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Compréhension du phénomène de fragilisation par l'hydrogène à haute température (HTHA) d'aciers ferrito-perlitiques

Défi technologique : Nano-caractérisation avancée (en savoir +)

Département : Département des Technologies des NanoMatériaux (LITEN)

Laboratoire : Laboratoire de caractérisations avancées pour l'énergie

Date de début : 01-10-2022

Localisation : Grenoble

Code CEA : SL-DRT-22-1014

Contact : camille.flament@cea.fr

La fragilisation par l'hydrogène à haute température (ou HTHA) est un phénomène qui touche les aciers ferrito-perlitiques bas carbone et faiblement alliés de cuve sous pression en température (>250°C) et en présence d'hydrogène. Elle se manifeste par la création de bulles de méthane aux joints de grains de l'acier issues de la consommation de carbone présent en solution solide et dans les carbures. Ce phénomène s'accompagne aussi d'une décarburation en surface. Au fur et à mesure du temps, ces bulles vont croitre et peuvent coalescer jusqu'à créer des fissures et une perte d'intégrité mécanique du matériau. Ce phénomène est connu et surveillé dans le raffinage pétrolier et la pétrochimie, et il est à anticiper dans les nouvelles énergies de la fermeture du cycle du carbone comme les réacteurs de « power to gas » et dans les procédés de valorisation énergétique de la biomasse. L'objectif de la thèse est d'apporter des éléments de compréhension sur le rôle de certains facteurs provoquant l'apparition des cavités, ainsi que d'étudier l'interaction entre ces cavités remplies de méthane et la microstructure de l'acier. Pour cela, différentes nuances d'aciers, dont la microstructure initiale sera finement caractérisée, feront l'objet de vieillissement en température et sous pression d'hydrogène dans des enceintes développées spécialement pour cette thèse. Le doctorant caractérisera les évolutions de la microstructure des aciers grâce aux techniques de caractérisation fine à disposition sur la plateforme de nano-caractérisation (PFNC-Minatec) du CEA Grenoble.

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