RECHERCHE PAR DES ESSAIS DE TRACTION LENTE DES CONDITIONS DE CORROSION SOUS CONTRAINTE D'ACIERS FAIBLEMENT ALLIES PDF Download
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VALIDATION ET APPLICATION D'UNE TECHNIQUE D'ETUDE DE LA CORROSION SOUS CONTRAINTES: L'ESSAI DE TRACTION LENTE. DEFINITION D'UNE PROCEDURE EXPERIMENTALE POUR LA PREPARATION DES EPROUVETTES ET CHOIX DE CONDITIONS EXPERIMENTALES OPTIMALES. CONFIRMATION PAR L'ESSAI DE TRACTION LENTE DES RESULTATS OBTENUS DANS LE CAS DE DEUX ACIERS 10CD9-10 ET Z10CDNBV0-2 LORS D'ESSAIS STATIQUES. APPLICATION DE LA METHODE DE TRACTION LENTE A LA RECHERCHE DES CONDITIONS DE FISSURATION A 95**(O)C DE DEUX ACIERS UTILISES DANS LES TURBINES FRANCAISES (20CND8 ET 26NCDV14-7)
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VALIDATION ET APPLICATION D'UNE TECHNIQUE D'ETUDE DE LA CORROSION SOUS CONTRAINTES: L'ESSAI DE TRACTION LENTE. DEFINITION D'UNE PROCEDURE EXPERIMENTALE POUR LA PREPARATION DES EPROUVETTES ET CHOIX DE CONDITIONS EXPERIMENTALES OPTIMALES. CONFIRMATION PAR L'ESSAI DE TRACTION LENTE DES RESULTATS OBTENUS DANS LE CAS DE DEUX ACIERS 10CD9-10 ET Z10CDNBV0-2 LORS D'ESSAIS STATIQUES. APPLICATION DE LA METHODE DE TRACTION LENTE A LA RECHERCHE DES CONDITIONS DE FISSURATION A 95**(O)C DE DEUX ACIERS UTILISES DANS LES TURBINES FRANCAISES (20CND8 ET 26NCDV14-7)
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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.
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Dans la nature, les matériaux sont toujours en contacts avec le milieu environnant. Le but de cette thèse est de voir l'incidence que peuvent avoir les eaux naturelles sur le comportement électrochimique, acoustique et mécanique d'aciers inoxydables austénitiques. Le milieu utilisé pour cette étude est l'eau de l'Oise. Dans un premier temps, un portique a été mis au point pour faire une immersion d'éprouvettes dans l'Oise tout en assurant un suivi électrochimique du potentiel libre de corrosion. La durée de l'immersion est longue, permettant ainsi la formation d'un biofilm. Les observations microscopiques ont permis de voir que les microorganismes présents dans le biofilm sont principalement des diatomées. Les résultats obtenus confirment l'augmentation du potentiel libre de corrosion et l'apparition d'un nouvel oxydant : le peroxyde d'hydrogène H2O2. Dans un second temps, nous avons mis au point et utilisé une technique permettant de simuler une corrosion sous contrainte par le biais d'une machine de traction lente, avec un suivi simultané de l'émission acoustique et du potentiel libre de corrosion. Les résultats montrent une absence d'une sensibilité à la corrosion sous contrainte des aciers inoxydables austénitiques liée au biofilm dans les conditions de nos essais. Toutefois on a pu constater des évolutions inverses du potentiel liées à la présence ou non d'un biofilm, attribuées au comportement de ce biofilm durant la déformation.
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L'OBJECTIF DE CETTE ETUDE EST DE DETERMINER LES MECANISMES RESPONSABLES DU PROCESSUS DE CORROSION SOUS CONTRAINTE DES SUPERALLIAGES A BASE DE NICKEL DANS L'EAU SUPERCRITIQUE AEREE DE FACON A DEFINIR UNE SOLUTION MATERIAU ACCEPTABLE POUR LES REACTEURS D'OXYDATION HYDROTHERMALE SUPERCRITIQUE. DANS CE BUT, L'ALLIAGE 718 A ETE CHOISI COMME MATERIAU TEST. NOUS NOUS SOMMES INTERESSES, DANS UN PREMIER TEMPS, A SA RESISTANCE VIS A VIS DES PHENOMENES DE FISSURATION ASSISTEE PAR L'HYDROGENE A 25\C ET DE FISSURATION ASSISTEE PAR L'OXYDATION DANS LE DOMAINE DE TEMPERATURE COMPRIS ENTRE 400\C ET 600\C. SON COMPORTEMENT EN CORROSION SOUS CONTRAINTE DANS L'EAU SUPERCRITIQUE A ALORS ETE ETUDIE, POUR LA PREMIERE FOIS, AU MOYEN D'ESSAIS DE TRACTION LENTE SUR EPROUVETTES LISSES DANS DE L'EAU DEIONISEE ET AEREE A 400\C ET 250 BARS. NOUS MONTRONS QUE LES INTERACTIONS OXYDATION - DEFORMATION CONTROLENT A LA FOIS LES STADES D'AMORCAGE ET DE PROPAGATION DES FISSURES DE CORROSION SOUS CONTRAINTE DE L'ALLIAGE 718 DANS L'EAU SUPERCRITIQUE. NOUS SUGGERONS QUE LES ALLIAGES A BASE DE NICKEL SANS PRECITES DURCISSANTS ET CONTENANT UNE TENEUR IMPORTANTE EN CHROME SONT DES MATERIAUX DE CONSTRUCTION ADAPTES POUR LES REACTEURS D'OXYDATION HYDROTHERMALE PAR VOIE SUPERCRITIQUE. CECI EST CONFIRME PAR LE FAIT QUE L'ALLIAGE 690 (28% CR) SOLLICITE EN TRACTION LENTE DANS DE L'EAU DEIONISEE ET AEREE A 400\C ET 250 BARS NE REVELE AUCUNE SENSIBILITE A LA CORROSION SOUS CONTRAINTE.
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LES ACIERS DE CONSTRUCTION SONT SENSIBLES A LA CORROSION SOUS CONTRAINTE (CSC) DANS DES MILIEUX BASIQUES TELS QUE LES CARBONATES. DES ETUDES PAR TRACTION LENTE ONT PERMIS D'OBSERVER LE COMPORTEMENT DE DEUX NUANCES (A42|E26| ET XC38) DANS DE TELLES CONDITIONS A PH 9. LE DOMAINE DES POTENTIELS DE SUSCEPTIBILITE A LA CSC A ETE DETERMINE, ET UNE FISSURATION INTER ET TRANSGRANULAIRE A ETE MISE EN EVIDENCE ET MESUREE PAR DES METHODES MICROGRAPHIQUES. LA VITESSE DE FISSURATION A ETE ETUDIEE EN FONCTION DES VITESSES DE DEFORMATION IMPOSEES: UNE VITESSE EXPERIMENTALE A ETE AINSI COMPAREE A DES VALEURS CALCULEES A PARTIR DE METHODES PRECEDEMMENT PROPOSEES, ET DE METHODES ELABOREES AU COURS DE CE TRAVAIL. CES DERNIERES DONNENT UNE MEILLEURE IDEE DE LA FISSURATION OBSERVEES DANS NOTRE CAS. L'EMPLOI D'UN INHIBITEUR PASSIVANT (IONS CHROMATE) A PERMIS DE DIMINUER LE RISQUE DE L'ATTAQUE FISSURANTE, ET D'ANNULER LA VITESSE DE FISSURATION MEME DANS LES CONDITIONS PREALABLEMENT SENSIBLES
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NOUS AVONS APPORTE PLUSIEURS PERFECTIONNEMENTS A LA TECHNIQUE EXPERIMENTALE DES ESSAIS DE DISQUES SOUS PRESSION: AUTOMATISATION DES EQUIPEMENTS, GRANDES VITESSES DE PRESSURISATION, MESURE DE LA TEMPERATURE ET DE LA FLECHE AU POLE DU DISQUE PENDANT L'ESSAI. GRACE A L'ESSAI DE DISQUES ET A DES OBSERVATIONS MACROSCOPIQUES ET MICROSCOPIQUES AVANT ET APRES ESSAI, NOUS AVONS ETUDIE LES PROPRIETES MECANIQUES ET LA FRAGILISATION PAR L'HYDROGENE (FPH) DE SIX ACIERS FAIBLEMENT ALLIES POUR OLEODUCS. LES PROPRIETES MECANIQUES MESUREES AVEC L'ESSAI DE DISQUES SONT EN ACCORD AVEC CELLES DETERMINEES EN TRACTION ET EN DURETE; DE PLUS, LES FRACTOGRAPHIES ONT MONTRE QUE LA PRESSION DE RUPTURE SOUS HELIUM DIMINUE LORSQUE LE DISQUE CONTIENT DES INCLUSIONS. PLUS LES ACIERS ETUDIES SONT SENSIBLES A LA CORROSION SOUS CONTRAINTE EN MILIEU H2S, PLUS LEUR INDICE DE FRAGILISATION PAR L'HYDROGENE EST ELEVE. AVEC LES MICROGRAPHIES ET LES MICROFRACTOGRAPHIES, NOUS AVONS MONTRE QUE LES ACIERS DOIVENT CONTENIR PEU D'INCLUSIONS, SURTOUT SI ELLES SONT ALIGNEES, POUR RESISTER A LA FPH. DE PLUS, LES MICROGRAPHIES MONTRENT QUE LA FPH EST REDUITE SI LA MICROSTRUCTURE EST HOMOGENE; LES FISSURES SE DEVELOPPENT AU NIVEAU DES INTERFACES FERRITE-PERLITE ET/OU AUX JOINTS DE GRAINS. LA FPH DE L'ACIER A STRUCTURE BAINITIQUE EST RELATIVEMENT ELEVEE; ELLE SEMBLE LIEE A LA DISTRIBUTION IRREGULIERE DES PRECIPITES DANS LA MATRICE
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LA PRESENTE ETUDE TENTE D'APPORTER QUELQUES ELEMENTS NOUVEAUX A LA CONNAISSANCE DE LA FISSURATION SOUS CONTRAINTE DU FER ET DES ACIERS DOUX ASSISTEE PAR UN ENVIRONNEMENT RICHE EN IONS HYDROGENOCARBONATE, PHENOMENE AUJOURD'HUI UNANIMEMENT RECONNU COMME CAUSE DE NOMBREUX CAS DE RUPTURE DE CANALISATIONS DE TRANSPORT D'HYDROCARBURES OU DE GAZ SOUMISES A UNE PROTECTION CATHODIQUE. L'ETUDE DES PHENOMENES ELECTROCHIMIQUES REGISSANT LA DISSOLUTION DU FER DANS LE DOMAINE DE POTENTIEL CORRESPONDANT A LA TRANSITION ACTIVITE-PASSIVITE (ZONE SENSIBLE VIS-A-VIS DE LA CORROSION SOUS CONTRAINTE), LA CARACTERISATION EX-SITU DES DEPOTS DE SURFACE (NOTAMMENT L'ANALYSE COMPOSITIONNELLE QUALITATIVE ET QUANTITATIVE PAR SPECTROSCOPIE INFRAROUGE, LA MESURE DE LA CONDUCTION ELECTRIQUE A L'INTERIEUR DES COUCHES) PERMETTENT D'ETABLIR UNE CORRELATION ENTRE LA NATURE ET L'ABONDANCE DES DIVERS PRODUITS DE CORROSION D'UNE PART ET LA SUSCEPTIBILITE DU SYSTEME AU RISQUE D'ENDOMMAGEMENT CONSIDERE ICI D'AUTRE PART. LES HYDROXYCARBONATES MIXTES DE FER II ET FER III A 25 ET 50C, LE CARBONATE DE FER FECO#3 A 80C, SE REVELENT ETRE LES CONSTITUANTS MAJORITAIRES DES SURFACES DANS LES CONDITIONS OU LE METAL FISSURE. UNE CRITIQUE D'UN MODELE PROPOSE DANS LA LITTERATURE, SELON LEQUEL LA SUSCEPTIBILITE A LA CORROSION SOUS CONTRAINTE DU SYSTEME EST CORRELEE A LA CONSTANTE DE TEMPS DE LA BOUCLE BF DE L'ADMITTANCE ELECTROCHIMIQUE, EST SUGGEREE. L'ETUDE DE LA FISSURATION SOUS CONTRAINTE MECANIQUE, ENTREPRISE DANS LE CADRE D'ESSAIS DE TRACTION A VITESSE LENTE SUR EPROUVETTES LISSES MAINTENUES A POTENTIEL CONTROLE, NOUS PERMET DE PROPOSER UNE MODELISATION DES PHENOMENES ELECTROCHIMIQUES MIS EN JEU AU COURS DE L'ESSAI MECANIQUE, VERIFIEE PAR LE BIAIS D'ARRETS INTERMITTENTS DE LA TRACTION. L'EFFET DE L'ETAT DE CONTRAINTES INITIAL EST EGALEMENT PRIS EN COMPTE. LES MESURES D'IMPEDANCE ELECTROCHIMIQUE REALISEES EN COURS D'ESSAI DE TRACTION NE PERMETTENT APPAREMMENT PAS DE METTRE EN EVIDENCE D'EVOLUTION SIGNIFICATIVE DU DIAGRAMME EN FONCTION DU NIVEAU D'AVANCEMENT DE LA FISSURATION
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LES ACIERS INOXYDABLES AUSTENO-FERRITIQUES (OU DUPLEX) PEUVENT ETRE SENSIBLES A LA CORROSION INTERGRANULAIRE ET A LA CORROSION SOUS CONTRAINTE (CSC) SOUS CERTAINES CONDITIONS (TRAITEMENTS THERMIQUES, SOUDAGE). LE BUT DE CE TRAVAIL EST DE CONTRIBUER A LA MISE AU POINT DE L'ESSAI EPR (ELECTROCHEMICAL POTENTIODYNAMIC REACTIVATION) EN VUE DE DETERMINER LES CONDITIONS DE NORMALISATION DE CE TEST. CETTE METHODE, QUI DETECTE LA DISSOLUTION DES ZONES DECHROMISEES LIEES A LA PRECIPITATION DE LA PHASE INTERMETALLIQUE , PERMET D'INDIQUER LE DEGRE DE SENSIBILITE A LA CORROSION INTERGRANULAIRE. LE TEST EST ELARGI A LA PRISE EN COMPTE DE LA CONTRAINTE MECANIQUE PAR LE BIAIS D'ESSAIS DE TRACTION, EFFECTUES DANS UNE SOLUTION CHLORUREE CHAUDE ET EN MILIEU EPR. UNE ETUDE METALLURGIQUE PERMET DE METTRE EN EVIDENCE LES PRECIPITES ET LES MODIFICATIONS DE STRUCTURE RESULTANT DU SOUDAGE ET DES TRAITEMENTS THERMIQUES, EN VUE D'UNE ANALYSE CRITIQUE DU TEST EPR
Author: Jaafar el-. Alami
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Author: Alix Vancostenoble
Author: Djamel Aouali
Author: Lionel Fournier
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