Composition des phases des soudures en acier inoxydable des réacteurs à neutrons rapides après 195 000 heures de vieillissement, Institut Kourtchatov, Russie

fr.wedoany.com Rapport : Mikhaïl Fedosseïev, ingénieur en chef du Centre national de recherche « Institut Kourtchatov » — Institut central de recherche sur les matériaux de structure « Prométhée », a présenté lors de la conférence internationale « Recherche sur la matière condensée au réacteur IBR-2 » organisée à l’Institut unifié de recherche nucléaire (ОИЯИ) à Doubna, les résultats de l’étude de la composition des phases des soudures en acier inoxydable austénitique utilisées pour la fabrication des équipements de structure des réacteurs à neutrons rapides (type БН).

L’étude indique qu’un service prolongé de l’acier inoxydable austénitique dans une plage de températures d’environ 500 à 550 degrés Celsius entraîne une diminution de la plasticité, de la résilience et de la résistance à la fissuration du métal, en raison de la formation de phases secondaires aux joints de grains, aux joints de grains spéciaux et aux interfaces de phases. Au cours du vieillissement de l’acier austénitique au chrome-nickel, des phases de carbures et des phases intermétalliques se forment, ce qui provoque une forte diminution de la plasticité et de la résistance à long terme du matériau.

Cette étude a analysé l’état de l’acier 08Х16Н11М3 après 195 000 heures de service à 515 degrés Celsius. L’équipe de recherche a utilisé la méthode d’analyse physico-chimique différentielle des phases, qui permet d’évaluer les modifications du métal et de prédire la possibilité de son fonctionnement en toute sécurité.

Précédemment, l’étude avait analysé les changements de composition des phases du métal de soudure de deux nuances d’acier inoxydable austénitique (10Х18Н9 et 08Х16Н11М3), dont les soudures étaient réalisées respectivement avec des électrodes de nuance А-2 (А-1) ou du fil de nuance Св-02Х17Н10М2, dans une plage de températures de service d’environ 500 à 550 degrés Celsius. Pour évaluer les transformations de phases dans le matériau, des essais de flexion par choc à 20 degrés Celsius ont été utilisés, ainsi que des analyses par diffraction des rayons X, diffraction des neutrons et diffusion des neutrons aux petits angles. Les résultats ont montré que la fragilisation thermique des soudures, traitées ou non par austénitisation, après un vieillissement accéléré en laboratoire à 700 degrés Celsius, est due à l’apparition et à la croissance de composés intermétalliques fragiles.

Cette étude a permis de se concentrer sur un état intermédiaire, c’est-à-dire une phase de faibles modifications de la composition des précipités finement dispersés, obtenant ainsi des données sur la cinétique du processus de transformation avec l’augmentation du temps de vieillissement. La méthode de précipitation des carbures permet d’obtenir des données sur les phases dispersées même lorsque la diffraction de l’échantillon global ne détecte pas d’autres phases dans l’échantillon. La méthode proposée améliore la précision de la prédiction de l’état des matériaux de structure pendant le fonctionnement des installations de réacteurs à neutrons rapides.