Etude du métal de base Grade 92 détensionné

Les tubes d’acier Grade 92 de l’étude ont été assemblés par soudage. Un traitement thermique post-soudage (PWHT) a été appliqué à la soudure afin de réduire les contraintes internes introduites lors du procédé de soudage. Il consiste en un revenu de 2h à 760 °C. Une caractérisation microstructurale approfondie du métal de base détensionné, à différentes échelles de la microstructure, est détaillée dans cette partie. Brozda et Zeman [Brozda et Zeman, 1996] indiquent qu’un traitement thermique minimal à 750 °C pendant 3h est requis afin de relâcher une grande partie des contraintes résiduelles et de conférer au matériau des propriétés en ténacité suffisantes. La microstructure martensitique du métal de base détensionné, formée en paquets et en blocs de lattes est observable sur la micrographie de la Figure 2-7. La surface de l’échantillon a été polie puis attaquée au réactif de Villela. Une caractérisation approfondie de la microstructure du métal de base à l’échelle du bloc de lattes a été réalisée. L’étude s’est portée sur les blocs et non sur les anciens grains austénitiques car l’échelle du bloc de lattes est considérée comme étant la plus pertinente pour l’étude de la tenue en fluage. Plusieurs zones du métal de base détensionné ont été étudiées à travers des cartographies EBSD (Electron Backscattered Diffraction ou diffraction des électrons rétrodiffusés). Les cartographies ont été réalisées avec un MEB-FEG ZEISS DSM 982 Gemini, sous une tension de 20 kV, une distance de travail de 19mm, un angle d’inclinaison de 70° et un courant de sonde de quelques dixièmes de nA. Trois cartographies ont été réalisées dans le métal de base et leur caractéristiques sont données dans le Tableau 2-7. La cartographie MB2 du métal de base est de dimension inférieure aux autres mais avec un pas d’analyse plus fin.

Elle consiste à supprimer les points considérés comme sans signification physique réelle (artefacts de mesure). Une étape dite de « détection de grains » a donc été faite sur chaque cartographie brute préalablement à tout dépouillement. Le logiciel détecte toute succession continue de pixels formant un contour fermé et dont l’angle de désorientation est supérieur à une valeur seuil imposée. Une étude [Barcelo, 2010] a montré que la relation d’orientation de Greninger-Troiano (GT) était la mieux adaptée pour décrire les désorientations dans les aciers martensitiques à 9%Cr. Cette relation révèle que la plus faible désorientation théorique entre deux blocs de lattes est de 5°. La valeur seuil a donc été choisie à 5°. Le logiciel Channel 5 modélise chaque contour fermé par un cercle équivalent. La taille de grain obtenue correspond au diamètre du cercle équivalent. Cette étape fait apparaître des petits grains isolés, constitués de un ou quelques pixels. Les grains détectés de diamètre inférieur à 0,3µm (soit 2 à 5 pixels selon le pas utilisé pour la cartographie) ont été jugés sans signification et ont été supprimés. Cette valeur de 0,3 µm correspond à la taille moyenne d’un sous-grain, mesurée par microscopie électronique en transmission [Ennis et al., 1997, P.F. Giroux, 2010].

L’étape suivante est une étape de reconstruction de la cartographie. Les cartographies brutes présentent un certain nombre de points non indexés, liés par exemple à un état de surface de l’échantillon imparfait. Il peut également s’agir d’une mauvaise indexation au niveau des joints de grains, zones où plusieurs clichés de diffraction se superposent. Une partie de ces pixels supprimés vient en outre de l’étape précédente. L’étape de reconstruction consiste alors à remplacer les points non indexés, auxquels sera attribuée l’orientation de leurs plus proches voisins indexés. Par ailleurs, on considère qu’un minimum de trois points indexés adjacents et ayant la même orientation (à quelques degrés près), est nécessaire pour représenter un bloc. Les deux autres méthodes sont celles dites des « intercepts » linéaires horizontaux et verticaux. Une dizaine de lignes horizontales ou verticales (le nombre varie de 12 à 16 selon la cartographie) est tracée sur la cartographie et chaque distance entre deux intersections d’une ligne et d’un contour est mesurée. Ces méthodes mesurent des distances entre les contours détectés, qui ne sont pas nécessairement fermés, contrairement à la première méthode.