Amorçage et propagation des fissures de fatigue dans un acier pour tubes de transport de gaz : Identification des lois d'endommagement et application aux structures tubes sous pression interne

par Chérif Mokhdani

Thèse de doctorat en Sciences et génie des matériaux

Sous la direction de André Pineau.

Soutenue en 1995

à Paris, ENMP .

mots clés

• Acier -- Fatigue

Résumé

En raison des risques de perte de confinement de gaz, suite a un accident, le gaz de France accorde une grande importance a la sécurité de fonctionnement de ses ouvrages. Dans le cadre des actions pour la sécurité, un projet est consacre aux méthodes de réparation des canalisations de transport de gaz. Un critère d'amorçage simple et facile a mettre en ouvre a été établi a partir de résultats d'essais sur éprouvettes entaillées et sollicitées en flexion quatre points. Celui-ci consiste a relier le nombre de cycles a amorçage, na, a l'amplitude de contrainte, calculée en élasticité a une distance caractéristique, d du défaut. L'effet des contraintes résiduelles sur le critère d'amorçage a été étudie. Dans le domaine des faibles nombres de cycles, l'effet des contraintes résiduelles qu'elles soient de traction ou de compression, est négligeable. Apres identification d'une loi de comportement cyclique du matériau, la simulation numérique a montre que la relaxation des contraintes résiduelles durant la fatigue explique ces effets observes expérimentalement. Pour estimer la durée de vie résiduelle d'un tube fissure, la connaissance des lois de propagation est nécessaire. Celles-ci ont été déterminées aussi bien pour le métal de base que pour les joints de soudures. L'effet des contraintes résiduelles a été étudie. Par ailleurs, en raison de la faible épaisseur et de la forte courbure de certains tubes de transport de gaz, une nouvelle méthodologie expérimentale adaptée aux structures gazières a été développe. Celle-ci consiste à déterminer les lois de propagation a partir d'essais de fissuration sur éprouvette anneau sollicitée en compression repetee. Des essais de fatigue a échelle réelle ont été réalises sur des tubes comportant une entaille ou une entaille dans un enfoncement. L'application du critère d'amorçage a donne des résultats encourageants. Dans le domaine des faibles nombres de cycles (domaine d'utilisation des tubes de transport de gaz), on a montre que l'enfoncement peut être traite comme un simple problème de géométrie dont le critère d'amorçage tient compte implicitement

Titre traduit

Fatigue crack initiation and propagation in steels for gas pipelines. Identification of damage law and application to pipelines structures subjected to internal pressure

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