Analyse expérimentale de l'effet des inhibiteurs verts sur la corrosion de l'acier pour gazoducs API 5lL-X52

3.2. Essais de résilience

3.2.1. Etude théorique

Dans le but de déterminer l'énergie absorbée à la rupture, résilience KCV, facteur d'Intensité de Contraintes critique _KIC, on a réalisé des essais Charpy. La grandeur mesurée dans ces essais est la résilience correspondant à une énergie absorbée par unité de surface [J/cm²].

1- couteau, 2- éprouvette en V, 3- appuis [74].

Figure IV.3: Schéma de fonctionnement de flexion par choc.

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3.2.2. Principe de l'essai de Charpy

Le but de l'essai Charpy, dit aussi essai de flexion par choc Charpy, est de mesurer la résistance d'un matériau à une sollicitation dynamique. Pour cela, une éprouvette entaillée est posée sur deux appuis et est rompue sous l'action du marteau d'un pendule qui vient la solliciter en son centre sur la face opposée à l'entaille [75].

La grandeur obtenue est une énergie, différence entre l'énergie initiale et finale du pendule. Après correction des pertes dues au frottement, on obtient l'énergie nécessaire à la déformation et à la rupture de l'éprouvette, (Kv), dont on déduit la résilience KCV, énergie de rupture, (Kv), divisée par la section nominale à l'endroit de l'entaille. Cette grandeur s'exprime en Joules par cm². La résilience n'est pas une grandeur intrinsèque au matériau, mais fonction de la géométrie de l'entaille [35-75].

L'énergie de la rupture (Kv) est représentée par l'expression suivant :

= .( - ) -

- -

(IV.1)

: Energie absorbée par frottement du pendule,

: Energie absorbée par la déformation des appuis,

: Energie cinématique absorbée par l'éprouvette,

: Hauteur initiale du marteau,

: Hauteur finale du marteau,

: Poids (marteau + bras).

Le mouton pendule de Charpy se compose d'un couteau fixé sur un marteau, qui oscille dans un plan vertical autour d'un axe. Une partie de l'énergie emmagasinée dans la chute du pendule est utilisée pour rompre l'éprouvette. Le centre de gravité du pendule est toujours très voisin de l'arête du couteau du pendule [75], Figure IV.4.

Pour exécuter l'essai Charpy, le couteau est écarté de la verticale d'une hauteur h0 correspondant à une énergie de départ (en général proche de W0 = 300 joules). On libère le couteau, qui dans sa chute, en passant à la verticale, rompt l'éprouvette. On mesure alors la hauteur h1 à laquelle remonte le pendule pour calculer l'énergie non absorbée W1. L'énergie absorbée par l'éprouvette est représentée par la différence W0 - W1 [75].

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Avec:

= . et = .

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Figure IV.4: Description du mouton-pendule Charpy et du positionnement de l'éprouvette
selon la norme NF EN 10045-1 [76].

Dans la figure IV.5 représentation de l'éprouvette, essai de Charpy avec les dimensions selon la norme européenne [75].

(w est la largeur de l'éprouvette, b le ligament)

Figure IV.5: Dimension d'éprouvette Charpy V [75].

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Le tableau suivant représente les dimensions de l'éprouvette d'entaille en V selon la norme:
Tableau IV.6: Dimension de l'éprouvette en V.

l'éprouvette d'entaille V	L	B	b	W	ô	A	P
Dimension (mm)	55	10	8	10	45°	2	0.25

3.3.3. Critère énergétique pour déterminer la ténacité à partir d'essai Charpy

La ténacité est proportionnelle au travail surfacique de rupture. Ce travail surfacique est défini comme étant le travail de rupture KV par unité de surface au ligament w.b. Ce travail surfacique de rupture est précisément la résilience.

=

(IV.2)

La valeur _KIC est déterminée en utilisant l'équation suivante :

On va calculer la Facteur d'intensité de contrainte _KIC [Joule /mm²] on a utilise la loi suivant:

= 0,222. / . (IV.3)

Re : La limite d'élasticité [N/mm²].

Kv: L'énergie absorbée par éprouvette [J].

De nombreuses études avaient pour but de corréler l'énergie de rupture Kv à la ténacité KIC. Cependant, en raison de l'importante différence entre les essais de résilience et de ténacité, ces corrélations doivent être utilisées avec beaucoup de précaution. Le tableau suivant présente les principales corrélations disponibles dans la littérature:

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Tableau IV.7: Différents modèles de corrélation - [77,78].

Identification du modèle	Corrélation entre KIC et Kv						Conditions de validité déterminées par les auteurs
Barsom et Rolf	(	)	=	6,47. (100.	-	1)	770d Re d1720 96d K1c d270 22d Kv d121
Barsom et Rolf				= 0,222. /			Acier à moyenne résistance pour appareils à pression
Barsom				= 0,65.			Acier de construction à moyenne résistance 250d Re d 950
Sailors et Corten				= 14,6.v			Acier à moyenne résistance
Sanz				= 19.v			300d Re d1000 Kv< 80J Cristallinitée 80 à 85% à Tk28
Girenko et Lyndin		=		0,1 . .	-	15	Métal fondu (A : allongement)
				2.

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