Brevet FR3123923A1 — publié le 20221216

L’invention concerne un métal en couches résistant à la fissuration induite par l’hydrogène et son procédé de production, comprenant un alliage métallique principal et un alliage métallique de revêtement. L’alliage métallique principal comprend des limites jumelées. L’alliage métallique principal a subi une déformation plastique et un traitement thermique. L’alliage métallique principal comprend du nickel et du cobalt. L’alliage métallique de revêtement est disposé sur l’alliage métallique principal, l’alliage métallique de revêtement comprenant une entropie supérieure à celle de l’alliage métallique principal. L’alliage métallique principal comprend une plus grande densité de limites jumelées que l’alliage métallique de revêtement. L’alliage métallique de revêtement comprend une énergie de défaut d’empilement d’au moins environ 50 mJ/m 2 , et l’alliage métallique de revêtement comprend du fer, de l’aluminium et du bore. ALLIAGES À ENTROPIE VARIABLE À GRADIENT FONCTIONNEL RÉSISTANT À LA FISSURATION INDUITE PAR L’HYDROGÈNE DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION La présente invention concerne de manière générale la fissuration induite par l’hydrogène et, plus particulièrement, des systèmes et des procédés de production d’un alliage métallique résistant à la fissuration induite par l’hydrogène. CONTEXTE La fissuration induite par l’hydrogène (HIC) peut provoquer une rupture inattendue des composants métalliques utilisés dans les opérations pétrolières et gazières. Une grande majorité des métaux utilisés dans l’industrie sont sensibles à l’HIC. Malgré les pertes résultant de défaillances prématurées, de réparations et de remplacements de pièces, des alliages métalliques à haute résistance spécialement conçus pour les environnements sujets à l’HIC ne sont pas disponibles. La est un schéma illustrant un exemple de système de dépôt d’énergie, selon des aspects de la présente divulgation. Les figures 2A et 2B illustrent un exemple de métal en couches, selon des aspects de la présente divulgation. La est un schéma illustrant un exemple de procédé de production du métal en couches des figures 2A et 2B, selon des aspects de la présente divulgation. La est un diagramme schématique d’un système de forage sur un site de puits, selon un ou plusieurs aspects de la présente divulgation. La est un diagramme schématique d’un système câblé sur un site de puits, selon un ou plusieurs aspects de la présente divulgation. Bien que des modes de réalisation de cette divulgation aient été illustrés et décrits et soient définis en référence à des exemples de modes de réalisation de la divulgation, de telles références n’impliquent pas une limitation de la divulgation, et aucune limitation de la sorte ne doit être déduite. L’objet décrit peut être soumis à des modifications, changements et équivalents considérables en termes de forme et de fonction, comme cela apparaîtra à l’homme du métier ayant le bénéfice de la présente divulgation. Les modes de réalisation présentés et décrits de la présente divulgation sont uniquement des exemples et ne sont pas représentatifs de l’intégralité de la portée de la divulgation. Métal en couches résistant à la fissuration induite par l’hydrogène, comprenant : un alliage métallique principal, dans lequel l’alliage métallique principal comprend des limites jumelées, dans lequel l’alliage métallique principal a subi une déformation plastique et un traitement thermique, dans lequel l’alliage métallique principal comprend du nickel et du cobalt ; et un alliage métallique de revêtement disposé sur l’alliage métallique principal, dans lequel l’alliage métallique de revêtement comprend une entropie supérieure à celle de l’alliage métallique principal, dans lequel l’alliage métallique principal comprend une plus grande densité de limites jumelées que l’alliage métallique de revêtement, dans lequel l’alliage métallique de revêtement comprend une énergie de défaut d’empilement d’au moins environ 50 mJ/m 2 , dans lequel l’alliage métallique de revêtement comprend du fer, de l’aluminium et du bore. Métal en couches résistant à la fissuration induite par l’hydrogène selon la revendication 1, dans lequel l’alliage métallique principal comprend du nickel, du chrome et du cobalt dans des proportions approximativement équimolaires. Métal en couches résistant à la fissuration induite par l’hydrogène selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l’alliage métallique principal comprend du nickel, du cobalt et du vanadium dans des proportions approximativement équimolaires. Métal en couches résistant à la fissuration induite par l’hydrogène selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les limites jumelées de l’alliage métallique principal sont disposées dans une première partie de l’alliage métallique principal, dans lequel une seconde partie de l’alliage métallique principal n’est pas affectée par un traitement de surface et ne comprend pas les limites jumelées. Métal en couches résistant à la fissuration induite par l’hydrogène selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’alliage métallique principal comprend du fer, de l’aluminium et du bore chacun à une concentration inférieure à environ 0,5 % en poids, et dans lequel l’alliage métallique principal comprend une énergie de défaut d’empilement inférieure ou égale à environ 25 mJ/m 2 . Métal en couches résistant à la fissuration induite par l’hydrogène selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’alliage métallique principal est un superalliage à base de Ni renforcé par solution, dans lequel l’alliage métallique principal comprend du nickel, du chrome, du fer, du molybdène, du niobium et du tantale à un pourcentage en poids supérieur à 2 % en poids, dans lequel l’alliage métallique principal comprend une teneur minimale en nickel de 57 % en poids et ne comprend pas de bore ni d’aluminium. Métal en couches résistant à la fissuration induite par l’hydrogène selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’alliage métallique principal est un superalliage à base de Ni durci par précipitation, dans lequel l’alliage métallique principal comprend du nickel, du chrome, du fer, du molybdène, du niobium et du tantale chacun à un pourcentage en poids supérieur à 2 % en poids, dans lequel l’alliage métallique principal comprend une teneur minimale en nickel de 50 % en poids, une teneur maximale en bore de 0,05 % en poids et une teneur maximale en aluminium de 1,5 % en poids. Métal en couches résistant à la fissuration induite par l’hydrogène selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’alliage métallique de revêtement comprend du nickel, de l’aluminium, du cobalt, du chrome et du fer chacun à un pourcentage en poids supérieur à 5 % en poids, dans lequel l’alliage métallique de revêtement comprend au moins 6,6 % en poids d’aluminium, et dans lequel l’alliage métallique de revêtement comprend du bore entre environ 0,1 % en poids et environ 0,25 % en poids de sorte que la combinaison de bore et d’aluminium induit une distorsion de réseau. Métal en couches résistant à la fissuration induite par l’hydrogène selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’alliage métallique de revêtement comprend du nickel, de l’aluminium, du cobalt, du chrome et du fer chacun à un pourcentage en poids supérieur à 5 % en poids, dans lequel l’alliage métallique de revêtement comprend au moins 11,1 % en poids d’aluminium, dans lequel l’alliage métallique de revêtement comprend du bore entre environ 0,1 % en poids et environ 0,25 % en poids de sorte que la combinaison de bore et d’aluminium induit une distorsion de réseau, et dans lequel, l’alliage métallique de revêtement comprend une structure cristalline cubique à face centrée, une structure cristalline cubique à corps centré, ou une combinaison de celles-ci. Procédé de production d’un métal en couches résistant à la fissuration induite par l’hydrogène, comprenant : la production d’un alliage métallique principal, dans lequel l’alliage métallique principal comprend du nickel et du cobalt ; la déformation plastique de l’alliage métallique principal ; l’application d’un traitement thermique à l’alliage métallique principal après déformation plastique pour récupérer une composition de phase et une granulométrie d’une microstructure de l’alliage métallique principal avant la déformation plastique ; et la formation d’un alliage métallique de revêtement sur l’alliage métallique principal pour produire un métal en couches résistant à la fissuration induite par l’hydrogène. Procédé selon la revendication 10, dans lequel la production de l’alliage métallique principal comprend l’utilisation d’un dépôt d’énergie dirigé par l’intermédiaire d’un système de dépôt d’énergie, et dans lequel la formation de l’alliage métallique de revêtement comprend l’utilisation d’un dépôt d’énergie dirigé par l’intermédiaire d’un système de dépôt d’énergie. Procédé selon la revendication 10 ou 11, dans lequel la déformation plastique de l’alliage métallique principal comprend le laminage à froid de l’alliage métallique principal pour produire des limites jumelées. Procédé selon l’une quelconque des revendications 10 à 12, dans lequel la déformation plastique de l’alliage métallique principal est dirigée vers une surface de l’alliage métallique principal pour produire des limites jumelées dans une première partie de l’alliage métallique principal, dans lequel la déformation plastique de l’alliage métallique principal comprend un processus sélectionné dans un groupe constitué du laminage à froid profond, du martelage par choc laser, du grenaillage de précontrainte et du martelage. Procédé selon l’une quelconque des revendications 10 à 13, dans lequel la production de l’alliage métallique principal comprend un processus choisi dans un groupe constitué de la fabrication additive, de la fusion laser sélective, du frittage laser sélectif, de la fusion par faisceau d’électrons, de la fabrication additive fil et arc, de la pulvérisation à froid, du moulage, de moyens d’usinage à chaud ou à froid, de forgeage, de laminage, d’étirage, d’extrusion et de toute combinaison de ceux-ci. Procédé selon l’une quelconque des revendications 10 à 14, dans lequel la formation de l’alliage métallique de revêtement comprend un processus choisi dans un groupe constitué de la fabrication additive, de la fusion laser sélective, du frittage laser sélectif, de la fusion par faisceau d’électrons, de la fabrication additive fil et arc, de la pulvérisation à froid, du dépôt physique ou chimique en phase vapeur, de la pulvérisation thermique, de l’électrodéposition, de l’épitaxie par faisceau moléculaire, et de toute combinaison de ceux-ci.