L'acier inoxydable austénitique 316L est couramment utilisé dans le circuit primaire des réacteurs nucléaires à eau pressurisée (REP) pour sa bonne résistance à la corrosion à haute température. La fabrication additive par dépôt fil permet de réparer et d'ajouter des caractéristiques aux composants existants à faible coût. Cette étude a donc pour objectif d'évaluer la durabilité du 316L élaboré par fabrication additive par arc-fil (WAAM) et laser-fil (WLAM) en milieu primaire de REP.
Des échantillons de 316L déposé par WAAM et WLAM ont été soumis au préalable à des traitements de détensionnement et d’hypertrempe. Ils ont ensuite été exposés à de l'eau hydrogénée à 340 °C et 160 bar jusqu’à 3 000 h. Pour évaluer la sensibilité à la CSC dans ce milieu, des essais à déformation imposée ont été réalisés sur des éprouvettes U-bend. Des essais de traction lente ont également été réalisés sur des éprouvettes prédéformées à 11% dans le domaine plastique.
La microstructure a été finement caractérisée par microscopie optique et électronique (MEB et MET) ainsi que par diffraction d’électrons rétrodiffusés (EBSD).
Les échantillons détensionnés possèdent tous une microstructure dendritique composée de grains austénitiques colonnaires et de ferrite δ squelettique. De la phase intermétallique σ ne se serait formé uniquement que dans les échantillons WAAM. A l’état brut et détensionné, les aciers WAAM et WLAM présentent une texture morphologique et cristallographique qui consiste en des grains colonnaires le long de la direction de solidification [001]. Après hypertrempe, à la recristallisation est de 100% pour le WAAM et de 40% pour le WLAM qui présente une microstructure duale.
Après exposition, une couche duplex d'oxyde est formée en surface. Elle est composée d'une fine couche continue d'oxyde cohérente avec une structure spinelle (Ni,Fe)(Fe,Cr)2O4 et recouverte de cristallites d'oxyde de magnétite Fe3O4, similairement au 316L conventionnel [1]. Les résultats des essais de CSC seront également présentés et comparés aux résultats obtenus sur le 316L conventionnel [1]. Une attention particulière sera portée sur le rôle des phases δ et σ sur la fissuration.
Références bibliographiques
[1] M. Maisonneuve, « Effet de transitoires oxygénés sur l’oxydation et la corrosion sous contrainte d’un acier inoxydable 316L écroui en milieu primaire des réacteurs à eau sous pression », Thèse Université PSL, 2020.
