Détection des défauts dans les structures en acier par méthode piézomagnétique : expérimentation et modélisation

par Achraf Ouaddi

Projet de thèse en Mécanique des matériaux

Sous la direction de Olivier Hubert, Jader Furtado et de Sophie Depeyre.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences (Cachan, Val-de-Marne ; 2015-....) , en partenariat avec LMT - Laboratoire de mécanique et de technologie (laboratoire) , Secteur Mécanique et Matériaux (equipe de recherche) et de École normale supérieure Paris-Saclay (Cachan, Val-de-Marne) (établissement de préparation de la thèse) depuis le 05-02-2019 .


  • Résumé

    Air Liquide est le leader mondial des gaz, technologies et services pour l'industrie et la santé. Sa stratégie de transformation vise une croissance rentable dans la durée. Elle s'appuie sur l'excellence opérationnelle et la qualité des investissements, de même sur l'innovation ouverte et la recherche et le développement scientifiques. Le centre de recherche Paris-Saclay est le plus grand centre de R&D d'Air Liquide parmi ses six centres R&D. Il développe des solutions pour l'ensemble des activités du Groupe. Il constitue un véritable réservoir de talents, réunissant des scientifiques issus des meilleures universités et écoles d'ingénieurs, favorisant ainsi la diversité des compétences. Au Centre de Recherche Paris-Saclay, le développement des nouvelles solutions et technologies est soutenu par une équipe R&D et 8 Global Labs dans les domaines : Génie des procédés, Conception et Fabrication, Science de la vie, Synthèse en chimie fine et science des surfaces, Combustion, Science des matériaux, Sciences analytiques et Mathématiques appliquées. Les travaux de recherche conduits par les centres de recherche Air Liquide visent à permettre au groupe d'adapter ses outils et technologies aux besoins de ses clients et aux différents aléas du marché. C'est dans cette optique que le groupe Sciences des Matériaux du Centre Paris-Saclay s'est engagé dans des projets ambitieux ayant pour objectifs de faire évoluer de façon continue les outils et les technologies employés par le groupe. Dans ce sens, l'intégrité structurelle des installations de production est désormais au cœur des préoccupations majeures du groupe. En 2015, le groupe a lancé le grand projet ALAIM (Air Liquide Assets Integrity Management) pour évaluer les méthodes de contrôle non destructif (CND) avancées et pour regrouper les différentes études et projets menés par le groupe dans le domaine du contrôle de ses différentes installations (adsorbeurs, pipelines …). L'objectif principal de ce projet était d'établir une feuille de route pour identifier les besoins du groupe et d'évaluer l'intérêt d'investir dans les méthodes de CND. En 2016 le groupe décide d'étendre le cercle des intervenants dans le projet ALAIM et de lancer un nouveau projet Structural Integrity Production Plants qui fait appel à des partenaires externes (dont le LMT à l'ENS-Paris-Saclay) afin de développer de nouvelles technologies et de les adapter à des contextes industriels précis. Actuellement Air Liquide rencontre des difficultés dans la détection avec précision des endommagements et des défauts de type HTHA (High Temperature Hydrogen Attack), développement de fissure de fatigue et fluage. Le Groupe estime que le développement de nouvelles méthodes CND peut permettre de surmonter ces difficultés et d'évaluer l'état des différentes installations avec précision tout au long de leur durée de vie. Cette nouvelle démarche est gouvernée par deux objectifs principaux : 1/ Identifier et tester toutes les méthodes non destructives s'appuyant sur la modification des propriétés matérielles pour détecter de manière préventive la génération de défauts réels ; 2/ Tester et qualifier de nouvelles techniques aidant à fournir une prévention ou une prédiction plus précise de la durée de vie résiduelle après l'apparition des défauts ; C'est dans ce contexte général qu'il a été proposé de s'intéresser à une estimation de l'état mécanique basé sur le comportement piézomagnétique de l'acier constitutif des cuves. Dans le contexte du SIO (Smart Innovative Operation), cette approche permettra à Air Liquide de faire une analyse prédictive de l'évolution des endommagements des composants sous pression en service et de cibler des périodes de maintenances optimales. L'identification d'un problème lié à une défaillance des matériaux en amont permet ainsi de diminuer la durée des interventions sur site.

  • Titre traduit

    Defects detection in steel structures using a piezomagnetic method: experiments and modeling


  • Résumé

    Air Liquide est le leader mondial des gaz, technologies et services pour l'industrie et la santé. Sa stratégie de transformation vise une croissance rentable dans la durée. Elle s'appuie sur l'excellence opérationnelle et la qualité des investissements, de même sur l'innovation ouverte et la recherche et le développement scientifiques. Le centre de recherche Paris-Saclay est le plus grand centre de R&D d'Air Liquide parmi ses six centres R&D. Il développe des solutions pour l'ensemble des activités du Groupe. Il constitue un véritable réservoir de talents, réunissant des scientifiques issus des meilleures universités et écoles d'ingénieurs, favorisant ainsi la diversité des compétences. Au Centre de Recherche Paris-Saclay, le développement des nouvelles solutions et technologies est soutenu par une équipe R&D et 8 Global Labs dans les domaines : Génie des procédés, Conception et Fabrication, Science de la vie, Synthèse en chimie fine et science des surfaces, Combustion, Science des matériaux, Sciences analytiques et Mathématiques appliquées. Les travaux de recherche conduits par les centres de recherche Air Liquide visent à permettre au groupe d'adapter ses outils et technologies aux besoins de ses clients et aux différents aléas du marché. C'est dans cette optique que le groupe Sciences des Matériaux du Centre Paris-Saclay s'est engagé dans des projets ambitieux ayant pour objectifs de faire évoluer de façon continue les outils et les technologies employés par le groupe. Dans ce sens, l'intégrité structurelle des installations de production est désormais au cœur des préoccupations majeures du groupe. En 2015, le groupe a lancé le grand projet ALAIM (Air Liquide Assets Integrity Management) pour évaluer les méthodes de contrôle non destructif (CND) avancées et pour regrouper les différentes études et projets menés par le groupe dans le domaine du contrôle de ses différentes installations (adsorbeurs, pipelines …). L'objectif principal de ce projet était d'établir une feuille de route pour identifier les besoins du groupe et d'évaluer l'intérêt d'investir dans les méthodes de CND. En 2016 le groupe décide d'étendre le cercle des intervenants dans le projet ALAIM et de lancer un nouveau projet Structural Integrity Production Plants qui fait appel à des partenaires externes (dont le LMT à l'ENS-Paris-Saclay) afin de développer de nouvelles technologies et de les adapter à des contextes industriels précis. Actuellement Air Liquide rencontre des difficultés dans la détection avec précision des endommagements et des défauts de type HTHA (High Temperature Hydrogen Attack), développement de fissure de fatigue et fluage. Le Groupe estime que le développement de nouvelles méthodes CND peut permettre de surmonter ces difficultés et d'évaluer l'état des différentes installations avec précision tout au long de leur durée de vie. Cette nouvelle démarche est gouvernée par deux objectifs principaux : 1/ Identifier et tester toutes les méthodes non destructives s'appuyant sur la modification des propriétés matérielles pour détecter de manière préventive la génération de défauts réels ; 2/ Tester et qualifier de nouvelles techniques aidant à fournir une prévention ou une prédiction plus précise de la durée de vie résiduelle après l'apparition des défauts ; C'est dans ce contexte général qu'il a été proposé de s'intéresser à une estimation de l'état mécanique basé sur le comportement piézomagnétique de l'acier constitutif des cuves. Dans le contexte du SIO (Smart Innovative Operation), cette approche permettra à Air Liquide de faire une analyse prédictive de l'évolution des endommagements des composants sous pression en service et de cibler des périodes de maintenances optimales. L'identification d'un problème lié à une défaillance des matériaux en amont permet ainsi de diminuer la durée des interventions sur site.