Influence des chargements cycliques sur les propriétés mécaniques des aciers à 9% de nickel et 316L dans des conditions cryogéniques
(Influence of cyclic loading on the mechanical properties of 9% nickel and 316L steels under cryogenic conditions)

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Auteur(s):  Kacem, Hassine
Date de soutenance : 06/07/2016
Éditeur(s) : Université Lille1 - Sciences et Technologies 

Langue : Français
Directeur(s) de thèse :  Hariri, Saïd ; Vogt, Jean-Bernard
Laboratoire : Technologie des polymères et composites & ingénierie mécanique. École des mines de Douai, Unité matériaux et transformation (UMET)
Ecole doctorale : École doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Lille)

Classification : Sciences de l'ingénieur
Discipline : Mécanique, Energétique, Sciences des Matériaux
Mots-clés : Essais de cyclage
Métaux -- Effets du froid
Acier au nickel -- Propriétés mécaniques -- Effets du froid
Acier inoxydable austénitique -- Propriétés mécaniques -- Effets du froid
Récipients cryogéniques
Récipients sous pression -- Effets du froid
Acier -- Fatigue
Soudures -- Fatigue
Austénite
Martensite

Résumé : Lors de ces dernières décennies, l’exploitation du Gaz Naturel Liquéfié (GNL) a connu un intérêt croissant, et un marché en forte expansion avec de nombreux projets d’installation de terminaux méthaniers. Le gaz naturel liquéfié est transporté et stocké à très basses températures (~ -163°C), dans des réservoirs de capacités de plus en plus importantes. Ceci impose l’utilisation de matériaux particuliers présentant des caractéristiques adaptées aux températures cryogéniques. Les terminaux méthaniers doivent fonctionner en toute sécurité pendant toute leur durée de vie, cet impératif de sécurité doit être pris en compte dès la phase de conception et pendant toute la période d’exploitation. Cette étude est une contribution à la vérification et la compréhension des comportements de l’acier à 9% de nickel et de l’acier austénitique 316L utilisés respectivement pour la construction des grands réservoirs et des bras de chargements-déchargements. Ce comportement est étudié à la température ambiante et à -196°C à l’aide d’essais mécaniques classiques et d’essais Small Punch Test. Pour évaluer les effets de cyclage consécutifs aux remplissages-vidanges des installations, une matrice d’essais de cyclage est proposée et les caractéristiques mécaniques des matériaux et de certaines soudures sont établies et comparées avant et après cyclage.


Résumé (anglais) : In last few decades, there has been increasing interest in the exploitation of the Liquefied Natural Gas (LNG). It is a fast growing market with many projects of storage terminal installation. Liquefied natural gas is transported and stored in reservoirs with increasingly important capacities at very low temperatures (~ -163°C). This requires the use of special materials with tailored properties at cryogenic temperatures. The storage terminals must operate safely during their life. This imperative security must be taken into account at the design stage and throughout the operating period. This study provides a significant contribution to the verification and understanding of the behavior of 9% Nickel steel and 316L austenitic steel used for the construction of large reservoirs and loading-unloading arms respectively. Mechanical behavior of these materials is studied at room temperature and -196°C using conventional mechanical tests and Small Punch Test. The cycling test matrix is proposed in order to assess effects on installations due to consecutive filling-emptying cycles. The mechanical characteristics of the materials and some of welds are carried out and compared before and after cycling.


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