanismes de déformation et d'endommagement en pointe de fissure de fatigue dans les métaux, entraînant un abaissement important de leur résistance à la fissuration. L'objectif est de développer un modèle de ces phénomènes complexes dans le cadre de la mécanique de l'endommagement, et de le confronter aux résultats d'essais de propagation de fissure de fatigue sous hydrogène gazeux sur un acier inoxydable martensitique 15-5PH. Un modèle de fissuration utilisant une méthode de zone cohésive a été implémenté dans le code de calcul ABAQUS. Une loi de traction-séparation adaptée aux chargements cycliques, dont les paramètres sont influencés par la concentration en hydrogène, a été développée. De plus, la diffusion de l'hydrogène tient compte de l'influence de la contrainte hydrostatique et du piégeage. Le comportement mécanique du volume du matériau est modélisé par une loi élastoplastique. On montre que le modèle est capable de prédire la propagation monotone en présence d'hydrogène, puis on étudie la capacité du modèle cohésif avec la loi de traction-séparation développée à prédire les courbes de propagation de fatigue pour l'acier 15-5PH sous air. Enfin, les vitesses de propagation de fissure de fatigue simulées en présence d'hydrogène sont comparées à celles obtenues expérimentalement. La capacité du modèle à évaluer les contributions respectives des mécanismes d'endommagement (HELP, HEDE) dans la dégradation de la résistance à la fissuration de l'acier étudié est discutée.
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Nicaise, Gregory. "SENSIBILITE DE L'ACIER MARTENSITIQUE Z10CDNbV9-1 A LA FRAGILISATION PAR LES METAUX LIQUIDES." Phd thesis, Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2001. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00454185.
Full textAbstract:
L'acier martensitique à 9% de chrome Z10CDNbV9-1 est pressenti pour constituer le matériau de structure des futurs réacteurs hybrides ADS où il sera notamment soumis au contact du plomb ou du plomb-bismuth liquides. Cette étude présente une évaluation de la plage de risques encourus par l'acier vis à vis du phénomène de fragilisation par les métaux liquides. Si, après son élaboration, l'acier ne semble présenter aucun signe de fragilisation par les métaux liquides, une combinaison particulière d'effets microstructuraux et de conditions d'essais montrent que l'acier habituellement ductile peut subir une fragilisation brutale et se comporter comme un matériau fragile en présence de métal liquide. Le mécanisme impliqué dans cette fragilisation se base sur le phénomène de réduction d'énergie de surface induite par adsorption de métal liquide et ne fait intervenir aucun processus diffusionnel. L'interprétation de la fragilisation mise ici en évidence s'appuie sur la théorie de la rupture fragile dans les matériaux ductiles et sur les notions définies couramment en mécanique de la rupture.
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Rytirova, Lenka. "Etude de la dégradation par l'hydrogène des aciers micromaillés et duplex : influence de la microstructure." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2006. http://www.theses.fr/2006ECAP1028.
Full textAbstract:
Les installations pétrolières ou de gaz naturel peuvent être contaminées par H2S humide. Cet environnement est très agressif pour les aciers utilisés pour le transport ou les procédés liés à ces produits, car il peut provoquer l'absorption d'hydrogène par l'acier. En l'absence de contrainte, cet hydrogène peut causer une fissuration (Hydrogen Induced Cracking, HIC). En présence de contrainte appliquée ou résiduelle, une rupture peut se produire par un mécanisme dit de fissuration sous contrainte en présence d’hydrogène sulfuré (Sulphide Stress Cracking, SSC) ou de fissuration orientée induite par l'hydrogène (Stress Oriented Hydrogen Induced Cracking, SOHIC). La résistance des aciers est étroitement reliée aux caractéristiques microstructurales : inclusions non métalliques, constituants de phase dure, structure en bandes, etc. Cette thèse présente les résultats de tests de résistance à HIC et SCC d'aciers pour pipelines : deux aciers au carbone peu alliés (X52 et X 60) et un acier inoxydable 22-05 de type duplex (microstructure mixte d'austénite et ferrite). Ces matériaux ont été testés conformément aux normes NACE TM 0284 (HIC) et TM 0177, méthode A (SSC). Des essais de perméation électrochimique ont été réalisés pour compléter notre connaissance du comportement de ces matériaux en présence d'hydrogène (diffusivité, piégeage), et quelques essais de perméation ont été suivis de dosage de l'hydrogène piégé par dégazage sous vide à 600 °C. Les essais ont été réalisés en prenant en compte l'orientation des échantillons par rapport au sens de laminage, ainsi que l'état structural : état brut de réception (AR) et état après traitement thermique (HT)<br>Petroleum and natural gas systems can be contaminated with aqueous H2S. This environment is very aggressive to the steels used for the transport and processing of these products. Hydrogen absorption into steel may result, and provokes hydrogen induced cracking(HIC) in the absence of applied stress. In the presence of applied or residual stress, the failure process can occur by sulphide stress cracking (SSC) or stress oriented hydrogen induced cracking (SOHIC). The resistance of steels is closely related to the microstructure features: non-metallic inclusions, hard phase constituents, banded structures etc. This thesis summarizes results of HIC and SSC resistance of pipelines steels: two carbon micro alloyed steels (X52 and X60 according to API 5L Specification) and one 225 duplex stainless steel (austenite – ferrite microstructure). Materials have been tested according to NACE TM 0284 (HIC) and TM 0177 - Method A (SSC). To obtain detailed information about material behaviour in the presence of hydrogen, electrochemical permeation tests were performed as well. This method lets know the hydrogen diffusivity in these materialsand the hydrogen trapping. Some permeation tests were followed by vacuum outgasing at 600°C, to obtain information about irreversible trapping. The different tests have been achieved in as-received state (AR, after rolling) and after a laboratory heat treatment (HT, quenching and tempering). Influence of samples taking orientation has been also examined. Microstructure and fracture surfaces of broken SSC specimens analysis was performed by means of optical metallography and scanning electron microscopy