Mécanismes de formation et de destruction de la couche d'oxyde sur un alliage chrominoformeur en milieu HTR

par Fabien Rouillard

Thèse de doctorat en Sciences et génie des matériaux

Sous la direction de Krzysztof Wolski.


  • Résumé

    Pour une application en tant qu’échangeur thermique du Réacteur à Haute Température, la réactivité de surface d’un superalliage à base nickel, le Haynes 230® a été examinée à des températures comprises entre 850 et 1000°C. On s’est attaché à caractériser l’influence de différents paramètres tels que concentrations en impuretés du gaz, caractéristiques de l’alliage (activités en Cr et en C, teneurs en éléments mineurs) et température d’exposition. Deux principaux comportements ont pu être mis en évidence : la formation d’une couche d’oxyde riche en Cr et Mn à 900°C et sa réduction à plus hautes températures. A 900°C, la vapeur d’eau est l’oxydant principal. A partir d’une température critique TA, le carbone en solution dans l’alliage réduit l’oxyde de chrome. Un modèle de destruction de la couche basé sur les grandeurs thermodynamiques interfaciales de l’alliage, la morphologie de la couche et la pression partielle en monoxyde de carbone dans l’hélium est proposé puis validé.

  • Titre traduit

    Mechanisms of oxide layer formation and destruction on a chromia former nickel base alloy in HTR environment


  • Résumé

    For a heat exchanger application in High Temperature Reactors, the surface reactivity of a nickel base alloy Haynes 230® was investigated at temperatures between 850 and 1000°C. We especially focused on the influence of different parameters such as concentrations of impurities in the gas phase, alloy composition (activities of Cr and C, alloying element contents) and temperature. Two main behaviours have been revealed: the formation of a Cr/Mn rich oxide layer at 900°C and its following reduction at higher temperatures. At 900°C, the water vapour is the main oxidizing gas. Above a critical temperature TA, the carbon in solution in the alloy reduces chromia. To ascribe the scale destruction, a model is proposed based on thermodynamic interfacial data for the alloy, oxide layer morphology and carbon monoxide partial pressure in helium; the model is then validated regarding experimental results and observations.

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  • Détails : 1 vol. (275 p.)
  • Annexes : Bibliogr.

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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 539.7 ROU
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