Soudage par résistance du gainage combustible en acier ODS - Identification des phénomènes thermiques par la simulation numérique

Abstract

Les aciers ODS (Oxide Dispersion Strengthened) sont des matériaux candidats pour la réalisation du gainage combustible des réacteurs nucléaires de Génération IV de type RNRNa. Leurs propriétés mécaniques à haute température sont assurées par une dispersion d'oxydes nanométriques qui peut être modifiée sous l'effet de la température et notamment lors du passage par l'état liquide. Afin de limiter les modifications de la structure des renforts lors de l'étape d'assemblage, le soudage en phase solide est recommandé. La méthode de soudage étudiée dans cet article est le soudage par résistance en bout. Afin de mieux comprendre les phénomènes thermomécaniques ayant lieu au cours de l'opération de soudage, une simulation numérique du procédé est développée à l'aide du logiciel de calcul par éléments finis SYSWELD. Les phénomènes thermiques et mécaniques impliqués au cours de l'opération de soudage sont mis en lien avec des mesures expérimentales. La simulation numérique est alors comparée à ces mesures. Dans un premier temps, la comparaison est menée avec des paramètres opératoires donnés puis dans un second temps, sur l'ensemble des paramètres opératoires de la plage de soudabilité. La simulation montre un bon accord thermique et une bonne représentativité des phénomènes mécaniques autorisant ainsi l'utilisation de la simulation numérique afin d'optimiser le procédé et prévenir l'endommagement de la structure des renforts pouvant mener à une perte des propriétés mécaniques à haute température et à la réduction de la durée de vie du composant.