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Thèse soutenue

Propagation rapide et arrêt des fissures dans les aciers pour gazoducs : rupture par clivage et rupture ductile

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Auteur / Autrice : Thierry Iung
Direction : André Pineau
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences appliquées
Date : Soutenance en 1994
Etablissement(s) : Paris, ENMP

Résumé

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La maitrise de la propagation et de l'arrêt d'une fissure dans un gazoduc permet d'atteindre un niveau de fiabilité plus élevé. Dans ce cadre, nous nous sommes intéressés, sur un acier pour tubes Ferrito-perlitique, à la rupture par clivage (A -196c) et à la rupture ductile (A +20c). Dans chaque cas, des expériences originales nous ont permis d'étudier précisément la propagation et l'arrêt des fissures. Pour nos géométries d'essai, des simulations numériques en dynamique nous ont montré que les effets d'inertie, liés à la vitesse de propagation élevée (500 à 1000m/s pour le clivage et 30m/s pour la déchirure ductile), sont négligeables. Cependant, la grande vitesse de déformation à la pointe de la fissure entraine notamment une augmentation de la limite d'élasticité de l'acier, et donc du niveau de contrainte en pointe de fissure. Ce phénomène permet d'expliquer la diminution, observée expérimentalement en clivage, de la ténacité de l'acier lorsque la vitesse de propagation augmente. La conclusion est inversée pour la rupture ductile car la propagation de la fissure est alors contrôlée, non plus par la contrainte, mais par la déformation. Les mécanismes de rupture sont étudiés sur des coupes métallographiques et des examens fractographiques. La déchirure ductile rapide se caractérise par l'apparition d'une localisation de la déformation qui entraine une rupture prématurée de l'acier, et donc une chute de sa ténacité. En clivage, le phénomène important est la présence de ligaments de matière laissés en arrière du front de fissure lorsque celle-ci avance. La majeure partie de l'énergie est dissipée lors de la déchirure de ces ligaments, plus ou moins nombreux d'un essai à l'autre. Leur distribution statistique a été reliée, par un modèle simple et de manière quantitative, à la forte dispersion dans les mesures de ténacité à l'arrêt. Ces observations nous ont permis de donner des guides pour la production d'aciers plus résistants vis-à-vis de la propagation des fissures