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Dissertations / Theses on the topic 'Nickel – Fatigue sous corrosion'
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Traisnel, Caroline. "Étude de la diffusion et de la solubilité de l’hydrogène en surface et subsurface du nickel monocristallin : approches numériques et expérimentales." Electronic Thesis or Diss., La Rochelle, 2022. http://www.theses.fr/2022LAROS033.
Full textAbstract:
Les surfaces métalliques sont au centre des mécanismes de fissuration par corrosion sous contrainte et de fatigue corrosion. Celles-ci s'avèrent être le lieu principal de l'initiation de l’endommagement des métaux, tout en faisant preuve d'une grande réactivité vis-à-vis de leur environnement. Agissant en portes d'entrée pour les solutés, comme l'hydrogène ou l'oxygène,vers le cœur de la matrice métallique, les surfaces jouent un rôle clé dans les processus de fragilisation par l'hydrogène (FPH). Afin d'identifier les états métallurgiques résistants à la FPH, une compréhension des interactions H-surface sous contrainte est nécessaire. En étudiant les mécanismes physiques élémentaires impliqués aux premiers stades de fatigue-corrosion, ces travaux de thèse visent à proposer un début d'évaluation de l'impact de l'apparition de défauts de surface dus à une sollicitation en fatigue(dislocations de surface, bandes de glissement, lacunes) sur la diffusivité locale apparente et solubilité de l'hydrogène près de la surface du nickel. La première étape de cette étude nécessite cependant d'identifier l'effet de l'orientation cristallographique des surfaces sur ces propriétés locales. Cette étude constitue la majorité de cette thèse. Pour cela, nous travaillons sur des surfaces monocristallines {100}, {110} et {111} du nickel non déformé en premier lieu, à la fois par approches numériques et expérimentales. Expérimentalement, un gradient de diffusion d'hydrogène est observé pour chaque orientation en chargeant des monocristaux de nickel en hydrogène avec une technique électrochimique pulsée. Contrairement aux techniques de perméation habituelles, cette technique potentiostatique en deux étapes permet de caractériser la mobilité de l'hydrogène à l'entrée de l'échantillon qui s’avère être le principal endroit de piégeage de l’hydrogène, et donc de fragilisation. Une corrélation entre les défauts émergents en surface et en subsurface (caractérisés par MO/AFM/TEM) et la diffusivité locale de l'hydrogène est ensuite discutée dans le cas de Ni{110}. En parallèle, des calculs à l'échelle atomique sont effectués (DFT + Phonons) afin de déterminer l'évolution des énergies libres de migration de l'hydrogène du voisinage des surfaces {100}, {110} et {111} vers le nickel massif. La solubilité locale de l'hydrogène est calculée et discutée en termes d'énergie d’origine élastique liée à la relaxation différenciée des atomes de surface pour les trois orientations. Une confrontation avec la théorie élastique met en évidence l'évolution des propriétés élastiques locales. Enfin, des calculs à plus grande échelle par potentiels empiriques (EAM) sont initiés pour étudier des systèmes plus complexes en ajoutant des défauts, tels que des marches de surface, amorçant l’analyse des interactions entre l'hydrogène et les défauts émergeant en surface lors d’une sollicitation en fatigueMetallic surfaces are at the central place of stress corrosion cracking and corrosion fatigue mechanisms. These latter turn out to be the initiation site of materials damage, while exhibiting great reactivity to their environment. As they act as front doors for solutes, like hydrogen or oxygen, towards the bulk, surfaces play a key role in hydrogen embrittlement (HE) processes. In order to identify HE-tolerant metallurgical states, an understanding of H-surface interactions under stress is necessary. By investigating elementary physical mechanisms implied at the first stage of corrosion fatigue, this thesis work aims to propose a beginning in assessing the impact of the emergence of surface defects due fatigue stress (surface dislocations, slip bands, vacancies) on the apparent local diffusivity and solubility of hydrogen near the surface of nickel. The first step of this study requires however to identify the surfaces crystallographic orientation effect on these local properties, which is the raw material of this thesis. For this, we work on monocrystalline {100}, {110} and {111} surfaces of undeformed nickel at first sight, using both numerical and experimental approaches. Experimentally, a hydrogen diffusion gradient is observed for each orientation by charging nickel single crystals with a pulsed electrochemical technique. Conversely to usual permeation techniques, this double-step potentiostatic one enables the characterization of hydrogen mobility at the entrance side of the sample which was proven to be the main location for H-trapping and embrittlement. A correlation between emerging surface and subsurface defects (characterized by MO/AFM/TEM) according to the degree of cyclic deformation and the local hydrogen diffusivity is then discussed in case of Ni{110}. In parallel, calculations at the atomic scale are carried out (DFT + Phonons) in order to determine the evolution free energies of hydrogen migration from near the {100}, {110} and {111} surfaces towards the bulk. The local solubility of hydrogen is calculated and discussed in terms of lattice elastic distortion energy related to the differentiated relaxation of the surface atoms for the three orientations. A confrontation with elastic theory approach highlights the evolution of local elastic properties. Finally, bigger scales calculations through EAM are initiated to study more complex systems by adding defects, such as surface steps, giving a start for a reliable basis to interpret the interactions between hydrogen and part of the surface defects involved with a fatigue solicitation
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Lenartova, Iva. "Fragilisation par l'hydrogène et corrosion sous contrainte d'alliages de nickel et d'un acier inoxydable utilisés dans les générateurs de vapeur : influence de la composition chimique et de la microstructure." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1996. http://www.theses.fr/1996ECAP0469.
Full textAbstract:
Ce travail est basé sur une étude de l'influence de la composition chimique et de la microstructure sur la corrosion sous contrainte du coté secondaire dans les générateurs de vapeur horizontaux, et la fragilisation par l'hydrogène de structures austénitiques utilisées pour cet usage. Les matériaux étudiés sont des alliages a base de nickel (inconel 600, 690, incoloy 800) et l'acier inoxydable austénitique aisi 321, a des teneurs comprises entre 10 et 75% pour le nickel et entre 17 et 29% pour le chrome, à l'état soit hypertrempé et revenu avec précipitation inter granulaire de carbures m#2#3c#6, soit hypertrempe avec des précipités intragranulaires. La corrosion sous contrainte a été étudiée par traction lente dans un autoclave a 300°C, avec une vitesse de déformation =1,3. 10#-#7s#-#1. La fragilisation par l'hydrogène a été effectuée par traction lente (=1,5. 10#-#6s#-#1) à la température ambiante après chargement cathodique a 300°C dans un bain de sels fondus, pendant des durées comprises entre 5 et 48 heures. Les résultats obtenus ont permis d'établir les conclusions suivantes: 1) l'inconel 600 et l'acier aisi 321 a l'état de livraison (conditions d'usage habituelles) sont très sensibles à la corrosion sous contrainte (i#c#s#c>90%). La rupture observée est de type intergranulaire pour l'inconel 600 et transgranulaire pour l'acier aisi 321. Par contre, l'inconel 690 et l'incoloy 800 a l'état de livraison sont insensibles a la corrosion sous contrainte dans les conditions expérimentales utilisées. 2) la fragilisation par l'hydrogène a été mise en évidence dans le cas des alliages inconel 600, 690 (65 a 71%) et l'acier aisi 321 (8 a 30%), a l'état hypertrempe et revenu. Pour tous ces matériaux, la rupture était de type intergranulaire fragile. L'alliage 600 conserve une sensibilité a la fragilisation par l'hydrogène aussi a l'état sans précipités aux joints de grains (23-25%), en revanche l'alliage 690 et l'acier aisi 321 a l'état hypertrempe sont insensible a la fragilisation par l'hydrogène. L'incoloy 800 n'est pas fragilise par l'hydrogène, ni a l'état hypertrempe ni a l'état hypertrempe et revenu. 3) la fragilisation par l'hydrogène des alliages 600 et 690 possède un caractère pseudo-réversible avec possibilité de récupérer la ductilité en absence d'hydrogène, mais pas les valeurs initiales de la limite d'élasticité et de la résistance a la rupture
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La, Barbera Sosa Jose Gregorio. "Comportement en fatigue d'un acier SAE 1045 revêtu de colmonoy 88 déposé par HVOF : effet de la distance de projection." Thesis, Lille 1, 2008. http://www.theses.fr/2008LIL10085/document.
Full textAbstract:
L'influence de la distance de projection sur la microstructure et les propriétés mécaniques de l'alliage Colmonoy déposé par HVOF sur un acier SAE 1045 a été étudiée de manière systématique. La distance de projection varie entre 380 et 470 mm et les revêtements sont étudiés sur la surface et dans une section droite. L'analyse microstructurale est réalisée par MEB et par analyse d'images. Les différentes phases présentes dans le revêtement sont identifiées par diffraction des rayons X. Les contraintes résiduelles de surface sont déterminées par diffraction X en utilisant la méthode des sin[psi], l'analyse étant menée sur la famille de plans {311} de la phase du Nickel à environ 2[théta] ~ 93.2°. Les propriétés mécaniques des revêtements et des systèmes substrat/revêtement sont évaluées au moyen d'essais statiques et dynamiques. La dureté et le module d'élasticité des revêtements sont déterminés par nano-indentation utilisant un indenteur Berkovich et la méthode proposée par Oliver et Pharr. Les limites élastiques des revêtements sont aussi estimées à partir des courbes de chargement suivant la méthodologie de Zeng et Chiu en utilisant un indenteur bille et les équations de Hertz. Les propriétés mécaniques des systèmes substrat/revêtement sont déterminées par des essais de traction et de fatigue-corrosion sur des éprouvettes cylindriques. Les essais de fatigue corrosion ont été réalisés en flexion-rotation à une fréquence de 50 Hz dans une gamme de contraintes appliquées alternées entre 250 et 420 MPa, ceci dans une solution de NaCI à 3%. Les essais de fatigue-corrosion ont été conduits en utilisant des éprouvettes revêtues de chrome durThe influence of the spraying distance on the microstructure and mechanical properties of a Colmonoy 88 alloy deposited by means of HVOF thermal spraying onto a SAE 1045 steel substrate has been investigated in a systematic manner. The spraying distance varied between 380-470 mm and the deposits were evaluated both on their surface and cross section. The microstructural study was conducted by means of SEM and image analysis techniques. The different phases present in the deposits were identified by means of XRD. The surface residual stresses of the coatings were also determined employing the sin2[psi] method, the analysis being conducted on the (311) plane ofthe Ni phase, at 2[theta] ~ 93.2°. The mechanical properties of the coatings and substrate-coating systems were evaluated by means of static and dynamic mechanical tests of a different nature. Hardness and elastic modulus of the coatings were determined by means of instrumented indentation employing a Berkovich indenter and the methodology earlier proposed by Oliver and Pharr. The yield strength of the coatings was also estimated from the above curves following the methodology suggested by Zeng and Chiu, as well as from spherical indentation tests and the Hertz equations commonly used in contact mechanics. The mechanical properties of the substrate-coating system were evaluated by means of tensile and corrosion-fatigue tests employing cylindrical samples. Corrosion-fatigue tests were carried out under rotating-bending conditions at a frequency of 50 Hz, in the range of altemating stresses of 250-420 MPa, employing a of 3 wt% NaCI solution. Corrosion-fatigue tests were conducted employing steel samples coated with hard Cr
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Gourgues-Lorenzon, Anne-Françoise. "Interactions mécanique-oxydation à haute température dans l'alliage 600 : application à la fissuration dans le milieu primaire des réacteurs nucléaires à eau sous pression." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 1997. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00737015.
Full textAbstract:
La fissuration intergranulaire par corrosion sous contrainte affecte depuis plusieurs décennies certaines pièces en alliage 600 (NC15FE) des réacteurs nucléaires à eau sous pression, telles que les tubes de générateur de vapeur et les manchettes d'adaptateur pour couvercle de cuve, exposées pendant plusieurs dizaines de milliers d'heures au milieu primaire (eau pure désaérée, additionnée d'hydrogène, de bore et de lithium entre 290 et 325°C). L'objectif de l'étude est une meilleure compréhension des mécanismes responsables de la fissuration, en particulier des interactions entre les sollicitations mécaniques locales et les effets d'environnement liés à la présence d'un milieu oxydant. Des essais de propagation de fissure sur éprouvettes CT ont été réalisés en fatigue continue et en fatigue fluage. L'analyse des résultats a porté sur les sollicitations mécaniques locales (calcul par éléments finis), les modes d'oxydation (expertises par microscopie électronique en transmission) et les interactions entre l'environnement et le comportement mécanique du matériau (essais sur produit mince). La propagation de fissure intergranulaire à 550°C sous différentes pressions partielles d'oxygène a été reliée à un endommagement de fluage. La formation d'oxydes riches en nickel et/ou en fer accélère le fluage dislocation à proximité de la surface. Elle étend alors le domaine de rupture intergranulaire vers les vitesses de déformation locales plus élevées imposées en fatigue continue. Des résultats analogues ont été obtenus à 400°C. Les essais en présence d'eau désaérée (vapeur à 400°C, milieu primaire à 320°C) ont également conduit à une propagation de fissure intergranulaire et à la formation d'oxydes riches en nickel. Les faciès de rupture sont identiques à ceux obtenus en corrosion sous contrainte. Une activation locale du fluage dislocation par les réactions d'oxydation est également envisagée pour rendre compte des résultats expérimentaux.
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Child, Daniel. "Corrosion-fatigue interactions of high-temperature nickel alloys." Thesis, Loughborough University, 2012. https://dspace.lboro.ac.uk/2134/9732.
Full textAbstract:
Corrosion and fatigue aspects of high temperature turbine components made from Alloy 720Li and RR1000 have been studied with a view to understanding the potential failure mechanisms occurring in these materials. Understanding of such failure mechanisms is important in order to make safety improvements and significant cost savings by reducing engine downtime. Some exservice discs currently exhibit pit-like features at a specific location on the firtree lobes, which potentially may lead to more serious alloy fissuring. Shot peening is currently employed to improve fatigue resistance at the surface of components. This work aims to fully characterise these pits and fissure features in addition to shot peening, and the components in general, using advanced analytical techniques, in order that the failure mechanism(s) can be determined and mitigated against.
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Woollin, Paul. "Aspects of fatigue crack growth in nickel-based superalloys." Thesis, University of Cambridge, 1989. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.316765.
Full text
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Boursier, Jean-Marie. "Fissuration par corrosion sous contrainte des alliages fer-nickel-chrome en milieu primaire de réacteur à eau sous pression." Bordeaux 1, 1993. http://www.theses.fr/1993BOR10530.
Full textAbstract:
La corrosion sous contrainte en eau lithiee-boriquee (eau primaire) des tubes en alliage 600 de generateurs de vapeur des reacteurs a eau pressurisee est un probleme generique touchant l'ensemble du parc nucleaire francais et etranger. Le mecanisme de fissuration sous contrainte intergranulaire de l'alliage 600 en eau primaire n'etant pas clairement etabli, une etude du comportement en corrosion sous contrainte etait donc necessaire a la comprehension du mecanisme. Des essais a charge imposee et de traction lente ont montre que la fissuration sous contrainte comportait une phase d'amorcage, suivie d'une phase de propagation a vitesse lente et d'une phase de propagation rapide conduisant a la rupture. L'etude de l'influence des parametres mecaniques a permis de degager les points suivants: - les ecrouissages superficiel et volumique ont un role nefaste (reduction de la periode d'amorcage et augmentation des vitesses de fissuration), - la vitesse de deformation plastique est le parametre mecanique gouvernant la fissuration. L'etude complementaire du comportement en fluage a montre une augmentation de la vitesse de fluage liee a la presence du milieu, traduisant une interaction plasticite/environnement. L'evolution des differentes phases de la fissuration en fonction de la vitesse de deformation a permis d'une part de montrer que le temps d'amorcage est de nature electrochimique, que la duree des 2 phases de propagation dependait fortement de la vitesse de deformation, et d'autre part d'estimer les marges apportees par les produits de substitution
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Ranaivoarisoa, Aimé. "Etude des couplages entre les processus de fatigue-corrosion et corrosion sous contrainte d'un acier inoxydable austénitique en milieu chloruré chaud." Bordeaux 1, 1994. http://www.theses.fr/1994BOR10655.
Full textAbstract:
L'etude de la relation entre la corrosion sous contrainte et la fatigue-corrosion basse frequence d'un acier inoxydable austenitique en milieu chlorure est effectuee relativement aux processus d'amorcage et de propagation des fissures. L'influence de la vitesse de deformation macroscopique (liee a la frequence de sollicitation) sur les differents processus est mise en evidence. L'ensemble des resultats permet ainsi de determiner une frontiere entre les deux phenomenes en terme de vitesse de deformation critique. Une etude fractographique des facies de rupture permet de proposer une schematisation de la frontiere a partir de l'evolution de la morphologie du mode de fissuration suivant la frequence de sollicitation
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Robin, Emmanuelle. "Rôle des contraintes extérieures en sulfuration : cas du nickel pur et d'alliages base nickel tréfilés." Dijon, 1988. http://www.theses.fr/1988DIJOS039.
Full textAbstract:
Ce mémoire traite des contraintes extérieures en régime de sulfuration dans le cas du nickel pur et de trois alliages base nickel : Ni25Fe15Cr, Ni20Cr, Ni30Cr. Tous les échantillons ont été soumis à des contraintes mode I. En atmoshère de sulfure d'hydrogène, le nickel pur présente un domaine de corrosion sous contrainte entre 350 et 400°C ; des phases sulfurées particulières apparaissent dans les zones de fissuration. Dans le cas de l'alliage Ni25Fe15Cr, une attaque a lieu aux joints de grains et un phénomène de corrosion sous contrainte apparaît à partir de 500°C. Pour l'alliage Ni20Cr, la dégradation par fissuration du matériau est maximale entre 350 et 500°C pour des vitesses de déformation comprises entre 0,01 et 0,05 h-1 et pour la pression standard de 400 mbar de sulfure d'hydrogène. Enfin, pour l'alliage Ni30Cr, il existe un domaine de corrosion sous contrainte entre 450 et 600°C ; l'apparition de fissures est liée à un phénomène de corrosion intergranulaire, qui devient particulièrement rapide à partir de 650°C
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Chen, Hu. "Effets des contraintes et de la déformation plastique sur la cinétique d'oxydation d'alliages de nickel." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019PSLEC033.
Full textAbstract:
L’alliage 600 est un alliage base nickel (Ni-Cr16-Fe8) utilisé dans les générateurs de vapeur (GV) et les pénétrations en fond de cuve (PFC) des réacteurs à eau sous pression (REP). Le retour expérimental en conditions réelles et au laboratoire a montré une sensibilité à la corrosion sous contrainte (CSC) de cet alliage en milieu primaire hydrogéné.Des études antérieures ont permis de développer un modèle local afin de prédire la cinétique de fissuration du matériau, dans lequel les paramètres influençant le temps d’amorçage des fissures tels que les paramètres métallurgiques (microstructure et précipitation intergranulaire) et les paramètres environnementaux (température et teneur d’hydrogène dissous) sont pris en compte pour estimer la cinétique d’oxydation intergranulaire. Cependant, les contraintes mécaniques et les déformations plastiques résiduelles induites à la surface des composants sont négligées alors qu’elles sont identifiées comme pouvant impacter significativement la cinétique de croissance de l’oxyde.Ces travaux de thèse ont pour objectif de quantifier l’effet des contraintes et de la déformation plastique sur la cinétique de croissance de la couche d’oxyde dans la phase d’incubation de la CSC des alliages de nickel. La réalisation d’essais d’oxydation sous contrainte, et la méthodologie d’analyse mise en place (mesure MEB et profils ToF-SIMS), incluant le traitement des données obtenues, a permis de prévoir la nature, la composition et la vitesse de croissance des oxydes en surface ainsi que les pénétrations intergranulaires en présence d’une contrainte/déformation appliquée au matériau.A partir des tests d’oxydation sous contrainte réalisés, nous avons pu observer un effet très marqué d’une déformation élastique sur la cinétique d’oxydation intergranulaire. De même, une forte déformation plastique (>10%) augmente significativement la cinétique d’oxydation intergranulaire. L’effet d’une faible déformation plastique (<5%) est par contre nettement moins marqué. La cinétique d’oxydation est affectée par la concentration des contraintes locales et la déformation plastique modifie l’énergie d’activation en baissant la barrière d’activation de la réaction d’oxydation. Le signe des contraintes (tension/compression) sur la cinétique d’oxydation semble peu marquéAlloy 600 is a nickel base alloy (Ni-Cr16-Fe8) used for steam generators (GV) and bottom mounted instrumentation nozzles (PFC) in pressurized water reactors (PWRs). The experimental results in real-life and laboratory conditions have already shown the sensitivity of this alloy to stress corrosion cracking (SCC) in primary water conditions.Previous studies have developed a local model to better predict the kinetics of material cracking. The parameters influencing the crack initiation time such as metallurgical parameters (microstructure and intergranular precipitation), and the environmental parameters (temperature and dissolved hydrogen content) were taken into account in the modeling of intergranular oxidation kinetics. However, the mechanical stresses and residual plastic deformations induced on the surface of the components remain neglected although they were identified as being able to significantly impact the kinetics of oxidation.This thesis aims to quantify the effect of stresses and plastic deformation on the kinetics of growth of the oxide layer in the incubation phase of the SCC of nickel alloys. The constraint oxidation test, and the analysis methodology put in place (SEM measurements and ToF-SIMS depth profiles) including the data processing, made it possible to predict the nature, composition and growth rate of the oxides on the surface as well as intergranular oxide penetrations in the presence of a stress / deformation applied to the material.As constrained oxidation tests were performed, we observed a very marked effect of elastic deformation on intergranular oxidation kinetics. Similarly, a high plastic deformation (> 10%) also significantly increases intergranular oxidation kinetics. The effect of a low plastic deformation (<5%) is much less noticeable. The kinetics of oxidation is affected by the concentration of local stresses and the plastic deformation will eventually modify the activation energy by lowering the activation barrier of the oxidation reaction. The sign of the stresses (tension / compression) on the kinetics of oxidation seems to be less significant
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Mathieu, Christian. "Corrosion à haute température d'un alliage Ni20Cr et d'un superalliage Ni15Cr8Fe par le dioxyde de soufre : étude de l'influence des contraintes externes." Dijon, 1991. http://www.theses.fr/1991DIJOS017.
Full textAbstract:
Ce mémoire décrit les processus de ruine d'échantillons filiformes d'alliages base nickel (Ni20Cr et Ni15Cr8Fe) en présence de dioxyde de soufre, entre 400 et 1000°C. Le mode de dégradation est analysé d'abord en l'absence de contraintes externes grace à une étude de corrosion à haute température où les mécanismes réactionnels sont identifiés. En présence de contraintes externes mode l, l'action combinée de la dégradation mécanique et de l'attaque chimique est analysée à partir de la variation des paramètres mécaniques et de l'évaluation de la vitesse de fissuration du matériau métallique. Pour les deux alliages étudiés, entre 500 et 800°C la couche de corrosion est constituée principalement de Cr2O3, de NiO et Ni3S2. On observe un comportement mécanique comparable sauf en ce qui concerne l'allongement à la rupture. Pour le Ni20Cr, la vitesse de réaction est maximale entre 730 et 800°C ; cette accélération est attribuée principalement à une modification des mécanismes diffusionnels. Pour l'alliage Ni15Cr8Fe, on observe toujours une vitesse initiale de corrosion relativement importante entre 800 et 1000°C ; quant aux vitesses de fissuration, elles sont légèrement plus grandes que pour l'autre alliage, dans tout le domaine de température.
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Gaur, Vidit. "Fatigue and corrosion-fatigue in Cr-Mo steel in biaxial tension." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLX027/document.
Full textAbstract:
Les connecteurs clips utilisés pour assembler les tubes de riser pour le forage pétrolier offshore subissent un chargement cyclique dû aux vagues. 90% de la durée de service est passée en mode connecté, avec une contrainte moyenne élevée, alors que 10% est passé en mode déconnecté, avec une faible contrainte moyenne. Des calculs numériques montrent qu’un chargement cyclique de tension biaxiale en phase prévaut dans la zone critique de la structure. Les effets de contrainte moyenne et de biaxialité doivent tous deux être pris en compte pour un design approprié. Les critères de fatigue multiaxiale de la littérature sont basés sur des données de traction-torsion et ne discriminent pas bien l’influence de la tension biaxiale de celle d’une contrainte moyenne. Un des objectif de cette étude est donc de caractériser séparément ces deux effets.Pour étudier les effets de contrainte moyenne, des essais de fatigue uniaxiale ont été menés avec différents rapports R. Les durées de vie diminuent avec l'augmentation de R, et la limite d'endurance suit la parabole de Gerber. À faible contrainte moyenne et amplitude de contrainte élevée, les fissures s’amorcent en surface, tandis que pour des rapports R élevés et des amplitudes faibles, les fissures s’amorcent à partir de défauts internes ou coupant la surface. Cette transition est analysée à partir de calculs élasto-plastiques des champs de contrainte et déformation autour des défauts. Les fissures internes se propagent sous un faible ΔK indépendant de R, ce qui est attribué à la quasi absence d’effets de fermeture.Pour étudier l'effet de biaxialité, des essais cycliques de tension et pression interne combinées en diverses proportions ont été effectuées à rapport R fixe (0,25). Un taux de biaxialité modéré (B = 0,25 et 0,5) a un effet bénéfique, attribué à un retard de l'amorçage des fissures, alors que la tension équibiaxiale a un effet légèrement nuisible, attribué à un "pseudo effet de taille" (probabilité plus grande qu’une microfissure se propage le long de deux plans principaux équivalents, au lieu d’un seul).De facettes intergranulaires révélatrices de fragilisation par l'hydrogène ont été observées sur les surfaces de rupture. L’évolution de leur fraction avec ΔK et la biaxialité suggèrent une réduction de la vitesse de fissuration à B≤0.5, mais l'effet néfaste de la tension équibiaxiale ne peut être attribué à une accélération de la propagation.Plusieurs des critères de fatigue existants échouent à décrire toutes les données de cette étude. Les critères d'endurance avec un terme linéaire de contrainte moyenne ou de tension hydrostatique ne parviennent pas à prédire les variations de la limite d'endurance. Un nouveau critère de fatigue a été proposé sur la base de la parabole de Gerber. Il décrit bien les effets combinés d'une contrainte moyenne et d’un taux de biaxialité positif.Des essais biaxiaux ont également été effectués dans l’eau salée (3.5% NaCl) pour étudier l'influence de ce milieu sur les durées de vie en fatigue, en corrosion libre et avec une protection cathodique qui amplifie le dégagement d’hydrogène.En corrosion libre, l'eau salée réduit fortement les durées de vie et supprime la limite d'endurance. Cela est dû à la formation de piqûres de corrosion qui favorisent l’amorçage précoce et multiples de fissures. La tension équibiaxiale n’accentue pas l’effet nocif de l'eau salée, malgré des mécanismes de fissuration différents: décohésion fragile transgranulaires en tension uniaxiale, mais principalement intergranulaire en tension biaxiale.La protection cathodique annule l'effet néfaste de l'eau salée pour tous les taux de biaxialité, en dépit d'un net accroissement de la fragilisation par l’hydrogène des joints de grains. Les surfaces de rupture deviennent presque entièrement intergranulaire, tandis qu’à l'air, le taux de rupture intergranulaire ne dépasse pas 45%The clip connectors used to join the riser tubes for offshore oil drilling undergo cyclic loading due to sea waves. 90% of the service life is spent in the “connected mode” with a high mean stress and 10% in the “disconnected mode” with a lower mean stress. Finite element computations revealed in-phase biaxial tension in the critical areas of the clip connector along with high mean stresses. Thus, both the mean stress effect and the biaxiality effect need to be addressed for proper design of these structures. However, most of the multiaxial fatigue criteria are based on tension-torsion fatigue data and do not discriminate the influence of biaxial tension from that of a mean stress. This study investigates separately these two effects.For investigating the mean stress effect, uniaxial fatigue tests were run on Cr-Mo steel with various R ratios (σmin/σmax). The fatigue lives, as well as the slope of the S-N curves were found to decrease with increasing R, and the endurance limit to follow Gerber’s parabola. At low R ratios and thus relatively high stress ranges, fatigue cracks initiated from the surface, while for high R ratios, and thus low stress ranges, cracks initiated from internal or surface-cutting defects. This transition was analyzed based on elastic-plastic computations of stress-strain fields around the defects. The threshold for internal fatigue crack growth from defects was found to be quite low and independent from the R ratio. This was attributed to a nearly closure-free propagation.To investigate the effect of positive stress biaxiality, combined cyclic tension and internal pressure tests with various proportions of each loading were run on tubular specimens, at fixed R ratio (0.25). Moderate stress biaxialities (B= 0.25 and 0.5) had a beneficial effect on fatigue lives, attributed mainly to a retardation of crack initiation, while equibiaxial tension had a slightly detrimental effect, attributed to a “pseudo size effect” (higher probability for an incipient crack to grow along two possible planes, compared to a single one).Intergranular facets associated with temper and H2 embrittlement were observed on the fracture surfaces. The evolutions of their surface fraction with ΔK and load biaxiality suggested a possible reduction in crack growth rate at moderate biaxialities, but the detrimental effect of equibiaxial tension could not be explained in terms of crack growth rate.Several popular fatigue criteria failed to describe all fatigue data. Endurance criteria that include a linear mean stress term or contain a hydrostatic tension term fail to predict the variations of the endurance limit of this material with the R ratio and biaxiality ratio. Thus, a new fatigue criterion based on Gerber’s parabola was proposed. It captured the evolution of the endurance limit under the combined effects of positive mean stress and biaxiality.Similar tests were run to investigate the influence of salt water (3.5% NaCl) on fatigue lives under two types of test conditions: 1) free corrosion and 2) cathodic protection.In free corrosion, salt water strongly reduced the fatigue lives and suppressed the endurance limit. This was due to the formation of corrosion pits that favor early, multiple crack initiations. The detrimental effect of salt water was not enhanced by equibiaxial tension, which did not modify the size and density of corrosion pits. Fatigue lives in uniaxial and biaxial tension were nearly the same, although the crack growth mechanism was different: transgranular brittle decohesion in uniaxial loading and mostly intergranular in biaxial tension.Cathodic protection cancelled the detrimental effect of salt water for all biaxialities, in spite of a clear enhancement of H-induced embrittlement of the grain boundaries. The fracture surfaces were nearly fully intergranular, irrespective of load biaxialities, while in air the proportion of intergranular fracture was less than 45%
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Jambon, Fanny. "Mécanismes d'absorption d'hydrogène et intéractions hydrogène-défauts : implications en corrosion sous contrainte des alliages à base nickel en milieu primaire des réacteurs à eau pressurisée." Thesis, Evry-Val d'Essonne, 2012. http://www.theses.fr/2012EVRY0028.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse s’intéresse aux alliages à base nickel exposés au milieu primaire des réacteurs à eau pressurisée : ceux-ci, et en particulier, l’alliage 600, contenant environ 16% de chrome, montrent, en service, une sensibilité à un phénomène de corrosion localisée appelé corrosion sous contrainte (CSC). La corrosion sous contrainte aboutit, à terme, au développement de fissures intergranulaires nécessitant le remplacement des matériaux de structure. La compréhension de ces phénomènes constitue donc un enjeu majeur dans le cadre de la sûreté et du prolongement de la durée de vie des réacteurs, avec, également, des aspects économiques évidents. Le rôle de cette étude est d’apporter des éléments de compréhension quant au rôle de l’hydrogène dans ces phénomènes de corrosion sous contrainte. L’objectif de ce travail était double : d’une part, déterminer la source principale de l’hydrogène absorbé par l’alliage lors de exposition au milieu primaire, et d’apporter des éléments permettant de caractériser le mécanisme responsable de son absorption. D’autre part, un second objectif consistait à évaluer dans quelle mesure l’hydrogène absorbé par l’alliage pouvait jouer un rôle dans ces phénomènes de CSC, notamment, en regard de ses interactions possibles avec les défauts de structure du matériau. À cette fin, des techniques de traçage isotopique mises en œuvre lors de la corrosion de ces alliages en milieu primaire ont été utilisées, la pénétration des traceurs étant ensuite analysées par spectrométrie de masse d’ions secondaires. Ces analyses ont permis de montrer que l’hydrogène absorbé provenait principalement de la dissociation de la molécule d’eau lors de l’édification du film d’oxyde passif. Par ailleurs, la création de défauts de structure dans le matériau, et leur étude par annihilation de positons et microscopie électronique en transmission, après création ou après interaction avec l’hydrogène introduit par chargement cathodique, ont permis de caractériser les interactions de cet élément avec les défauts. Ces interactions sont importantes, et mènent à une réorganisation des défauts (coalescence, migration), mais sont transitoires, leur intensité dépendant de l’activité locale de l’hydrogène en solution. Ces résultats ont permis la proposition d’un nouveau modèle d’amorçage et de propagation des fissures de CSCSince the late 1960s, a special form of stress corrosion cracking (SCC) has been identified for Alloy 600 exposed to pressurized water reactors (PWR) primary water: intergranular cracks develop during the alloy exposure, leading, progressively, to the complete ruin of the structure, and to its replacement. The main goal of this study is therefore to evaluate in which proportions the hydrogen absorbed by the alloy during its exposure to the primary medium can be responsible for SCC crack initiation and propagation. This study is aimed at better understanding of the hydrogen absorption mechanism when a metallic surface is exposed to a passivating PWR primary medium. A second objective is to characterize the interactions of the absorbed hydrogen with the structural defects of the alloy (dislocations, vacancies…) and evaluate to what extent these interactions can have an embrittling effect in relation with SCC phenomenon. Alloy 600-like single-crystals were exposed to a simulated PWR medium where the hydrogen atoms of water or of the pressuring hydrogen gas were isotopically substituted with deuterium, used as a tracer. Secondary ion mass spectrometry depth-profiling of deuterium was performed to characterize the deuterium absorption and localization in the passivated alloy. The results show that the hydrogen absorption during the exposure of the alloy to primary water is associated with the water molecules dissociation during the oxide film build-up. In an other series of experiments, structural defects were created in recrystallized samples, and finely characterized by positron annihilation spectroscopy and transmission electron microscopy, before or after the introduction of cathodic hydrogen. These analyses exhibited a strong hydrogen/defects interaction, evidenced by their structural reorganization under hydrogenation (coalescence, migrations). However, thermal desorption spectroscopy analyses indicated that these interactions are transitory, and dependent on the local hydrogen activity in the bulk material. Finally, these results allowed a new model describing SCC crack initiation and propagation to be formulated
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Hodkinson, Victoria. "The effect of waveshape on fatigue crack growth in nickel superalloys at elevated temperature." Thesis, University of Portsmouth, 1997. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.310379.
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Sahal, Mohamed. "Influence d'une pré-déformation plastique sur la réactivité anodique du nickel polycristallin dans le milieu acide sulfurique." La Rochelle, 2006. http://www.theses.fr/2006LAROS157.
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Herms, Emmanuel. "Etude fractographique de la corrosion sous contrainte et de la fatigue-corrosion d'alliages austénitiques : incidence sur l'expertise et les mécanismes." Bordeaux 1, 2000. http://www.theses.fr/2000BOR12147.
Full textAbstract:
Les aciers inoxydables austénitiques sont connus pour être susceptibles à un type de fissuration macroscopiquement fragile dans les situations de corrosion sous contrainte (CSC) et de fatigue-corrosion (FC) alors que ces mêmes alliages de structure cfc ne montrent pas de transition de ductilité au contraire des alliages cc. Cette thèse consiste, essentiellement sur la base de conditions d'essais liées aux cas de fissurations rencontrées dans l'industrie électronucléaire, en une étude fractographique à haute résolution et comparative des cas de CSC et FC. Les essais sont réalisés respectivement sur l'acier 316L en milieu acide borique concentré et sur l'alliage 600 en milieu primaire des Réacteurs à Eau sous Pression (REP) en autoclave à la température de 320ʿC. L'étude réalisée a comme premier objectif d'établir des critères fractographiques objectifs permettant de déterminer le type de sollicitation dans le cas général (application à l'expertise). Le second thème consiste à établir l'apport potentiel de l'analyse fractographique à l'étude des mécanismes de fissuration par corrosion sous contrainte/fatigue-corrosion et plus généralement l'apport potentiel de l'analyse fractographique à l'étude des mécanismes de fissuration macroscopiquement fragile des alliages cfc. L'analyse des fissures de CSC sous MET est commentée dans ce cadre. La fragilisation par l'hydrogène, hypothèse fréquemment avancée dans le cas des aciers inoxydables austénitiques, est ainsi analysée d'un point de vue fractographique suite à des essais de polarisation cathodique sur l'acier 316L en présence ou absence de contraintes externe. Cette étude se termine par une mise en perspective des différents modèles concernant l'origine des ruptures de type fragile sur les CSC.
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Li, Shu-Xin. "High temperature creep-fatigue and crack growth behaviour of a single crystal nickel base superalloy." Thesis, University of Bristol, 1993. http://hdl.handle.net/1983/5b2c321c-1c74-450e-be61-a392c419eeb7.
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Perruchaut, Philippe. "Etude des interactions fatigue-fluage-oxydation sur l'endommagement du superalliage monocristallin AM1." Poitiers, 1997. http://www.theses.fr/1997POIT2363.
Full textAbstract:
Le superalliage monocristallin base nickel am1 a ete choisi pour la fabrication des aubes de turbine hp du moteur m-88 concu par snecma pour equiper le rafale. Pour des raisons de protection contre l'oxydo-corrosion, ces aubes sont revetues d'un depot d'aluminiure modifie par le chrome de type c1a. Ces elements de structure sont soumis a des sollicitations combinees de fatigue et de fluage dans un environnement agressif a haute temperature qui vont engendrer les processus de degradation du materiau. L'objectif de cette etude est de determiner les parametres mecaniques, microstructuraux et environnementaux qui gouvernent les processus de degradation a 950c de l'am1, qu'il soit revetu ou non revetu. Pour cela, une importante analyse experimentale a ete effectuee sur la base d'essais de fatigue avec ou sans temps de maintien de la charge, dans l'air et sous vide secondaire. Les travaux effectues ont permis de cerner l'influence respective des porosites, du revetement, de l'oxydation, du rapport de charge et de la frequence de sollicitation sur l'endommagement du materiau. Cela nous a conduit notamment a proposer de prendre en compte le caractere fortement viscoplastique du materiau a 950c pour expliquer l'effet de frequence rencontre sur les durees de vie. Les resultats de l'analyse experimentale ont permis egalement de faire une analyse critique de deux modelisations developpees jusqu'alors pour decrire les durees de vie de ce materiau.
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Wehbi, Mickaël. "Modélisation de l'amorçage de la corrosion sous contrainte dans les alliages base nickel 182 et 82 en milieu primaire des réacteurs à eau sous pression." Thesis, Paris, ENMP, 2014. http://www.theses.fr/2014ENMP0056/document.
Full textAbstract:
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 paramètresNickel base welds are widely used to assemble components of the primary circuit of Pressurized Water Reactors (PWR) plants. International experience shows an increasing number of Stress Corrosion Cracks (SCC) in nickel base welds 182 and 82 which motivates the development of models predicting the time to SCC initiation for these materials. SCC involves several parameters such as materials, mechanics or environment interacting together. The goal of this study is to have a better understanding of the physical mechanisms occurring at grains boundaries involved in SCC. In-situ tensile test carried out on oxidized alloy 182 evidenced dispersion in the susceptibility to corrosion of grain boundaries. Moreover, the correlation between oxidation and cracking coupled with micro-mechanical simulations on synthetic polycrystalline aggregate, allowed to propose a cracking criterion of oxidized grain boundaries which is defined by both critical oxidation depth and local stress level. Due to the key role of intergranular oxidation in SCC and since significant dispersion is observed between grain boundaries, oxidation tests were performed on alloys 182 and 82 in order to model the intergranular oxidation kinetics as a function of chromium carbides precipitation, temperature and dissolved hydrogen content. The model allows statistical analyses and is embedded in a local initiation model. In this model, SCC initiation is defined by the cracking of the intergranular oxide and is followed by slow and fast crack growth until the crack depth reaches a given value. Simplifying assumptions were necessary to identify laws used in the SCC model. However, these laws will be useful to determine experimental conditions of future investigations carried out to improve the calibration used parameters
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Menan, Frédéric. "Influence de la corrosion saline sur la tolérance aux dommages d'un alliage d'aluminium aéronautique 2XXX." Poitiers, 2008. http://theses.edel.univ-poitiers.fr/theses/2008/Menan-Frederic/2008-Menan-Frederic-These.pdf.
Full textAbstract:
Ce projet porte sur la caractérisation de l’alliage d’aluminium aéronautique 2024 en propagation de fissure de fatigue dans une solution saline. Le premier objectif est la caractérisation des synergies entre le chargement cyclique, la métallurgie et la corrosion, et l’analyse de leur influence sur la fissuration en fatigue en immersion permanente en solution saline. Les interactions complexes entre le chargement mécanique, la métallurgie et la corrosion, contrôlées par le temps de mise en charge, sont discutées dans le cadre d’une compétition entre la passivation de la pointe de fissure et la fragilisation par l’hydrogène, assistée par la dissolution anodique. Le deuxième objectif est l’étude de la différence entre une exposition permanente et une exposition séquentielle à la solution saline lors de la fissuration en fatigue. Sous certaines conditions, une nette accélération de la fissuration est observée lors d’une immersion séquentielle par rapport à une immersion permanente, ce qui peut conduire à des durées de vie estimées supérieures aux durées de vie réelles des structures soumises à une exposition séquentielle à la corrosion saline. Pour les deux premiers objectifs, la contribution possible d’un dommage de type corrosion sous contrainte est évaluée, en terme de vitesses de propagation, en fonction du chargement mécanique et de l’environnement. Le dernier objectif traite de la possibilité d’appliquer les résultats obtenus ici pour le 2024 à d’autres alliages d’aluminiumThis project focuses on the characterization of the aluminum alloy 2024 in fatigue crack propagation in saline solution. The first aim is the characterization of the synergistic effects between the cyclic loading, the metallurgy of the alloy and the environmental attack, and their influence on the corrosion fatigue crack propagation. Those effects are shown to be controlled by rise time, and are discussed in terms of a competition between passivation of the crack tip and hydrogen embrittlement enhanced by anodic dissolution. The second aim is the analysis of the difference between a permanent immersion and an alternate immersion in saline solution during fatigue crack propagation. A net increase in the crack growth rates can be observed when the alloy is exposed to an alternate immersion, compared to a permanent immersion. For the two first aims, the possible contribution of stress corrosion cracking is quantified, as a function of the mechanical loading and the environment. The last aim of this study is the examination of the applicability of the results obtained on the 2024 alloy to other aeronautical aluminum alloys
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Lamacq, Valérie. "Amorcage et propagation de fissures de fatigue sous conditions de fretting : Approches theorique et experimentale." Lyon, INSA, 1997. http://www.theses.fr/1997ISAL0037.
Full textAbstract:
Ce travail a été consacré à la compréhension et la modélisation à l'échelle macroscopique des mécanismes de fissuration sous un chargement de Fretting Fatigue Statique (FFS). Les fissures sont sollicitées en mode mixte sous Conditions Non Proportionnelles (CNP). Les concepts classiques de la Mécanique Elastique Linéaire de la Rupture ne permettant pas de considérer ces différentes conditions, il était nécessaire de proposer une nouvelle approche. Pour cela nous avons mené conjointement une étude expérimentale et une étude théorique. Deux campagnes d'essais complémentaires ont été menées afin d'étudier la fissuration sous FFS. La première étude a été conduite sur trois alliages d'aluminium aéronautiques. Toutes les observations ont été réalisées après essai de façon destructive. La réponse des matériaux a été analysée en termes de dégradations. Nous avons ensuite défini les sites d'amorçage et les directions de propagation au cours des stades I et II. La seconde campagne a été conduite sur un matériau photoélastique. La visualisation en temps réel de l'évolution des isochromes le long des faces de fissures nous indique le comportement des fissures. L'amorçage et la propagation des fissures ont été observés en temps réel. L'étude de l'évolution des vitesses de propagation couplée aux observations des faciès de fissures nous a permis de définir différentes périodes de propagation. L'objectif de l'étude théorique était d'identifier les paramètres macroscopiques gouvernant les différentes périodes de propagation sous FFS. Tout d'abord, nous avons analysé les mécanismes d'amorçage et de propagation au cours du stade I. Notre approche s'est inscrite dans le cadre de la MMC. Elle nous a permis de prévoir les sites d'amorçage près et dans l'aire de contact ainsi que les premières directions de propagation, sous différentes conditions de fretting. Nous avons ensuite défini les conditions gouvernant la transition du stade I au stade II. Enfin, nous avons déterminé les directions et modes de propagation au cours du stade II. Afin de prendre en compte les CNP en pointe de fissures, un critère adapté à notre chargement et au matériau a été sélectionné. Pour compléter cette analyse, une étude plus détaillée des champs de contraintes en pointe de fissure nous a permis de définir plus clairement le mode de propagation des fissuresThis research work aimed to understand and then model, at a macroscopic scale, the mechanisms governing cracking under Fretting Fatigue loading on a Pre-Stressed sample (FFPS). Cracks are thus submitted to mixed mode and Non Proportional Conditions (NPC). The classical concepts of the Elastic Linear Fracture Mechanic can hardly account for these conditions. It was then necessary to propose a new approach. That is why, an experimental and a theoretical approach were conducted in parallel. Two experimental complementary sets of tests were conducted to study cracking under FFPS. Firstly, three aeronautical aluminum alloys were tested. Experimental observations were performed at the end of each test through a destructive manner. The surface degradations were first related to the applied running conditions. Then, crack location and propagation directions during stage I and II were defined. The second experimental set of tests was conducted on photoelastic samples. The evolution of the isochromatic fringe pattern along crack faces was directly observed during test. It informed us on crack behaviour and displacements during loading cycles. Crack initiation and propagation were also directly recorded. Thanks to the analysis of crack growth rate curves and observations of crack face feature, different propagation stages were defined under FFPS. The aim of the theoretical approach was to identify the macroscopic parameters governing crack life under FFPS. First of all, initiation and propagation mechanisms during stage I were defined and analysed. Crack location in or out the contact area and the corresponding initial crack growth directions were predicted under various fretting conditions. The conditions governing crack transition from stage I to stage II were then defined. Finally, propagation modes and directions during stage II were determined. In order to account for the NPC, a criterion adapted to the loading conditions and material was selected. This first analysis was then completed by analysing the stress field at the crack tip. Crack propagation modes were then clearly identified under FFPS
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Rousseau, Camille. "Mécanismes d'endommagement en fatigue-corrosion d’un acier à très haute résistance mécanique." Thesis, Paris, HESAM, 2021. http://www.theses.fr/2021HESAE049.
Full textAbstract:
Pour répondre aux exigences mécaniques de l’arbre de turbine basse pression des moteurs LEAP, Safran Aircraft Engines a développé l’acier martensitique ML340. Grâce à la coprécipitation intermétallique-carbure, ce dernier dispose d’une très haute résistance mécanique mais est sensible aux effets de l’environnement, et plus particulièrement à la corrosion par piqûres. Cette étude vise alors à identifier des leviers d’amélioration vis-à-vis de la prise en compte de ces défauts de surface lors du dimensionnement en fatigue, et vis-à-vis des mesures de prévention et protection mises en œuvre pour limiter leur apparition. Dans cet objectif, une caractérisation de la microstructure et des propriétés mécaniques de l’acier ML340, ainsi que de sa sensibilité à la corrosion et à l’hydrogène, a d’abord permis de mettre en évidence des interactions fortes matériau-environnement susceptibles de favoriser l’amorçage de fissures en fatigue. Des essais de fatigue uniaxiale (R=0) en milieu NaCl, conduits à différentes fréquences, ont ensuite permis de quantifier l’effet de la corrosion sur la tenue en fatigue de l’acier ML340, d’identifier des effets de synergies entre microstructure, chargement mécanique et corrosion, et enfin de questionner l’implication de l’hydrogène dans les processus d’amorçage et propagation de fissures. Un scénario d’endommagement en fatigue-corrosion a alors été établi et simplifié en étapes élémentaires. Sur cette base, un modèle prévisionnel analytique a finalement été proposé. Il permet une estimation fiable de la durée de vie en fatigue-corrosion avec notamment la prise en compte des effets de fréquence observés expérimentalement.-------------------------------------------------------To meet the high mechanical requirements of the low-pressure turbine (LPT) shaft in the LEAP turbofan engines, a very high strength steel has been developed by Safran Aircraft Engines. The structural parts of engines must withstand harsh conditions, including cyclic loading and corrosive environment. This study aims to identify improvement levers with respect to the consideration of corrosion during the LPT shaft design and maintenance, but also to the prevention and protection actions set up to limit its apparition. For this purpose, a microstructural and mechanical characterization of the material, coupled with a study of its sensitivity to corrosion and hydrogen, has first allowed to highlight strong material-environment interactions, likely to promote fatigue crack initiation. Alternated uniaxial fatigue tests (R=0), conducted at different frequencies in a NaCl environment, allowed to quantify the effect of corrosion on the ML340 fatigue resistance, to identify synergistic effects between microstructure, cyclic stresses and deformation, and corrosion, and finally to investigate the possible role of hydrogen produced by cathodic reactions. From these results, the corrosion fatigue damage process was simplified into elementary steps and a predictive analytical model was finally proposed. A reliable estimation of the corrosion fatigue resistance has been obtained, especially regarding the frequency effects observed experimentally.-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
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Kweon, Young-Gak. "Influence de divers paramètres sur la fissuration par fatigue d'aciers de construction dans l'eau de mer sous protection cathodique." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1986. http://www.theses.fr/1986ECAP0010.
Full textAbstract:
Etude du comportement en fissuration par fatigue dans l'eau de mer sous protection cathodique des aciers destinés à la construction de structures off-shore (acier E355, acier non allié 0,06%C, acier allié 1%AL1%CR0,06%C, acier allié 0,43%CU0,06%C). Influence des divers paramètres agissant sur la fatigue-corrosion sous polarisation cathodique: paramètres électrochimiques (marnage, potentiel de polarisation cathodique, circulation et ph de la solution), paramètres mécaniques (cyclage, surcharge), paramètres métallurgiques (composition chimique de l'acier, soudage)
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Bosch, Cédric. "Etude de la relation entre la corrosion sous contrainte et la fatigue corrosion basse fréquence de l'alliage 600 en milieu primaire des réacteurs à eau sous pression." Bordeaux 1, 1998. http://www.theses.fr/1998BOR1A577.
Full textAbstract:
La fissuration par corrosion sous contrainte des adaptateurs de couvercle de cuve des rep est un probleme majeur pour l'industrie electronucleaire. Dans l'objectif d'une meilleure connaissance de l'influence des parametres mecaniques sur les phenomenes de fissuration de l'alliage 600 en milieu primaire des rep, par corrosion sous contrainte (csc) et fatigue corrosion (fc), une etude parametrique est menee. Des essais de propagation de fissure sur eprouvettes ct ont ete effectues sous chargements statiques (essais de csc) et cycliques de basses frequences (essais de fc). L'analyse des resultats a porte sur l'influence de la frequence, de la forme des cycles, et du rapport de charge sur les vitesses et les modes de propagation des fissures. Elle a permis de caracteriser le domaine de transition entre les phenomenes de fissuration par csc et par fc. Les resultats permettent de distinguer les effets dependants de facteurs environnementaux des effets dependants de facteurs mecaniques, en fonction de la frequence et de l'amplitude du facteur d'intensite de contrainte des essais, sur les vitesses et les modes de propagation des fissures. Une etude fractographique quantitative et des observations de la microstructure en pointe de fissure ont conduit a une meilleure comprehension des transitions de mode de propagation de la fissure entre la csc et la fc.
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Bosch, Cédric. "Etude de la relation entre la corrosion sous contrainte et la fatigue corrosion basse fréquence de l'alliage 600 en milieu primaire des réacteurs à eau sous pression." Bordeaux 1, 1998. http://www.theses.fr/1998BOR10683.
Full textAbstract:
La fissuration par corrosion sous contrainte des adaptateurs de couvercle de cuve des rep est un probleme majeur pour l'industrie electronucleaire. Dans l'objectif d'une meilleure connaissance de l'influence des parametres mecaniques sur les phenomenes de fissuration de l'alliage 600 en milieu primaire des rep, par corrosion sous contrainte (csc) et fatigue corrosion (fc), une etude parametrique est menee. Des essais de propagation de fissure sur eprouvettes ct ont ete effectues sous chargements statiques (essais de csc) et cycliques de basses frequences (essais de fc). L'analyse des resultats a porte sur l'influence de la frequence, de la forme des cycles, et du rapport de charge sur les vitesses et les modes de propagation des fissures. Elle a permis de caracteriser le domaine de transition entre les phenomenes de fissuration par csc et par fc. Les resultats permettent de distinguer les effets dependants de facteurs environnementaux des effets dependants de facteurs mecaniques, en fonction de la frequence et de l'amplitude du facteur d'intensite de contrainte des essais, sur les vitesses et les modes de propagation des fissures. Une etude fractographique quantitative et des observations de la microstructure en pointe de fissure ont conduit a une meilleure comprehension des transitions de mode de propagation de la fissure entre la csc et la fc.
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Bourdet, Paul. "Développement d’une méthode de simulation du comportement en fatigue de pièces minces en alliage d’aluminium soumises à de la corrosion par piqûres." Toulouse, INSA, 2007. http://www.theses.fr/2007ISAT0011.
Full textAbstract:
Ce travail a pour objectifs d’améliorer la compréhension des mécanismes qui régissent le phénomène de fatigue-corrosion dans les structures d’avions et de développer une méthode de prévision par calcul. L’étude comprend trois grandes parties; une partie bibliographique qui s’est avérée essentielle devant la complexité et la diversité des approches du calcul en fatigue des structures. Elle nous a permis de sélectionner les modèles les mieux adaptés au problème du calcul de durée de vie de pièces soumises à des piqûres de corrosion. La deuxième partie présente les différentes études expérimentales que nous avons mené dans le but de caractériser la corrosion par piqûres, la fatigue de pièces piqûrées et la fatigue de pièces en atmosphère corrosive. Une méthode originale de caractérisation et de visualisation des piqûres en trois dimensions à partir de mesures effectuées en CND a été développée. La troisième et dernière partie met en place trois modélisations susceptibles d’être utilisées pour évaluer la durée de vie de pièces piqûrées ou des pièces soumises à de la corrosion par piqûres. La consolidation de l’approche développée, son orientation vers les problèmes à caractère industriel sont abordées en conclusionThe aim of this work is to improve the understanding of the fatigue-corrosion phenomenon in aircraft structures, and to develop a specific assessment method. The study contains three main parts. In the first one, a literature survey has been made in order to clarify and choose the approaches dedicated to the problem of fatigue life determination on corroded parts and structures. The second part presents all the tests made to characterize pitting corrosion, fatigue on pitted coupons and fatigue of coupons in a corrosive environment. An original method has been developed to characterize and visualize corrosion pits in 3-D from NDT measures. The third and last part defines three modelling that could be used to evaluate the fatigue life of pitted parts or parts subjected to pitting corrosion. To conclude, the future prospects of the developed approach and its orientation towards industrial applications are discussed
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Delbove, Maxime. "Fatigue et corrosion d’alliages de cuivre pour applications ferroviaires." Thesis, Lille 1, 2017. http://www.theses.fr/2017LIL10009/document.
Full textAbstract:
Utilisés pour leur bon compromis entre propriétés mécaniques, thermiques et électriques, les alliages Cu-Ni-Si à durcissement structural par précipitation sont notamment employés pour la maintenance ferroviaire. Ils sont donc soumis aux passages des trains et aux effets d’environnement. C’est pourquoi la résistance d’un alliage CuNi2Si a été étudiée en fatigue oligocyclique, en corrosion aqueuse et en fatigue-corrosion. Le but est de relier les propriétés macroscopiques aux mécanismes microstructuraux. Les essais de fatigue ont montré un durcissement initial de l’alliage, suivi d’un adoucissement continu jusqu’à la rupture. À l’aide des microscopies électroniques en transmission (MET) et à balayage (MEB), notamment en ECCI (Electron Channeling Contrast Imaging) et en EBSD (Electron BackScattered Diffraction), une formation initiale de cellules de dislocations a été identifiée, ces dernières disparaissant au profil de la formation de bandes dénuées de précipités suite à la dissolution mécanique des précipités δ-Ni2Si. Ceci constitue le mécanisme d’accommodation de la déformation cyclique. L’avancée de la formation de ces bandes explique les différents régimes observés sur le diagramme de Manson-Coffin. L’alliage présente en milieu NaCl à 50 g.L1 un mécanisme de corrosion intergranulaire. La spectroscopie d’impédance électrochimique (SIE) semble indiquer la présente d’un film passif compact en surface de l’alliage. Enfin, une sensibilité à la fatigue-corrosion apparaît, notamment aux plus hauts niveaux de déformation où la durée de vie est réduite d’un tiers. De plus, un faciès de rupture semblable à ceux observés en corrosion sous contrainte est constatéEmployed for their good balance between mechanical, thermal and electrical properties, precipitation hardened Cu-Ni-Si alloys are used for various purposes, including railway maintenance. In the latter case, they are submitted to train traffic and environmental effects. This is why the low cycle fatigue (LCF), the wet corrosion and the fatigue-corrosion behaviours of a CuNi2Si alloy have been studied. The aim of the present work is to relate the macroscopic properties to the microstructural behaviour. The fatigue life of the alloy is composed of an initial hardening step, followed by a continuous softening until fracture. Thanks to the combination of transmission and scanning electron microscopies (respectively TEM and SEM), including ECCI (Electron Channeling Contrast Imaging) in addition to EBSD (Electron BackScattered Diffraction), the formation of dislocation cells has been identified, which ones are then consumed by the formation of precipitate free bands after the mechanical dissolution of the δ-Ni2Si precipitates. This sequence describes the cyclic strain accommodation mechanism. The progress in the formation of these bands explains the different regimes observed into the Manson-Coffin diagram. The alloy exhibits intergranular corrosion in 50 g.L-1 NaCl solution. The electrochemical impedance spectroscopy (EIS) indicates the formation of a compact passive film at the surface of the alloy. Finally, the alloy seems to be sensible to fatigue-corrosion, especially at high strain range where the number of cycle to failure is reduced by a third. Moreover, a fracture surface similar to a stress corrosion cracking surface is also observed
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Rebiere, Michel. "De la corrosion sous contrainte à la fatigue-corrosion : mécanismes d'amorçage des fissures dans les alliages Al-Zn-Mg et Al-Li-Cu." Grenoble INPG, 1989. http://www.theses.fr/1989INPG4205.
Full textAbstract:
L'analyse de la resistance la fatigue corrosion (dans le domaine de la fatigue oligocyclique) en milieu chlorure aqueux au potentiel de corrosion libre d'alliages d'aluminium a durcissement structural (al-zn-mg et al-li-cu) a permis de montrer l'existence de relations entre les mecanismes d'amorcage des fissures et la vitesse de deformation. Ainsi la corrosion sous contrainte est generatrice de fissures aux basses vitesses de deformation. Par contre, l'amorcage des fissures resultant de l'action combinee de la localisation de la deformation et de la rupture du film passif est observe aux vitesses de deformation elevees. La sensibilite a la piquration de l'aluminium-lithium en milieu chlorure est a l'origine de deux types d'amorcages rencontres aux vitesses de deformation intermediaires, la taille et la distribution des piqures agissent alors sur la duree de vie en fatigue-corrosion. Une polarisation cathodique peut induire une fragilisation par l'hydrogene dans ces deux alliages s'il existe des sites favorables a une decharge localisee de l'hydrogene
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Pauze, Nathalie. "Fatigue corrosion dans le sens travers court de tôles d'aluminium 2024-T351 présentant des défauts de corrosion localisée." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00359611.
Full textAbstract:
La gestion des flottes vieillissantes conduit à étudier les effets de la corrosion sur la tenue mécanique des structures en alliages d'aluminium, depuis les défauts de corrosion de surface jusqu'à la fissure mécaniquement active.Nous avons caractérisé la sensibilité de l'alliage 2024-T351 à la corrosion intergranulaire. Il se forme en 7h d'immersion dans NaCl 0.5 M un défaut semi-elliptique de 200 µm de profondeur. Puis la corrosion intergranulaire ralentit fortement.
Nous avons étudié les mécanismes de propagation en fatigue à partir de ces défauts, en particulier la transition entre la corrosion intergranulaire et les fissures transgranulaires courtes de fatigue. A chaque étape de l'endommagement, une estimation des cinétiques, du Delta-K et la morphologie des défauts sont données. Deux mécanismes ont été distingués : un mécanisme de corrosion sous contrainte (cyclique) intergranulaire et un mécanisme de fatigue corrosion transgranulaire. Un critère de transition est proposé
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Tao, Chunhu. "Effet de surface en plasticité cyclique." Lille 1, 1992. http://www.theses.fr/1992LIL10058.
Full textAbstract:
L'objectif de cette étude est d'analyser l'effet des couches de surface (couche d'oxyde liée à l'oxydation à chaud, couche implantée en ions et couche passive en milieux aqueux) sur les mécanismes d'endommagement en plasticité cyclique. Cette étude prend en compte à la fois l'effet des couches solides sur le comportement en fatigue et en fatigue-corrosion de matériaux C. C. Et C. F. C. Dans différents environnements, la force d'interaction entre la couche et les dislocations du substrat ainsi que la formation des microfissures. Dans cette étude, nous donnons notre propre calcul de la force d'interaction entre une couche et les dislocations coins du substrat. Cette détermination de la force d'interaction conduit à de nouvelles explications, notamment grâce à l'utilisation d'essai sous vide, au niveau du mécanisme de l'effet des couches sur le comportement cyclique des matériaux à l'aide des anciennes idées utilisant le concept de force-image. De plus, nous présentons de l'effet de la dissolution anodique et de l'hydrogène sur le comportement en fatigue-corrosion des alliages passivables et vérifions la première condition des mécanismes de fissuration par CSC d'un modèle présenté par T. MAGNIN. Nous étudions aussi l'effet d'une couche implantée en ions sur le comportement électrochimique et le comportement en fatigue et en fatigue-corrosion de l'acier 316L
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Rochet, Clement. "Influence du procédé de fabrication sur les propriétés en corrosion et en fatigue-corrosion des câbles électriques en alliages d'aluminium - Application au secteur de l'automobile." Thesis, Toulouse, INPT, 2020. http://www.theses.fr/2020INPT0018.
Full textAbstract:
La récente prise de conscience de l’impact des activités industrielles sur l’environnement et la santé a initié toute une dynamique, en particulier au sein des entreprises, visant à mettre en place des solutions pour limiter les effets négatifs de ces activités. Ainsi, ce projet de thèse s’inscrit dans un programme de développement technologique de la société LEONI Wiring Systems qui a pour objectif le remplacement des câbles électriques automobiles en cuivre par des alliages d’aluminium afin de réduire la masse et le coût du système de distribution électrique et ainsi l ‘impact écologique et économique des futurs véhicules. L’un des freins à ce projet est lié aux performances électriques inférieures des alliages d’aluminium par rapport au cuivre. C’est la raison pour laquelle, dans ce travail, on se propose d’étudier un nouveau procédé, l’EqualChannel Angular Pressing (ECAP), qui permettrait, une fois introduit dans le processus de fabrication des câbles, d’améliorer les propriétés électriques des alliages, mais aussi leurs propriétés mécaniques sans pour autant dégrader leurs propriétés en corrosion et fatiguecorrosion. Premièrement, les paramètres microstructuraux liés au procédé ECAP et identifiés comme critiques vis-à-vis des propriétés en service, en particulier la résistance à la corrosion, d’un alliage d’aluminium de la série 6xxx ont été déterminés. La sensibilité de l’alliage à une sollicitation en fatigue-corrosion a ensuite été analysée au regard des résultats précédents. Enfin, l’influence de l’ECAP sur les cinétiques de vieillissement microstructural de l’alliage a été étudiée. Ce travail constitue donc un socle conséquent de résultats sur lequel LEONI pourra s’appuyer pour introduire le procédé ECAP dans le processus de fabrication de câbles automobiles en alliages d’aluminium plus économiques et écologiquesThe recent awareness of the impact of industrial activities on health and environment initiated a new dynamic, in particular in the industry, which aim is to come up with new solutions limiting the negative effects of these activities. In this framework, this thesis project is part of a technological development project from LEONI Wiring Systems which objective is to replace copper electrical wires by aluminum alloys. This will allow a decrease in both weight and cost of the electrical distribution system which will result in a lower ecological and economical impact of vehicles to come. One of the drawbacks to this project is related to the lower electrical conductivity of aluminum alloys when compared to copper. This is the reason why, in this work, we propose to study a new process called Equal-Channel Angular Pressing (ECAP), which may allow not only an increase in electrical conductivity but also an increase in mechanical properties without degrading the resistance to corrosion, and fatigue-corrosion of aluminum alloys. First, the microstructural parameters related to the ECAP process, which are critical regarding in-service properties, in particular the corrosion properties, of a 6xxx aluminum alloy were identified. Then, the susceptibility of the alloy to fatigue-corrosion embrittlement was analysed considering the previous results. Finally, the influence of ECAP on ageing kinetics was investigated. This work as a whole gather a large amount of results from which LEONI will take advantage in order to introduce the ECAP process into the manufacturing process of aluminum wires
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Parant, Edouard. "Mécanismes d'endommagement et comportements mécaniques d'un composite cimentaire fibré multi-échelles sous sollicitations sévères : fatigue, choc, corrosion." Phd thesis, Ecole des Ponts ParisTech, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00005735.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur l'étude du comportement mécanique et des mécanismes d'endommagement d'un composite cimentaire fibré multi-échelles soumis à des sollicitations sévères. Les sollicitations mécaniques retenues sont : la fatigue, le choc et le fluage en ambiance agressive.A partir de l'analyse des mécanismes de fissuration des matrices cimentaires, le principe de renfort multi-échelles conduit à l'utilisation de trois dimensions de fibres métalliques afin d'intervenir à chaque étape du processus de fissuration. La matrice cimentaire est ultra-compacte et résistante (résistance en compression > 200 MPa) et la fraction volumique du renfort atteint 11 %. Le composite formulé est mis en uvre dans des dalles minces qui se veulent représentatives des applications structurelles envisagées. Les dalles constituent les corps d'épreuve pour les trois études.
La caractérisation mécanique du composite sous chargement statique (compression, traction et flexion) montre que le renfort multi-échelles se caractérise par la mise en action graduelle et continue des différentes échelles de fibres, et ce jusqu'au pic d'effort. Une détermination de la résistance en traction uniaxiale (> 20 MPa) à partir d'essais de flexion 4 points sur dalles minces en utilisant une approche inverse est validée. Il est montré que le matériau étudié est élasto-plastique avec écrouissage positif en traction.
Les essais dynamiques mettent en lumière une grande sensibilité du composite aux effets de vitesses. Le renfort multi-échelles, et tout particulièrement les micro-fibres, amplifient les phénomènes visqueux dans la matrice cimentaire en y améliorant le transfert des efforts. Le gain absolu de résistance en traction est estimé par approche inverse à 1.5 MPa/u.log. Ces résultats sont retrouvés lors de simulations avec un modèle élasto-visco-plastique.
Le comportement en fatigue est limité par le faible élancement des méso-fibres. Leur déchaussement rapide empêche l'arrêt de la coalescence des micro-fissures. Une corrélation forte existe entre la durée de vie en fatigue et l'état d'endommagement initial (lors d'un premier chargement statique). Une courbe de Wöhler corrigée est reconstruite connaissant le comportement statique caractéristique et l'état initial de déformation des corps d'épreuve.
Sous sollicitation de service, la fissuration fine et diffuse induite par l'efficacité du renfort multi-échelles n'est pas préjudiciable en environnement agressif. Une cicatrisation presque totale est observée en présence d'eau sur des corps d'épreuve pré-endommagés par fatigue et maintenus chargés en solution saline.
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Parant, Édouard. "Mécanismes d'endommagement et comportements mécaniques d'un composite cimentaire fibré multi-échelles sous sollicitatons sévères : fatigue, choc, corrosion." Marne-la-vallée, ENPC, 2003. http://www.theses.fr/2003ENPC0013.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur l'étude du comportement mécanique et des mécanismes d'endommagement d'un composite cimentaire fibré multi-échelles soumis à des sollicitations sévères. Les sollicitations mécaniques retenues sont : la fatigue, le choc et le fluage en ambiance agressive. A partir de l'analyse des mécanismes de fissuration des matrices cimentaires, le principe de renfort multi-échelles conduit à l'utilisation de trois dimensions de fibres métalliques afin d'intervenir à chaque étape du processus de fissuration. La matrice cimentaire est ultra-compacte et résistante (résistance en compression > 200 MPa) et la fraction volumique du renfort atteint 11 %. Le composite formulé est mis en œuvre dans des dalles minces qui se veulent représentatives des applications structurelles envisagées. Les dalles constituent les corps d'épreuve pour les trois études. La caractérisation mécanique du composite sous chargement statique (compression, traction et flexion) montre que le renfort multi-échelles se caractérise par la mise en action graduelle et continue des différentes échelles de fibres, et ce jusqu'au pic d'effort. Une détermination de la résistance en traction uniaxiale (> 20 MPa) à partir d'essais de flexion 4 points sur dalles minces en utilisant une approche inverse est validée. Il est montré que le matériau étudié est élasto-plastique avec écrouissage positif en traction. Les essais dynamiques mettent en lumière une grande sensibilité du composite aux effets de vitesses. Le renfort multi-échelles, et tout particulièrement les micro-fibres, amplifient les phénomènes visqueux dans la matrice cimentaire en y améliorant le transfert des efforts. Le gain absolu de résistance en traction est estimé par approche inverse à 1. 5 MPa/u. Log. Ces résultats sont retrouvés lors de simulations avec un modèle élasto-visco-plastique. Le comportement en fatigue est limité par le faible élancement des méso-fibres. Leur déchaussement rapide empêche l'arrêt de la coalescence des micro-fissures. Une corrélation forte existe entre la durée de vie en fatigue et l'état d'endommagement initial (lors d'un premier chargement statique). Une courbe de Wöhler corrigée est reconstruite connaissant le comportement statique caractéristique et l'état initial de déformation des corps d'épreuve. Sous sollicitation de service, la fissuration fine et diffuse induite par l'efficacité du renfort multi-échelles n'est pas préjudiciable en environnement agressif. Une cicatrisation presque totale est observée en présence d'eau sur des corps d'épreuve pré-endommagés par fatigue et maintenus chargés en solution saline.
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Girardin, Gouenou. "Interactions Hydrogène - Plasticité dans le Nickel et ses Alliages." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00535777.
Full textAbstract:
Nous évaluons les différentes contributions des interactions hydrogène-dislocations sur la plasticité de matériaux cfc hydrogènes afin d'alimenter des modèles prédictifs d'endommagement par corrosion sous contrainte. Par des essais de vieillissement, nous quantifions la contribution positive a la contrainte d'écoulement du traînage des atmosphères de solutés par les dislocations. Nous démontrons le rôle du transport de l'hydrogène par les dislocations dans le mécanisme de fragilisation. Nous modélisons l'influence de l'écrantage du champ élastique des dislocations par l'hydrogène sur les mécanismes élémentaires de la plasticité et montrons que la diminution de la probabilité de glissement dévié résulte de l'action conjuguée d'effets élastiques et de cœur. Les essais sur monocristaux démontrent la contribution prépondérante des effets sur le glissement dévié. Les essais de traction sur des polycristaux illustrent la diversité des réponses macroscopiques observées dans les alliages.
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Antill, Marc. "The effect of repair welds on the high temperature low cycle fatigue behaviour of nickel base superalloy turbine blades." Thesis, University of Bristol, 1998. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.297923.
Full text
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Nicolas, Pascal. "Contribution du glissement intergranulaire à l'endommagement par corrosion sous contrainte des alliages de nickel en milieu primaire de réacteur à eau sous pression." Grenoble INPG, 2002. http://www.theses.fr/2002INPG0055.
Full text
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Amiable, Sébastien. "Prédiction de durée de vie de structures sous chargement de fatigue thermique." Versailles-St Quentin en Yvelines, 2006. http://www.theses.fr/2006VERS0003.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse est la prévision de durée de vie de structures soumises à des chargements de fatigue thermique. Ce travail s'inscrit dans le cadre des études menées par le CEA sur les problèmes de fatigue thermique rencontrés sur le circuit RRA de Civaux. En particulier nous étudions l'essai SPLASH du CEA : une éprouvette est chauffée de manière continue et soumise cycliquement à un choc thermique. Ce chargement génère d'importants gradients thermiques en temps et en espace qui conduisent à l'initiation et la propagation d'un réseau de fissures. Nous avons proposé une nouvelle modélisation thermo-mécanique de cet essai et nous avons proposé un nouveau critère de fatigue pour prédire la durée de vie de l'éprouvette. Nous avons aussi proposé et comparé une série de techniques de coût et de complexité diverses pour estimer la réponse mécanique de l'éprouvette. Les implications pratiques de ce travail sont une remise en question des hypothèses utilisées dans les codes de dimensionnement RCC du CEA pour la simulation du choc thermique et l'interprétation en terme de fatigue de la structure. Ce travail permet d'ouvrir plusieurs perspectives industrielles et scientifiques sur l'interprétation mécanique du critère de fatigue par exempleThe aim of this work is to predict the lifetime of structures submitted to thermal fatigue loadings. This work lies within the studies undertaken by the CEA on the thermal fatigue problems from the french reactor of Civaux. In particular we study the SPLASH test : a specimen is heated continuously and cyclically cooled down by a water spray. This loading generates important temperature gradients in space and time and leads to the initiation and the propagation of a crack network. We propose a new thermo-mechanical model to simulate the SPLASH experiment and we propose a new fatigue criterion to predict the lifetime of the SPLASH specimen. We propose and compare several numerical models with various complexity to estimate the mechanical response of the SPLASH specimen. The practical implications of this work are the reevaluation of the hypothesis used in the French code RCC, which are used to simulate thermal shock and to interpret the results in terms of fatigue. This work leads to new perspectives on the mechanical interpretation of the fatigue criterion
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Idelot, Dominique. "Corrosion sous contrainte ondulée d'un acier inoxidable en milieu chloruré : influence de la forme du signal : modélisation mécano-électrochimique." Bordeaux 1, 1988. http://www.theses.fr/1988BOR10627.
Full textAbstract:
L'etude systematique de differentes formes de sollicitations mecaniques cycliques sur le comportement d'un acier inoxydable austenitique aisi 316l en milieu chlorure chaud conduit a conclure a l'existence de fortes similitudes entre les mecanismes mis en jeu dans le cas de sollicitations statiques ou quasi-statiques et ceux qui interviennent en regime de traction ondulee basse frequence (<1hz). L'importance du parametre vitesse de deformation est confirmee. Dans une derniere partie, une premiere approche dans la simulation de la reponse en courant d'essais de corrosion sous contraintes a charge constante est proposee
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Hennion, Arnaud. "Microstructure et fragilisation des aciers de cuve des réacteurs nucléaires VVER 440." Lille 1, 1999. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/1999/50376-1999-389.pdf.
Full textAbstract:
Les réacteurs nucléaires VVER 440 à eau pressurisée, comptent à ce jour 27 unités en fonctionnement en Europe de l’Est et en ex-URSS. Les cuves de ces réacteurs, en aciers faiblement alliés au Cr-Mo-V, se caractérisent par la présence d’un joint soudé circonférentiel en regard de la zone de cœur du réacteur. Le joint subit un flux neutronique important et contient des teneurs élevées en cuivre et phosphore, éléments réputés fragilisants sous irradiation. La cinétique de fragilisation des cuves s’en trouve accélérée, abrégeant l’espérance de vie des réacteurs. Afin d’acquérir des connaissances sur la microstructure et les propriétés mécaniques de ces aciers de cuve, des métaux de base, des ZAT et des zones fondues ont été étudiés. Les teneurs élevées en phosphore dans les zones fondues provoquent une fragilisation de revenu réversible pendant les revenus de post-soudage. La nature du dommage d’irradiation des zones fondues a été déterminée par des examens en diffusion des neutrons aux petits angles, en sonde atomique et en microscopie électronique en transmission. Des atmosphères de soluté d’un rayon proche du nanomètre, riches en cuivre et présentant des caractéristiques en partie identiques à celles présentes dans les aciers de cuve occidentaux sont mises en évidence. Une évolution de la distribution en taille de fins carbures de vanadium décorant la sous-structure de dislocations de ces aciers est également observée. Ces défauts disparaissent au cours des revenus de post-irradiation. Comme dans les aciers de cuve occidentaux, la fragilisation des aciers de cuve résulte de mécanismes de durcissement et de réduction de la cohésion des interfaces. La spécificité du dommage d’irradiation des aciers de cuve VVER 440 est principalement liée aux teneurs élevées en phosphore et à la présence d’une distribution dense de fins carbures de vanadium.
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Caballero, Hinostroza Jacqueline. "Modélisation de l'amorçage de la Corrosion sous Contrainte en milieu primaire de l'alliage 600." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016PSLEM034/document.
Full textAbstract:
Plusieurs composants présents dans les réacteurs à eau sous pression (REP) ont été fabriqués en alliage 600, un alliage base nickel contenant environ 16% de chrome. Le retour d’expérience, comme les études de laboratoire, montrent une sensibilité à la corrosion sous contrainte (CSC) de cet alliage en milieu primaire.Des études antérieures ont permis de développer un modèle d’amorçage basé sur une approche macroscopique et dépendant de différents paramètres tels que : la température, la contrainte et la microstructure du matériau. Cependant, ce modèle manque de robustesse car l’effet de la teneur en hydrogène dissous et l’effet de l’histoire de chargement mécanique ne sont pas considérés et les effets microstructuraux ne le sont que partiellement.Ces travaux de thèse ont comme objectif principal de développer un modèle local prévoyant le temps d’amorçage des fissures de CSC en fonction de paramètres locaux liés à la microstructure du matériau (précipitation intergranulaire), à l'environnement (température, et teneur en hydrogène dissous) et aux contraintes locales aux joints des grains. Cette étude comprend donc la caractérisation des matériaux (analyse chimique, microstructure et comportement mécanique) et la réalisation des essais d’oxydation et de corrosion sous contrainte, ainsi que leur interprétation.Le modèle local développé est basé sur des grandeurs physiques et enchaine les différentes étapes de CSC à savoir l’incubation, l’amorçage et la propagation des fissures. Pour construire ce modèle, nous avons considéré la formation de pénétrations d’oxyde aux joints de grains comme une étape-clé dans l’amorçage des fissures de CSC. Pour cela, une cinétique d’oxydation intergranulaire pour l’alliage 600 a été identifiée. De plus, un critère d’amorçage des fissures de CSC a été déterminé en couplant contrainte locale et profondeur d’oxydation intergranulaire critique. Enfin, l’étape de propagation des fissures a été modélisée à partir d’une base de données rassemblant les profondeurs de fissure atteintes en fonction du temps d’essai pour différentes conditions expérimentalesSeveral components present in the primary circuit of Pressurized Water Reactors (PWR) of nuclear power plants were manufactured with Alloy 600, a nickel base alloy containing 16 wt.% chromium. Operating experience of PWRs and laboratory tests showed that Alloy 600 is susceptible to stress corrosion cracking (SCC).Previous studies have allowed developing an initiation model based on a macroscopic approach and depending on several parameters such as temperature, applied stress and material microstructure. However, this model suffers from a lack of accuracy: dissolved hydrogen content and mechanical loading history effects are not considered and the microstructure effects (such as intergranular precipitation) are only partially taken into account.The aim of this study is to develop a ‘local’ model predicting stress corrosion cracking initiation time, based on physical mechanisms and local parameters related to the material microstructure (intergranular precipitation), the environment chemistry (temperature and dissolved hydrogen content) and stress concentration at grain boundaries. The local model relies on a cracking scenario with three main steps: incubation, initiation and crack extension.The formation of intergranular oxide penetration was assumed to be a key step in SCC initiation. For this purpose, oxidation tests were performed in simulated primary water. The intergranular oxidation kinetics of Alloy 600 was studied and the effects of intergranular carbide precipitation, dissolved hydrogen content and temperature were investigated. In addition, a cracking criterion coupling a critical local stress and a critical intergranular oxide depth was estimated. Finally, a sigmoid crack growth law was used to simulate both the slow and fast propagation steps. The local model was validated using a database built from the results of SCC tests performed on Alloy 600 and gathering the crack depths reached as a function of test duration for different experimental conditions (material microstructure, loading conditions)
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Chetroiu, Bogdan-Adrian. "Corrosion sous contrainte de l'alliage 600 en millieu primaire des REP : étude de la diffusion du chrome." Thesis, Paris, ENMP, 2015. http://www.theses.fr/2015ENMP0008/document.
Full textAbstract:
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 plastiqueAlloy 600 (Ni-15%Cr-10%Fe) is known to be susceptible to Stress Corrosion Cracking (SCC) in primary water of Pressurized Water Reactors (PWR). Recent studies have shown that chromium diffusion is a controlling rate step in the comprehension of SCC mechanism. In order to improve the understanding and the modelling of SCC of Alloy 600 in PWR primary medium the aim of this study was to collect data on kinetics diffusion of chromium. Volume and grain boundary diffusion of chromium in pure nickel and Alloy 600 (mono and poly-crystals) has been measured in the temperature range 678 K to 1060 K by using Secondary Ions Mass Spectroscopy (SIMS) and Glow Discharge-Optical Spectrometry (GD-OES) techniques. A particular emphasis has been dedicated to the influence of plastic deformation on chromium diffusion in nickel single crystals (orientated <101>) for different metallurgical states. The experimental tests were carried out in order to compare the chromium diffusion coefficients in free lattice (not deformed), in pre-hardening specimens (4% and 20%) and in dynamic deformed tensile specimens at 773 K. It has been found that chromium diffusivity measured in dynamic plastic deformed creep specimens were six orders of magnitude greater than those obtained in not deformed or pre-hardening specimens. The enhancement of chromium diffusivity can be attributed to the presence of moving dislocations generated during plastic deformation
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Pavageau, Ellen-Mary. "Modélisation de la corrosion du côté secondaire des tubes de générateurs de vapeur de centrales à réacteur à eau sous pression : application à la corrosion sous contrainte de l’alliage 600." Grenoble INPG, 2001. http://www.theses.fr/2001INPG0151.
Full textAbstract:
Les tubes en alliage 600 mill-annealed (MA) présentent de la corrosion dans les zones confinées du côté secondaire des générateurs de vapeur des centrales à réacteur à eau pressurisée. Il est possible qu’à terme, les tubes plus récents en alliage 600 traité thermiquement (TT) présentent également de la corrosion. Nous proposons une modélisation empirique et statistique afin de prévoir le comportement en corrosion des tubes en alliage 600 MA et TT, basée sur des essais de corrosion sous contrainte de longue durée dans des milieux confinés type : le milieu soude et le milieu sulfate. La modélisation en milieu soude montre que la corrosion sous contrainte de l’alliage 600 se produit selon trois stades successifs : une période d’incubation, un stade de propagation lente puis un stade de propagation rapide. Nous prévoyons de manière satisfaisante les localisations et orientations de fissures observées sur site ainsi que le risque faible de passage en régime rapide. De plus, nous mettons en évidence un risque de corrosion de ces tubes, significativement plus faible pour les tubes en alliage 600 TT que pour ceux en alliage 600 MA. Le modèle en milieu de sulfate, établi par « réparation » de plan d’expériences, met en évidence des interactions significatives entre paramètres, non prévisibles à priori. Il décrit de manière satisfaisante le comportement en corrosion du côté secondaire des tubes de générateurs de vapeur. L’effet bénéfique du traitement thermique sur la résistance à la corrosionStress corrosion cracking (SCC) occurs in flow-restricted areas on the secondary side of Mill Annealed (MA) Alloy 600 steam generator tubes of pressurized water reactors. More recent Thermally Treated (TT) Alloy 600 tubes could some day also suffer from corrosion. Our work consists in modelling the phenomenon empirically and statistically to predict the behaviour of Alloy 600 tubes toward corrosion. The environments formed in the flow-restricted areas are poorly known but chemical analyses during shutdowns show they could resemble sodium hydroxide or sulphate environments. Therefore, our modelling is based on SCC laboratory test in these two typical environments. The modelling in sodium hydroxide environments shows SCC involves three steps: incubation, slow propagation and rapid propagation. The tubes behaviour is well predicted in terms of location and orientation of cracks as well as little risk of having rapid propagation. Finally, the application to TT Alloy 600 tubes gives a smaller risk of SCC than for MA Alloy 600 tubes. The modelling in sulphate environments, established by use of the technique of « repair » of design of experiments, evidences interactions of model parameters. This modelling satisfactorily describes the secondary side corrosion of steam generator tubes. Moreover, the beneficial effect of the thermal treatment on Alloy 600 SCC resistance seems confirmed
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Piard, Alexandre. "Simulation des vitesses de propagation d'une fissure dans un alliage à base de nickel à haute température sous vide et sous chargement de fatigue-fluage." Poitiers, 2003. http://www.theses.fr/2003POIT2335.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est de simuler les vitesses de fissuration sous chargement cyclique avec ou sans temps de maintien à haute température dans un environnement inerte, pour un matériau " fragile au fluage ", un superalliage à base de nickel. Les essais de fissuration avaient été menés à 750ʿC sous vide pour mettre en relief les interactions des effets d'endommagement induits par le fluage et la fatigue. Pour représenter la partie cyclique du chargement, la simulation fait intervenir un champ d'endommagement cyclique au voisinage de la pointe de fissure et la fermeture de fissure. La simulation lors des temps de maintien utilise un champ d'endommagement qui dépend des déformations de fluage et qui prend en compte les influences de l'émoussement en pointe de fissure et du temps de remise en chargement. Les interactions fatigue fluage reposent sur l'association des deux endommagements de fatigue et de fluage et sur un paramètre d'endommagement globalThe proposed creep - fatigue simulation was aimed at predicting creep fatigue crack growth (CFCG) rates of an Astroloy at 750ʿC under high vacuum. This analysis is based on a combination of different models pertaining to simple situations (fatigue with crack closure, creep alone. . . ). It relies on the introduction of damage fields describing fatigue and creep effects in the vicinity of the crack tip. These damage fields respectively depend on cyclic and creep crack opening displacements. Closure and blunting effects are incorporated in the damaging process. Crack propagation is governed by a fracture criterion involving both damage fields. The creep - fatigue interaction is described by the association of the cyclic and creep damage fields and some global damage parameter
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Laghoutaris, Pierre. "Corrosion sous contrainte de l'alliage 600 en milieu primaire des réacteurs à eau sous pression : apport à la compréhension des mécanismes." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00407846.
Full textAbstract:
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.
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Chaumun, Elizabeth. "Corrosion sous contrainte de l’Alliage 82 en vapeur d’eau hydrogénée à 400°C : influence de la microstructure et du comportement mécanique sur l’amorçage." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016PSLEM005/document.
Full textAbstract:
La Corrosion Sous Contrainte (CSC) est un des principaux modes de dégradation des composants assemblés par soudage dans Réacteurs à Eau Pressurisée (REP). Le retour d’expérience de 2007 sur les soudures en alliage à base de nickel a présenté 3 cas de fissuration par CSC sur l’Alliage 82 sur les 300 cas recensés dans le circuit primaire. L’objectif de cette étude est alors d’identifier des paramètres microstructuraux et mécaniques à l’échelle de la microstructure impliqués dans l’amorçage de fissures. Les caractérisations du matériau pour identifier ces paramètres sont composées d’une part, d’analyses de la composition chimique et d’analyses EBSD (Electron Back-Scattered Diffraction) pour la morphologie et les orientations cristallographiques des grains pour la microstructure et, d’autre part, de mesures expérimentales de déformation en surface et de calculs numériques de champs de contrainte autour des joints de grains par éléments finis pour le comportement mécanique. La corrélation de ces informations avec les sites d’amorçage de fissures de CSC obtenus avec les essais d’amorçage entrepris sur des éprouvettes U-bend en milieu vapeur d’eau hydrogénée à 400°C, 188 bar a confirmé la sensibilité de l’Alliage 82 en CSC avec une fissuration intergranulaire des joints de grains dont la particularité première est d’être perpendiculaire à la sollicitation (mode I). Les autres paramètres concernent celui de la chimie locale au niveau des joints de grains, de leur nature (généraux ou spéciaux) et du chargement mécanique appliqué à ces derniers (contrainte et différence de déformation). Cette méthodologie, applicable à d’autre matériau, a permis de mieux comprendre quels sont les paramètres microscopiques sensibilisent la cohésion du joint de grains et à quels degré d’importance doivent-il être pris en compte dans le mécanisme d’amorçage de fissures de CSCIn Pressurize Water Reactors (PWR), Stress Corrosion Cracking (SCC) is the mean degradation mode of components pieced together by welding. Nickel based alloys are, among others, used in dissimilar metal welding (DMW). International report showed only 3 cracking cases in Alloy 82 out of 300 cracking cases concerned on nickel based alloys DMW in primary water circuit. The aim of this study is to identify which microstructural and local mechanism parameters at microstructure scale provide the initiation of SCC cracks. Characterizations performed on specimen surface to identify those parameters are composed ofchemical composition analysis and EBSD analysis (Electron Back-Scattered Diffraction) to know the morphology and the crystallography of grains for microstructure features on one hand, and experimental strain fields measured by Digital Imaging Correlation (DIC) of gold microgrids deposed by electronic lithography on U-bend specimen surface and stress fields calculated along grains boundaries by finite element for local mechanical features on the other hand. The correlation between those characterizations and localization of initiation sites of SCC cracks, obtained on U-bend specimens tested in autoclave in hydrogen steam water at 400°C and 188 bar for 3500 hours, confirmed the susceptibility of the Alloy 82 in SCC conditions with intergranular SCC cracks. The perpendicular position to the loading direction (mode I) is the worst conditions for grains boundary in SCC. The others points concern the chemical composition (precipitation, impurities) around grain boundary and the grain boundary type which is more susceptible when it is a High Angle Grain Boundary. It is following by the mechanical characterization (stress and strain gradient) along grain boundary. This methodology can be used to other material and helped to define which microstructural and mechanical parameter can be define the initiation of SCC cracks
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Vernault, Cyril. "Interaction couches d'oxyde et résistance à la fatigue de l'acier inoxydable 316L." Poitiers, 1998. http://www.theses.fr/1998POIT2324.
Full textAbstract:
Une des causes de rupture de pieces en service provient de leur sollicitation par fatigue. L'endommagement qui en resulte est accru et parfois modifie par la presence d'un environnement oxydant. Dans ce contexte, nous avons etudie l'influence des couches d'oxyde sur les mecanismes de fissuration par fatigue d'un acier inoxydable type 316l. Ceci a necessite la caracterisation des processus et des produits d'oxydation a 300c et 600c sur un materiau non pre-deforme ainsi que pre-deforme par fatigue. Nous avons alors, etabli l'effet intrinseque de ces couches sur l'endommagement en fatigue plastique du 316l, par la comparaison d'eprouvettes pre-oxydees ou non pre-oxydees sollicitees sous vide. Ceci a permis de demontrer l'existence d'interactions entre la plasticite et les joints de grains oxydes. Celles-ci conduisent a une augmentation des fissures intergranulaires. Des lors, les conditions de sollicitation ou la tenue en fatigue est controlee par le stade d'amorcage (fatigue endurance) sont optimales pour observer un effet significatif des oxydes sur la duree de vie.
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Pauchard, Vincent. "Etude des mécanismes de rupture des fibres dans les composites UD verre/epoxy sous sollicitation de fatigue longitudinale en milieu humide : application d'un modèle de corrosion sous contraintes." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2001. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/TH_T1868_vpauchard.pdf.
Full textAbstract:
L'objet de cette étude est la dégradation des composites unidirectionnels (UD) verre/époxy sous sollicitations environnementales (humidité) et mécaniques (fatigue en flexion longitudinale 0°) combinées. Dans ces conditions, il est établi que l'endommagement est largement tributaire de la rupture différée et diffuse de monofilaments sur la face en traction des éprouvettes. Ceci résulte de la propagation sous-critique des défauts superficiels du verre, dont la cinétique dépend fortement de l'environnement physico-chimique local et notamment de la concentration en eau. Sur la base de ces acquis, il a été entrepris une analyse multi-échelles du premier endommagement: (i) un modèle statistique de corrosion sous-contrainte a été validé sur mèches de fibres non imprégnées, au moyen d'essais de traction instrumentés en émission acoustique ; (ii) ce même modèle a été appliqué dans un Volume Elémentaire Représentatif au sein d'un composite, grâce à un dispositif de flexion instrumentée en analyse d'images ; (iii) une relation empirique simple entre le nombre de fibres rompues au centre et en surface de l'éprouvette et la raideur de celle-ci a permis de proposer une approximation analytique de la perte de raideur de la poutre de flexion sous sollicitation monotone ou statique ; (iv) les potentialités et les limites de ce modèle dans le cas de sollicitations dynamiques ont enfin été abordée grâce à un dispositif de fatigue en immersion. Il est apparu que cette approche permettait largement de rendre compte de l'effet de la température, du niveau de charge, de la fréquence et du rapport de sollicitationThe fatigue behaviour of unidirectional glass/epoxy composites under longitudinal bending or tensile loading is known to be largely dominated by the delayed fracture of the fibre reinforcement. Often refereed as stress corrosion cracking (SCC), these processes are controlled by the sub-critical growth of glass surface defects under the combined action of stress and moisture. On this basis we have conducted a multi-scale analysis on the early stages of damage development: (i) a statistical model of Stress Corrosion Cracking have been validated during tensile tests on dry fibres bundles by means of Acoustic Emission; (ii) the same model have been applied to an elementary volume within a flexural beam by means of in situ optical observations; (iii) an empirical relationship between the number of fibre breaks on the tensile side in front of the loading nose and the relative stiffness of the specimen allowed us to propose an analytical approximation of the stiffness loss of flexural beams under static or quasi-static loading; (iv) potential and limitations of this approach for dynamic fatigue were investigated in immersion in hot water. It appeared that our model allowed to take into account of thermal activation, strain level, solicitation ratio and frequency
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Bellefleur, Alexandre. "Cinétique de réaction et solubilité des produits de corrosion dans les conditions physico-chimiques du circuit primaire des réacteurs à eau sous pression (REP)." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00767055.
Full textAbstract:
L'objectif du travail présenté est d'acquérir expérimentalement de nouvelles données thermodynamiques sur les espèces qui constituent les produits de corrosion présents dans le circuit primaire des REP. Le volet expérimental de cette étude se focalise sur deux phases solides du nickel : l'oxyde de nickel NiO (ou bunsenite) et le ferrite de nickel NiFe2O4. La vitesse de dissolution de l'oxyde de nickel a été mesurée jusqu'à 130°C en milieu acide (pH 3 à 5). Un modèle cinétique a été utilisé afin de décrire les vitesses de dissolution mesurées expérimentalement. Ce modèle a permis de déterminer l'énergie d'activation réelle de la réaction de dissolution de l'oxyde de nickel. La solubilité d'un ferrite de nickel stœchiométrique synthétisé expérimentalement a été mesurée entre 100 et 200°C dans une cellule potentiométrique à électrodes à hydrogène. La spéciation du fer et du nickel dans la solution expérimentale a été discutée au regard des données thermodynamiques disponibles à haute température et des constantes d'équilibre calculées par le code MULTEQ. L'un des aspects de cette étude a consisté en la conception et la mise en route d'une cellule de mesure de solubilité à haute température : la boucle SOLO. Les spécifications techniques et le fonctionnement de cette installation seront présentés en détail.
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Comeau, Christian R. "Critical Erosion/Corrosion Piping Wall Thicknesses Under Static and Fatigue Stress Conditions According to ASME Guidelines." Thesis, Virginia Tech, 2001. http://hdl.handle.net/10919/34057.
Full textAbstract:
The purpose of this project was to show the updated procedures and to make additions to the computer program called Tmin designed by E. I. DuPont De Nemours and Company. This program is used as a screening tool for determining the largest of the minimum pipe-wall thicknesses in a piping system.
This project involved several additions that will be released in the next version of the Tmin computer program. The first major additions to be implemented are four alternating Stress-to-Number of cycles curves: Aluminum 1100, Aluminum 3003-0, Aluminum 6061-T6, and Nickel 200. In addition, procedures of the ASME for fatigue curve analysis and implementation of fatigue data were investigated. These four stress-to-number of cycles (S-N) fatigue curves were added to Tmin's internal Microsoft Access® database. Next, a 2-D vertical piping span configuration was incorporated. Finally, DuPont required a Microsoft Word® document output of the pipe-wall thickness data including the piping span model information. Other user-friendly additions were included.
Since this computer program was to be American Society of Mechanical Engineers (ASME) compliant, a study of the ASME Pressure Vessel and Piping standards and codes was made to determine how pipe-wall thickness calculations were to be processed. The 2-D vertical piping span calculation procedures were investigated. Once the 2-D vertical piping span analysis was complete, the largest pipe-wall thickness value calculated were passed to a Microsoft Word® document. The last implementation is the inclusion of help files. Help file button additions in all input boxes allowed for the user to know exactly what was needed before a data entry was made.Master of Science
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Delabrouille, Frédéric. "Caractérisation par MET de fissures de corrosion sous contrainte d'alliages à base de nickel : influence de la teneur en chrome et de la chimie du milieu." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2004. http://oatao.univ-toulouse.fr/7400/1/delabrouille1.pdf.
Full textAbstract:
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.