Fatigue des joints soudes hétérogènes : Rôle des contraintes résiduelles et aspects métallurgiques

Abstract

Dans les centrales nucléaires, des raisons économiques conduisent à remplacer les pièces massives en acier inoxydable par des pièces en acier faiblement allié protégé par un recouvrement d’acier inoxydable (revêtement des cuves des réacteurs à eau pressurisée). Or l’existence de fissures dans ce type de jonctions, sous le revêtement des cuves et surtout des tubulures, a conduit à s’interroger sur les causes et les processus d’apparition de ces défauts. En général, il est admis que les contraintes résiduelles sont parmi les facteurs qui provoquent cette fissuration. Pour déterminer ces contraintes, des mesures ont été réalisées par la méthode du trou, méthode faisant appel au perçage d’un trou par électro-érosion au centre d’une rosette de jauges collée à la surface du matériau. Cette technique n’est en principe valable que dans le cas d’un champ de contraintes uniforme, dans le cas d’un champ de contraintes non uniforme (ce qui est le cas des joints soudés hétérogènes) on utilise une fonction de transmissibilité. Les résultats des mesures permettent d’expliquer les phénomènes de ralentissements et arrêts de propagation des fissures observés lors des essais de fatigue réalisés sur des éprouvettes C.T. prélevées dans le joint. Le facteur d’intensité de contrainte (variable couramment utilisée pour caractériser le comportement à la fissuration des matériaux) dû aux contraintes résiduelles est calculé par la méthode des fonctions poids, méthode basée sur le principe de superposition. L’amplitude de ce facteur ainsi calculé permet une explication qualitative du phénomène observé en fatigue. Une autre approche plus quantitative basée sur l’utilisation du facteur d’intensité de contrainte efficace permet de mieux décrire l’influence des contraintes résiduelles sur la propagation des fissures dans le joint soudé hétérogène.