Comportement mécanique du métal de base

La Figure 2-37 présente l’évolution des contraintes nominales en fonction de l’allongement (ΔL/Lo) de l’acier, aux différentes vitesses de déformation initiale. Les essais ont été réalisés sur des éprouvettes cylindriques prélevées à mi-épaisseur dans le sens longitudinal du tube. La longueur utile est de 30 mm et le diamètre est de 4 mm. Le déplacement du vérin est mesuré au cours de l’essai. La rigidité de la machine a été prise en compte pour chaque courbe. Giroux et al. *Giroux et al., 2010+ ont évalué la dureté de l’acier à 224 +/-4 Hv30 le long de l’épaisseur du tube ainsi que dans les sections parallèles et perpendiculaires à l’axe du tube. La dureté dans le métal de base détensionné, mesurée dans la section parallèle à l’axe du tube, est de 230 Hv1. Compte-tenu des incertitudes liées à la différence de la charge appliquée pour mesurer la dureté, les valeurs de dureté du métal de base détensionné et non détensionné, sont similaires. Les données obtenues sur le métal de base non détensionné sont donc considérées comme applicables au métal de base détensionné.  Les résultats des essais de traction sont présentés dans le Tableau 2-17. Les points A et B sont repérés sur la Figure 2-38 qui présente la courbe de traction de l’essai réalisé à 2,5.10-4 s-1.

Les résultats de ces essais mettent en évidence la dépendance à 550°C du comportement en traction du matériau envers la vitesse de déformation imposée. Pour des plus grandes vitesses, la contrainte maximale avant rupture est plus élevée, de même que la limité d’élasticité. Ce phénomène est lié aux changements microstructuraux et aux effets de viscosité intervenant aux températures élevées (supérieures à 500 °C). Des constats similaires ont été faits par plusieurs auteurs sur des aciers Grade 92 [Panait, 2010] mais également sur des aciers Grade 91 [Vivier, 2007, Gaffard, 2005, Yaguchi and Takahashi 1999]. microstructurales dans une éprouvette suite aux sollicitations en traction afin d’expliquer l’adoucissement qui se produit à 550°C et qui se manifeste par une pente négative constante sur une portion relativement longue de la courbe de traction, une fois la contrainte maximale atteinte.  En premier lieu, il a constaté que l’endommagement dans l’éprouvette loin de la zone de striction est négligeable. La croissance des cavités au cours de la déformation uniaxiale est presque inexistante jusqu’à l’apparition de la striction localisée. En second lieu, il a observé la microstructure de l’acier à l’échelle du bloc de lattes à travers des cartographies en EBSD. Ces analyses ne révèlent aucune évolution de la microstructure après sollicitation en traction à 550°C (Figure 2-40). Les cartographies en IPF sont prises selon la direction Z, qui correspond à l’axe orthoradial du tube.

Il a constaté une augmentation de 21% de la taille des sous-grains après l’essai à 550°C. Il a évalué la taille moyenne des sous-grains à 0,37 µm avant l’essai et à 0,43 µm après l’essai. Cette évolution est donc notable. La sous-structure avant et après essai, est observable sur les micrographies de la Figure 2-41. Les essais ont été menés au CEA/SRMA. Ils ont été réalisés sur des éprouvettes cylindriques de longueur utile de 30 mm et de diamètre 8 mm (Figure 2-42). Les éprouvettes ont été prélevées à mi- épaisseur le long de l’axe longitudinal du tube. La déformation axiale a été mesurée par un extensomètre capacitif attaché sur la partie utile.  Neuf essais de fluage à 550°C ont été réalisés pour des contraintes nominales entre 145 à 235 MPa. Certains sont encore en cours. Les résultats de ces essais sont rassemblés dans le Tableau 2-19. Les courbes de fluage sont présentées sur la Figure 2-43 et la Figure 2-44.  On constate de manière inattendue que la courbe de l’essai à 185 MPa est au-dessus de celle à 190 MPa. En outre, la vitesse minimale de fluage de l’essai à 185 MPa est supérieure à la vitesse minimale de fluage à 190 MPa, dans le cas où le stade secondaire est atteint sous 185 MPa.