INFLUENCE DE LA TENEUR EN CHROME ET DE LA STRUCTURE DES ALLIAGES DE NICKEL SUR LEUR COMPORTEMENT EN CORROSION SOUS CONTRAINTE EN MILIEU PRIMAIRE DES REACTEURS A EAU PRESSURISEE PDF Download

Author: JEAN-DENIS.. MITHIEUX
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Languages : fr
Pages : 174

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L'OBJECTIF DE L'ETUDE EST DE COMPRENDRE L'ORIGINE DE LA BONNE RESISTANCE A LA CORROSION SOUS CONTRAINTE DE L'ALLIAGE 690 (NC30FE) EN MILIEU PRIMAIRE ET D'EN DETERMINER LES LIMITES. DEUX ETAPES ESSENTIELLES DE LA FISSURATION ONT ETE CONSIDEREES : LA DEGRADATION DU FILM PASSIF PAR DEFORMATION PLASTIQUE DE L'ALLIAGE ET SA REFORMATION PAR REOXYDATION DE LA SURFACE. POUR CELA, DES MESURES DE CINETIQUES DE REPASSIVATION EN MILIEU PRIMAIRE A 360C (CHRONOAMPEROMETRIE), DES ESSAIS DE FLUAGE A L'AIR ET DES ESSAIS DE CORROSION SOUS CONTRAINTE EN MILIEU PRIMAIRE A 360C (TRACTION LENTE ET SELLE DE CHEVAL) ONT ETE REALISES SUR DES TUBES DE GENERATEURS DE VAPEUR. L'AUGMENTATION DE 15% A 30% DE LA TENEUR EN CHROME DANS L'ALLIAGE AMELIORE DE FACON SIGNIFICATIVE MAIS FAIBLE LES CINETIQUES DE REPASSIVATION EN MILIEU PRIMAIRE. ELLE PROVOQUE EGALEMENT UNE DIMINUTION DU FLUAGE A L'AIR, LUI-MEME FONCTION DE LA STRUCTURE DE L'ALLIAGE (PRECIPITATION DE CARBURES DE CHROME, TRAITEMENT THERMIQUE COMPLEMENTAIRE...). UNE DESCRIPTION PARAMETRIQUE DU FLUAGE GLOBAL ET DU GLISSEMENT INTERGRANULAIRE EST PROPOSEE. LA VITESSE DE FISSURATION DES TUBES EN ALLIAGES 600 ET 690 (TRACTION LENTE) A ETE CORRELEE AVEC L'APTITUDE AU GLISSEMENT INTERGRANULAIRE DU MATERIAU. LE CAS DE L'AMORCAGE (SELLES DE CHEVAL) EST MOINS CLAIR PUISQUE LE MEME TYPE DE CORRELATION N'A PU ETRE ETABLI QUE POUR L'ALLIAGE 600, AUCUNE FISSURATION N'AYANT ETE DETECTEE SUR L'ALLIAGE 690 LORS D'ESSAIS STATIQUES. L'ETUDE DE L'INTERACTION ENTRE L'HYDROGENE ET LE MATERIAU, MISE EN EVIDENCE TANT SUR LES CINETIQUES DE REPASSIVATION QUE SUR LE FLUAGE, NECESSITE ENCORE DES DEVELOPPEMENTS POUR RENDRE COMPTE DE LA DIFFERENCE DE COMPORTEMENT ENTRE LES DEUX ALLIAGES.

Author: Steve Bruemmer
Publisher: John Wiley & Sons
ISBN: 1118787773
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 1776

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This collection presents an exchange of ideas among scientists and engineers about the economic and safety concerns surrounding environmentally induced materials problems which lead to nuclear power plant outages. Scientists and engineers concerned with the environmental degradation processes (corrosion, mechanical, and radiation effects) present their latest results on such topics as life extension/relicensing and materials problems associated with spent fuel storage and radioactive waste disposal. This collection will be of interest to utility engineers, reactor vendor engineers, plant architect engineers, researchers concerned with materials degradation, and consultants involved in design, construction, and operation of water reactors.

Author: Frédéric Delabrouille
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Languages : fr
Pages : 191

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La corrosion sous contrainte (CSC) est un mode de dégradation qui affecte de nombreux alliages au sein des réacteurs à eau sous pression, notamment les alliages base nickel tubes des générateurs de vapeur (GV). La fissuration qu'elle engendre intervient tant du côté primaire que secondaire, en particulier dans des zones où la composition du milieu est mal définie. La sensibilité à la CSC des alliages base nickel dépend de leur teneur en chrome, ce qui a conduit au remplacement de l'alliage 600 (15% Cr) par l'alliage 690 (30% Cr). L'objectif de cette thèse est double : i) observer l'effet de la teneur en chrome sur la corrosion et ii) caractériser l'effet du milieu sur le mode de dégradation d'un tube de GV. Pour ce faire un tube industriel et des alliages modèles, à teneur en chrome contrôlée, ont été étudiés. La mise en oeuvre de diverses techniques de caractérisation : SIMS ; MET – FEG : préparation des lames minces, HAADF, EELS, EDX - nous a permis d'étudier les produits de corrosion en surface et au sein même des fissures de CSC. L'influence de la teneur en chrome et de l'état de surface sur la corrosion généralisée a été mise en évidence pour les alliages modèles. De plus, nous avons observé la présence d'oxygène le long de jonctions triples plusieurs micromètres sous la surface. Les essais de CSC montrent l'effet bénéfique du chrome pour des teneurs comprises entre 5% et 30%. La déformation modifie la structure des couches d'oxyde interne riches en chrome et donc leur caractère protecteur. Des fissures de CSC obtenues dans différents milieux ont été caractérisées par MET. Les couches d'oxydes formées dans les fissures diffèrent de celles observées en surface, ce qui révèle une modification du milieu et des conditions au sein des fissures. Ainsi, nous avons pu établir des caractéristiques structurales des produits de corrosion (en surface et dans les fissures) qui constituent une signature des différents milieux étudiés.

Author: Bogdan-Adrian Chetroiu
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Languages : fr
Pages : 0

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L'Alliage 600 (Ni-15%Cr-10%Fe) est réputé sensible à la Corrosion Sous Contrainte (CSC) en milieu primaire des Réacteurs à Eau Pressurisée (REP). Des études récentes ont montré que la diffusion du chrome était une étape limitante dans la compréhension des mécanismes de CSC. En particulier, le mécanisme d'oxydation interne contrôlé par le taux de défauts local. Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse a été de produire des données expérimentales concernant la cinétique de diffusion du chrome en fonction de différents états métallurgiques. Les coefficients de diffusion du chrome ont été mesurés par Spectrométrie de Masse des Ions Secondaires (SIMS) et Spectrométrie à Décharge Luminescente (SDL) en volume et aux joints de grains dans la gamme de température 678 K-1060 K sur des échantillons en nickel pur et d'Alliage 600 monocristallin ou polycristallin. Une partie de cette thèse s'est focalisée sur l'effet de la déformation plastique sur la cinétique de diffusion du chrome pour des échantillons en nickel monocristallin (orienté 101). Les expériences de diffusion ont été réalisées sur des échantillons non déformés, pré-écrouis à 4% et 20% de déformation plastique et sur des essais in-situ de diffusion en fluage. Les résultats ont montré que les coefficients de diffusion mesurés sur les éprouvettes déformées plastiquement sous charge constante sont supérieurs de six ordres de grandeur à ceux obtenus à l'état non déformé ou pré-écroui. L'accélération de la cinétique de diffusion peut être attribuée à un couplage entre la mobilité des dislocations et la vitesse de déformation plastique.

Author: Pierre Laghoutaris
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Languages : fr
Pages : 214

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De nombreuses études ont été réalisées par la communauté scientifique internationale sur la Corrosion Sous Contrainte (CSC) de l'Alliage 600 en milieu primaire des Réacteurs à Eau Pressurisée (REP). Néanmoins, les mécanismes à l'origine de cette fissuration sont encore mal compris. Un certain nombre de modèles ont été développés et proposés, cependant peu d'entre eux arrivent à intégrer l'influence de tous les paramètres. Le mécanisme d'oxydation interne et la famille de modèles basés sur l'action de l'hydrogène ont paru les plus prometteurs. L'objectif de l'étude était d'apporter des connaissances nouvelles sur le/les mécanisme/s de CSC. Il a été choisi de cibler les expérimentations de façon à sélectionner les modèles les plus pertinents. Pour cela des essais dans un milieu simulant le milieu primaire avec des marqueurs isotopiques (oxygène 18 et deutérium) ont été menés sur deux types d'éprouvettes. Des éprouvettes à déformation imposée de type « U-bend » ont été utilisées dans un premier temps et des éprouvettes sous forme de plaquette ayant des microstructures contrôlées ont été utilisées dans un second temps. Les caractérisations des fissures et des pénétrations d'oxyde intergranulaire par MEB, MET, SIMS, Nano-SIMS et des dosages d'hydrogène, ont permis une nouvelle analyse de la CSC de l'Alliage 600 en milieu REP, concernant plus particulièrement les points suivants : la stabilité thermodynamique des phases, la répartition et la morphologie des oxydes observés dans les fissures, le rôle de l'hydrogène, la nature des carbures de chrome et le caractère continu/discontinu du mécanisme de fissuration. A partir des résultats obtenus à l'aide du traçage isotopique de l'hydrogène et de l'oxygène couplé à l'utilisation de différentes techniques d'analyse complémentaires, il a été proposé un nouveau modèle de mécanisme de fissuration basé sur la formation d'oxyde de chrome aux joints de grains de l'alliage. Ce modèle permet de prendre en compte le rôle des paramètres liés au matériau (taux de défauts, déformation, type de joint de grain) et au milieu (teneur en hydrogène, température) qui influeraient sur les cinétiques de diffusion de l'oxygène dans l'oxyde aux joints de grains de l'alliage et du chrome aux joints de grains de l'alliage

Author: Matthias Rousseau
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Languages : fr
Pages : 344

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Depuis la fin des années 1990, de nombreux cas de fissuration par Corrosion Sous Contrainte (CSC) ont été constatés dans le circuit primaire des Réacteurs à Eau sous Pression (REP) sur des composants réalisés en aciers inoxydables austénitiques, et situés en dehors des zones de flux neutronique. L'écrouissage associé à la mise en oeuvre ou à l'assemblage de ces organes a été identifié comme étant à l'origine de cette sensibilité. La présente étude a pour objectif d'apporter des éléments de compréhension sur les facteurs favorisant la sensibilité de l'acier inoxydable austénitique 316L écroui par laminage (réduction d'épaisseur de 40%), par le biais de l'observation au MET de fissures de CSC et de l'étude de l'influence des teneurs en chrome et en nickel. Des essais cycliques menés en condition de fonctionnement REP (milieu, température et pression) ont été réalisés en autoclaves sur trois coulées (contenant différentes teneurs en chrome et en nickel dans l'intervalle autorisé par la spécification RCC-M 220) à des niveaux de contrainte élevés (situés entre limites d'élasticité et résistance à la rupture). Si les résultats obtenus ne suffisent pas à identifier l'influence des teneurs en chrome et en nickel, il a pu être constaté que les bandes de cisaillement persistantes (générées dans la microstructure par le laminage) constituent un facteur majeur de la sensibilité. Ce sont des zones sensibles à une forme de corrosion localisée qui se traduit par le développement d'un oxyde mixte fer/chrome conduisant à terme à une décohésion de la microstructure. L'orientation de ces bandes influence indiscutablement le développement de la fissure de CSC dans les premiers stades de l'amorçage.

Author: Loïc Marchetti-Sillans
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Languages : fr
Pages : 251

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Les alliages à base nickel, et plus précisément les alliages 600 et 690, sont, en France, les matériaux constitutifs des tubes de générateurs de vapeur (GV) des réacteurs à eau pressurisée (REP). La corrosion généralisée résultant de l’interaction entre ces alliages et le milieu primaire des REP conduit, d’une part, à la formation d’une fine couche passive (environ 10 nm) de produits de corrosion, mais également à la dissolution de cations dans le circuit primaire, ces derniers constituant la principale source de contamination de ce circuit. L’objectif de ces travaux est d’apporter de nouveaux éléments de compréhension des phénomènes de corrosion des alliages à base nickel en milieu de type primaire, en s’attachant à décrire l’influence de paramètres métallurgiques ou physico-chimiques, sur la nature et les mécanismes de croissance de la couche d’oxyde protectrice. Dans ce contexte, le film passif formé lors de l’exposition des alliages 600, 690 et Ni-30Cr, dans des conditions simulant le milieu primaire des REP, a été analysé par plusieurs techniques de caractérisation (MEB, MET, PEC et MPEC, XPS). Le couplage de ces méthodes a permis d’obtenir une description fine, en termes de nature et de structure, de l’oxyde multicouche se formant à la surface des alliages à base nickel en milieu de type primaire. Ainsi, la part protectrice de cette couche d’oxyde est constituée d’une couche continue de chromite mixte de nickel et de fer et de nodules de Cr2O3 dispersés à l’interface entre le chromite mixte et l’alliage. L’étude des mécanismes de croissance de la couche protectrice notamment à partir d’expériences mettant en œuvre des marqueurs et des traceurs, a permis de conclure à une croissance de la couche de chromite mixte résultant d’une diffusion anionique, via des courts-circuits de diffusion de type joints de grains. De plus, l’impact du taux de défauts en surface de l’alliage a également été étudié, mettant en évidence un effet double de ce paramètre, qui influence à la fois la densité de courts-circuits de diffusion au sein de l’oxyde mais également la vitesse de formation des nodules de Cr2O3. L’ensemble de ces résultats permet de proposer un mécanisme de corrosion des alliages à base nickel en milieu de type primaire et d’aborder quelques aspects cinétiques susceptibles de constituer des éléments de réflexion en vue du développement d’une modélisation complète de ce phénomène de corrosion.

Author: Mickaël Wehbi
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Languages : fr
Pages : 0

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Les métaux déposés base nickel sont utilisés pour assembler des composants du circuit primaire des centrales nucléaires à Réacteurs à Eau sous Pression (REP). Un nombre croissant de cas de fissuration par Corrosion Sous Contrainte (CSC) des soudures en alliages base nickel 182 et 82 est rapporté dans le retour d'expérience international ce qui motive le développement d'un modèle permettant de prévoir la fissuration par CSC de ces matériaux. Ce mécanisme de dégradation fait intervenir des paramètres matériaux, mécaniques ou environnementaux qui peuvent interagir entre eux. L'objectif de cette étude est de mieux comprendre les mécanismes physiques locaux (aux joints de grains) impliqués dans l'amorçage de fissures de CSC. Un essai de traction sur une éprouvette en alliage 182 préalablement oxydée en milieu primaire simulé a mis en évidence une dispersion de la sensibilité à l'oxydation des différents joints de grains. L'analyse couplée entre oxydation et fissuration a permis, à l'aide de calculs de micro-mécanique sur un agrégat polycristallin synthétique, de proposer un critère de rupture des joints de grains oxydés défini par un couple profondeur d'oxydation/ contrainte locale critique. Compte tenu du rôle clé que tient l'oxydation intergranulaire dans le mécanisme de fissuration par CSC et de la dispersion observée entre les différents joints de grains, une cinétique d'oxydation intergranulaire des alliages base nickel 182 et 82 a été identifiée prenant en compte la précipitation de carbures de chrome, la température ou encore la teneur en hydrogène dissous. Ce modèle cinétique permet d'aborder statistiquement l'oxydation des joints de grains et est intégré à un modèle d'amorçage local. Dans ce dernier l'amorçage, défini par la fissuration de l'oxyde intergranulaire est suivi d'une phase de propagation lente puis rapide jusqu'à une certaine profondeur de fissure. Des hypothèses simplificatrices ont été faites lors de l'identification des lois embarquées dans le modèle de CSC. Toutefois, celles-ci s'avèreront utiles pour cibler les conditions des futurs essais à mener afin de conforter l'identification des différents paramètres.

Author: STEPHANE.. GARDEY
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Languages : fr
Pages : 234

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DANS CE TRAVAIL, NOUS ETUDIONS LE COMPORTEMENT EN CORROSION GENERALISEE DES TUBES DE GENERATEUR DE VAPEUR DES REACTEURS A EAU PRESSURISEE. NOTRE ANALYSE PORTE SUR LES ALLIAGES DE NICKEL 600 ET 690 AINSI QUE SUR L'ALLIAGE 800 A BASE DE FER, TOUS CES MATERIAUX ETANT EXPOSES DANS LES CONDITIONS DE TEMPERATURE ET DE CHIMIE DU MILIEU PRIMAIRE. LA PREMIERE PARTIE DE CE TRAVAIL EST CONSACREE A UNE ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE DE LA CORROSION GENERALISEE DE CE TYPE D'ALLIAGES A HAUTE TEMPERATURE EN MILIEU AQUEUX. LE CHAPITRE SUIVANT DECRIT LES DIFFERENTES CARACTERISTIQUES DES MATERIAUX ETUDIES. ON DETERMINE ENSUITE LORS D'ESSAIS EN AUTOCLAVE A RECIRCULATION L'INFLUENCE DE CES CARACTERISTIQUES SUR LES CINETIQUES DE CORROSION ET DE RELACHEMENT EN MILIEU PRIMAIRE. POUR INTERPRETER LES VARIATIONS DE COMPORTEMENT OBSERVEES, DES ANALYSES STRUCTURALES ET CHIMIQUES SONT REALISEES SUR LES OXYDES FORMES AU COURS DES ESSAIS DE CORROSION. CES DIFFERENTS ESSAIS METTENT EN AVANT L'INFLUENCE CONSIDERABLE DES CARACTERISTIQUES DE L'ETAT DE SURFACE. ILS CONFIRMENT LE ROLE ACCELERATEUR DE L'ECROUISSAGE. ILS METTENT EGALEMENT EN EVIDENCE LE ROLE SPECIFIQUE DE L'ELECTROPOLISSAGE LIE A LA FORMATION INITIALE D'UN FILM DE SURFACE RICHE EN CHROME. CE FILM ORIENTE A HAUTE TEMPERATURE LA CROISSANCE D'UN OXYDE QUI PRESENTE MOINS DE DEFAUTS STRUCTURAUX QUE SUR LES AUTRES ETATS DE SURFACE ET QUI BLOQUE AINSI PLUS EFFICACEMENT LE TRANSFERT DES IONS IMPLIQUES DANS LE PROCESSUS DE CORROSION. LES METHODES ELECTROCHIMIQUES ET PHOTOELECTROCHIMIQUES MONTRENT QUE LE TRANSFERT ELECTRONIQUE DANS L'OXYDE NE PEUT CONSTITUER UNE ETAPE LIMITANTE DE LA CORROSION. DANS LA DISCUSSION GENERALE, UN MECANISME DE CORROSION ET DE RELACHEMENT EST PROPOSE, PERMETTANT D'INTERPRETER L'ENSEMBLE DES RESULTATS OBTENUS.

Author: Didier Caron
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Languages : fr
Pages : 163

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Ce travail est consacré à l'effet de l'hydrogène sur la vitesse de propagation des fissures de corrosion sous contrainte (CSC) dans l'Alliage 600 en milieu primaire de réacteur à eau sous pression. A 330°C, l'hydrogène a une influence à la fois sur la valeur du Kiscc et sur les vitesses de propagation appartenant au plateau de la courbe représentant la vitesse de propagation en fonction de Ki. Une augmentation de la teneur en hydrogène de 2 à 30 mL TPN.kg-1 H2o se traduit par une diminution de la valeur du Kiscc de 15 MPa√m à 10 MPa√m environ. Elle se traduit également par une augmentation de la vitesse de propagation des fissures. L'effet inverse est observé lorsque la concentration en hydrogène passe de 30 à 260 mL TPN.kg-1 H2o. Cet effet de l'hydrogène a été confirmé à 290°C. Pour préciser le rôle de l'hydrogène, nous avons déterminé par XPS la composition des oxydes présents sur les surfaces de rupture pour chaque teneur en hydrogène. La vitesse de propagation est faible lorsque la couche est riche en nickel et elle est nulle lorsque la couche est riche en chrome. Par contre, elle est maximale lorsqu'un oxyde mixte de nickel et de chrome se forme. La faisabilité de la détection et du suivi de la propagation des fissures de CSC par émission acoustique (EA) a été confirmée. Les caractéristiques des salves d'EA produites lors de la propagation des fissures en milieu primaire sont différentes de celles produites lors de la fissuration intergranulaire de l'Alliage 600 polarisé cathodiquement en milieu acide sulfurique. Ce résultat suggère que les sources d'EA restantes après filtrage ne sont pas les mêmes dans les deux processus. Nos résultats, confrontés à̧ ceux de la littérature, sont interprétés en relation avec les différents mécanismes proposés pour expliquer le phénomène de CSC de l'Alliage 600 en milieu primaire. Un mécanisme reposant sur une oxydation au niveau des joints de grains semble le plus en accord avec nos observations.