Brevet FR2366558A1 — publié le 19780428

La présente invention concerne une machine d'essais de corrosion sous contrainte en milieu très agressif. Dans les études de corrosion sous contrainte, la nécessité d'accélérer le phénomène a étudier, ou tout simplement de reproduire des conditions de service, conduit souvent a effectuer des essais en autoclave. Ils peuvent être classés selon le mode d'application de la contrainte. 10. Essais à déformation imposée ou à charge constante Dans un autoclave conçu comme un autocuiseur, on peut exposer au milieu corrosif un certain nombre d'éprouvettes, auxquelles des dispositifs simples et peu encombrants imposent une déformation constante. La sévérité de l'essai s'atténue au cours de l'expérience, puisque la formation de fissures diminue la valeur de la contrainte. Malgré cet inconvénient, c'est le type d'essai le plus utilisé. I1 permet aux praticiens d'acquérir des connaissances empiriques utilisables par l'industrie, mais non d'étudier des mécanismes de corrosion sous contrainte. On peut également appliquer aux éprouvettes une charge constante, par un ressort ou par un poids. La sévérité de tels essais s 'accroît au contraire en cours d'expérience, puisque la contrainte augmente lorsque la section utile diminue. Comme les précédents, ils permettent aux praticiens de classer des nuances d'alliages, mais non d'élucider des mécanismes de corrosion sous contrainte. 20. Essais mécaniques en milieu corrosif peu agressif Des méthodes d'étude plus sophistiquées de la corrosion sous contrainte consistent à réaliser de véritables essais mécaniques - de traction ou de fluage - au sein du milieu corrosif, généralement maintenu en température et sous pression. Le système de mise en charge de l'éprouvette utilise le plus souvent la pression intérieure de l'autoclave, qui s'exerce sur un soufflet ou un piston, s u r lequel on agit éventuellement par une contre-pression gazeuse. Le système de mise en charge peut aussi comporter une tige coulissante traversant l'enceinte de l'autoclave par un passage étanche : la mesure de la force qui s'exerce sur l'éprouvette pose alors un problème délicat, mais non insoluble. De tels appareils se pretent à des études fondamentales de lacorrosion sous contrainte. Ils sont utilisables lorsque le milieu corrosif est peu agressif en l'absence de contraintes, soit par. sa nature, soit par sa dilution. I1 existe cependant des cas où une corrosion sous contrainte se superpose à une corrosion uniforme. On les rencontre lorsque le milieu est très agressif, même en l'absence de contraintes. Dans ces cas un appareillage du type précédent et en particulier les jOints d'étanchéité seraient soumis à des conditions de fonctionnement trop sévères. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en procurant une machine de conception particulièrement simpleper- mettant d'exécuter des essais mécaniques au sein d'un milieu corro sif très agressif, maintenu en température et sous pression. A cet effet cette machine d'essais de corrosion sous contrainte en milieu très agressif est Caractérisée en ce qu'elle comporte deux enceintes étanches supérieure et inférieure reliées entre elles par un conduit tubulaire, ces enceintes supérieure et inférieure renfermant respectivement une machine de traction et un récipient contenant un agent corrosif dans lequel est plongé une éprouvette soumise à l'essai, cette éprouvette étant accouplée à 11 extrémité inférieure d'une tige de traction traversant le conduit tubulaire et reliée, à son extrémité supérieure,à la machine de traction. Suivant une caractéristique complémentaire de l'invention, un compresseur de gaz est relié à l'intérieur des deux enceintes afin de maintenir dans celles-ci une pression suffisante pour empêcher l'ébullition de l'agent corrosif. La machine suivant l'invention offre l'avantage que les fonctions d'étanchéité chimique à l'égard du produit corrosif et d'etancheite mécanique à la pression sont séparées. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention qui en est une vue en coupe axiale verticale. La machine d'essai de corrosion sous contrainte en milieu très agressif qui est représentée sur le dessin, comporte deux enceintes étanches supérieure1 et inférieure2 reliées entre-elles par un conduit tubulaire vertical 3. Les enceintes étanches 1 et 2 sont cônstituées chacune d'une cloche la, 2a, fixées sur une embase lb, 2b, au moyen de boulons lc, 2c. Les embases supérieure lb et inférieure 2b sont en regard l'une de l'autre, les cloches supérieure la et inférieure 2a s'étendant respectivement vers le haut et vers le bas. Dans l'enceinte étanche supérieure 1 est logée une machine de traction 4 qui est entraînée à partir d'un ensemble moteurboite de vitesses - réducteur 5, par l'intermédiaire d'un arbre rotatif vertical 6 qui traverse l'embase lb de l'enceinte supéc rieure 1 par un passage muni de joints toriques en élastomère La machine de traction 4 est équipée d'un dynamomètre à jauges de contrainte 7 qui est lui-même accouplé à l'extrémité supérieure d'une tige de traction verticale 8. Cette tige de traction 8 traverse de part en part le conduit vertical 3, qui est constitué de plusieurs tronçons munis de brides et assemblés par des boulons.La tige de traction 8 traverse, à sa partie inférieure, l'embase inférieure 2b et elle est accouplée, à son extrémité inférieure, à une éprouvette 9 qui est soumise à l'essai de corrosion sous contrainte. Cet essai peut être un essai de flexion, comme il a été illustré sur le dessin et dans ce cas l'éprouvette 9 s'étend transversalement et prend appui, à ses extrémités, sur deux supports verticaux 10. L'éprouvette 9 soumise à l'essai de corrosion sous contrainte est logée dans un récipient 11 se trouvant dans la cloche inférieure 2a dont il est isolé par un ensemble de blos isolants12 formant calorifuge. Le récipient 11 contient un bain 13 d'agent corrosif dans lequel est ainsi plongée l'éprouvette 9 et il est chauffé par une résistence électrique 14 qui se trouve à l'extérieur du récipient 11, entre ce dernier et l'ensemble formant calorifuge 12. La résistance chauffante 14 est reliée à une source de courant électrique externe par un conducteur 15 traversant l'embase inférieure 2b. Dans le bain 13 plonge également un thermocouple de mesure 16 relié à un appareil de mesure externe par un conducteur 17 traversant l'embase inférieure 2b. Un autre thermocouple de régulation 18 est également monté sur l'embase inférieure 2b. Les supports verticaux 10 de l'éprouvette 9 prennent appui sous l'embase inférieure 2beiessous laquelle est également fixé le récipient 11, au moyen de boulons 19. Un compresseur de gaz 20 est relié -par des canalisations 21 à l'intérieur des deux enceintes étanches 1 et 2, afin de maintenir dans celles-ci une pression suffisante pour empêcher l'ébullition de l'agent corrosif 13. Le conduit de raccordement tubulaire 3, qui constitue la seuie communication entre le récipient 11 contenant l'agent corrosif 13 et le reste de la machine, permet le passage de la tige de traction verticale 8, d'une part et joue le rôle de condenseur d'autre part. On donnera ci-dessous un exemple d'utilisation de la machine suivant l'invention pour un essai pratique de corrosion sous contrainte. L'agent corrosif contenu dans le récépient 11 est une solution à 50 % de soude, portée à une température de 3700C sous une pression de 200 bar . Le récipient contenant la solution de soude, ainsi que l'intérieur du conduit tubulaire 3 formant con denseur,' sont en alliage de nickel connu sous le nom commercial "HASTELLOY B". Les enceintes étanches 1 et 2 sont réalisées en acier : les parties des cloches la et 2a dont ltépaisseur est de 25mm, sont en acier inoxydable austéno-Èrritique Z 5 CNDU 21-8 (connu sous le nom de "URANUS 50") tandis que les embases 1b, 2b et les partes épaisses des cloches en acier XC 18, sont simplement revêtues intérieurement de l'acier précédent. REVENDICATIONS 1 - Machine d'essais de corrosion sous contrainte en milieu très agressif caractériséeen ce qu'elle comporte deux enceintes étanches supérieure et inférieure 1,2 reliées entre elles par un conduit tubulaire 3, les enceintes supérieure 1 et inférieure 2 renfermant respectivement une machine de traction 4 et un recipient 11 contenant un agent corrosif 13 dans lequel est plongée une éprouvette 9 soumise à l'essai, cette éprouvette étant accouplée à l'extrémité inférieure d'une tige de traction 8 traversant le conduit tubulaire 3 et reliée, à son extrémité supérieure, à la machine de traction 4. 2 - Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la machine de traction 4 est équipée d'un dynamomètre à jauges de contrainte 7 accouplé à la tige de traction 8. 3 - Machine suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisée en ce qu'un compresseur de gaz 20 est relié, par l'intermédiaire de canalisations 21, à l'intérieur des enceintes étanches 1, 2 pour y maintenir une pression suffisante pour empêcher l'ébullition de l'agent corrosif 13. 4 - Machine suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comprend un ensemble moteur-boîte de vitesses - réducteur 5 qui entrain en rotation un arbre vertical 6 traversant un passage ménagé dans l'embase lb de l'enc;einte supérieure 1, passage muni de joints d'étanchéité, cet arbre vertical 6 étant accouplé à la vis de la machine de traction 4. 5 - Machine suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4 carac térisoe en ce que dans l'enceinte étanche inférieure 2 le récipient 11 contenant l'agent corrosif 13 est isolé par l'ensemble calorifuge 12 et est chauffée par une résistance électrique 14, des traversées de courant étant prévues pour cette résistance chauffante et des thermocouples de mesure 16 et de régulation 18.