Etude du comportement en fluage de la zone adoucie

Les géométries d’éprouvettes sont les mêmes pour les deux matériaux testés (zone adoucie réelle et microstructure de synthèse). Le dimensionnement des essais ainsi que les géométries des éprouvettes sont présentés dans le paragraphe 4.1. Les calculs préliminaires ont également permis de s’assurer que la zone déformée viscoplastiquement restait confinée entre les lèvres de l’entaille. Plusieurs essais de fluage ont été effectués, à des niveaux de contrainte nette variant de 335 à 390 MPa, ce qui correspond à des niveaux de contraintes de von Mises dans la section de l’entaille variant de 205 à 240 MPa, calculés avec le modèle de comportement de Panait, [Panait, 2010] (Partie 4.1.6). Les contraintes réellement atteintes ont été recalculées avec le modèle établi. Le Tableau 4-17 récapitule l’ensemble des essais de fluage menés sur éprouvettes entaillées en zone adoucie. Les contraintes réelles atteintes au niveau de l’entaille ont ensuite été recalculées. D’après ces courbes de fluage, le stade secondaire représente une fraction importante de la durée de l’essai. Ce constat est illustré sur la Figure 4-87, où sont tracées les évolutions des vitesses d’ouverture d’entaille en fonction du temps, pour chaque essai. La courbe de l’essai à 335 MPa présente un défaut d’acquisition.

Les observations, faites jusqu’à un grandissement de 500, ne révèlent pas la présence d’endommagement. Seules quelques cavités sont observables au sein de la zone entaillée, près du faciès de rupture (Figure 4-88 b)). La présence de l’entaille n’a donc pas accéléré suffisamment l’endommagement pour faire apparaître les mécanismes attendus lors de la rupture à long-terme (cavités aux joints), du moins à fortes contraintes. Le fait que le stade tertiaire soit aussi court sur cette éprouvette pourrait provenir d’une forte instabilité viscoplastique ou d’une fissuration interne non détectée en coupe. Ce point reste cependant à vérifier. L’épaisseur de la couche d’oxyde au niveau du faciès a rendu difficile cet examen. Les données de fluage à 550 °C sur les éprouvettes entaillées en zone adoucie réelle et simulée, sont comparées aux données des essais sur joints soudés, en contraintes nominales et en contraintes de von Mises, respectivement sur la Figure 4-90 et la Figure 4-91. Les contraintes de von Mises correspondent aux valeurs recalculées à partir du modèle présenté dans la partie suivante. L’évolution des contraintes de von Mises et axiales le long de la section minimale de l’entaille calculées avec le modèle obtenu, est présentée en annexe 7.4.1.1. Ces profils sont comparés à ceux obtenus à l’aide de la loi de Panait *Panait, 2010+ (Paragraphe 7.3).

Résultats des essais de fluage sur éprouvettes en microstructure de la zone adoucie simulée 

A la plus forte contrainte de von Mises (240 MPa visée), les éprouvettes entaillées en zone adoucie ainsi que les éprouvettes en microstructure de synthèse, ont des durées de vie comparables aux éprouvettes prélevées dans le sens travers du joint soudé avec produit d’apport Thermanit. A ces niveaux de contraintes, le comportement en fluage du joint soudé semble gouverné par la zone adoucie réelle. A 215 MPa, les temps à rupture du joint soudé et de l’éprouvette entaillée en zone adoucie sont proches. Néanmoins, les éprouvettes en microstructure de synthèse ont une durée de vie plus élevée. Les durées de vie des éprouvettes non rompues sont actuellement deux à trois fois supérieures au temps à rupture de l’éprouvette entaillée en zone adoucie réelle. synthèse est une bonne reproduction de la zone adoucie réelle pour des niveaux de contraintes élevés. Néanmoins, ce constat n’est pas valable pour des contraintes plus faibles, pour des durées de vie supérieures à 5000h ou 6000h. La démarche n’est pas conservative sur le long-terme dans le cas du joint soudé de l’étude, testé à 550 °C. Deux phénomènes peuvent être à l’origine de cet écart. D’une part, cela peut être lié à une mauvaise reproduction de la microstructure de la zone adoucie, et en particulier à la température de détensionnement plus élevée qui a été employée pour satisfaire au critère de dureté après PWHT. D’autre part, la faible résistance de la zone adoucie peut être liée à un effet de structure. En effet, la zone adoucie réelle est confinée entre deux zones différentes (la zone fondue et le métal de base) présentant une meilleure tenue en fluage. Ce confinement modifie la répartition des contraintes et des déformations dans la structure. La zone adoucie de synthèse possède un volume plus important que la zone adoucie réelle et est confinée entre deux zones de même microstructure, celle du métal de base, moins résistantes que la zone fondue. La zone adoucie simulée est donc probablement moins confinée que la zone adoucie réelle.