Propositions de sujets de these
Effet du chargement mécanique et du trajet de déformation sur la corrosion sous contrainte d'un acier inoxydable austénitique en milieu primaire de REP
Effect of mechanical loading and strain path on stress corrosion cracking of austenitic stainless steel in PWR primary water
Mots-clés
Corrosion sous contrainte, oxydation, acier inoxydable, écrouissage, chargement mécanique
Stress corrosion cracking, oxidation, stainless steel, work-hardening, strain path
Résumé
Ce travail de thèse a pour objectif d'étudier l'effet du chargement mécanique et de la déformation, en particulier le mode et le niveau de déformation, sur la résistance à l'amorçage de fissures de corrosion sous contrainte d'un acier inoxydable en milieu primaire des réacteurs à eau sous pression.
The aim of this thesis is to study the effect of mechanical loading and deformation, in particular the mode and strain level, on the susceptibility to stress corrosion cracking initiation of stainless steel in the primary water of pressurised water reactors.
Contexte
Les aciers inoxydables sont largement utilisés dans le circuit primaire des réacteurs à eau sous pression (REP) du fait de leur bonne résistance à la corrosion et de leurs bonnes propriétés mécaniques. De façon générale, le retour d'expérience sur l'utilisation des aciers inoxydables en milieu REP est très positif. Toutefois, certaines nuances, comme les aciers 304L et 316L, se sont révélées sensibles à la fissuration par corrosion sous contrainte (CSC) dans certaines conditions de service [1]–[3].
La CSC est un phénomène de dégradation de surface, très complexe, résultant d'un effet synergique entre un matériau, des contraintes de traction (résiduelles ou de service) et un milieu agressif. Dans des conditions de service, la fissuration par CSC de composants en acier inoxydable est observée majoritairement dans des zones occluses, où le milieu ne peut pas se renouveler proprement [1], [2]. Le retour d'expérience a également montré que l'écrouissage des aciers inoxydables est un facteur clé, souvent nécessaire, pour amorcer la fissuration par CSC.
À la fin de l'année 2021, de nouveaux cas de fissuration affectant la tuyauterie en acier inoxydable du parc nucléaire français ont été détectés. Aucun écart au niveau de la chimie de l'eau ou du niveau d'écrouissage des composants n'a été observé à l'endroit où ces fissures sont amorcées. Les mécanismes à l'origine de la fissuration par CSC des aciers inoxydables écrouis en milieu primaire restent largement méconnus à ce jour.
Encadrement
DT: Cécilie DUHAMEL
Co-DT: Jérome CREPIN
Co-encadrant externe 1: Yoann VIDALENC (Framatome)
Co-encadrant externe 2:Thalita DE PAULA (Framatome)
Profil du candidat
Profil type pour une thèse à MINES ParisTech: Ingénieur et/ou Master recherche - Bon niveau de culture générale et scientifique. Bon niveau de pratique du français et de l'anglais (niveau B2 ou équivalent minimum). Bonnes capacités d'analyse, de synthèse, d'innovation et de communication. Qualités d'adaptabilité et de créativité. Capacités pédagogiques. Motivation pour l'activité de recherche. Projet professionnel cohérent.
Pré-requis (compétences spécifiques pour cette thèse) :
Master recherche ou ingénieur en science des matériaux et/ou mécanique. Capacité à effectuer des travaux expérimentaux indispensable. Des compétences en calcul numérique et /ou en corrosion seraient un plus.
Pour postuler : Envoyer votre dossier à recrutement_these@mat.mines-paristech.fr comportant
• un curriculum vitae détaillé
• une copie de la carte d'identité ou passeport
• une lettre de motivation/projet personnel
• des relevés de notes L3, M1, M2
• 2 lettres de recommandation
• les noms et les coordonnées d'au moins deux personnes pouvant être contactées pour recommandation
• une attestation de niveau d'anglais
Typical profile for a thesis at MINES ParisTech: Engineer and / or Master of Science - Good level of general and scientific culture. Good level of knowledge of French (B2 level in french is required) and English. (B2 level in english is required) Good analytical, synthesis, innovation and communication skills. Qualities of adaptability and creativity. Teaching skills. Motivation for research activity. Coherent professional project.
Prerequisite (specific skills for this thesis):
Master's degree in research or engineer in materials science and/or mechanics. Ability to carry out experimental work essential. Skills in numerical calculation and/or corrosion would be a plus.
Applicants should supply the following :
• a detailed resume
• a copy of the identity card or passport
• a covering letter explaining the applicant's motivation for the position
• detailed exam results
• two references : the name and contact details of at least two people who could be contacted
• to provide an appreciation of the candidate
• Your notes of M1, M2
• level of English equivalent TOEIC
to be sent to recrutement@mat.minesparis.psl.eu
Résultats attendus
Ce sujet offre au candidat l'opportunité de traiter une problématique industrielle selon une démarche scientifique pluridisciplinaire, combinant métallurgie, mécanique, physico-chimie et modélisation numérique. Les compétences acquises pourront ainsi être facilement valorisées dans la poursuite d'une carrière industrielle ou académique.
Objectifs
Dans ce contexte, l'objectif de la thèse est d'évaluer l'effet du type de chargement mécanique et de la déformation, en particulier le mode et le niveau de déformation, sur la résistance à l'amorçage des fissures de CSC d'un acier inoxydable en milieu primaire des REP.
Étant donné que la CSC est un phénomène de surface, l'impact de différentes finitions de surface (polissage de laboratoire vs état de surface industriel) sera également étudié. Dans le but d'établir une corrélation entre les microstructures produites en usine et la résistance à la CSC des composants en service, une composante numérique sera intégrée aux travaux de thèse. Cette composante pourra s'appuyer sur des données expérimentales collectées pendant la thèse.
Références
[1] G. O. Ilevbare, F. Cattant, and N. K. Peat, “SCC of Stainless steels under PWR service conditions,” in International Symposium Fontevraud 7, Avignon, France, 2010.
[2] U. Ehrnstén, P. L. Andresen, and Z. Que, “A review of stress corrosion cracking of austenitic stainless steels in PWR primary water,” Journal of Nuclear Materials, vol. 588, p. 154815, Jan. 2024.
[3] M. Erve, “Cracking in stabilized austenitic stainless steel piping of German boiling water reactors – characteristic features and root causes,” in 20th MPA-Seminar, Stuttgart, Germany, 1994.