Etude des mécanismes de corrosion sous contrainte d'aciers ferrito-perlitiques en milieu aqueux confiné contenant du CO2 dissous PDF Download
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Book Description
L'objectif de ce travail est d'améliorer la compréhension des phénomènes de Corrosion Sous Contrainte (CSC) susceptibles d'être rencontrés sur les fils d'armures des conduites flexibles, faits d'aciers ferrito-perlitiques. Dans l'annulaire des conduites flexibles, l'environnement chimique des aciers est constitué d'une « eau de mer » confinée et saturée en CO2. Celui-ci favorise la formation d'une couche protectrice de sidérite qui semble avoir un effet déterminant sur la vitesse de corrosion de l'acier. Les conditions de service entrainant des fluctuations de l'environnement ou des contraintes appliquées s'ajoutant à des contraintes résiduelles peuvent provoquer la rupture des conditions d'équilibre entre l'acier et son environnement protecteur, et amorcer ainsi la CSC.Les paramètres microstructuraux et mécaniques qui gouvernent l'amorçage et la propagation de fissures par CSC dans les aciers ferrito-perlitiques dans un milieu confiné simulé sont identifiés au moyen d'essais de traction lente menés sous différents potentiels électrochimiques sur des éprouvettes lisses et micro-entaillées. La phase d'amorçage met en jeu des effets de synergie entre la localisation de la plasticité et la dissolution de l'acier. Cependant, des effets de l'hydrogène doivent être pris en compte dans la propagation des fissures. L'hydrogène, au travers d'interactions hydrogène/plasticité, entraine l'avancée des fissures. Il a été également démontré que l'emploi de microstructures particulières peut favoriser ou retarder les effets de l'hydrogène sans pour autant affecter la limite d'élasticité de la même manière.
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L'objectif de ce travail est d'améliorer la compréhension des phénomènes de Corrosion Sous Contrainte (CSC) susceptibles d'être rencontrés sur les fils d'armures des conduites flexibles, faits d'aciers ferrito-perlitiques. Dans l'annulaire des conduites flexibles, l'environnement chimique des aciers est constitué d'une « eau de mer » confinée et saturée en CO2. Celui-ci favorise la formation d'une couche protectrice de sidérite qui semble avoir un effet déterminant sur la vitesse de corrosion de l'acier. Les conditions de service entrainant des fluctuations de l'environnement ou des contraintes appliquées s'ajoutant à des contraintes résiduelles peuvent provoquer la rupture des conditions d'équilibre entre l'acier et son environnement protecteur, et amorcer ainsi la CSC.Les paramètres microstructuraux et mécaniques qui gouvernent l'amorçage et la propagation de fissures par CSC dans les aciers ferrito-perlitiques dans un milieu confiné simulé sont identifiés au moyen d'essais de traction lente menés sous différents potentiels électrochimiques sur des éprouvettes lisses et micro-entaillées. La phase d'amorçage met en jeu des effets de synergie entre la localisation de la plasticité et la dissolution de l'acier. Cependant, des effets de l'hydrogène doivent être pris en compte dans la propagation des fissures. L'hydrogène, au travers d'interactions hydrogène/plasticité, entraine l'avancée des fissures. Il a été également démontré que l'emploi de microstructures particulières peut favoriser ou retarder les effets de l'hydrogène sans pour autant affecter la limite d'élasticité de la même manière.
Author: Elias Remita Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 209
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L'annulaire des conduites pétrolières flexibles est un espace confiné (rapport V/S de l'ordre de 0,03 mL cm-2) qui peut contenir de l'eau et du CO2. Dans cet annulaire, le pH est élevé et les vitesses de corrosion sont très faibles par rapport à la situation rencontrée en plein bain. Afin d'étudier cet effet de confinement, une cellule à couche mince, comprenant un système d’apport de gaz et un dispositif de contrôle du positionnement, a été développée. La chute ohmique a été modélisée pour calculer l'impédance dans cette cellule. Les impédances mesurées lors de la corrosion d'un acier faiblement allié en milieu confiné contenant du CO2 dissous ont ensuite été analysées. La diminution des vitesses de corrosion en milieu confiné est attribuée à un blocage de la surface active de l'acier par un film de sidérite isolant. Un modèle de corrosion tenant compte de ce blocage a été développé. Les prévisions théoriques sont en bon accord avec les mesures à l'état stationnaire.
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Le travail s'inscrit dans l'étude d'un cas de fissuration par CSC rencontré sur des citernes-propane en acier au C-Mn. Les fissures de CSC sont localisées dans une zone baignée par le méthanol préalablement introduit pour piéger l'eau résiduelle et éviter les phénomènes de givrage de gaz. L'objectif de cette étude est de déterminer les mécanismes d'amorçage et de propagation des fissures engagés dans l'endommagement par CSC pour la définition d'un test de classification des aciers vis à vis de leur résistance à la CSC en milieu méthanol. Nous nous sommes intéressés dans un premier temps au comportement électrochimique des aciers en milieu méthanol pollué par de faibles teneurs en eau et acide formique. L'étude montre qu'en milieu aéré, l'acier présente une passivité médiocre et favorable au développement d'une corrosion localisée. Nous montrons ensuite que l'amorçage des fissures à potentiel libre est basé sur un mécanisme de dissolution anodique. La localisation de la dissolution anodique, à travers des effets d'interactions corrosion-déformation, conduit à la formation d'un embryon de fissure et permet à l'hydrogène lié à la réaction cathodique couplée, de pénétrer de manière très localisée dans le matériau. L'hydrogène, au travers des effets d'interactions hydrogène/plasticité est quant à lui responsable de l'avancée de la fissure. A partir de l'étude des mécanismes de fissuration réalisée sur différentes microstructures d'aciers au C-Mn, nous avons défini le rôle des carbures et des phases carburées dans l'endommagement par CSC et préconisé l'emploi de microstructures présentant une meilleure résistance à la CSC. Sur la base de la compréhension des micromécanismes de fissuration, nous avons défini un test de classification des aciers. Ce test est basé sur l'utilisation d'éprouvettes micro-entaillées sollicitées sous contrainte cyclique en dessous de la limite d'élasticité et permet de reproduire de manière accélérée l'endommagement obtenu sur le terrain.
Author: Marie Dumerval Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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La majorité des composants internes de la cuve des réacteurs à eau pressurisée (REP) est fabriquée en acier inoxydable austénitique (304L ou 316L). Ces matériaux sont exposés à un milieu oxydant sous irradiation et subissent des contraintes mécaniques. Dans ces conditions, ils sont susceptibles de subir un endommagement par corrosion sous contrainte assistée par irradiation (IASCC ). La première étape des phénomènes de fissuration par IASCC est l'amorçage qui implique une rupture du film passif. La nature et la structure de l'oxyde formé sur ces aciers sont donc des paramètres clés vis-à-vis de l'amorçage de la fissuration par IASCC. Dans ce contexte, l'objectif de ce travail est d'une part de mieux appréhender les mécanismes d'oxydation des aciers inoxydables en milieu primaire et d'autre part d'étudier les effets des défauts créés par irradiation sur le film d'oxyde formé sur ces aciers. Des ions xénon ou des protons ont été implantés dans des échantillons d'acier inoxydable austénitique de type 316L, respectivement à une énergie de 240 et 230 keV, afin de simuler les défauts d'irradiation. Ces échantillons ainsi que des échantillons non implantés ont été exposés dans une boucle de corrosion, à 325°C en milieu aqueux, contenant 1000 ppm de Bore, 2 ppm de Lithium, et 1,19.10-3 mol.L-1 d'hydrogène dissous. Les échantillons ont été analysés par MET avant et après exposition en milieu primaire afin de caractériser, d'une part les défauts engendrés par l'implantation et d'autre part la nature, la structure et la morphologie de l'oxyde formé. La comparaison des échantillons implantés et non implantés a permis de montrer que la nature et la densité de défauts en sub-surface de l'alliage jouent un rôle sur la composition (principalement sur la teneur en Cr et en Mo) et l'épaisseur de la couche d'oxyde interne. L'étude de la cinétique d'oxydation par couplage de deux techniques d'analyse par faisceau d'ions (NRA et RBS) a permis de révéler des comportement différents entre les deux catégories d'échantillons : non implantés et implantés. Des essais de traçage isotopique (D et 18O) ont été menés afin d'étudier le mécanisme de formation de la couche interne ainsi que les mécanismes de transports associés. L'étude du transport de l'oxygène et de l'hydrogène à travers la couche interne et dans l'alliage sous-jacent (par SIMS et SDL) a permis d'aboutir à l'écriture d'un mécanisme de corrosion des aciers inoxydables austénitiques en milieu primaire. De plus, l'impact des défauts d'implantation sur ces phénomènes de transport a été étudié, mettant en évidence le rôle des défauts sur les propriétés de l'oxyde formé engendrant des modifications de transport de l'oxygène au sein de cette couche d'oxyde. Ces études de traçage isotopiques ont également permis de mettre en évidence une accumulation d'hydrogène dans l'alliage sous-jacent à l'oxyde. L'ensemble de ces résultats a permis d'apporter de nouveaux éléments de compréhension relatifs à la formation de la couche d'oxyde et à l'absorption d'hydrogène dans les aciers inoxydables austénitiques exposés en milieu primaire, et de mettre en avant l'effet des défauts d'implantation sur les propriétés de l'oxyde formé.
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CETTE ETUDE CONCERNE LA PREDICTION ET LA MODELISATION DE LA FISSURATION PAR CORROSION SOUS CONTRAINTE D'ACIERS INOXYDABLES AUSTENITIQUES EN MILIEUX CHLORURES. UNE PRESENTATION CRITIQUE DES PRINCIPAUX MODELES DE PROPAGATION DE FISSURES TRANSGRANULAIRES PRECEDE UNE ETUDE DETAILLEE DES DIFFERENTS MECANISMES ELEMENTAIRES SUSCEPTIBLES D'INTERVENIR. DES DONNEES SUR LE ROLE DE LA DISSOLUTION ET DE LA RUPTURE DES FILMS PASSIFS SONT EXTRAITES D'ESSAIS DE DEPASSIVATION MECANIQUE DONT UNE ANALYSE OBJECTIVE EST EFFECTUEE. L'INTERACTION ENTRE LA DISSOLUTION ANODIQUE ET LA PLASTICITE EST CONFIRMEE DANS LE CAS DES ACIERS INOXYDABLES ET UNE ETUDE FRACTOGRAPHIQUE DES FACIES DE RUPTURE PERMET D'EN DETERMINER PRECISEMENT LA CRISTALLOGRAPHIE
Author: Francis Dabosi Publisher: EDP Sciences ISBN: 2759802388 Category : Science Languages : fr Pages : 712
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Un état des connaissances de cette science pluridisciplinaire qu'est la corrosion : éléments de base de la corrosion localisée, diverses formes de corrosion localisée, moyens d'étude, de prévention, de lutte et exemples de cas concrets de corrosion localisée.
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Cette thèse porte sur l'étude électrochimique de la corrosion sous contrainte (CSC) en milieu aqueux des alliages de cuivre. La dissolution sélective et l'oxydation électrochimique sont deux points clés de la CSC de ces alliages. C'est sur ces aspects que nous avons orienté les travaux de la première partie de cette thèse portant sur les alliages Cu-Au. Les mesures ont été réalisées en utilisant des techniques électrochimiques classiques (en mode potentiodynamique, potentiostatique et galvanostatique). L'analyse des conditions d'apparition d'un bruit électrochimique grâce aux techniques de traitement de signal est effectuée. Les conséquences sur le comportement en cas de Cu3Au sont discutées. En seconde partie de cette thèse, nous nous sommes intéressés au problème de la CSC lorsqu'il y a formation de films d'oxyde superficiels et particulièrement au cas des alliages Cu-Zn. Nous avons jugé utile d'étendre cette étude aux mécanismes d'oxydation sous contrainte mécanique en présence d'un système électrochimique oscillant en potentiel, le but étant d'examiner l'influence de ces nouvelles conditions électrochimiques (mode galvanostatique) sur le comportement du laiton sous contrainte. Enfin, un calcul de distribution de potentiel en fond de fissures est effectué en vue de rapprocher les différentes observations.
Author: Richard Rios Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 288
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Le (ou les) mécanismes de corrosion sous contrainte des tubes de générateurs de vapeur en alliage 600 des réacteurs à eau sous pression demeurent mal connus, malgré de nombreuses études sur le sujet. Ce travail s'est donc donné pour objectif d'améliorer la compréhension des mécanismes impliqués dans ce processus. Après une revue critique des mécanismes généraux de corrosion sous contrainte et un examen des faits expérimentaux concernant l'alliage 600 en relation avec l'applicabilité des mécanismes au système étudie, on a étudié lors d'essais de laboratoire l'effet des paramètres physico-chimiques et métallurgiques pertinents en regard des mécanismes : ajout d'hydrogène ou d'oxygène, microstructure, composition chimique locale. Les résultats obtenus, couplés à des dosages d'hydrogène dans le matériau après essai, ont permis de dégager les points suivants : i) l'hydrogène dans la solution favorise l'amorçage (via la dissolution/oxydation) et la propagation des fissures pour les faibles surpressions, puis cet effet s'inverse aux fortes surpressions. De plus, à température ambiante et sous chargement cathodique, l'hydrogène permet la fissuration de l'alliage 600. Toutefois, l'absorption d'hydrogène n'a pas pu être corrélée avec la sévérité de la fissuration ; ii) la fissuration du matériau par corrosion sous contrainte n'est pas accélérée par les paramètres favorisant la dissolution/oxydation, mais celle-ci semble être la première et indispensable étape de l'endommagement. L'ensemble des résultats obtenus montrent que les mécanismes de dissolution ou l'hydrogène ne suffisent pas à expliquer la fissuration de l'alliage 600 en milieu primaire. La mise en évidence en microscopie électronique à balayage de micro-facettes de clivage au voisinage des joints de grains sur les faciès de rupture d'éprouvettes plaide en faveur d'un nouveau mécanisme reposant sur des interactions corrosion/plasticité
Author: Alix Vancostenoble
Author: Alix Vancostenoble
Author: Elias Remita
Author: Elodie Risson
Author: Fabrice Fouquart
Author: Marie Dumerval
Author: Jean-Marc Olive
Author: Francis Dabosi
Author: Edmundo Mirabal
Author: Brahim Malki
Author: Richard Rios