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Structure-property quantification of an A36 steel alloy was the focus of this study in order to calibrate and validate a plasticity-damage model. The microstructural parameters included grain size, particle size, particle number density, particle nearest neighbor distances, and percent of ferrite and pearlite. The mechanical property data focused on stress-strain behavior under different applied strain rates (0.001/s, 0.1/s, and 1000/s), different temperatures (293 K and 573 K), and different stress states (compression, tension, and torsion). Notch tension tests were also conducted to validate the plasticity-damage model. Also, failure of an A36 I-beam was examined in cyclic loads, and the crack growth rates were quantified in terms of fatigue striation data. Dynamic strain aging was observed in the stress-strain behavior giving rise to an important point that there exists a critical temperature for such behavior.

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Объектом исследования являлось изучение микроструктуры и механических свойств сталей типа 32Г2ФА. На основе литературных данных и дюрометрических испытаний проведен анализ значений параметра отпуска и определен коэффициент С. Исследована микроструктура сталей после различных режимов отпуска методами электронной и оптической микроскопии. / The object of the study was the study of the microstructure and mechanical properties of steels of the 32G2FA type. On the basis of literature data and durometric tests, an analysis of the values of the tempering parameter was carried out and the coefficient C was determined. The microstructure of steels after various tempering regimes has been studied by electron and optical microscopy.

Le travail mené dans le cadre de cette thèse porte sur l’évaluation de la sensibilité à la fissuration assistée par l’environnement (FAE) d’aciers mis en œuvre pour le stockage géologique profond des déchets radioactifs selon un concept multi-barrières. On s’intéresse ici aux aciers faiblement alliés du conteneur et du chemisage qui seront placés dans des micro-tunnels creusés dans la roche à 500 mètres de profondeur. Le concept actuel prévoit un matériau de remplissage cimentaire entre l’argile et le chemisage afin de neutraliser l’acidité potentielle issue de la re-saturation en eau de la roche après le forage. Malgré la présence d’un milieu peu agressif (pH proche de la neutralité, faible teneur en carbonate), le choix des aciers a été dicté par leur sensibilité à la corrosion et à la FAE, qui est caractérisée dans ce travail. Les microstructures ferrito-perlitiques en bande ont ainsi été éliminées au profit de structures plus homogènes et deux aciers de référence ont été définis : l’API 5L X65 (ferrite-bainite) pour le chemisage et le P285NH (ferrite-perlite) pour le conteneur. Ces études ont également montré la formation de couches de produits de corrosion principalement composées de sidérite et de magnétite conférant une pseudo-passivité. Le caractère protecteur de ces couches vis-à-vis de la fissuration a été étudié et validé, sur la base d’une élaboration de couches représentatives par voie électrochimique. Enfin, les aciers de référence ont été caractérisés du point de vue de leur sensibilité à la corrosion et à la FAE en milieu cimentaire. Ils n’ont alors pas montré de sensibilité particulière du point de vue de la fissuration dans ces conditions, où la corrosion sous dépôt semble être la forme la plus présente en milieu aéré. Néanmoins, l’influence de la présence de faibles teneurs en oxygène dans le concept de stockage doit encore être explorée. / The aim of the work is to assess the susceptibility to environmental assisted cracking (EAC) of steels used for the deep geological storage of radioactive waste. The storage concept is based on the encapsulation of the waste in a carbon steel containers then placed in micro-tunnels drilled 500 meter deep in Clay. These micro-tunnels are built with a micro-alloyed casing steel. Recently, the storage concept has evolved with the injection of a cementitious bentonite grout between the clay and the casing to balance the potential acidity resulting from the excavation of the micro-tunnels and the gradual saturation of rock with water. Effect of this grout on the risk of corrosion and EAC is also evaluated in the PhD work. In the mild disposal environment considered (pH close to neutrality, low carbonate content), formation of a corrosion product scale composed of siderite and magnetite has been identified. This scale leads to a pseudo-passive state of both steel grades with thus a possible risk of EAC. The risk of EAC was thus first studied and a material selection for the disposal concept was thus first made accordingly. The protective nature of the siderite/magnetite corrosion scale was then studied and reproduced in laboratory using electrochemical techniques. This work allowed for the evaluation of the resistance of each selected steel with respect to general corrosion and EAC. The results did not underlined significant cracking susceptibility of the considered steel grades. Under deposit corrosion seems to be the main form of attack in aerated waste disposal environments but the influence of the presence of low oxygen levels has to be further explored.

This Master’s thesis is related to corrosion degradation processes on metal surfaces exposed in different environments. The theoretical part is concern with basic principles in electrochemical and atmospheric corrosion. Practical part describes experimentation of corrosion process of aluminium (99,5) and low carbon steel (11321) in two different atmospheric environments. The conclusion of thesis includes evaluations of the results from practical part and comparison with the theoretical part.

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