Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Les réacteurs nucléaires électrogènes à eau sous pression ont subi différentes formes de dégradation des matériaux par corrosion, en raison de la présence d'impuretés dans des zones confinées. Les dommages les plus critiques ont été ceux des tubes de générateurs de vapeur en alliage 600, surtout affectés par une combinaison de corrosion intergranulaire et de fissuration sous contrainte. L'alliage 690 traité à 700/720 °C qui équipe les dernières générations de générateurs de vapeur n'a subi aucun dommage de corrosion après plus de 20 années de service. Néanmoins, il reste nécessaire de limiter à des teneurs aussi basses que possible les impuretés et le fer dans l'eau alimentaire. Un autre problème, récurrent bien que peu fréquent, est la fissuration, en général transgranulaire, sous contrainte d'aciers inoxydables austénitiques de type304 (L) et 316 (L) due à l'introduction transitoire d'oxygène dans des zones confinées du circuit primaire et de circuits auxiliaires où des traces d'ions chlorure et sulfate peuvent également être présentes.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Pierre COMBRADE : Consultant - Ancien responsable du département Chimie-corrosion du Centre technique AREVA NP - Ancien expert international AREVA
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François VAILLANT : Ingénieur senior Corrosion EDF Recherche et Développement Centre des Renardières
INTRODUCTION
Les matériaux des réacteurs nucléaires électrogènes à eau sous pression (REP) ont été choisis pour leurs caractéristiques mécaniques, mais aussi pour leur résistance à la corrosion. Néanmoins, la majorité des problèmes de dégradation des matériaux survenus, en service ont été dus à des problèmes de corrosion, principalement de corrosion sous contrainte, survenus soit en milieu nominal (ce qui fait l'objet de l'article [BN 3 755]), soit dans des milieux contaminés de façon progressive ou transitoire par des impuretés, ce qui fait l'objet de la présentation ci-dessous.
Les générateurs de vapeur installés dans les années 1970-1980 ont été de loin les composants les plus atteints par des phénomènes de corrosion due à l'accumulation progressive d'impuretés contenues dans leur eau alimentaire. Les tubes en alliage 600 de ces générateurs de vapeur ont notamment subi, du côté secondaire, une combinaison de phénomènes de corrosion intergranulaire et de corrosion sous contrainte, généralement intergranulaire, qui a conduit d'abord au bouchage de nombreux tubes, puis au remplacement progressif de la majorité (de tous en France) des générateurs de vapeur de première génération.
La présence transitoire d'oxygène, en général liée à des procédures de remplissage du circuit primaire à la fin des périodes d'arrêt des tranches, est également à l'origine de la fissuration sous contrainte, généralement transgranulaire, d'aciers inoxydables austénitiques dans des zones confinées, notamment des bras morts, où des traces d'impuretés, principalement d'ions chlorure et sulfate, peuvent également être présentes, du fait d'une mauvaise propreté de certaines surfaces, ou de la présence de ces ions dans certains matériaux de joints ou de presse-étoupes. Cette dernière forme de dégradation est récurrente mais constitue un problème limité, loin d'être aussi critique que celle des tubes de générateurs de vapeur.
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MOTS-CLÉS
alliages de nickel réacteur à eau sous pression aciers inoxydables corrosion sous contrainte
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Conclusions3. Dégradation par corrosion sous contrainte des aciers inoxydables en milieux pollués dans les réacteurs REP
Les aciers inoxydables austénitiques sont très résistants à la corrosion sous contrainte en milieu primaire de REP nominal dans lequel ils ne se fissurent que dans des conditions très particulières, soit lorsqu'ils sont très écrouis et soumis à des sollicitations mécaniques très sévères, soit lorsqu'ils ont subi une irradiation importante [BN 3 755].
En revanche, la présence d'oxygène et/ou d'impuretés, parmi lesquelles les chlorures sont les plus dangereuses, peut conduire à la fissuration des aciers inoxydables austénitiques : l'expérience des réacteurs à eau bouillante (REB) a montré que la présence d'oxygène dissous suffit à provoquer la fissuration sous contrainte des aciers inoxydables sensibilisés ou très écrouis. La présence additionnelle de chlorures (et peut-être de sulfates) peut conduire à des fissurations transgranulaires, même en l'absence de sensibilisation.
Les aciers inoxydables martensitiques peuvent également souffrir de phénomènes de fissuration, dus en général à une fragilisation par l'hydrogène.
3.1 Retour d'expérience
Dans le circuit primaire, la fissuration des aciers inoxydables austénitiques est jusqu'ici très peu fréquente et, selon une enquête de l'EPRI , 85 % des cas sont liés à la présence de contaminations qui, lorsqu'elles sont identifiées, sont majoritairement des chlorures et des sulfates, les fissures étant alors généralement transgranulaires et affectant des matériaux non écrouis. L'évolution dans le temps des cas de fissuration transgranulaire [39] ...
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Dégradation par corrosion sous contrainte des aciers inoxydables en milieux pollués dans les réacteurs REP
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - STAEHLE (R.W.) et GORMAN (J.A.) - Progress in understanding and mitigating corrosion on the secondary side in PWR steam generators. - Proceedings of the 10th International Symposium on Environmental Degradation of Materials in Nuclear Power Systems. Water Reactors, Lake Tahoe, Nevada, USA (2001).
-
(2) - STAEHLE (R.W.) et GORMAN (J.A.) - Quantitative Assessment of Submodes of Stress Corrosion Cracking on the Secondary Side of Steam Generator Tubing in Pressurized Water Reactors : Part 1. - Corrosion, vol. 59(11), p. 931 (2003).
-
(3) - STAEHLE (R.W.), GORMAN (J.A.) - Quantitative Assessment of Submodes of Stress Corrosion Cracking on the Secondary Side of Steam Generator Tubing in Pressurized Water Reactors : Part 2. - Corrosion, vol. 60(1), p. 5 (2004).
-
(4) - STAEHLE (R.W.), GORMAN (J.A.) - Quantitative Assessment of Submodes of Stress Corrosion Cracking on the Secondary Side of Steam Generator Tubing in Pressurized Water Reactors : Part 3. - Corrosion, 60(2), p. 115 (2004).
-
(5) - ODAR (S.), NORDMANN (F.) - PWR and VVER Secondary System Water Chemistry. - Rapport,...
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