Présentée et soutenue par : Rapporteurs : Membre(s) du jury

M Berne, Directeur, M Creus, Universite De, La Mme, Eliane Sutter, Ecole Nationale, Sup De, Chimie De Paris, M Dacheux, Universite De Montpellier, Président Andrieu (+16 others)
2015 unpublished
RESUME Les ruptures imprévisibles de composants de robinetterie gaz constituent une problématique majeure de la sûreté du réseau de GrDF. Actuellement, la prévention des risques de rupture repose sur la réalisation de tests accélérés de sensibilité à la corrosion sous contrainte (CSC), préalablement à la mise en service des composants de robinetterie en laiton. Il s'agit d'éviter des accidents, au caractère potentiellement très dommageable, du fait de l'inflammabilité des gaz transportés. Or,
more » ... transportés. Or, dans certains cas, des endommagements prématurés de composants de robinetterie sont toujours constatés. Les limites du test de sensibilité actuel SROB 100 NF ont été démontrées par le CETIM ; définir un nouveau test accéléré, plus représentatif des endommagements constatés en service sur les éléments de robinetterie, et conduisant à des résultats reproductibles est donc crucial. Ce test devra être facilement adaptable sur site industriel afin de permettre aux industriels fabricants de valider la conformité des lots de pièces vis-à-vis de leur sensibilité à la CSC. Ainsi, les travaux de thèse reposent sur une démarche intégrant d'une part, la compréhension des mécanismes de CSC affectant les pièces en laiton α,β' CuZn40Pb2 (CW617N) et d'autre part, la capacité à reproduire les endommagements observés en service, de manière accélérée. Grâce aux résultats obtenus, l'étude permet d'envisager l'industrialisation d'un nouveau test en milieu NaNO3, à pH 11 sous polarisation anodique. La reproductibilité de l'endommagement obtenu et sa représentativité vis-à-vis des dommages observés en service comme le caractère discriminant du test vis-à-vis des états métallurgiques les moins résistants ont été démontrés. ABSTRACT The unpredictability of ruptures which occur in the gas transfer valves of the French gas network (GrDF), though sporadic, is a major security issue. Currently, the risk prevention is performed through accelerated tests (SROB100 NF) on gas transfer valves to determine their susceptibility to stress corrosion cracking (SCC). The goal behind this test protocol is to avoid serious accidents due to the flammability of the gas being transported. However, in some cases, premature ruptures of gas transfer valves are still being recorded. The limits of the current test protocol SROB 100 NF have been highlighted by the CETIM and therefore, to define a new accelerated test, more reproducible and representative of the damage observed during the service life of the pipework element is crucial. This new protocol has to be easily integrated into the current industrial set-up to allow for quick confirmation of the conformity of the pieces with regards to their susceptibility to SCC. To this end, the current study had a two-pronged approach. First, to understand the SCC mechanisms affecting brass specimen -α,β' brass CuZn40Pb2 (CW617N); second, to reproduce the damage observed in real time, in an accelerated manner. In conclusion, the results of the study have paved the way for the industrialization of a new test in NaNO3 solution, at pH 11 under constant anodic polarization. This new test has proven to be reproducible and produces damage characteristics similar to those observed during service life. This study has also brought into evidence the discriminating characteristic of the test, allowing the identification of the metallurgical states of the alloy that are the least resistant to SCC. III REMERCIEMENTS L'aboutissement de ces travaux, matérialisé par ce manuscrit, ne découle bien évidemment pas d'une seule personne mais bien d'un ensemble d'échanges d'idées et de discussions avec les personnes que j'ai pu rencontrer durant ces trois dernières années. "Si tu as une pomme, que j'ai une pomme, et que l'on échange nos pommes, nous aurons chacun une pomme. Mais si tu as une idée, que j'ai une idée et que l'on échange nos idées, nous aurons chacun deux idées." George Bernard Shaw Cette multiplication d'idées a été réalisée au sein de l'équipe MEMO (MEcanique, Microstructure, Oxydation, corrosion) du CIRIMAT (Centre Inter-universitaire de Recherche et d'Ingénierie des MATériaux), dans le cadre du laboratoire commun CETIMAT, qui concrétise le partenariat avec le CETIM (Centre Technique des Industries Mécaniques) initiateur et financeur de cette thèse CIFRE. Quand vient la fin de la thèse, il est agréable de repenser à tous ces échanges. Le chemin parcouru a été possible grâce à l'environnement accueillant et motivant rencontré au sein du laboratoire du CIRIMAT. Il est construit par les Techniciens, Doctorants, Ingénieurs, Docteurs, Chercheurs, Maîtres de conférences, Professeurs et Personnels administratifs. Je remercie donc toutes ces personnes pour leurs contributions à l'établissement d'un environnement chaleureux. Je tiens à souligner, sincèrement, mes remerciements à Christine Blanc, qui m'a permis de mener à bien un travail de thèse me correspondant. J'ai pu jongler entre mon envie de réussir par moimême et un travail d'équipe enrichissant. Merci pour ton adaptabilité, la confiance que tu m'as donnée, les compétences transmises, l'investissement et la persévérance que tu as mis dans ce projet. J'espère atteindre un jour ce degré de passion pour mon métier. J'accentue également mes remerciements à Eric Andrieu, qui a participé activement, aux idées novatrices mises en oeuvre dans le projet. Des idées que j'ai parfois freinées, par manque de temps ou par trop de pragmatisme, mais très certainement à tort. Merci pour ta pédagogie, les discussions et ta bonne humeur. Je remercie également particulièrement, Jean Reby et Jean-Michel Sobrino, pour la valorisation industrielle, le concret apporté tout au long de ces recherches. La diversité des expériences menées a pu être apportée par un ensemble de personnes sollicitées sur lesquelles j'ai pu compter. Je remercie donc activement -Ronan Mainguy pour le développement des moyens expérimentaux, le support technique inestimable. Combien de fois j'ai entendu :« il est où Ronan ? », preuve de ton indispensabilité au laboratoire... IV -Alexandre Freulon pour son aide, et son organisation du laboratoire de métallographie. Je mesure la chance d'avoir eu un laboratoire si ordonné et si sain. J'aurai perdu un minimum d'espérance de vie en manipulant les produits chimiques... -Jean-Claude Salabura pour le développement des cellules de corrosion exceptionnelles ! -Katia Reliquet pour son aide administrative et son rire. -Marie-Christine Lafont pour les observations MET et son entrain à travailler sur les laitons. -Claudie Josse pour les analyses EBSD, et les observations par MEB-FIB. J'ai apprécié ta pédagogie, ta disponibilité et ta gentillesse. -Jérôme Esvan pour les analyses XPS, qui ont bien alimentées mon Chapitre III. -Joël Alexis pour les analyses EBSD, les mesures de nanodureté et l'accueil au Laboratoire Génie de production à l'ENIT. Merci à toutes les personnes du laboratoire que j'ai pu croiser au travail et en dehors, qui ont permis cette multiplication des idées constituant cette thèse : les membres permanents du CIRIMAT bien sûr mais aussi les (ex-ou néo-) doctorants : anciens, contemporains et plus jeunes. Merci à Mathilde pour son non-conformisme et Vincent pour la transmission de témoin... au reste de la « team » corrosion : les deux Rosanne, Loic, Marie-Laetitia, Romain. Une team dynamique qui se renouvelle à une vitesse incroyable... Merci aux personnes qui m'ont côtoyé le plus souvent Aneesha,
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