Étude expérimentale du comportement en fluage et corrosion sous contrainte d'un titane non allié de grade 4 : application à un cas d'endommagement en service

par Hélène Paties

Thèse de doctorat en Sciences et génie des matériaux

Sous la direction de Thierry Magnin.

Soutenue en 2002

à Grenoble INPG en cotutelle avec Saint-Etienne, EMSE .

mots clés

Résumé

Le comportement en fluage et corrosion sous contrainte d'un titane non allié de grade 4 noté T60 est analysé en laboratoire afin d'identifier les mécanismes d'endommagement par fissuration d'un joint soudé d'une pièce en service de la DGA. A partir des conditions de mise en forme et des conditions de service, l'endommagement a pu être reproduit en laboratoire, via des sollicitations de fluage et de corrosion sous contrainte. Dans l'étude du comportement en fluage, l'influence de la charge imposée, de la température et de la vitesse de chargement est prise en compte. Une contrainte seuil, délimitant les domaines de fluage-saturation et de fluage-rupture est nettement mise en évidence. Dans le domaine du fluage-rupture, non seulement la charge imposée mais aussi la température aggravent l'endommagement (via la valeur de la contrainte seuil et du type de faciès de rupture), laissant apparaître des " conditions de fragilité " du matériau. Des essais de fluage-corrosion conduits pour reproduire les conditions de service de la pièce expertisée montrent : (i) une sensibilité au potentiel d'abandon avec une accélération du temps d'amorçage des fissures, (ii) une forte diminution de l'allongement à rupture potentiel cathodique avec un aspect fragile des faciès de rupture décrits en terme de pourcentage de clivage par rapport au fluting. Les effets de l'hydrogène sont ainsi évoqués. Ces résultats conduisent à la proposition d'un scénario d'endommagement par fissuration de la pièce, qui comprend le début de propagation par fluage-corrosion de fissures amorcées lors du soudage. Plus les fissures progressent, plus l'endommagement de fluage prend de l'importance. Une discussion en terme de faciès de rupture (fluting et clivage) permet d'étayer le scénario proposé et ouvre de nouvelles perspectives sur le comportement mécanique du titane non allié en présence d'hydrogène.

Titre traduit

Creep and stress corrosion cracking behaviour of commercially pure titanium : application to a pratical damage

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