Les soudures dans les REP

L’étude bibliographique présentée dans le Chapitre I a mis en évidence la complexité des alliages à base de nickel soudés que ce soit vis-à-vis de leur microstructure ou de leur comportement en corrosion sous contrainte (CSC). Ce chapitre a pour objectif de caractériser de la manière la plus complète possible les deux nuances d’alliage 82 étudiées. Les procédés de soudage des moules seront ainsi présentés avec leur effet sur la microstructure, une caractérisation complète de la microstructure des alliages avec une identification de la texture morphologique et cristallographique et enfin l’état métallurgique via la caractérisation chimique des différents moules sera également présenté. Ces caractérisations serviront à la recherche de corrélation avec les propriétés des alliages vis-à-vis de l’amorçage de la CSC. Les deux types de soudage principalement utilisés pour la jonction des composants dans les REP avec les alliages 82 et 182 sont, respectivement, les procédés de soudage GTAW et SMAW ([Celin2011], [Pathania2002] et [Vaillant2006]). Toutefois, les deux nuances d’Alliage 82 qui font l’objet de cette étude ont été soudées par GTAW et FCAW (Flux Cored Arc Welding). Le procédé FCAW est basé sur le même principe que le procédé de soudage GMAW (Gas Metal Arc Welding également appelé MIG/MAG) mais utilise un fil fourré pour le métal d’apport, ce qui permet de l’adapter à une plus large gamme de spécifications chimiques. Les procédés GTAW et FCAW sont décrits dans l’annexe 2.  Sur site et pour les études en laboratoire, les soudures ont des épaisseurs centimétriques en raison de la géométrie des composants à souder. Des soudures à passes multiples sont alors réalisées (Figure II-1). Les soudures de l’étude sont donc multipasses et la taille de passes varie entre 5 et 10 mm.

Les moules de soudures de l’étude ont été fabriqués par la société Fouré-Lagadec. Ces moules sont constitués de deux plaques d’acier inoxydable (304L) soudées à l’aide de l’Alliage 82 (Figure II-2 (a.)). La vue en coupe de la Figure II-2 (b.) permet de visualiser l’épaisseur des plaques en acier inoxydable qui est d’environ 60 mm et les dimensions de la soudure. L’épaisseur importante des plaques de métal de base conditionne alors un mode de soudage multipasses : le nombre de passes des moules de soudure fabriqués pour l’étude est d’environ 100. Le positionnement des plaques de 304L, avant le soudage est schématisé sur la Figure II-3. Lors du dépôt, les plaques en acier se redressent sous l’effet des contraintes résiduelles introduites dans la structure soudée. Ces pièces sont donc fabriquées sans bridage, contrairement aux soudures des composants de réacteurs qui eux sont naturellement bridées. L’absence de bridage a des conséquences sur la répartition et l’amplitude des contraintes résiduelles qui sont plus faibles que celles des soudures bridées. Il est à noter que ces contraintes résiduelles sont modifiées par l’usinage des éprouvettes de laboratoire. Onze moules de soudure ont été réalisés par Fouré-Lagadec, dont sept ont été utilisés au cours de l’étude. Les caractéristiques de ces sept moules sont présentées dans le Tableau II-1. Il y est référencé le numéro du moule, la référence du fil d’Alliage 82 utilisé avec la teneur en chrome du métal d’apport, le procédé de soudage utilisé et l’état métallurgique du moule. Les deux alliages 82 étudiés se distinguent par la teneur en chrome du fil, 18,48% et 19,90%/19,91%, et sont respectivement soudés par FCAW et GTAW.

Trois métaux d’apport en Alliage 82 ont été utilisés dont leur composition chimique est explicitée dans le paragraphe II.2, deux avec une teneur massique en chrome de ≈19,9% et un avec une teneur massique en chrome de 18,48%. Deux raisons expliquent le choix du soudage par FCAW pour le moule à plus faible teneur en chrome. La première est l’impossibilité de s’approvisionner avec un fil classique en A82 de faible teneur en chrome (18,48%). La seconde raison concerne la réalisation même de la soudure. En effet, d’après les fournisseurs, la réalisation d’une soudure par GTAW avec un métal d’apport présentant une aussi faible teneur en chrome n’était pas faisable en raison du risque de formation de défauts de type fissurations à chaud et soufflures. Par conséquent, la soudure n’aurait pas été Deux moules de soudure (2 et 10) ont été soumis à un traitement thermique de détensionnement de 7h à 600°C. Dans le chapitre précédent, il a été mentionné que le traitement thermique, réalisé pour détensionner les composants adjacents à la soudure, améliorait dans certains cas la tenue en CSC des alliages 82. La réalisation des traitements thermiques sur deux moules de l’étude va donc permettre de vérifier si ce traitement est bénéfique pour les moules fabriqués selon nos conditions. Les moules présentés dans le Tableau II-1 ont été utilisés pour différents objectifs. En effet, des essais mécaniques ont été réalisés sur le moule 1, les caractérisations de la composition chimique du métal soudé ont été effectuées sur les moules 5, 7 et 12. Les caractérisations de la microstructure concernant la morphologie et les orientations cristallographiques des grains ont été réalisées sur les moules 2, 5 et 7 et la caractérisation de la précipitation a été effectuée sur les moules 7, 10 et 11.