Corrosion sous contrainte

Comme son nom l'indique, la corrosion sous contrainte résulte de l'action conjuguée d'une contrainte mécanique en tension, et d'un milieu agressif vis-à-vis du matériau, chacun de ces facteurs pris séparément n'étant pas susceptible à lui seul d'endommager la structure.


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  • La corrosion sous contrainte mécanique (CSC) se produit la majorité du temps dans des milieux peu ou non agressifs à l'égard du métal ou de l'al- liage en ... (source : cdcorrosion)
  • ... Corrosion sous contrainte de l'alliage 600 en milieu primaire des ... des oxydes observés dans les fissures, le rôle de l'hydrogène, ... (source : tel.archives-ouvertes)

Comme son nom l'indique, la corrosion sous contrainte (CSC) résulte de l'action conjuguée d'une contrainte mécanique en tension (résiduelle ou appliquée), et d'un milieu agressif vis-à-vis du matériau, chacun de ces facteurs pris séparément n'étant pas susceptible à lui seul d'endommager la structure. Ce type de corrosion, en particulier sournois et dangereux pour les installations, se définit par la naissance de fissures intergranulaire ou transgranulaires dont la direction générale de propagation est perpendiculaire à la plus grande contrainte. Cette dernière peut être d'origine résiduelle (cintrage, écrouissage, laminage à froid... ), d'origine thermique (dilatation, variation de pression), ou inhérente à la fonction de l'installation (câbles de ponts suspendus, structures de soutènement... ). Les fissures ne se propagent que quand la contrainte est supérieure à un certain seuil (contrainte limite de rupture) qui dépend du matériau et du milieu. Au-delà, la vitesse de propagation augmente avec la contrainte. Le plus souvent, il existe un temps nommé temps d'incubation pendant lequel la fissure ne se propage pas originellement, même quand les conditions mécaniques requises sont présentes.

Différents mécanismes sont avancés pour la propagation de la fissure.

Historiquement, le premier mécanisme identifié est la fragilisation par l'hydrogène. L'hydrogène, le plus souvent produit par corrosion ou introduit lors d'opérations de soudage mal maîtrisées, se déplace dans le métal sous forme monoatomique. Il se concentre dans les zones de fortes contraintes triaxiales (en pointe de fissure) et abaisse l'énergie de cohésion du réseau. C'est ainsi que la fissure ou le défaut d'origine peut se propager périodiquement à des niveaux de contraintes inférieurs à celui de la limite mécanique du matériau. Si ce mécanisme est pertinent pour les aciers ferritiques ou ferrito-martensitiques, qui sont spécifiquement sensibles à la fragilisation par l'hydrogène, son rôle est plus controversé pour les aciers austénitiques. Dans l'ensemble des cas, ce mode de fragilisation disparait vers les températures élevées, par exemple au-delà de 200 °C, car l'interaction de l'hydrogène avec le réseau diminue lorsque la température augmente.

Un deuxième mécanisme de corrosion sous contrainte évoqué à partir des années 1970 fait appel à une dissolution assistée par le glissement. Localement, la contrainte induit une plasticité locale qui se traduit par l'émergence en surface de dislocations. Celles-ci rompent ou endommagent le film passif, et la corrosion s'accroit localement de manière temporaire, jusqu'à ce que le film se reconstitue (repassivation). La répétition périodique de cette séquence - les émergences de dislocations se concentrent en pointe de fissure- aboutit à une propagation de la fissure par enlèvement local de matière. Un argument fort en faveur de ce mécanisme, surtout pour les alliages austénitiques, a été l'observation d'une relation globalement linéaire entre la vitesse de corrosion et la vitesse de propagation des fissures quand on fait fluctuer l'agressivité du milieu.

Cependant, des limitations à cette théorie ont été relevés, surtout la difficulté à expliquer des faciès de rupture en apparence fragiles. D'autres mécanismes plus complexes, faisant surtout intervenir des interactions entre corrosion, hydrogène et plasticité ont été plus récemment avancés.

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