Modélisation de la macrostructure de soudures TIG épaisses multipasses en acier inoxydable austénitique. Application aux contrôles ultrasonores de soudures du circuit primaire des RNR-Na. - TEL - Thèses en ligne Access content directly
Theses Year : 2020

Macrostructure modelling of thick austenitic stainless steel multipass GTAW welds. Application to ultrasonic testing of SFR primary circuit welds

Modélisation de la macrostructure de soudures TIG épaisses multipasses en acier inoxydable austénitique. Application aux contrôles ultrasonores de soudures du circuit primaire des RNR-Na.

Abstract

Ultrasonic testing of thick multipass welds in austenitic stainless steel is complex. The propagation of the ultrasonic beam is altered (deviation, splitting, attenuation, ...). To overcome these phenomena, it is necessary to model the propagation of the ultrasonic waves. For this, a description of the macrostructure is required. Since the 2000s, the LMA, EDF and Naval Group have developed the MINA-EE model in order to predict the macrostructure of multipass welds manufactured using the Shielded Metal Arc (SMAW) process. The aim of the thesis work is to develop a new model named MINA-TIG based on the same philosophy as MINA-EE for Tungsten Inert Gas (TIG or GTAW) welds. The particularity of the model is that the phenomenological input parameters are obtained from welding notebook data and measurements performed on beads on plate. The calculation of the directions of the thermal gradient is first established within a pass and then takes into account the multipass effect. The knowledge of the thermal gradient allows the calculation of the grain growth directions, based also on the observations of the macrographs and on the theoretical knowledge of grain growth. The relevance of the model is evaluated in two steps. The intermediate validation, for which we compare on the one hand the real macrostructures to those modelled, and on the other hand the ultrasonic propagation results simulated from the real and modelled macrostructures. Then the final validation, for which we compare the simulated ultrasonic propagation results with the experimental. A good agreement is observed allowing to validate the MINA-TIG 2D model.
Le contrôle par ultrasons de soudures multipasses épaisses en acier inoxydable austénitique est complexe. La propagation du faisceau ultrasonore est altérée (déviation, division, atténuation, …). Pour maîtriser ces phénomènes, il est nécessaire de modéliser la propagation des ondes ultrasonores. Pour cela, la description de la macrostructure est requise. Depuis les années 2000, le LMA, EDF et Naval Group ont développé le modèle MINA-EE pour prédire la macrostructure de soudures multipasses fabriquées à l’électrode enrobée (EE). Le travail de thèse consiste à développer un nouveau modèle nommé MINA-TIG basé sur la philosophie de MINA-EE pour les soudures Tungsten Inert Gas (TIG). L'originalité du modèle est que les paramètres d'entrée phénoménologiques sont obtenus à partir des informations du cahier de soudage et de mesures réalisées sur des lignes de soudage. Le calcul des directions du gradient thermique est tout d'abord établi au sein d’une passe puis tient compte de l'effet multipasses. La connaissance du gradient thermique permet de calculer les directions de croissance de grains, basé également sur les observations des macrographies et sur les connaissances théoriques de la croissance des grains. La pertinence du modèle est évaluée en deux étapes. La validation intermédiaire, où nous comparons d’une part les macrostructures réelles à celles modélisées, et d’autre part les résultats de propagation ultrasonore simulés à partir des macrostructures réelles et modélisées. Puis la validation finale, où nous comparons les résultats de propagation ultrasonore simulés aux résultats expérimentaux. Une bonne concordance est observée permettant de valider le modèle MINA-TIG 2D.
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Cite

Quentin Marsac. Modélisation de la macrostructure de soudures TIG épaisses multipasses en acier inoxydable austénitique. Application aux contrôles ultrasonores de soudures du circuit primaire des RNR-Na.. Génie mécanique [physics.class-ph]. Aix-Marseille Université, 2020. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-03343150⟩
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