Influence de la composition chimique et de la microstructure sur le degazage de l'hydrogene des aciers inoxydables austenitiques destines a l'ultravide

par MARIE-PIERRE REINERT

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de A.-M. BRASS.

Soutenue en 1996

à Paris 11 .


  • Résumé

    Dans les installations metalliques sous ultravide, l'hydrogene est le principal constituant de l'atmosphere residuelle. Le flux de degazage d'une tole en acier inoxydable austenitique, materiau frequemment utilise en technologie du vide, apres un etuvage sous vide, est typiquement de quelques 10#-#1#2 torr. 1/cm#2. S, et est constitue principalement d'hydrogene. Dans le cadre de cette etude, un appareillage de thermodesorption sous ultravide a ete concu et mis au point pour etudier les phenomenes d'adsorption, de diffusion et de piegeage de l'hydrogene residuel dans les aciers inoxydables austenitiques. Differents aciers ont ete etudies: l'acier 316l (avec trois modes d'elaboration differents), l'acier 316ln et d'autres aciers stabilises au titane ou au niobium. La microstructure et la couche d'oxyde de ces aciers ont ete caracterisees a l'etat de reception et pendant les cycles de thermodesorption. Pendant un cycle de thermodesorption, les principales especes desorbees sont: h#2, h#2o, co, co#2, n#2 et ch#4. Pour l'hydrogene, plusieurs pics de desorption ont ete identifies: le premier provenant d'une premiere reduction de la couche d'oxyde, le deuxieme de la diffusion de l'hydrogene (le coefficient de diffusion obtenu est d#(#c#m2/#s#)=2,2. 10#-#3exp(-0. 49/kt)), le troisieme du depiegeage de l'hydrogene des precipites contenus dans le volume du metal et le dernier d'une seconde reduction de la couche d'oxyde. Des simulations informatiques des courbes de thermodesorption ont ete effectuees. Pour un meme mode d'elaboration, la composition chimique des aciers n'influence pas notablement les quantites d'hydrogene desorbe alors que, pour une meme composition chimique, l'elaboration de l'acier avec refusion sous laitier les reduit considerablement par rapport aux autres modes d'elaboration (elaboration avec affinage en poche ou elaboration sous vide). Cependant, les quantites d'hydrogene contenu dans les aciers a l'etat de reception sont importantes pour des utilisations ultravide (d'environ 1 a 5 ppm poids dans les aciers analyses), et des traitements ulterieurs sont necessaires pour obtenir de faibles flux de degazage a temperature ambiante. Plusieurs methodes utilisees pour reduire le degazage de l'hydrogene a temperature ambiante ont ete analysees et discutees. Lors d'un etuvage a l'air (450c) une grande partie de l'hydrogene diffusible est piegee dans la couche d'oxyde. Un etuvage sous vide a moyenne temperature (300 - 500c) reduit les quantites d'hydrogene contenu dans l'acier de 70 a 80%, le reste de l'hydrogene etant piege dans la couche d'oxyde. Un etuvage sous vide a 950c peut reduire l'hydrogene contenu dans l'acier d'un facteur 200. Si ce dernier traitement est applique sur un acier contenant des precipites intragranulaires a l'etat de reception, qui serviront de pieges pour l'hydrogene qui reste encore dans l'acier apres le traitement, on devrait aboutir a des flux de degazage a temperature ambiante inferieurs a 10#-#1#4 torr. 1/cm#2. S, limite obtenue pour les aciers inoxydables austenitiques utilises actuellement


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  • Détails : 174 P.
  • Annexes : 134 REF.

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  • Bibliothèque : Centre Technique du Livre de l'Enseignement supérieur (Marne-la-Vallée, Seine-et-Marne).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TH2014-012957
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