Comportement et endommagement en fatigue oligocyclique d'un acier inoxydable austénitique 304L en fonction de l'environnement (vide, air, eau primaire REP) à 300°C
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Abstract EN:
Nowadays, for nuclear power plants licensing or operating life extensions, various safety authorities require the consideration of the primary water environment effect on the fatigue life of Pressurized Water Reactor (PWR) components. Thus, this work focused on the study of low cycle fatigue damage kinetics and mechanisms, of a type 304L austenitic stainless steel. Several parameters effects such as temperature, strain rate or strain amplitude were investigated in air as in PWR water. Thanks to targeted in-vacuum tests, the intrinsic influence of these parameters and environments, on the fatigue behaviour of the material, was studied. It appears that compared with vacuum, air is already an active environment which is responsible for a strong decrease in fatigue lifetime of this steel, especially at 300°C and low strain amplitude. The PWR water coolant environment is more active than air and leads to increased damage kinetics, independently of the strain amplitude in the elastoplastic domain and without any modifications of the initiation sites or propagation modes. Moreover, the decreased fatigue life in PWR water is essentially attributed to an enhancement of both initiation and micropropagation of "short crack". Finally, the deleterious influence of low strain rates on the 304L austenitic stainless steel fatigue lifetime was observed in PWR water environment, in air and also in vacuum any environmental effects.
Abstract FR:
La prise en compte des effets du milieu eau primaire REP (Réacteur à Eau Pressurisée), sur la durée en vie en fatigue des composants de réacteurs, est aujourd'hui exigée par certaines autorités de sûreté pour la conception ou la prolongation des licences d'exploitation des centrales nucléaires. Ainsi, ce travail a eu pour objectif la compréhension des cinétiques et des mécanismes d'endommagement en fatigue oligocyclique de l'acier inoxydable austénitique 304L. Différents paramètres d'essai (température, vitesse et amplitude de déformation) ont été testés dans l'air ainsi qu'en milieu primaire. Par le biais d'essais ciblés, conduits sous vide, l'influence intrinsèque de ces paramètres et des environnements air et eau REP sur le comportement en fatigue ont été étudiés. Il ressort de cette étude que l'air est un milieu actif qui entraîne par rapport au vide une chute de la durée de vie en fatigue de l'acier 304L, notamment à 300°C et faible amplitude de déformation. Le milieu eau REP est encore plus actif et entraîne par rapport à l'air une accélération des cinétiques d'endommagement, indépendante de l'amplitude de sollicitation dans le domaine élasto-plastique, sans modifications de la nature des sites d'amorçage ou des modes de propagation des fissures. De plus, la chute de durée de vie en milieu primaire est essentiellement attribuée à l'accélération des phases d'amorçage et de micropropagation (croissance des fissures courtes) plus qu'à l'augmentation des vitesses de propagation des fissures longues. Enfin, l'influence néfaste d'une diminution de la vitesse de déformation sur la durée de vie en milieu eau REP a également été constatée dans l'air et même sous vide.