Fatigue des joints soudés hétérogènes : rôle des contraintes résiduelles et aspects métallurgiques

par Abdel Illah Zahouane

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de André Pineau.

Soutenue en 1988

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des Sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .


  • Résumé

    Dans les centrales nucléaires, des raisons économiques conduisent à remplacer les pièces massives en acier inoxydable par des pièces en acier faiblement allié protégé par un recouvrement d'acier inoxydable (revêtement des cuves des réacteurs à eau pressurisée). Or l'existence de fissures dans ce type de jonctions, sous le revêtement des cuves et surtout des tubulures, a conduit à s'interroger sur les causes et les processus d'apparition de ces défauts. En général, il est admis que les contraintes résiduelles sont parmi les facteurs qui provoquent cette fissuration. Pour déterminer ces contraintes, des mesures ont été réalisées par la méthode du trou, méthode faisant appel au perçage d'un trou par électroérosion au centre d'une rosette de jauges collée à la surface du matériau. Cette technique n'est en principe valable que dans le cas d'un champ de contraintes uniforme, dans le cas d'un champ de contraintes non uniforme (ce qui est le cas des joints soudés hétérogènes) on utilise une fonction de transmissibilité. Les résultats des mesures permettent d'expliquer les phénomènes de ralentissements et arrêts de propagation des fissures observés lors des essais de fatigue réalisés sur des éprouvettes C. T. Prélevées dans le joint. Le facteur d'intensité de contrainte (variable couramment utilisée pour caractériser le comportement à la fissuration des matériaux) dû aux contraintes résiduelles est calculé par la méthode des fonctions poids, méthode basée sur le principe de superposition. L'amplitude de ce facteur ainsi calculé permet une explication qualitative du phénomène observé en fatigue. Une autre approche plus quantitative basée sur l'utilisation du facteur d'intensité de contrainte efficace permet de mieux décrire, l'influence des contraintes résiduelles sur la propagation des fissures dans le joint soudé hétérogène.

  • Titre traduit

    Fatigue of heterogeneous welded joints : effect of residual stresses and metallurgical aspects


  • Résumé

    Ferritic austenitic welded joints are complex junctions often difficult to obtain and are subjected to special service loadings due to the presence of dissimilar materials having different chimical and physical properties. Some nuclear reactor components are loaded in such a way that fatigue resistance of these joints is involved. In this work, the effect of residual stresses on crack propagation in a ferritic austenitic welded joint has been taken in consideration. For this purpose, residual stresses measurements on the joint have been performed. Measurements of these stresses have been obtained by hole drilling method (drilling of a hale at the center of a gauge roset stuck at the surface of the material). The presence of non un1form residual stress field, (due in particular to the difference between the expansion coefficients of the steels used to manufacture the joint), implies the use of special function called transmissibility function, to calculate residual stresses in the thicness of different samples used in this study. All the results obtained allow the explain the phenomenon encountered during crack propagation, in particular, the decrease of the crack propagation rate observed in some cases. As a matter of fact, high levels of residual stresses have been measured in the ferritic steel, near the ferritic austenitic weld boundary. These residual stresses produce the decrease of the crack propagation rate in this zone. To take into account this internal stress field, we suggest to calculate residual stress intensity factors Kres derived by weight. Function methods. When crack propagates, the effective stress intensity factor range ΔKeff is given by: ΔKeff = K appl. Max. + Kres

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Informations

  • Détails : 1 vol. (285 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chapitres

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(1988)217
  • Bibliothèque : Centre Technique du Livre de l'Enseignement supérieur (Marne-la-Vallée, Seine-et-Marne).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TH2014-035066
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