François SAINT-ANTONIN
: Docteur de l’École Nationale Supérieure des Mines de Paris ENSMP - Ingénieur de Recherche au Centre d’Études Nucléaires de Grenoble - Commissariat à l’Énergie Atomique
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La déformation d’un matériau induite pendant le maintien constant de la température et de la contrainte est appelée fluage. Cette déformation est de nature viscoplastique et dépendante du temps de maintien.
Bien que le fluage soit possible à toutes les températures au-dessus du zéro absolu, cette déformation est activée thermiquement, c’est-à-dire que de faibles variations de température entraînent des variations importantes de la vitesse de déformation. Pour les alliages métalliques, le fluage n’intervient de façon importante qu’à des températures relativement élevées. Ainsi, le fluage est négligeable pour les alliages utilisés dans la réalisation de structures telles que les ponts ou les navires. Ce n’est pas le cas pour les cuves de centrales nucléaires devant fonctionner de nombreuses années à des températures supérieures à 400 oC. Le fluage peut être également important dans les parties chaudes des turbines à gaz et des turbomachines pour avions, où la température de certaines pièces atteint, actuellement, couramment 1 100 oC. Les comportements en fluage d’aciers type 316 L et d’alliages 800, pour les cuves de centrales nucléaires, ou des différents superalliages base nickel, pour les turbomachines d’avions, commencent à être bien cernés.
Le fluage doit être pris en considération dès que la température d’emploi est proche ou supérieure à 0,2 Tf (où Tf est la température de fusion de l’alliage considéré ) et /ou s’il existe des contraintes importantes. Ainsi, dans l’industrie du pétrole, le fluage peut ne pas être négligeable dans les unités de craquage où des températures et des contraintes très élevées peuvent être enregistrées.
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5. Extrapolations et prédictions du comportement en fluage à long terme
Pour le dimensionnement de certaines pièces devant fonctionner de nombreuses années, il est nécessaire d’extrapoler les résultats de fluage obtenus à partir d’essais courts et /ou à des températures plus élevées que la température de service pour accélérer la déformation (ou réduire le temps des essais).
Ces extrapolations reposent parfois sur des hypothèses que nous allons détailler.
5.1 Extrapolation à partir d’un graphe contrainte-temps
Cette méthode est utilisée quand les extrapolations sont faites à des températures identiques à celles des essais de référence. Elle consiste à construire un graphe lg σ en fonction de lg t. À une température donnée et pour chaque contrainte d’essai, le temps reporté est soit :
celui pour atteindre une déformation donnée, en général, 0,2 %, 0,5 % ou 1 % ;
celui jusqu’à la rupture.
L’extrapolation (figure 17) consiste à déterminer la contrainte entraînant soit un taux d’allongement donné, soit la rupture du matériau, à 100 000 heures (environ 12 ans). Dans le premier cas, cette caractéristique donne la contrainte maximale permettant de respecter les impératifs du dimensionnement. Dans le deuxième cas, elle représente la contrainte maximale que le matériau peut accepter en fonctionnement.
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FROST (H.J.), ASHBY (M.F.) -
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High temperature alloys their exploitable potential.
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NORMES
Produits en acier. Essai de fluage
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NF A03-355
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Déc. 1985
Forets à centrer pour centres sans chanfrein de protection. Type A. Indice de classement : E66-053.
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NF ISO 866
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Janv. 2004
Forets à centrer pour centres avec chanfrein de protection. Type B Indice de classement E66-054.
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NF ISO 2540
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Janv. 2004
Forets à centrer pour centres à profil curviligne. Type R. Indice de classement : E66-055.
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NF ISO 2541
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Janv. 2004
Plastiques. Détermination du comportement au fluage. Partie 1 : fluage en traction. Indice de classement : T51-103-1.
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NF EN ISO 899-1
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Oct. 2003
Plastiques. Détermination du comportement au fluage. Partie 2 : fluage en flexion par mise en charge en trois points. Indice de classement : T51-103-2.
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NF EN ISO 899-2
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Oct. 2003
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Bibliographie & annexes
Fluage associé aux phénomènes d’oxydation et /ou de fatigue
est donnée alors par :
