Amorçage de fissures de corrosion sous contrainte du Zircaloy-4 recristallisé en milieu méthanol iodé PDF Download
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Author: Nathanaël Mozzani
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Author: Nathanaël Mozzani
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Author: Aurélie Serres
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Languages : fr
Pages : 203
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Pendant les transitoires de puissance des REP, la corrosion sous contrainte par l'iode (CSC-I) est l'un des modes de rupture potentiels des crayons combustibles en Zircaloy-4 en situation d'Interaction Pastille Gaine. Le premier objectif de notre étude est de discriminer les paramètres influents sur la CSC-I, en mesurant les cinétiques de propagation par suivi électrique, en milieu méthanol iodé à température ambiante sur des éprouvettes plates entaillées. Nous montrons que pour un KI inférieur à 20 MPa.m1/2, la vitesse de propagation IG et mixte IG/TG dépend linéairement du KI, quel que soit le mode de propagation. Entre 20 et 25 MPa.m1/2, la vitesse de propagation purement TG est une fonction affine du KI, mais augmente plus rapidement avec le KI que pendant la propagation IG et mixte IG/TG. La direction et le plan de propagation des fissures (LT ou TL) influent sur les modes de propagation, mais pas sur les cinétiques de propagation. L'augmentation de la concentration en iode conduit à une augmentation des vitesses de propagation pour un KI donné, et à une diminution du KI,seuil déclenchant la propagation d'une fissure. Ce travail permet donc de quantifier l'influence de la concentration en iode et du KI sur la phase de propagation des fissures, de proposer une loi de propagation prenant en compte ces paramètres, et d'améliorer la description de la CSC-I pour les modèles. Les gaines en alliages de zirconium sont irradiées aux neutrons au cours de leur utilisation, ce qui modifie leur microstructure et leurs modes de déformation. Le second objectif de notre étude est donc d'étudier l'influence de ces modifications sur la CSC-I. Pour cela, des éprouvettes lisses de Zircaloy-4 recristallisé sont irradiées aux protons à 2 dpa et 305°C, la microstructure et les modes de déformation du Zircaloy-4 non irradié et irradié sont caractérisés en MET et en MEB, et l'influence des modifications induites par l'irradiation sur la sensibilité à la CSC-I est étudiée. Les précipités de phase de Laves sont faiblement modifiés par l'irradiation. La formation de boucles de dislocations Pa, concomitante à un durcissement induit par l'irradiation, est observée. Le Zircaloy-4 irradié aux protons se déforme dans la direction transverse par canalisation basale, et la déformation se localise dans des bandes de déformation macroscopique. Les cissions critiques des systèmes de glissement basal et prismatique sont inversées par l'irradiation aux protons. La microstructure de boucles de dislocations, le durcissement, et les modes de déformation du Zircaloy-4 irradié aux neutrons sont raisonnablement bien simulés par l'irradiation aux protons. L'irradiation aux protons conduit à une augmentation significative de la sensibilité à l'amorçage des fissures de CSC-I après traction lente dans la direction transverse. Pour de faibles concentrations, les fissures s'amorcent sur les bandes de déformation macroscopiques, et lorsque la concentration en iode augmente, le niveau de déformation locale nécessaire à l'amorçage des fissures diminue.
Author: Patrick Jacques
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Languages : fr
Pages : 171
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DANS LES REACTEURS A EAU PRESSURISEE, LA GAINE EN ZIRCALOY-4 DES CRAYONS COMBUSTIBLES PEUT, SOUS CERTAINES SOLLICITATIONS EXCEPTIONNELLES, ROMPRE PAR UN MECANISME IDENTIFIE COMME DE LA CORROSION SOUS CONTRAINTE (CSC) PAR L'IODE. SI LA PHASE DE PROPAGATION EST MAINTENANT BIEN CERNEE, ET L'IMPORTANCE DE LA TEXTURE DU MATERIAU SUR LA SUSCEPTIBILITE A LA CSC ADMISE, LES MECANISMES INTERVENANT LORS DE LA PHASE D'AMORCAGE NE SONT PAS ENCORE ETABLIS. CE TRAVAIL S'ATTACHE AINSI A DETERMINER LES PARAMETRES MARQUANTS DE L'ETAPE D'AMORCAGE ET A PRECISER LA LOCALISATION MICROSTRUCTURALE DES PREMIERES FISSURES. IL REPOSE SUR L'OBSERVATION DE LA SURFACE D'EPROUVETTES DE ZIRCONIUM ET DE ZIRCALOY-4 NON IRRADIEES, TESTEES EN TRACTION LENTE, EN MILIEU INERTE ET EN MILIEU IODE (METHANOL IODE A TEMPERATURE AMBIANTE ET IODE VAPEUR A 350C). UNE APPROCHE PLUS ANALYTIQUE S'APPUIE SUR LA DETERMINATION, PAR EBSP, DE L'ORIENTATION CRISTALLOGRAPHIQUE DE TOUS LES GRAINS DES EPROUVETTES TESTEES. LA DEFORMATION DU POLYCRISTAL SEMBLE INDEPENDANTE DU MILIEU. EN REVANCHE, LA PRESENCE DE L'IODE CONDITIONNE L'APPARITION DES FISSURES DE CSC. L'IODE, ADSORBE A LA SURFACE DU MATERIAU, AURAIT EN EFFET UN ROLE DEPASSIVANT. LA DEFORMATION PLASTIQUE, SANS DOUTE PARCE QU'ELLE JOUE LE MEME ROLE, FAVORISE ET AMPLIFIE LA FISSURATION. L'AMORCAGE EST ESSENTIELLEMENT INTERGRANULAIRE. UN PROCESSUS DE CORROSION INTERGRANULAIRE ASSISTE PAR LA CONTRAINTE APPARAIT PLAUSIBLE (NOTAMMENT EN METHANOL IODE). PAR AILLEURS, LA LOCALISATION DE LA FISSURATION EST VRAISSEMBLABLEMENT GOUVERNEE PAR LES ORIENTATIONS GEOMETRIQUES RELATIVES DE LA CONTRAINTE EXTERIEURE ET DES PLANS DE JOINTS DE GRAINS. EN REVANCHE, L'ORIENTATION CRISTALLOGRAPHIQUE DES GRAINS, ET LES INCOMPATIBILITES DE DEFORMATION GRAIN A GRAIN, NE SEMBLENT PAS JOUER DE ROLE MAJEUR DANS LA PHASE D'AMORCAGE
Author: Christine Blanc
Publisher: Elsevier
ISBN: 0128192410
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 574
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Book Description
Mechanics - Microstructure - Corrosion Coupling: Concepts, Experiments, Modeling and Cases presents the state-of-the-art on scientific and technological developments relating to the durability of materials and structures subjected to mechanical and environmental stress in industries such as energy, aeronautics, chemistry and oil. Experimental, theoretical and numerical aspects are tackled at different scales, providing readers with the most advanced tools and scientific approaches to apprehend coupling phenomena by understanding associated mechanisms, identifying variables of the first order, and proposing strategies to control and/or extend the lifespan of structures in a multi-process coupling situation. In addition, the book presents the latest advances in research in these areas (hydrogen embrittlement, stress corrosion, fatigue, etc.), especially in the consideration of the multi-scale aspect of the phenomena in the implementation of dedicated experiments. - Reviews the status of scientific and technological developments related to the durability of materials - Addresses experimental, theoretical and numerical aspects at different scales - Provides the most advanced tools and scientific approaches - Focuses on the latest advances, such as hydrogen embrittlement, stress corrosion, fatigue, and more
Author: Virginie Françon
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Languages : fr
Pages : 0
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La corrosion sous contrainte par l'iode (CSC-I) est l'un des mécanismes de rupture potentiels des crayons combustibles en alliage de zirconium, pouvant intervenir au cours des transitoires de puissance des réacteurs nucléaires. La fissuration par CSC-I comporte trois étapes : amorçage de la fissure, développement intergranulaire puis propagation transgranulaire. Le but du travail est d'identifier des paramètres critiques gouvernant les transitions entre ces différentes étapes. En premier lieu, des essais sur des éprouvettes en Zircaloy présentant des finitions de surface et des états métallurgiques variés permettent de discriminer l'influence de différents paramètres sur l'amorçage des fissures. Nous mettons en évidence le rôle critique du niveau des contraintes résiduelles, de leur répartition en surface ainsi que de leur profil au sein du matériau. La sensibilité des alliages à l'amorçage des fissures n'est pas directement corrélée à la rugosité de la surface. Cependant, la dispersion des paramètres de rugosité traduit l'irrégularité du profil, l'hétérogénéité du niveau des contraintes résiduelles, et donc l'existence de zones où les contraintes résiduelles sont localement moins protectrices. Dans un second temps, des éprouvettes de Zircaloy-4 possédant différents états d'écrouissage sont sollicitées sous charge constante, en présence de méthanol iodé. Les modifications microstructurales induites par l'écrouissage favorisent l'apparition de la propagation transgranulaire des fissures de CSC-I. Des observations des faciès de rupture en MET révèlent que la transition inter/transgranulaire intervient dans des zones où les grains sont fortement désorientés les uns par rapport aux autres, suite à l'augmentation des contraintes locales résultant des incompatibilités de déformation grain à grain.
Author: MARION.. FREGONESE PETETIN
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Languages : fr
Pages : 141
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CE TRAVAIL DE THESE S'INSCRIT DANS LE CADRE DE L'ETUDE DU PHENOMENE D'INTERACTION PASTILLE-GAINE (IPG) DANS LES REACTEURS A EAU PRESSURISEE, POUVANT CONDUIRE A LA RUPTURE DE LA GAINE ENTOURANT LE COMBUSTIBLE NUCLEAIRE, PAR UN MECANISME DE CORROSION SOUS CONTRAINTE (CSC) PAR L'IODE DU ZIRCALOY-4. LES RESULTATS OBTENUS AU COURS DE TESTS DE TRACTIONS LENTES INTERROMPUES OU COMPLETES, CONDUITES EN METHANOL IODE OU EN IODE VAPEUR, SUR MATERIAU DE REFERENCE, SUR MATERIAU IRRADIE PAR LES NEUTRONS, ET SUR MATERIAU IMPLANTE EN IODE OU EN ZIRCONIUM, PERMETTENT DE PROPOSER UNE EXPLICATION DE LA RAPIDITE DES RUPTURES OBSERVEES EN SITUATION D'IPG, ET DE FAIRE AINSI LE LIEN ENTRE LES TESTS DE CSC REALISES EN LABORATOIRE, ET LES TESTS DE RAMPE DE PUISSANCE MENES EN REACTEUR EXPERIMENTAL. NOUS MONTRONS EN PREMIER LIEU QUE L'IRRADIATION PAR LES NEUTRONS EST UN PARAMETRE DE PREMIER ORDRE QUI FAVORISE L'AMORCAGE DES FISSURES DE CSC AINSI QUE LEUR PROPAGATION TRANSGRANULAIRE PAR QUASI-CLIVAGE, DU FAIT RESPECTIVEMENT DES EFFETS DE LOCALISATION DE LA DEFORMATION ET DE DURCISSEMENT ASSOCIES A LA PRESENCE DE DEFAUTS D'IRRADIATION. L'IMPLANTATION PAR RECUL DE L'IODE DANS LA GAINE AU COURS DE L'IRRADIATION SEMBLE EN REVANCHE N'AVOIR AUCUN EFFET SUR LA SENSIBILITE DU MATERIAU A LA CSC. NOUS MONTRONS AINSI QUE C'EST BIEN L'IODE RELACHE THERMIQUEMENT DANS LE JEU PASTILLE-GAINE QUI EST RESPONSABLE DES RUPTURES PAR IPG/CSC. UN CALCUL DETAILLE DE LA QUANTITE D'IODE CREEE PAR FISSION AU COURS DE L'IRRADIATION, PUIS RELACHEE DANS LE JEU, NOUS PERMET PAR AILLEURS D'ETABLIR QUE LA CONCENTRATION SURFACIQUE LOCALE EN IODE EN REGARD DES INTERPASTILLES ET DES FISSURES RADIALES DE LA PASTILLE (QUI SONT LES ZONES LES PLUS SOLLICITEES DE LA GAINE EN SITUATION D'IPG) EST SUFFISANTE POUR AUTORISER LA CSC, QUI INTERVIENT EN COMPETITION AVEC LES PHENOMENES DE PASSIVATION. CES RESULTATS SONT EN ACCORD AVEC L'INTERVENTION D'UN MECANISME D'ADSORPTION DE L'IODE SUR LES SURFACES MISES A NU PAR LA SOLLICITATION, MECANISME QUI POURRAIT ETRE ASSISTE PAR UN PROCESSUS D'INTERACTION CORROSION-PLASTICITE, ET/OU PAR LA FORMATION D'IODURES DE ZIRCONIUM SOLIDES ET GAZEUX.
Author: Laurent Brunisholz
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Languages : fr
Pages : 162
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Book Description
ESSAIS EFFECTUES: PRESSURISATION A 350**(O) C, SOUS IODE, DE PORTIONS DE TUBES DE REFERENCE OU PREFISSURES PAR FATIGUE; TRACTION LENTE LONGITUDINALE ET TRANSVERSE A 5MU M/MN A 350**(O) C, SOUS IODE, D'EPROUVETTES USINEES DANS DES TUBES ET DES PLAQUES DE ZIRCALOY; FLEXION TRANSVERSE DE BAGUES USINEES DANS DES TUBES, IMMERGEES DANS DU METHANOL BOUILLANT IODE. CES ESSAIS MONTRENT QUE LA CORROSION SOUS TENSION EST CONSTITUEE DE DEUX PHASES; UNE INITIATION INTERGRANULAIRE DE LA FISSURE, PUIS UNE PROPAGATION TRANSGRANULAIRE DE LA FISSURE
Author: Elodie Risson
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Languages : fr
Pages : 192
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Book Description
Le travail s'inscrit dans l'étude d'un cas de fissuration par CSC rencontré sur des citernes-propane en acier au C-Mn. Les fissures de CSC sont localisées dans une zone baignée par le méthanol préalablement introduit pour piéger l'eau résiduelle et éviter les phénomènes de givrage de gaz. L'objectif de cette étude est de déterminer les mécanismes d'amorçage et de propagation des fissures engagés dans l'endommagement par CSC pour la définition d'un test de classification des aciers vis à vis de leur résistance à la CSC en milieu méthanol. Nous nous sommes intéressés dans un premier temps au comportement électrochimique des aciers en milieu méthanol pollué par de faibles teneurs en eau et acide formique. L'étude montre qu'en milieu aéré, l'acier présente une passivité médiocre et favorable au développement d'une corrosion localisée. Nous montrons ensuite que l'amorçage des fissures à potentiel libre est basé sur un mécanisme de dissolution anodique. La localisation de la dissolution anodique, à travers des effets d'interactions corrosion-déformation, conduit à la formation d'un embryon de fissure et permet à l'hydrogène lié à la réaction cathodique couplée, de pénétrer de manière très localisée dans le matériau. L'hydrogène, au travers des effets d'interactions hydrogène/plasticité est quant à lui responsable de l'avancée de la fissure. A partir de l'étude des mécanismes de fissuration réalisée sur différentes microstructures d'aciers au C-Mn, nous avons défini le rôle des carbures et des phases carburées dans l'endommagement par CSC et préconisé l'emploi de microstructures présentant une meilleure résistance à la CSC. Sur la base de la compréhension des micromécanismes de fissuration, nous avons défini un test de classification des aciers. Ce test est basé sur l'utilisation d'éprouvettes micro-entaillées sollicitées sous contrainte cyclique en dessous de la limite d'élasticité et permet de reproduire de manière accélérée l'endommagement obtenu sur le terrain.
Author: ACHOUR.. BELOUCIF
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Languages : fr
Pages : 171
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Book Description
LE PROBLEME INITIAL DE NOTRE TRAVAIL DE THESE ETAIT LIE A L'ENDOMMAGEMENT DES GAINES DE ZIRCALOY-4 DANS LES REACTEURS DES CENTRALES NUCLEAIRES A EAU PRESSURISEE. LES SOLLICITATIONS AUXQUELLES SONT SOUMISES DES GAINES EN SERVICE ETANT TRES COMPLEXES (IRRADIATION, SOLLICITATION MECANIQUE CYCLIQUE, CORROSION), NOUS NOUS SOMMES POSES POUR L'OBJECTIF D'ETUDIER LES MECANISMES D'ENDOMMAGEMENT DU ZIRCALOY-4 EN FATIGUE PLASTIQUE OLIGOCYCLIQUE DANS UN MILIEU INERTE ET DANS LE METHANOL IODE. NOUS AVONS EGALEMENT ENVISAGE DE DETERMINER LA NATURE (CHIMIQUE OU ELECTROCHIMIQUE) DE L'INTERACTION ENTRE L'IODE ET LA SURFACE DU METAL. LES ESSAIS DE FATIGUE PLASTIQUE OLIGOCYCLIQUE SOUS VIDE ONT ETE EFFECTUES A DEFORMATION PLASTIQUE ET A VITESSE DE DEFORMATION CONSTANTES. LES OBSERVATIONS DE LA SURFACE DES EPROUVETTES A DIFFERENTS NIVEAUX DE L'ENDOMMAGEMENT AINSI QUE LE COMPTAGE SYSTEMATIQUE DES MICROFISSURES SUPERFICIELLES ONT PERMIS DE DECRIRE DE MANIERE DETAILLEE LA SUCCESSION DES EVENEMENTS PRECEDANT LA RUPTURE FINALE. LES ESSAIS DE FATIGUE-CORROSION DANS LE METHANOL IODE (POUR LES MEMES CONDITIONS DE SOLLICITATION) ONT MIS EN EVIDENCE UN ROLE NEFASTE TRES MARQUE DE L'IODE SUR LA RESISTANCE DU ZIRCALOY-4 AUX SOLLICITATIONS CYCLIQUES. LES OBSERVATIONS PROUVENT L'EXISTENCE D'UN EFFET DE SYNERGIE TRES FORT ENTRE L'ENDOMMAGEMENT MECANIQUE CYCLIQUE ET LA CORROSION. AINSI, LES EVENEMENTS CONDUISANT A LA RUPTURE FINALE EN FATIGUE-CORROSION DIFFERENT TOTALEMENT DE CEUX OBSERVES EN FATIGUE SOUS VIDE
Author: Emilien Durif
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
La corrosion sous contrainte (CSC) est un phénomène synergique d'endommagement qui résulte d'un processus de corrosion (dissolution, adsorption) et d'une rupture mécanique (fissuration). Les mécanismes de couplage mécano-électrochimique en pointe de fissure nécessaires à la compréhension du phénomène sont encore mal connus puisqu'ils dépendent du système d'étude (métal/milieu agressif) et font intervenir de nombreux facteurs mécaniques et électrochimiques. Dans cette thèse, nous nous proposons d'étudier les interactions réciproques entre la dissolution et l'état de contrainte mécanique en pointe de fissure (facteurs d'intensité des contraintes) pour le cas du Zircaloy-4 en milieu aqueux halogéné. Les éprouvettes sont d'abord pré-fissurées par fatigue à l'air avec la technique du Load-Shedding, ce qui permet alors de maîtriser le facteur d'intensité des contraintes résiduel de pré-fissuration par fatigue. Ensuite, une pré-oxydation thermique est réalisée pour produire une couche de film passif sur les surfaces de l'éprouvette. Les réactions électrochimiques sont alors concentrées en pointe de fissure qui induit également une concentration des effets mécaniques. Des techniques de corrélation d'images sont développées dans le but d'identifier les facteurs d'intensité des contraintes et d'estimer la longueur de fissure en temps réel. Ainsi des essais originaux de CSC, permettant d'imposer les facteurs d'intensité en pointe de fissure, sont conduits et les résultats montrent alors clairement les effets synergiques entre l'évolution des mesures mécaniques et des courants de dissolution. D'autre part, l'existence d'un facteur d'intensité des contraintes seuil de propagation en CSC, présentant une forte dépendance à l'histoire de chargement et à la variation de l'état de contrainte locale en pointe de fissure (variation des facteurs d'intensité des contraintes), est mise en évidence. Ceci montre alors que la plasticité doit évoluer pour que la dissolution se produise. Ainsi, le temps caractéristique d'arriver de nouvelles dislocations en pointe de fissure ne doit pas dépasser la durée caractéristique des réactions de passivation. Enfin sur la base des résultats expérimentaux, un modèle de loi de propagation phénoménologique de fissure en CSC est proposé et ses paramètres sont identifiés et validés à partir de différents essais de CSC.
