Étude de la sensibilité à la corrosion sous contrainte de laitons biphasés : Conception d'un test accéléré d'évaluation de la sensibilité à la corrosion sous contrainte de composants de robinetterie gaz

Study of the susceptibility of two-phase brass to stress corrosion cracking : Design of an accelerated test to evaluate the susceptibility of gas transfer valves to stress corrosion cracking

• Auteur / Autrice : Clément Berne
• Direction : Christine Blanc
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Science et Génie des Matériaux
• Date : Soutenance le 19/11/2015
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la Matière (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre Inter-universitaire de Recherche et d’Ingénierie des Matériaux (Toulouse ; 1999-....)
• Jury : Président / Présidente : Nicolas Dacheux
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christine Blanc, Florence Pettinari-Sturmel, Eric Andrieu, Isabelle Aubert
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Eliane Sutter, Juan Creus

Mots clés

Mots clés contrôlés

Robinetterie (appareils)

Métaux -- Corrosion sous contrainte

Science des matériaux

Mots clés libres

Métallurgie

Corrosion sous contrainte

Laiton α,β’

Dézincification

Test

Metallurgy

Stress corrosion cracking

Α,β’ brass

Dezincification

Test

Résumé

Les ruptures imprévisibles de composants de robinetterie gaz constituent une problématique majeure de la sûreté du réseau de GrDF. Actuellement, la prévention des risques de rupture repose sur la réalisation de tests accélérés de sensibilité à la corrosion sous contrainte (CSC), préalablement à la mise en service des composants de robinetterie en laiton. Il s'agit d'éviter des accidents, au caractère potentiellement très dommageable, du fait de l'inflammabilité des gaz transportés. Or, dans certains cas, des endommagements prématurés de composants de robinetterie sont toujours constatés. Les limites du test de sensibilité actuel SROB 100 NF ont été démontrées par le CETIM ; définir un nouveau test accéléré, plus représentatif des endommagements constatés en service sur les éléments de robinetterie, et conduisant à des résultats reproductibles est donc crucial. Ce test devra être facilement adaptable sur site industriel afin de permettre aux industriels fabricants de valider la conformité des lots de pièces vis-à-vis de leur sensibilité à la CSC. Ainsi, les travaux de thèse reposent sur une démarche intégrant d'une part, la compréhension des mécanismes de CSC affectant les pièces en laiton α,β’ CuZn40Pb2 (CW617N) et d'autre part, la capacité à reproduire les endommagements observés en service, de manière accélérée. Grâce aux résultats obtenus, l'étude permet d’envisager l'industrialisation d’un nouveau test en milieu nitrate, à pH 11 sous polarisation anodique. La reproductibilité de l'endommagement obtenu et sa représentativité vis-à-vis des dommages observés en service comme le caractère discriminant du test vis-à-vis des états métallurgiques les moins résistants ont été démontrés.

The unpredictability of ruptures which occur in the gas transfer valves of the French gas network (GrDF), though sporadic, is a major security issue. Currently, the risk prevention is performed through accelerated tests (SROB100 NF) on gas transfer valves to determine their susceptibility to stress corrosion cracking (SCC). The goal behind this test protocol is to avoid serious accidents due to the flammability of the gas being transported. However, in some cases, premature ruptures of gas transfer valves are still being recorded. The limits of the current test protocol SROB 100 NF have been highlighted by the CETIM and therefore, to define a new accelerated test, more reproducible and representative of the damage observed during the service life of the pipework element is crucial. This new protocol has to be easily integrated into the current industrial set-up to allow for quick confirmation of the conformity of the pieces with regards to their susceptibility to SCC. To this end, the current study had a two-pronged approach. First, to understand the SCC mechanisms affecting brass specimen - α,β’ brass CuZn40Pb2 (CW617N); second, to reproduce the damage observed in real time, in an accelerated manner. In conclusion, the results of the study have paved the way for the industrialization of a new test in nitrate solution, at pH 11 under constant anodic polarization. This new test has proven to be reproducible and produces damage characteristics similar to those observed during service life. This study has also brought into evidence the discriminating characteristic of the test, allowing the identification of the metallurgical states of the alloy that are the least resistant to SCC.