Comportement et endommagement en fatigue oligocyclique d'un acier inoxydable austénitique 304L en fonction de l'environnement (vide, air, eau primaire REP) à 300°C. - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2011

Comportement et endommagement en fatigue oligocyclique d'un acier inoxydable austénitique 304L en fonction de l'environnement (vide, air, eau primaire REP) à 300°C.

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Laurent de Baglion de La Dufferie
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 910106

Résumé

Nowadays, for nuclear power plants licensing or operating life extensions, various safety authorities require the consideration of the primary water environment effect on the fatigue life of Pressurized Water Reactor (PWR) components. Thus, this work focused on the study of low cycle fatigue damage kinetics and mechanisms, of a type 304L austenitic stainless steel. Several parameters effects such as temperature, strain rate or strain amplitude were investigated in air as in PWR water. Thanks to targeted in-vacuum tests, the intrinsic influence of these parameters and environments on the fatigue behaviour of the material was studied. It appears that compared with vacuum, air is already an active environment which is responsible for a strong decrease in fatigue lifetime of this steel, especially at 300°C and low strain amplitude. The PWR water coolant environment is more active than air and leads to increased damage kinetics, without any modifications of the initiation sites or propagation modes. Moreover, the decreased fatigue life in PWR water is essentially attributed to an enhancement of both initiation and micropropagation of "short cracks". Finally, the deleterious influence of low strain rates on the 304L austenitic stainless steel fatigue lifetime was observed in PWR water environment, in air and also in vacuum without any environmental effects. This intrinsic strain rate effect is attributed to the occurrence of the Dynamic Strain Aging phenomenon which is responsible for a change in deformation modes and for an enhancement of cracks initiation.
La prise en compte des effets d'un environnement actif, tel que le milieu eau primaire REP (Réacteur à Eau Pressurisée), sur la durée de vie en fatigue des composants de réacteurs, est aujourd'hui exigée par certaines autorités de sûreté pour la conception et pour la prolongation de licences d'exploitation des centrales nucléaires. Dans ce contexte, ce travail a eu pour objectif, la compréhension des cinétiques et des mécanismes d'endommagement en fatigue oligocyclique de l'acier inoxydable austénitique 304L utilisé notamment, pour la fabrication de tuyauteries de refroidissement du circuit primaire des centrales REP. Différents paramètres d'essai (température, vitesse et amplitude de déformation) ont été testés dans l'air ainsi qu'en milieu eau REP. Par le biais d'essais conduits également sous vide secondaire, l'influence intrinsèque de ces paramètres ainsi que les effets des environnements air et eau REP, sur le comportement et sur la durée de vie en fatigue, ont été étudiés. Il ressort de ce travail expérimental que l'air est un milieu actif qui entraîne par rapport au vide, une chute importante de la durée de vie en fatigue de l'acier 304L, notamment à 300°C et faible amplitude de déformation. Le milieu eau REP est plus actif encore et entraîne par rapport à l'air, une accélération des cinétiques d'endommagement, sans modifications de la nature des sites d'amorçage ou des modes de propagation des fissures. De plus, la chute de la durée de vie en milieu primaire, est essentiellement attribuée à l'accélération de la phase d'amorçage et de la phase de micropropagation (croissance des fissures courtes), plus qu'à l'augmentation des vitesses de propagation des fissures longues. Enfin, l'influence néfaste d'une diminution de la vitesse de déformation sur la durée de vie en milieu eau primaire REP a aussi été constatée dans l'air mais également sous vide, en l'absence d'effets d'environnement. Cet effet intrinsèque de la vitesse de déformation est attribué au phénomène de vieillissement dynamique qui provoque des changements de mécanismes de déformation ainsi qu'une accélération de l'endommagement.
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Dates et versions

tel-00623190 , version 1 (13-09-2011)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00623190 , version 1

Citer

Laurent de Baglion de La Dufferie. Comportement et endommagement en fatigue oligocyclique d'un acier inoxydable austénitique 304L en fonction de l'environnement (vide, air, eau primaire REP) à 300°C.. Sciences de l'ingénieur [physics]. ISAE-ENSMA Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et d'Aérotechique - Poitiers, 2011. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00623190⟩
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