Modélisation 3D de la structure cristalline de soudures épaisses. Application au contrôle non destructif par ultrasons.

La démonstration de sûreté des dispositifs industriels complexes (réacteurs nucléaires, ITER, chimie…) repose en partie sur les contrôles des structures, et notamment sur l’examen non destructif périodique des parties soudées, essentiellement en acier inoxydable austénitique. La détection, la localisation et la caractérisation des défauts potentiels par des méthodes ultrasonores constituent des problématiques complexes. En effet, la nature hétérogène et anisotrope de ces soudures épaisses multipasses induit de fortes perturbations dans la propagation du faisceau acoustique (déviation, division, atténuation, bruit) qui faussent les diagnostics. La prédiction exacte de la propagation des ondes ultrasonores dépend donc de la connaissance fine de la structure cristalline, propre à chaque soudure.

Le modèle de description de soudure actuel correspond à une distribution spatiale de la croissance cristalline dans le plan perpendiculaire au sens de soudage (2D), ce qui est suffisant quand on envisage des soudures réalisées à plat. Le travail de thèse a pour objectif de produire une modélisation 3D réaliste de la structure cristalline, dans le cas de soudures réalisées en position (montante, plafond, etc..) et pour lesquelles les effets de la gravité induisent des inclinaisons de la texture. Associé à un modèle de propagation ultrasonore 3D, et étayé par un volet expérimental, le contrôle non destructif des soudures s’en trouvera amélioré.

Partenaires du projet :

• CEA Saclay DES/LTA (expertise sur le soudage et réalisation de soudures)
• CEA Saclay DRT/LIST (simulation ultrasonore avec la plateforme logicielle CIVA)
• EDF R&D (simulation ultrasonore avec les codes Athena2D et A3D-CND)
• LMGC (UMR 5508, procédés de soudage à l’arc, solidification, réalisation de soudures)
• IUSTI (UMR 7343, transferts de chaleur dans les procédés de soudage)