Evolution de la microstructure d’un câble aérien sous sollicitation thermique et influence sur son comportement en corrosion avec et sans sollicitation mécanique appliquée
Léo Milanese1, Alessandro Pugliara1,2, Arnaud Proietti2, Ronan Mainguy1, Julien Said3, Stéphane Heurtault3, Moukrane Dehmas1, Christine Blanc1
1 CIRIMAT, Université de Toulouse, CNRS, INP-ENSIACET, Toulouse, France
2 Centre de Microcaractérisation R. Castaing, Toulouse, France
3 RTE, Puteaux, France
En service, les câbles aériens utilisés pour le transport d’électricité haute tension, tels que les câbles en alliage Al-Mg-Si (almélec), sont soumis à des sollicitations thermiques notamment dus à l'effet Joule, ce qui peut entraîner des modifications microstructurales ; ils peuvent aussi être exposés à un environnement corrosif et sollicités mécaniquement. Dans ce contexte, il est d'une importance majeure d'étudier l'impact des changements microstructuraux sur le comportement en corrosion, avec et sans sollicitation mécanique appliquée, de ces conducteurs, qui constituent la majorité des câbles aériens du réseau de transport français. Il s’agit à terme d'identifier des marqueurs du vieillissement de ces câbles pour permettre à RTE de gérer efficacement les actions à effectuer en termes de maintenance voire de renouvellement.
L'étude concerne un alliage d'aluminium 6061(Al - 0,54 Mg - 0,42 Si - 0,24 Fe, % en masse) sous forme de brins fins (⌀ 3,45mm) élaborés par tréfilage pour produire à terme des câbles aériens. Les échantillons ont été analysés dans leur état initial (échantillons AR) et après un traitement thermique de 360 heures à 150 °C (échantillons TT) afin de simuler les conditions les plus critiques de vieillissement thermique susceptibles de se produire en service.
Différentes techniques de caractérisation des microstructures (microscopies à différentes échelles, Electron BackScatter Diffraction –EBSD, etc.) ont été mises en œuvre pour analyser les évolutions microstructurales induites par le traitement thermique à 150 °C, en particulier celles liées à l’état de précipitation de l’alliage. Une très nette augmentation de la densité de précipités durcissants a notamment été observée par observation en microscopie électronique en transmission (MET) et confirmée par des mesures de calorimétrie et de résistivité électrique.
En parallèle, le comportement en corrosion des fils a été étudié avec une attention particulière portée à leur sensibilité à la corrosion par piqûres. Les vitesses d’amorçage et de propagation des piqûres ont été déterminées statistiquement sur la base de mesures de chronoampérométrie effectuées en milieu contenant des ions chlorures et sulfates, considérés comme représentatif de l’environnement des câbles en service. Les résultats ont mis en évidence des différences dans les vitesses d’amorçage et de propagation des piqûres entre les échantillons AR et TT, en lien avec les différences microstructurales constatées. Les piqûres servant très souvent de sites d’amorçage des fissures lorsqu’une contrainte mécanique est appliquée, des essais de corrosion sous sollicitation mécanique appliquée ont aussi été réalisés pour les échantillons AR et TT.
Alliage Al-Mg-Si ; Corrosion ; Comportement mécanique ; Evolution microstructurale