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• POST-DOCTORANT.e RECHERCHÉ(e). CANDIDATURES A DÉPOSER AVANT LE 04/08/2024

  PRISE DE FONCTION SOUHAITÉE : 01/12/2024

  Mines Saint-Étienne, École de l'Institut Mines-Télécom, cherche à compléter ses équipes, elle recrute une ou un Post-doctorant.e pour le sujet suivant :

  Étude du risque de fragilisation par l’hydrogène d’éléments de fixation en acier à haute résistance mécanique mis sous contrainte en milieu hydrogénant.

  DESCRIPTION DU POSTE
  Le poste est localisé sur le campus de Saint-Étienne, au Centre SMS. C'est un centre de recherche en ingénierie des matériaux et en mécanique, avec un fort accent sur la métallurgie physique et en particulier sur la fissuration assistée par l'environnement des composants industriels dans les secteurs de l'énergie et des transports. Il a développé une expertise alliant une approche couplée expérimentale et de modélisation de la fissuration par corrosion sous contrainte et de la fragilisation par l'hydrogène, basée sur des essais de déformation lente et de fatigue-corrosion visant à reproduire les dommages en service et l'analyse subséquente des chemins de fissure (SEM, STEM et EBSD sur des lames FIB).

  Le travail s’intéresse à l’étude du risque de fragilisation par l’hydrogène d’éléments de fixation en acier à haute résistance mécanique mis sous contrainte en milieu hydrogénant. Les fixations en acier à haute résistance pour applications mécaniques sont essentielles dans de nombreux secteurs industriels, notamment dans l’industrie automobile. Elles doivent garantir l’intégrité des systèmes soumis à diverses sollicitations mécaniques et environnementales au cours de leur vie pour lesquels la rupture d’une fixation peut avoir des conséquences catastrophiques. L’une des causes de la rupture des fixations est la Fragilisation Par l’Hydrogène (FPH), la source d’hydrogène pouvant être interne (durant les étapes de fabrication) et/ou externe (liée à l’environnement). Dans les aciers à haute résistance, au-dessus d’une certaine plage de dureté, la charge appliquée à l’élément de fixation peut entrainer la diffusion de l’hydrogène dans la zone de contrainte et provoquer progressivement l’amorçage et la propagation de fissure. La prévention des ruptures et la gestion du risque de FPH sont des considérations fondamentales qui mobilisent de nombreux acteurs de ce secteur industriel. L’étude proposée ici s’intègre dans ce cadre et sera menée en collaboration avec le CETIM (Centre technique des industries mécaniques).

  La FPH est étudiée depuis de nombreuses années. Plusieurs mécanismes ont été proposés mettant en jeu une diminution de l’énergie de cohésion, une émission des dislocations favorisée ou encore une localisation du glissement. En outre, la présence de défauts cristallins affecte la diffusion de l’hydrogène et peut notamment favoriser la ségrégation de ce soluté sur des sites préférentiels suite à son adsorption et son absorption. Ces modèles ont montré que les problématiques de l’endommagement par FPH sont liées au processus de diffusion et de ségrégation de l’hydrogène. Les phénomènes de diffusion et de piégeage du soluté sont notamment fortement influencés par la microstructure du matériau, sa composition, ainsi que l’état de contrainte locale.

  Le travail à réaliser dans ce postdoc s’appuiera sur cette littérature scientifique et portera sur l’étude de la FPH de nuances d’aciers martensitiques et bainitiques de différents niveaux de dureté. La sensibilité à la FPH de ces aciers sera caractérisée essentiellement à partir d’essais de traction lente directement sur les éléments de fixation sous polarisation cathodique. Différents paramètres d’essai seront étudiés (vitesse de déformation, densité de courant, …). Des moyens d’analyses à différentes échelles seront utilisés pour caractériser l’endommagement et identifier les mécanismes mis en jeu (MEB-FEG, EDX, EBSD, DRX, STEM sur lame FIB, TDS).

  PROFIL RECHERCHÉ
  Nous recherchons pour ce projet post-doctoral une personne ayant récemment soutenu sa thèse dans le domaine de la science des matériaux et de la métallurgie physique, ayant idéalement déjà travaillé sur les phénomènes de fragilisation par l’hydrogène. Il ou elle possédera une appétence pour le travail en équipe, l’expérimentation et connaitra plusieurs techniques de caractérisation et d’analyse prévues dans le programme.

  POURQUOI NOUS REJOINDRE
  L’Institut Mines-Telecom se caractérise par : https://www.youtube.com/watch?v=m39m6hdNC48

  INFORMATIONS COMPLÉMENTAIRES
  Conditions de recrutement :
  • CDD de droit public d’une durée de 12 mois.
  • Prise de fonction souhaitée : 01/12/2024.
  • Rémunération sera fixée selon le profil du candidat, en fonction des règles définies par le cadre de gestion de l’Institut Mines Télécom.
  • Temps plein.
  • Poste basé à Saint-Étienne.

  Le poste est ouvert à toutes et tous avec, sur demande, des aménagements pour les candidates et candidats en situation de handicap.

  Emploi ouvert aux titulaires de la fonction publique et/ou aux personnes contractuelles.

  Toute candidature peut faire l’objet d’une enquête administrative.

   

  Modalités de candidatures

   

  Les dossiers de candidature (CV, lettre de motivation, lettre de recommandation le cas échéant, pièce d’identité) sont à déposer sur la plateforme RECRUITEE au plus tard le 04/08/2024 :

   

  https://institutminestelecom.recruitee.com/o/post-doctorant-ou-post-doctorante-en-etude-du-risque-de-fragilisation-par-lhydrogene-delements-de-fixation-en-acier-a-haute-resistance-mecanique-mis-sous-contrainte-en-milieu-hydrogenant-cdd-12-mois-2

   

  Les candidats retenus après examen de leur dossier de candidature seront contactés par mél pour un premier entretien en visioconférence.

   

  Dans le cadre de sa politique Égalité, Diversité et Inclusion, l’École des Mines de Saint Etienne est un employeur soucieux de l’équité de traitement entre les candidatures.

   

   

  En savoir plus :
  Pour tous renseignements sur le poste, s’adresser à : Cédric Bosch – Enseignant Chercheur ; Mail : bosch@emse.fr - Tél. : +33 (0)4 77 42 00 38

   

  Pour tous renseignements administratifs, s’adresser à :
  Julie JAFFRE – Gestionnaire RH - Mail : julie.jaffre@emse.fr - Tél. : +33 (0)4 77 42 00 17

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• EFFET DE L’HUMIDITÉ ET DE L’H2S SUR LA FRAGILISATION PAR L’HYDROGÈNE DES ACIERS POUR DU STOCKAGE SOUTERRAIN DE GAZ CONTENANT DE L’H2

  DÉBUT DE LA THÈSE : 01/10/2024 - DATE LIMITE DE CANDIDATURE : 01/10/2024

  Le stockage de l’énergie est un enjeu crucial dans le cadre du déploiement des énergies renouvelables dans le mix énergétique. L'hydrogène semble en l’état le vecteur énergétique le plus prometteur pour répondre à cette problématique et atteindre à terme la neutralité carbone. De ce fait, le développement d'infrastructures gazières spécifiques est nécessaire. Il s’agira notamment de cavités salines, comme c'est déjà le cas pour le gaz naturel. De plus, les biométhanes issus de la pyrogazéification contiennent 2% d’hydrogène. De l’hydrogène en mélange ou pur sera donc présent dans les infrastructures de gaz naturel existantes. Dans les stockages souterrains, qu'il s'agisse de stockages aquifères ou de cavités salines, de l'eau liquide (ou de la saumure) est en contact avec le gaz. Par conséquent, la teneur en vapeur d'eau du gaz soutiré des stockages est plus élevée que celle du gaz injecté provenant du réseau de transport. Elle peut même atteindre la saturation aux conditions de température et de pression de fond de puits. Par ailleurs, dans des conditions spécifiques (c'est-à-dire des stockages particuliers, majoritairement en nappe aquifère), du « souring » (production d’H2S) peut être observé.

  L'injection d'hydrogène, pur ou dans le biométhane mélangé au gaz naturel, dans les équipements des stockages souterrains expose les matériaux à son contact aux risques de fragilisation par l'hydrogène. Ce phénomène physique repose sur l’absorption d’hydrogène par le matériau métallique. Cela a pour conséquence de réduire la force des liaisons interatomiques et in fine de dégrader ses propriétés mécaniques (ductilité, ténacité...). Cette fragilisation peut se traduire par la propagation accélérée (par rapport au gaz naturel) de fissures sur des défauts de la structure. La littérature manque de données sur l'effet de la vapeur d'eau et des faibles teneurs en H2S sur la sensibilité à la fragilisation par l'hydrogène des aciers utilisés dans les infrastructures de stockages souterrains de gaz. Néanmoins, la littérature a mis en évidence l'impact de certaines impuretés du gaz sur la fragilisation des aciers par l'hydrogène. En particulier, l'oxygène inhiberait la fragilisation par l'hydrogène des aciers, tandis que l’H2S agirait comme un catalyseur.

  La thèse étudiera une configuration environnementale caractéristique du stockage souterrain de gaz : gaz humide saturé en eau, i.e. avec une couche d'eau liquide superficielle en contact avec la surface du matériau. Deux matrices de gaz seront investiguées : le gaz naturel et l’hydrogène pur. Ces matrices seront mélangées à différentes proportions. Dans ce cadre, le comportement mécanique des matériaux sera testé dans ces milieux gaz naturel/hydrogène en présence ou non des constituants secondaires, qui sont la vapeur d’eau, le sulfure d’hydrogène et/ou l’oxygène.

  Ce sujet de thèse vise à identifier les mécanismes d’absorption de l’hydrogène dans les différents milieux mentionnés et son impact sur la dégradation des propriétés mécaniques de matériaux utilisés industriellement pour le stockage souterrain de gaz.

  Cela sera réalisé avec des expériences croisées pour comprendre les mécanismes de compétition entre les différentes sources d'hydrogène (H2, H2O, H2S) et l'effet de la formation des couches de surface sur l’acier (par exemple : couches d'oxydes, hydroxydes, carbonates ou de sulfures).

  Cette thèse a une base expérimentale conséquente au coeur de la réflexion. Les travaux expérimentaux seront réalisés par l’étudiant-e. La thèse sera organisée de la manière suivante :

  1) Réalisation d’une étude thermodynamique à partir des données de la littérature afin d’établir les produits de corrosion stables thermodynamiquement ;
  2) Caractérisations expérimentales des produits de corrosion effectivement formés sur l’acier dans les différentes conditions d’exposition ;
  3) Elaboration des mécanismes de dégradation chimique des matériaux dans les milieux étudiés et établissement des cinétiques d’absorption d’hydrogène et/ou de croissance de produits de corrosion avec identification des étapes cinétiquement limitantes de ces processus ;
  4) Réalisation d’essais de mécanique de la rupture (essais de ténacité) en environnement gazeux à haute pression ;
  5) Caractérisations expérimentales des modes d’endommagement ;
  6) Identification de la relation entre l’activité de l’hydrogène et les modes d’endommagement.

  L’étudiant-e sera employé-e par et basé-e à l’Institut de la Corrosion de Fraisses (42) et sera amené-e à se rendre au CEA Saclay (91) régulièrement pendant les trois années de thèse.

  La thèse est financée par STORENGY SAS pour le compte de ces trois filiales de stockage de gaz en France, Allemagne et Angleterre dans le cadre d’un programme de R&D mutualisée.

  PROFIL ET COMPÉTENCES RECHERCHÉES

  • Master recherche ou ingénieur en sciences des matériaux / mécanique / corrosion.
  • Capacité à faire de la bibliographie, effectuer des travaux expérimentaux en autonomie. Esprit de synthèse.
  • Appétence pour le développement de nouveaux dispositifs expérimentaux et la recherche dans un contexte industriel.

  Industriel : STORENGY SAS.

  Contacts :

  Clara JUILLET clara.juillet@storengy.com

  Xavier CAMPAIGNOLLE xavier.campaignolle@storengy.com

   

   

   

  LABORATOIRE D'ACCUEIL : Institut de la Corrosion. Lieu : Fraisses (42).

  Contacts

  Christophe MENDIBIDE christophe.mendibide@institut-corrosion.fr

  Laura MOLI-SANCHEZ laura.moli-sanchez@institut-corrosion.fr

   

  COLLABORATION : CEA Saclay (91).

  Contacts :

  Marc TUPIN (Directeur de thèse) marc.tupin@cea.fr

  Frantz MARTIN frantz.martin@cea.fr

   

   

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• DATE LIMITE POUR POSTULER : 15/06/2024

  DURÉE : 12 mois. DATE DE DÉBUT PRÉVISIONNEL : 01/10/2024.

  Le CIRIMAT propose l'offre de contrat post doctoral suivante :

   

  Étude des interactions entre hydrogène et oxydes de surface.  Application au développement d’une approche par équivalence entre chargements en hydrogène par voie aqueuse et gazeuse

   

   

  Le projet HYperStock est l’un des 7 projets ciblés du PEPR – Hydrogène décarboné, qui vise à consolider le leadership scientifique français dans le domaine du stockage et de la distribution de l’hydrogène sous haute pression. C’est un élément essentiel de la chaîne de valeur de l’hydrogène sur laquelle l’effort de recherche et d’innovation doit porter en vue notamment d’une décarbonation de la mobilité lourde. Le défi matériau est ainsi considérable et ce projet propose d’établir un référentiel « matériaux en environnement sévère H₂ », couplé à des méthodologies de sélection, permettant d’étudier et d’identifier le potentiel de nouveaux candidats « matériau ».

   

  L’un des axes de recherche identifiés dans la partie durabilité des matériaux sous H₂ du projet HYperstock est l’étude de la sensibilité des métaux et alliages métalliques (un acier de transport L485 (ferrito-perlitique), un acier de stockage martensitique revenu et du fer Armco^®) à la fragilisation par l’hydrogène. Cette offre de contrat post-doctoral s’inscrit dans cet axe et viendra en support aux travaux de deux thèses menées en parallèle chez d’autres partenaires du projet (CEA DES, LGF Mines Saint-Etienne, CEA/LITEN, LaSIE).

   

  Plus précisément, le travail à réaliser concernera l’étude des interactions entre l’hydrogène et les oxydes de surface : il s’agira de mettre au point et/ou mettre en œuvre des méthodes de suivi (XPS/Auger, SKPFM) des évolutions de surface du métal (couche d’oxyde) en présence d’hydrogène, avec ou sans sollicitation mécanique du matériau. Le but est en particulier d’analyser l’effet « barrière » de ces oxydes à la pénétration de l’hydrogène. Cela sera notamment analysé dans le contexte d’un chargement cathodique au moyen d’analyses SKPFM et GDOES.

   

  PROFIL RECHERCHÉ

  La personne recrutée devra posséder de solides connaissances dans le domaine des matériaux métalliques et particulièrement de leurs microstructures. Une expérience dans le domaine de la fragilisation par l'hydrogène et/ou des techniques associées serait un plus. La personne recrutée devra avoir un goût prononcé pour l'expérimentation et le travail en équipe.

   

  Lieu de l’étude : CIRIMAT/ENSIACET-  INP Toulouse.

   

   

  CANDIDATURES A ADRESSER AVANT LE 15/06/2024

   

  Les candidatures (CV + Lettre de motivation) sont à adresser à :

  Christine Blanc – Tél. : 05 34 32 34 07 – Mél. : christine.blanc@toulouse-inp.fr

  ET

  Grégory Odemer – Tél. : 05 34 32 34 38 – Mél. : gregory.odemer@toulouse-inp.fr

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