Etude de la sensibilité à la corrosion sous contrainte de joints soudés en aciers inoxydables

Laura DE LIMA E SILVA^1,2, Nadège DUCOMMUN², Laurent JUBIN³, Eric ANDRIEU¹, Christine BLANC¹

¹ CIRIMAT, Université de Toulouse, CNRS, INP-ENSIACET, Toulouse, France

² CETIM, Pôle MMS, Nantes, France

³ CETIM, Pôle IDA, Nantes, France

La corrosion sous contrainte (CSC) est la deuxième forme de corrosion qui affecte le plus les joints soudés des aciers inoxydables (AI). Elle pénalise gravement le fonctionnement d’équipements industriels dans divers secteurs d’activité : énergie, transport, industrie chimique. Dans la plupart des cas, l’endommagement se localise dans des joints soudés à l’arc en acier inoxydable austénitique (AIA) [1]. La résolution des problèmes rencontrés en service est loin d’être triviale car la sensibilité à la CSC des joints soudés dépend de multiples variables liées au matériau et à son histoire de fabrication, au procédé de soudage, à l’environnement physico-chimique de la pièce, à la température et aux conditions de sollicitation mécanique. L’étude présentée ici a pour objectif d'étudier la sensibilité à la CSC de joints soudés en aciers inoxydables afin d’identifier les paramètres du premier ordre sur ce mode d’endommagement.

Dans ce travail, les joints soudés d’un AIA 316L, (1.4404 ou X2CrNiMo17-12-2) ont été étudiés. Pour obtenir les joints soudés, deux tôles ont été soudées par la technique Tungsten Inert Gas (TIG) en utilisant un produit d'apport (W19 12 3L). Pour étudier la gamme complète des applications des joints soudés en AIA et leur sensibilité à la CSC, une étude paramétrique a été conduite en faisant varier trois paramètres physico-chimiques : la température (25, 50 et 80°C), la concentration en ions chlorures (1M et 0,5M de NaCl) et le pH (4, 6 et 8). La sensibilité à la CSC de la soudure a été mesurée en réalisant des essais de flexion quatre-points (FQP) pendant 7 jours. Après exposition, la surface de chaque éprouvette a été analysée par microscopies optique et électronique à balayage et, pour les éprouvettes non rompues, les propriétés mécaniques résiduelles ont été mesurées via des essais de traction.

Sur la base des résultats des essais de FQP, il a été possible de classer les milieux selon leur agressivité vis-à-vis de la sensibilité à la CSC des joints soudés et d’évaluer l’effet de chaque paramètre. Les diverses analyses réalisées après les essais de FQP ont permis d’identifier les sites d’amorçage des fissures et leur chemin de propagation. Pour les éprouvettes non rompues, les résultats des essais de traction mettent en évidence une perte de propriétés après immersion et une variation des faciès de rupture avant et après exposition au milieu corrosif. Les résultats obtenus dans ce travail ont conduit à une meilleure compréhension de la sensibilité à la CSC des joints soudés en AIA.

[1]      D. Le Bras and L. Jubin, “Assemblage par soudage ou brasage - Principaux cas de ruine,” 2013.