Emission acoustique couplée à la thermogravimétrie … · 2017-10-10 · température des métaux et alliages Axe 3 : ... Cyclage thermique : ... (comportement des matériaux)

12/05/2015

1

Institut Mines-Télécom

Emission acoustique couplée à la thermogravimétrie

Solution innovante pour l’étude de la corrosion à haute

température des métaux et alliages

Axe 3 : Projet IREINE

Travaux de thèse Omar Al Haj

Véronique Peres

Centre Spin


Corrosion catastrophique par metal dusting des

alliages base fer ou nickel en atmosphère

réductrice avec une forte activité carbone (ac > 1)

400°C-700°C (pétrochimie, chimie)

Oxydation catastrophique des alliages de Zr

700°C-900°C (conditions accidentelles dans

les centrales nucléaires)

2 26/01/2015

Contexte

V. Peres– PRESSIC / SPIN / LGF

Anticiper les ruptures et prévoir la durée de vie des équipements industriels

Monitoring en continu des installations au moyen de l’émission acoustique (EA)

http://www.mines-stetienne.fr/



12/05/2015

2


Cracks Transmission

ondes Guide

d’onde

Amplification Acquisition &

processing

Validation à l’échelle laboratoire

Conception d’équipements adaptés aux conditions sévères

Solution INNOVANTE: ATG & EMISSION ACOUSTIQUE

Attribution des signaux EA aux phénomènes émissifs de la corrosion

3

Contraintes de la corrosion à haute température

26/01/2015 V. Peres– PRESSIC / SPIN / LGF

Onde élastique (fissure)

Institut Mines-Télécom 4 26/01/2015

Développement d’un dispositif spécifique




12/05/2015

3


Reference

Guide d’onde Al2O3

O. Alhaj, V. Peres, E. Serris, F. Grosjean, J. Kittel,

J F. Ropital, M. Cournil, Sensors letter (2014) vol

12

Equipement (TAG Setaram, instrumenté EA MISTRAS)

26/01/2015 5

Basse

température

Haute température



A B

C

Test Hsu-Nielsen (AFNOR NF EN 1330-9) :

A : 100 dBEA

B : 100 d BEA

C : 100 dBEA

surface [D]: 90 dBEA

Pencil lead tip Break:

Diameter: 0.5mm -0.3 mm

Length : 3 +/- 0.5 mm

Test à température ambiante

D

26/01/2015

V.

Peres

–

PRES

SIC /

SPIN

/ LGF

6



12/05/2015

4


Test haute température : Oxydation Zircaloy-4 à 900°C

7 26/01/2015 V. Peres– PRESSIC / SPIN / LGF


Ea test à blanc(▲) Oxydation Zircaloy-4 (●)

26/01/2015

V.

Peres

–

PRES

SIC /

SPIN

/ LGF

8



12/05/2015

5

Institut Mines-Télécom 26/01/2015 9

Signaux acoustiques émis pendant la corrosion et au

refroidissement



Energie cumulée et fissuration

26/01/2015 10 V. Peres– PRESSIC / SPIN / LGF



12/05/2015

6


Corrosion par Metal dusting

11 26/01/2015 V. Peres– PRESSIC / SPIN / LGF


He O2 i-C4H10 + H2 + He He

He

12 26/01/2015 12

Metal dusting : fer pré-oxydé à 650 °C




12/05/2015

7


Oxydation Réduction

Avant EA Fin de l’essai

45 µm


13

Caractérisations (MEB)

Institut Mines-Télécom 14

Proposition de mécanisme

14

45 µm

Emission Acoustique

1. Oxydation 2. Réduction

3. Carburation

C

Fe3C 3 Fe + C

Décomposition de la cémentite (Fe3C) effet chimique

Décomposition de la matrice métallique expansion volumique du dépôt de

carbone




12/05/2015

8


Conclusions & perspectives

15 26/01/2015

Essais industriels : sonde de corrosion à haute température instrumentée avec EA

Cyclage thermique : acier inox 304L sous air à 1000 °C

Faisabilité TGA/EA à haute température et vapeur d’eau (Programme PIA DENOPI – IRSN,

oxydation du Zircaloy-4)

Contact pôle de compétitivité Materalia, IRT-M2P de Metz Projet metal dusting (partenaires

industriels : TOTAL, Vallourec, ArcelorMittal, Air Liquide et DCNS…)

Conclusions

Perspectives

Savoirs faire:

o Conception des guides d’onde (propagation des ondes) / haute température

(comportement des matériaux)

o Traitement des données pour isoler les signaux spécifiques de la corrosion de

ceux du bruit de fond (seuil de détection très bas)

Complémentarité des connaissances mécanismes de corrosion & analyse des signaux

acoustiques

Equipement unique

Omar Alhaj recruté par Mistras



Omar Al haj Richard Drogo

Eric Serris Michel Cournil Véronique Peres

François Grosjean ; Jean Kittel ; François Ropital

26/01/2015 V. Peres– PRESSIC / SPIN / LGF 16

Partenaires industriels : IFPEN RHODIA, MISTRAS

Partenaires académiques : LEPMI(INPG), MATEIS (INSA)



Documents

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