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Prédiction de la non-rupture fragile dans un joint soudé en acier C-Mn dans le domaine de la transition fragile/ductile

type de publication      thèse de doctorat
date de publication 19-11-2009
auteur(s) Nguyen Thai Ha
jury Degallaix S.; Niclaeys C.; Marie S.; Bompard P.; Bézine G.; Kondo D.; Gilles P. Chapuliot S.
école Ecole Centrale de Lille
  
résumé Ce travail de thèse s’inscrit dans le contexte de la sûreté nucléaire, et plus précisément, de l’intégrité des circuits secondaires des Réacteurs à eau pressurisée (REP). Le problème posé est celui de la rupture d’une structure tubulaire mince en acier ferritique peu allié, comportant de nombreuses soudures d’aboutement, l’acier ferritique en question et sa soudure présentant une zone de transition de ténacité fragile/ductile. De plus, les soudures présentent, au niveau du bourrelet de soudage, une géométrie propice à l’apparition de fissures de fatigue, dû aux vibrations et dilatations de l’ensemble. Ces fissures entraînent le risque de rupture totale du composant. L’objectif de la thèse est d’établir un critère de non rupture par clivage de structures minces soudées en acier ferritique, applicable aux structures réelles.

L’étude porte donc sur le comportement à rupture de structures minces soudées dans le domaine haut de la transition fragile/ductile. Elle a pour objectif de développer le modèle en contrainte seuil initialement développé par Chapuliot, qui permet de prédire la non-rupture par clivage de cette structure soudée. Le modèle est identifié pour la soudure de l’acier au C-Mn de construction nucléaire, en s’intéressant plus particulièrement à la limite supérieure du domaine de transition.

Une contrainte seuil, en-dessous de laquelle le clivage ne peut avoir lieu, est identifiée à partir d’essais de traction à basses températures sur éprouvettes axisymétriques entaillées prélevées dans le joint soudé. Cette contrainte seuil permet de définir le volume seuil, ou volume dans lequel les contraintes principales maximales dépassent la contrainte seuil au cours de l’essai.

L’analyse au MEB des faciès des éprouvettes rompues montre que la zone fondue brute de solidification dans la ZAT est la zone la plus susceptible de cliver. La relation entre la probabilité de rupture fragile et le volume seuil dans cette zone est établie via une fonction de sensibilité, grâce à des essais sur éprouvettes CT et à leur simulation multi-matériaux.

Le modèle ainsi identifié est testé pour prévoir la non rupture par clivage d’éprouvettes SENT prélevées dans le joint soudé et sollicitées en traction. Les résultats obtenus sont encourageants relativement à la transférabilité du modèle à la structure réelle.
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