Thèse Année : 1998

Stress corrosion cracking of alloy 600 in high temperature water : contribution of a phenomenological approach to understanding of mechanisms

Fissuration par corrosion sous contrainte de l'alliage 600 dans l'eau à haute température : contribution d'une approche phénoménologique à la compréhension des mécanismes

Résumé

The objective of this study is to better understand the stress corrosion cracking mechanism of alloy 600 in high temperature water. More precisely, it has determined, from quantitative phenomenological data, what is (or what is) the mechanism (s) likely to account for the initiation and propagation of cracks. The main quantitative crack initiation data obtained are as follows: a) a quarter of the grain boundaries that can initiate cracks are cracks; b) The density of crack initiation increases with the hydrogen content of the medium. These results suggest that priming is not due solely to dissolution; Hydrogen uptake appears to be involved in the priming mechanism. With regard to the propagation of cracks, an acceleration, observed only for the largest cracks, has been demonstrated on a material without a layer crimped on its surface. This acceleration can be explained by a critical value of the stress intensity factor, by the confinement of a species at the crack tip, by the crossing of a microstructural barrier or by a collective mechanical effect. As for the slow propagation velocity, a) it is a decreasing function of the density z of fissures deeper than the fissure considered; b) it is proportional to the rate of deformation at the power of 0.6 whatever the value of z; c) it is maximum for a given value of the hydrogen content of the medium (whatever the value of z). Mechanisms based on the formation of a new phase (shen and shewmon, scott models) as well as those based on corrosion-plasticity interactions (model of magnin) are able to account for all of these results. Moreover, these mechanisms proposed to explain the propagation seem to be applicable also to priming.

L'objectif de cette etude est de mieux comprendre le mecanisme de fissuration par corrosion sous contrainte de l'alliage 600 dans l'eau a haute temperature. Elle a consiste plus precisement a determiner, a partir de donnees quantitatives phenomenologiques, quel est (ou quels sont) le (ou les) mecanisme(s) susceptible(s) de rendre compte de l'amorcage et de la propagation des fissures. Les principales donnees quantitatives relatives a l'amorcage des fissures obtenues sont les suivantes : a) un quart des joints de grains susceptibles d'amorcer des fissures sont fissures ; b) la densite de fissures amorcees augmente avec la teneur en hydrogene du milieu. Ces resultats laissent a penser que l'amorcage n'est pas du uniquement a la dissolution ; l'absorption d'hydrogene semble etre impliquee dans le mecanisme d'amorcage. En ce qui concerne la propagation des fissures, une acceleration, observee uniquement pour les plus grandes fissures, a ete mise en evidence sur un materiau sans couche ecrouie a sa surface. Cette acceleration peut etre expliquee par une valeur critique du facteur d'intensite de contrainte, par le confinement d'une espece en fond de fissure, par le franchissement d'une barriere microstructurale ou encore par un effet mecanique collectif. Quant a la vitesse de propagation lente, a) elle est une fonction decroissante de la densite z de fissures plus profondes que la fissure consideree ; b) elle est proportionnelle a la vitesse de deformation a la puissance 0,6 quelle que soit la valeur de z ; c) elle est maximale pour une valeur donnee de la teneur en hydrogene du milieu (quelle que soit la valeur de z). Des mecanismes bases sur la formation d'une nouvelle phase (modeles de shen et shewmon, de scott) ainsi que ceux bases sur des interactions corrosion-plasticite (modele de magnin) sont en mesure de rendre compte de l'ensemble de ces resultats. De plus, ces mecanismes proposes pour expliquer la propagation semblent pouvoir s'appliquer aussi a l'amorcage.

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Pascale Abadie. Fissuration par corrosion sous contrainte de l'alliage 600 dans l'eau à haute température : contribution d'une approche phénoménologique à la compréhension des mécanismes. Sciences de l'ingénieur [physics]. Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, 1998. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01778990⟩
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