TECHNOLOGIE DES APPAREILS A PRESSION PARIS

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• I I I ËHE COLLOQUE NATIONAL

•SUR LA •.

TECHNOLOGIE DES APPAREILS A PRESSION

PARIS

Du 1 AU 3 OCTOBRE 1980

PROBLÊME DE CALCUL DES APPAREILS A PRESSION EN ACIER AUSTÊNITIQUE SOUMIS A DES SOLLICITATIONS CYCLIQUES.

ffl.PELLISSIER-TANON PROST

BERNARD

Colloque : Conception et calcul

n

Communication : Problèmes de calcul des appareils à pression en acier austénitique soumis à des sollicitations cycliques.

Framatome Tour Fiat, cédex 16 92084 PARIS LA DEFENSE

i

EDF/SEPTEN

Tour EDF/GDF, cédex 08 92080 PARIS LA DEFENSE

i - INTRODUCTION

La conception des appareils à pression en acier austénitique doit tenir compte de l'absence d'une limite d'élasticité bien définie, particulièrement pour l e s appareils astreints à des toLérances dimensionnelles strictes.

Dans la construction nucléaire! l'arrêté du 26 février 1974 réglementant la construc- tion des circuits primaires des chaudières à eau prescrit de vérifier l'existence d'un coefficient majoratcur de 1, 5 v i s - à - v i s du dommage de déformation excessive ainsi que de vérifier l'absence de risques de dommage de déformation progressive.

Utilisant les règles de calcul du code ASME qui sont basées sur

des critères de chargement limite et d'adaptation plastique impliquant un modèle de matériau élastique- parfaitement plastique [ l ] , il était nécessaire de les corn*

plétcr par une étude permettant de vérifier de quelle manière leur emploi garantît le respect de ces prescriptions dans le cas des aciers austénitiques.

La base de cette étude est un programme d'essai réalisé sur les aciers entrant dans la construction des circuits primaires des chaudières PWR dont noue résumons l e s résultats dans une première partie. Nous nous en servons pour examiner les c r i - tères de base du dimensionnement qui correspondent, dans le code ASME,aux règles pour les contraintes primaires, puis pour examiner la règle du 3 Sm sur laquelle s'appuie la vérification de l'accommodation plastique des appareils.

11 convient de rappeller que l'adaptation plastique désigne l'état où s e trouve un appareil soumis à des sollicitations répétées lorsque son comportement devient parfaitement élastique après le premier cycle élastoplastique. Quant a l'accommo- dation plastique, "c'est un état de comportement élastoplastique réversible sous sollicitation répétée qui est généralement atteint à la suite d'une phase de déforma- tion progressive limitée. L'accommodation plastique implique donc l'absence de déformation progressive permanente.

Dans l e s cas où le respect de tolérances dimensionnelles strictes est un facteur important de la sûreté ou de la capacité fonctionnelle, il convient non seulement de vérifier l'accommodation plastique mais en plus, de limiter strictement l'amplitude totale de la déformation progressive pouvant précéder l'accommodation.

Auteurs : A. PELLISSIER-TANON J. P. PROST

J . L . BERNARD

G. BAYLAC

1

2. - COMPORTEMENT DE L'ACIER AUSTENITIQUE SOUS SOLLICITATION CYCLIQUE

Pour saisir les traits essentiels du comportement défi a c i e r s austénitiques sous sollicitation cyclique, le programme d'essais de traction et compression cyclique décrit à la figure 1 a été réalisé sur l'acier Z3 CND 17 12 à la température a m - biante et à 320 *C, température de fonctionnement du circuit primaire des chau- dières à eau pressurisée Ta f*3"j .

Pour tous l e s types de chargement cyclique étudiés, déformation alternée t a , contrainte alternée (Ta, contrainte alternée G"â autour d une contrainte moyenne Gfm, la forme des demi-boucles d'hystérésis se stabilise en quelques cycles et peut ôtre décrite par l e s demi-amplitudes de variation de contrainte G~â et de déformation f a (figure l ) . Les e s s a i s ont montré que pour ces chargements il existe une relation contrainte - déformation cyclique Cfa - £a indépendante de la nature du chargement (figure 2 pour l e s e s s a i s a la température ambiante et figure 3 pour l e s e s s a i s à 32O0C). Sur c e s figures, l e s courbes de traction monotone ont aussi été tracées : l'écrouissage cyclique commence à se manifester seulement lorsque la demi-ampli- tude de déformation totale dépasse un ordre de grandeur de O, 2 %.

Pour des couples (Tm -Gâ de valeur suffisamment élevée, il apparaît une déforma- tion progressive. Les figures 4 et 5 présentent deux cas de comportement encadrant le seuil d'accommodation plastique. IL n'y a pas une variation absolument tranchée au passage de ce seuil, La figure 4 montre que , près du seuil d'accommodation plas- tique, les premiers cycles de chargement provoquent une déformation progressive qui diminue aux cycles suivants puis devient insignifiante. La définition quantitative du seuil est examinée de façon plus détaillée en [3J.

Les figures 6 et ? présentent les conditions limites d'apparition de la déformation progressive dans le diagramme Câ - 6 m , respectivement à 20* C et 320* C.

A 20"C, la limite est donnée par la condition : (Trnax = Om + G"a = 350 MPa.

A 320°C, la limite e s t donnée par la relation :

<Tâ \= 230 MPa.

Ces relations expriment des conditions suffisantes pour l'obtention de l'accommoda- tion de l'acier.

Le comportement à la température ambiante, dans lequel l'écoulement plastique s e produit lorsque la contrainte appliquée dépasse une valeur de "résistance", fonction du l'écrouissage, est caractéristique du comportement des acierB austénitîques.

Une étude détaillée en est présentée en f'4J . Cette contrainte de résistance h l'écou- lement plastique, caractérisée par le seuil d'accommodation plastique CTrnax, dépend des conditions d'écrouissage. Selon [4] la valeur de GTmax serait plus élevée EÎ l e s e s s a i s étaient effectués aprcs un fort écrouîssage de l'acier. Ce comportement est îi rapprocher des résultats des mesures de relaxation à l'ambiante comportant une mise en charge monotone suivie d'un maintien à la déformation atteinte : la contrainte

asymptotique de relaxation, très sensible à l'ucrouissage, dépend de la déforma-

~1

'tion préalable , et la valeur de 350 MPa peut Être effectivement atteinte pour un écrouissage suffisant à la mise en charge £5j .

A 320*C la déformation progressive n'est possible qu'en relation avec la déforma- tion plastique cyclique. La figure 3 montre que la contrainte alternée de 230 MPa correspond à une déformation plastique alternée légèrement Inférieure à 0 , 2 %, Un comportement analogue a été mis en évidence sur un acier ferritique à 2,25 Cr - 1 Mo au cours d'un programme d'essai semblable [o] . Pour l'acier Z3 CND 17 12, ce comportement e s t à rapprocher du durcissement dynamique m i s en évidence à la même température par la mesure de l'influence de la-vitesse de sollicitation en traction, attribué à l'interaction des dislocations et des interstitiels, carbone et azote [7] .

Des e s s a i s complémentaires, en cours d'achèvement, montrent que l'accommoda- tion obtenue à 320*C se maintient à l'ambiante au cours de cycles comportant des périodes de m i s e s en charges a 320°C et à l'ambiante. Le comportement m i s en évidence à 320 *C vaut donc aussi bien pour les situations de fonctionnement en tem- pérature que pour l e s cycles de m i s e en fonctionnement et d'arrêt des installations.

D autres e s s a i s en cours sur un acier moulé de nuance équivalente Z3 CND 19 ÎO, du type CF 8M, montrent le mfime comportement, avec des valeurs limites pour la déformation progressive voisines.

I _ D I M E N S I O N N E M E N T D E S E N C E I N T E S E N A C I E R A U S T E N I T I Q U E SOUMISES A DES P R E S S U R I S A T I O N S R E P E T E E S .

3 . 1. C a s d u s e n c e i n t e s c y l i n d r i q u e s ou s n h é r i q u e s

L e c o m p o r t e m e n t d e s e n c e i n t e s c y l i n d r i q u e s ou sph«riqu«*s s o u s p r e s s u r i s a t i o n s r é p é t é e s d é c o u l e d e s r é s u l t a t s de l ' e s s a i de t r a c t i o n r é p é t é e (<Tm = <3""a), dont un e x e m p l e e s t d o n n é à l a f i g u r e 4.* S e l o n l e s r é s u l t a t s d e s t h é o r i e s u s u e l l e s de l ' é c o u l e m e n t p l a s t i q u e e n s o l l i c i t a t i o n s m u l t i a x i a l e s , l e f a c t e u r q u ' i l c o n v i e n t d e c o m p a r e r a u x l i m i t e s d e d é f o r m a t i o n p r o g r e s s i v e du p a r a g r a p h e p r é c é d e n t e s t l a d é f o r m a t i o n é q u i v a l e n t e , e n g é n é r a l T R E S C A o u V O N MI S E S. F o u r d e s a p p a r e i l s à p a r o i s m i n c e s , c e l a c o n d u i t à l i m i t e r l a p l u s g r a n d e d e s d e u x c o n t r a i n t e s p r î n - • c i p a l e s d e m e m b r a n e a u s e u i l d ' a c c o m m o d a t i o n p l a s t i q u e de l ' a c i e r .

C e p o i n t d e v u e . c o n s i s t a n t a v é r i f i e r l e d i m e n s i o n n e m e n t & p a r t i r de l ' a c c o m m o - d a t i o n p l a s t i q u e m e s u r é e p a r e s s a i de t r a c t i o n r é p é t é e a é t é i n t r o d u i t p a r E . P L E N A R D [ 8 ] , t r a v a i l l a n t s u r d e s f o n t e s . E . P L E N A R D a a p p e l é l i m i t e d ' a c - c o m m o d a t i o n C X c e t t e l i m i t e d e d é f o r m a t i o n p r o g r e s s i v e e n t r a c t i o n r é p é t é e . D a n s l e c a s d e s a c i e r s é t u d i é s i c i ,

Ç -L = CTmax à ZO°C e t G-^ = 2 <3"â à 3 2 0 « C

P o u r p o r t e r un j u g e m e n t s u r la c a p a c i t é d e s p r o c é d é s de d i m e n s i o n n e m e n t h a b i - t u e l s à a s s u r e r l ' a c c o m m o d a t i o n p l a s t i q u e , i l c o n v i e n t d e comparerC^L»aux v a l e u r s R m / 3 o u R m / 2 , 5 p r i s e s s o u v e n t c o m m e b a s e d e d i m e n s i o n n e m e n t , ou b i e n a la v a l e u r S m du Code A S M E . N o u s c o n s i d é r o n s a u s s i l a v a l e u r Sn$ é t a b l i e s e l o n le mû m e p r i n c i p e que S m , m a i s à p a r t i r d e s v a l e u r s de R c e t R m m e s u r é e s s u r l ' a c i e r 2 3 C N D 17 12.

C e t t e c o m p a r a i s o n e s t f a i t e a u t a b l e a u 1.

T e m p é r a t u r e

CE

^{R m R e R m / 3} R m / 2 , 5 S m

*

Snrl 15 S m l ^ S î ^ 2 0 " C

320 " C

G m a r f i î S O 2<Tâ = 4 6 0

5 9 0 4 7 0

2 8 3 150

197 157

2 3 6 184

1 4 0 130

1 9 0 3 3 5

2 1 0 1 9 5

2 8 5 2 0 2

T a b l e a u 1 { V a l e u r s e n M P a )

Il e s t c l a i r que l e s d i f f é r e n t e s v a l e u r s l i m i t e s c o n s i d é r é e s , t r è s i n f é r i e u r e s à l a l i m i t e d e d ' a c c o m m o d a t i o n p l a t i q u e . a s s u r e n t u n e t r è s f o r t e m a r g e v i s - à - v i s du r i s q u e d e d é f o r m a t i o n p r o g r e s s i v e .

3'. 2. Cas des encuintws de forme complexe

La non régularité de la forme géométrique des appareils fait apparaître des m o - ments de flexion qui sont nécessaires pouj* équilibrer la pression. Le Code ASME tient compte d« ces moments pour assurer une marge v i s - à - v i s do la déformation excessive au moyen de la limita imposée aux intensités de contrainte de membrane et de flexion :

Pm + Pfc <^ l , 5 S m

La capacité de cette règle S limiter3adéformation subie par l'appareil l o r s de la première mise en charge à une valeur inférieure au seuil conventionnel de défor- mation excessive [<?] a été examinée ailleurs [ l O ] [ î l ] , L e s questions auxquelles cette étude doit répondra sont, en premier lieu, de savoir si cette règle assure l'accommodation, ce qui apparaît à l'examen du tableau 1, et, en second lieu, de savoir si le phénomène de déformation progressive limité précédant l'accommoda- tion» illustré à la figure 4, est susceptible de contribuer à la déformation globale de l'appareil.

A l'ambiante, l e s e s s a i s montrent que pour (Tirtax < C T L , la déformation pro- gressive cumulée reste du ,-r.Sme ordre de grandeur que la déformation plastique subie au premier cycle, comme dans le cas de la Tigure 4. On peut voir que pour l'acier étudié, avec 1, 5 Sm inférieur à Re et 1, 5 Sm"equivalent à Re, la règle ana- lysée garantit l'obtention de l'accommodation plastique dans des conditions qui ne remettent pas en cause la garantie v i s - à - v i s de la déformation excessive.

A 320"C où 1,5 Sm, et a fortiori 1, 5 Sm, sont très inférieurs à <JL * la déforma- tion cumulée accompagnant l'accommodation est très réduite. La possibilité de plus grande déformation au premier cycle, venant de ce que 1, 5 Sm est supérieur .à Re, est compensée par une accommodation beaucoup plus rapide.

3. 3. .Effet de l'ovalisation dans les éléments de canalisation

Il s'agit des ovalisations résultant de la fabrication. E l l e s provoquent sous pression l'apparition de contraintes de flexion circonférentielles qui.- en se superposant aux contraintes de membrane, réduisent la pression de commencement de la déforma- tion plastique. Des formulaires tel que celui du Code ASME -ÎÎI NB 3685 permettent de calculer ces contraintes à l'état élastique.

Les répercussions de ces déformations sur la stabilité des formes ont été m i s e s en évidence lors de l'analyse du comportement d'un coude à 9 0 * du circuit primaire, en acier CF 8M,qui a fait l'objet d'une étude combinée par calcul et expérience à partir du montage représenté à la figure 8 '(Ï2].

Le rayon de courbure du coude est de 1350 mm, l'épaisseur moyenne de 73mm ; dans la section I, le diamètre intérieur est de 780 mm dans le plan de symétrie et de ??0 mm dans le plan perpendiculaire. Le calcul utilise une courbe de traction mesurée sur une éprouvette prélevée sur la pièce moulée, avec une limite d'élasti- cité conventionnelle de 2 7 0 MPa. Le modèle de calcul tient compte des épaisseurs réelles des parois.mesurées après fabrication,mais ne tient pas compte de l'ovali- sation. La pression de calcul est 17,2 MPa.

Le comportement élastoplastique calculé est voÎBÎn de celui d'un cylindre car on n'observe qu'une faible concentration de contrainte à l'intrados, au voisinage de a extrémités du coude : aprcs une montée à 49 MPa de pression, pour laquelle la contrainte maxima le élastoplastique eut de 320 MPa, puis une dépressurisation, ., on n'observe qu'une contrainte résiduelle de 5 MPa.

Le chargement appliqué expérimentalement est constitué d'une suc ce union de c y c l e s de pressurisation répétés avec retouc à pression nulle. L e s pressions maximales des cycles ont été successivement : 2 fois 31 MPa, 4 fois 37 MPa, 1 fois 4 4 , 5 MPa, 5 fois 43 MPa, enfin 49 MPa.

Lea contraintes de flexion élastiques rapportées a une. pvession de ÎO MPa mesu - rées expérimentalement sont représentées à la figure 9. Elles sont de l'ordre de 25 % de la contrainte de membrane, en accord avec le formulaire du Code ASME III NJ3 3685 pour les cylindres. La figure 9 montre que le calcul donne des contraintes de membrane d'un même niveau que celui qui a été mesuré expérimen- talement. L'accroissement des contraintes par flexion se traduit en un a c c r o i s s e - ment de la déformation plastique, comme le montre la figure 12 qui donne la défor- mation circonférentïelle mesurée au point le plus sollicité en flexion de la figure 9 comparée à la déformation calculée.

La déformation plastique provoque un arrondissement de la section I qui peut Gtre observe à partir des variations des diamètres de la section 1 situés dans le plan de symétrie et perpendiculairement (figures ÎO et 11). Le diamètre initialement le plus faible augmente plus vite que si la section était circulaire (cas du calcul) ; c'est l'inverse pour l'autre diamètre. Ces effets de l'ovalisation ont peu de répercussions sur la déformation d'ensemble du coude, comme le montre la comparaison du calcul et des mesures de la variation de longueur de la corde AB qui relie l e s deux sections extremes du coude (figure 13).

Ces résultats montrent donc qu'une ovalisation modérée des éléments de canalisa- tions ne risque pas de remettre en cause l e s marges v i s - à - v i s du risque de défor- mation excessive d'ensemble et v i s - à - v i s de l'accommodation plastique.

En particulier, les figures 10 à 13 montrent leB cumuls de déformation obtenus lors des répétitions de cycles a chaque niveau de pression, qui sont marqués par une in- terruption du tracé sur les courbes. La déformation cumulée, très faible au niveau de 31 MPa devient plus importante H 37 MPa. Par contre, elle diminue fortement lors du cyclage à 43 MPa par l'effet d'un seul cycle effectué préalablement à 44» 5 MPa. Ces résultats montrent qu'une très bonne stabilité dimensionnelle au plan local peut être garantie à l'élément de canalisation par une pressurisation p r é - alable à la mise en service. Les figures 11 et 12 montrent que cette stabilisation résulte directement de la diminution de l'ovalisation.

•1 - PORTEE DE LA REGLE DU 3 SM DU CODE ASMKJ

ûil- Valeur de cette règle v i s - a - v i s de l'accommodation plastique

Cotte rtglci fondéa s u r un module d'adaptation plastique [ij [ l O j [ l l j vise à a s s u - r e r une accommodation des enceintes, en limitant fortement l'étendue des zones OÏL des déformations plastiques cycliques peuvent apparaître, au voisinage des faces de l ' a p p a r e i l ou aux entailles.

La comparaison dir^r.ce de la grandeur 3 Sm aux l i m i t e s do déformation p r o g r e s s i - ve m e s u r é e s dans ce p r o g r a m m e pei-met d ' a p p r é c i e r la capacité de cette règle à garantir l'accommodation des appareils construite en a c i e r s austenitiqu.es.

Temp-S r a t u r e (O* 3 Sm 3 Sm

20" C 320" C

0""h>ax = 350 2 (Ta = 460

« 0 390

570 405 Tableau 2 (valeurs en MPa}

Pour l e s fonctionnements à 320* C, les g r a n d e u r s 3 Sm et 3 Sm, qui r e s t e n t n e t t e - ment inférieures à la limite de déformation p r o g r e s s i v e 2 <5~â, conviennent pour a s s u r e r l'accommodation plastique des enceintes. Le fait que le comportement des a c i e r s austénitiques pour des cycles à t e m p é r a t u r e variable entre l'ambiante et 3?.0°C est le même que pour de» e s s a i s à 320*C, p e r m e t de conclure que la r è g l e du 3 Sm du code ASME a s s u r e l'accommodation plastique des enceintes en a c i e r austénîtique du circuit p r i m a i r e des chaudières FWR dans toutes les conditions de fonctionnement.

P o u r a p p r é c i e r l e c a s d e s fonctionnements à l'ambiante, i l faut tenir compta du phénomène d'adaptation plastique qui réduit la valeur de la contrainte m a x i m a l e par l'effet d e s autocontraintes résultant des déformations plastiques subies. La contrainte maximale r é e l l e tend à se r a p p r o c h e r de la demi-amplitude de s o l l i - citations. Pour garantir l'adaptation plastique, il n ' e s t p a s n é c e s s a i r e que S Sm ou 3 Sm soient inférieurs à <3"max ; il suffit d'avoir une m a r g e suffisante e n t r e 1, 5 S m ou l , 5 Sm et G~max, ce que suggère le tableau 1.

4 . 2 . Ribquc- rie titiformation excessive avant l'accommodation

Le fait que la grandeur 3 Sm soit proche de la limite d'accommodation plastique montre qu'il existe un risque d ' a c c r o i s s e m e n t de la déformation permanente l o r s des cycles précédant l'accommodation. Le risque e s t amplifié par la p r é s e n c e des contraintes de pointe qui peuvent p o r t e r les fibres externes au-delà du seuil d ' a c - commodation plastique. L'allongement de ces fibres est susceptible de provoquer une redistribution p r o g r e s s i v e du champ de contrainte qui augmente le nombre de cycles n é c e s s a i r e s pour atteindre l'accommodation plastique de la pièce.

Un exemple de situation ou l'on s ' e s t trouvé a s s e z proche des conditions conduisant à un cumul de déformation excessif' avant accommodation plastique est le c a s de la bride s u p é r i e u r e de la volute de pompe du circuit p r i m a i r e , p r é s e n t é e en [l3l.

7

Cette bride horizontale qui supporte le bloc moteur e s t soumise à un gradient t h e r - mique important en s e r v i c e , par l'effet de puits de chaleur d'un r e f r o i d i s s e u r à

circulation d'eau placé à la base du bloc moteur pour en protéger las câblages. La géométrie de ta bride et la distribution de t e m p é r a t u r e en r é g i m e permanent sont r e p r é s e n t é e s à la figure 14.

Le calcul élastique en régime permanent donne au coin s u p é r i e u r de la bride, l e plus sollicité, une amplitude de variation de contrainte circonférentielle de 42O M P a . Des valeurs un peu s u p é r i e u r e s , de l ' o r d r e de 440 à 460 ont été obtenues dans un calcul en régime t r a n s i t o i r e . Ces valeurs sont bien comparables à la limite d ' a c c o m m o d a - tion 2 CTâ de l ' a c i e r moulé C F BM que l'on Hait 2tre peu inférieure à celle de l ' a c i e r Z3 CND 17 12, pour lequel 2 <5"â = 4 6 0 MPa a 320*C.

Les controleu du diamètre i n t é r i e u r , effectués sur l e s brides de deux volutes ayant .servi à des e s t a i s de fonctionnement, ont effectivement fait a p p a r a î t r e une évolution progressive* faible m a i s significative, du d i a m è t r e i n t é r i e u r des b r i d e s avant l ' a c - commodation. Celle-ci s ' e s t produire v e r s le dixième cycle, a p r è s qua des v a r i a t i o n s totales de diamètre de 1 mm et 1, 5 mm aient été o b s e r v é e s au coin s u p é r i e u r . Avec un d i a m è t r e i n t é r i e u r de bride de 1 0 8 0 m m , cela fait une déformation p e r m a n e n t e de 0 , 1 à 0 , 1 5 %. Ces déformations n'ont pas d'effet gênant sur l ' é t a n c h é i t é , m a i s il a fallu en tenir compte au montage des p a r t i e s tournantes.

Cet exemple illustre bien les risques de déformation que peuvent encourir l e s a p p a - r e i l s l o r s q u ' i l s sont sollicités au voisinage du seuil d'accommodation plastique. Dans les situations où des tolérances dimensionnelles s t r i c t e s doivent ê t r e r e s p e c t é e s , il convient donc de s ' a s s u r e r d'une m a r g e suffisante v i s - à - v i s du seuil d ' a c c o m m o d a - tion plastique.

4. 3. - Calcul des conditions d'accommodation plastique

Un calcul de thermoplasticité cyclique dont les détails sont donnés en [13} avait été e n t r e p r i s s u r la volute de pompe avant que l'accommodation de la b r i d e s u p é r i e u r e soit devenue manifeste. La m i s e en données de tels calculs se heurte à la difficulté d'une bonne modélisation de la loi de comportement de l ' a c i e r . Pour ce calcul, l e s alternances des boucles d ' h y s t é r é s i s ont été construites h. p a r t i r des e s s a i s de t r a c - tion monotone de l ' a c i e r , c a r on ne disposait pas \ ce moment de r é s u l t a t s our la consolidation cyclique. Le calcul a donné une déformation de O, 1 5 % au p r e m i e r c y - cle, s u p é r i e u r e à la déformation m e s u r é e , m a i s n'a pas fait a p p a r a î t r e de d é f o r m a - tion p r o g r e s s i v e aux cycles u l t é r i e u r s , comme le m o n t r e la figure 15 r e p r é s e n t a n t la variation de la déformation circonférentielle en fonction de la succession d e s c y - c l e s de chargement.

IL e s t t r è s difficile d'analyser l e s raisons des différences constatées e n t r e calcul et expérience, qui peuvent tenir a u s s i bien aux imperfections du module qu'à des diffé- rences entre les données du calcul et les états réellement subis.

Cette opération montre bien la difficulté de l'utilisation du calcul numérique pour s a i s i r les états limites d'accommodation et calculer avec précision l e s déformations p r o g r e s s i v e s . Aussi nous pensons que la comparaison de l'amplitude de variation de contrainte au point le plus sollicité de la surface, calculée élaatiquement, à la limite d'accommodation, peut £tre utile pour vérifier l'obtention de l'accommodation p l a s - tique de l'appareil, ou au moins voir si l'on no trouve proche ou éloigné du seuil c o r - respondant.

CONCLUSION

C e t t e é t u d e m o n t r e que l e s r è g l e s pour l e s c o n t r a i n t e s . p r i m a i r e s et s e c o n d a i r e s du c o d e A S M E tendent bien a g a r a n t i r l ' a c c o m m o d a t i o n p l a s t i q u e d e s a p p a r e i l s à p r e s - s i o n en a c i e r a u s t é n i t i q u e s o u m i s a d e s s o l l i c i t a t i o n s c y c l i q u e s . C e p e n d a n t d a n s l e s é t a t s p r o c h e s d e l a l i m i t e p e r m i s e p a r la rfcgle du 3 5 m s u r l e s c o n t r a i n t e s s e c o n - d a i r e s , d e s d é f o r m a t i o n s non n é g l i g e a b l e s p e u v e n t p r é c é d e r l ' é t a b l i s s e m e n t d e l ' é t a t d ' a c c o m m o d a t i o n .

L a d é f i n i t i o n é l a r g i e d e l i m i t e d ' a c c o m m o d a t i o n d e l ' a c i e r , r é s u l t a n t du p r o g r a m m e d ' e s s a i p r é s e n t é d a n s c e t t e é t u d e , p e u t Ctre u t i l i s é e a v e c un c a l c u l é l a s t i q u e p o u r p r é c i s e r c o m m e n t l e c h a r g e m e n t é t u d i é s e s i t u e p a r r a p p o r t a u s e u i l d ' a c c o m m o - d a t i o n p l a s t i q u e .

D a n s l e s s i t u a t i o n s où d e s t o l é r a n c e s d i m e n s i o n i V e l l e s s t r i c t e s d o i v e n t ê t r e r e s p e c - t é e s , i l c o n v i e n t de s ' a s s u r e r d'une m a r g e s u f f i s a n t e v i s - à - v i s du s e u i l d ' a c c o m m o - d a t i o n p l a s t i q u e .

(

R E F E R E N C E S

[1] C R I T E R I A d e l a S e c t i o n III du C o d e A S M E . A S M E 1 9 6 3

p ] C . A M Z A L L A G , P . R A B B E , A . P E L L Ï S S I E R - T A N O N , J. L . B E R N A R D - A c c o m m o d a t i o n d'un a c i e r i n o x y d a b l e a u s t é n i t i q u e s o u s s o l l i c i t a t i o n s c y c l i - q u e s - P r é s e n t a t i o n a u x j o u r n é e s d ' a u t o m n e d e l a S o c i é t é F r a n ç a i s e d e M é - t a l l u r g i e - O c t o b r e 1 9 7 8 .

[3] C. A M Z A L L A G , P . R A B B E , J. L . B E R N A R D , A . P E L L I S S I E R - T A N O N - A d a p t a t i o n et a c c o m m o d a t i o n d e s a c i e r s i n o x y d a b l e s a t i s t é m t i q i i e s BOUS

\ s o l l i c i t a t i o n s c y c l i q u e s - C o n f é r e n c e i n t e r n a t i o n a l e s u r la f a t i g u e o l i g o c y - c l i q u e e t l a p r é v i s i o n d e s d u r é e s d e v i e , F i r m i n y , S e p t e m b r e 1 9 S O . [4] H. P . L I E U R A D E , L . R O E S C H , P . R A B B E - I n f l u e n c e d e q u e l q u e s p a r a m è -

t r e s s u r l a l i m i t e d ' a c c o m m o d a t i o n d e s a c i e r s i n o x y d a b l e s a u s t é n i t î q u e s - R a p p o r t IRSID RI 2 0 0 , N o v e m b r e 1 9 7 1 .

Y. M E Y Z A U D - C o m m u n i c a t i o n o r a l e , F r a m a t o m e .

03

[G] A. F E L L I S S I E R - T A N O N , P . R A B B E , C. A M Z A L L A G - D e f i n i n g a p r o p e r m a t e r i a l c h a r a c t e r i s t i c for the s h a k e d o w n a n a l y s i s . 3 rd Int. C o n f e r e n c e on P r e s s u r e V e s s e l T e c h n o l o g y , A S M E , 1 9 7 7 .

[7] P . R A B B E , A . M E R C I E R - Etude du c o m p o r t e m e n t à l a t r a c t i o n e t h l a f a t i g u e , à f r o i d e t à c h a u d , d'un a c i e r i n o x y d a b l e a u s t é n i t i q u e h l'aaoti*.

R e v . M e t . . F é v r i e r 7 1 , 6 7 - 6 9 -

[S 1 E , F L E N A R D - I n t é r ê t p r a t i q u e d ' u o o n o u v e l l e c a r a c t é r i s t i q u e m é c a n i q u e : l u l i m i t e d ' a c c o m m o d a t i o n . R e v u e d e M é t a l l u r g i e , D é c e m b r e 1 9 6 8 . f o l . C i r c u l a i r e d ' a p p l i c a t i o n de l ' A r r G t é du 26 F é v r i e r 7 4 , r e l a t i v e à l ' a p p l i c a t i o n

de !a r é g l e m e n t a t i o n d e s a p p a r e i l s à p r e s s i o n d e v a p e u r du c i r c u i t p r i m a i r e p r i n c i p a l d e s c h a u d i è r e s n u c l é a i r e s à e a u - B r o c h u r e 1331 - J o u r n a l O f f i c i e l [ l O ] A . P E L L I S S I E R - T A N O N - F o n d e m e n t s m é c a n i q u e s d e s m é t h o d e s de c a l c u l

a s s o c i é e s à l a l i m i t a t i o n de ?a ' d é f o r m a t i o n p l a s t i q u e d a n s l e s a p p a r e i l s à p r e s s i o n . R e v u e F r a n ç a i s e de M é c a n i q u e , 4 8 , 1 9 - 3 3 , 1 9 7 3 .

f i l l C h a u d i è r e s n u c l é a i r e s à e a u s o u s - p r e s s i o n - C i r c u i t p r i m a i r e p r i n c i p a l - J u s t i f i c a t i o n d e s r è g l e s d e c a l c u l u t i l i s é e s d a n s l e c a d r e d e l ' a n a l y s e p r e s - c r i t e à l ' a r t i c l e 10 d e l ' A r r ê t é du 26 F é v r i e r 74 p o u r I C B s i t u a t i o n s d e p r e - m i è r e , d e u x i è m e e t t r o i s i è m e c a t é g o r i e . N o t e F r a m a t o m e E M / 7 4 . 3 8 2 0 . A . P E L L I S S I E R - T A N O N - 3 0 . 0 4 . 7 5 .

[ 1 2 ] J . P , P R O S T , J J . D O Y E N , T . F O U L T , H . J A K U B O W I C Z - E x p e r i m e n t a l a n d E l a s t i c - P l a s t i c N u m e r i c a l A n a l y s i s of a P W R P i p i n g E l b o w s u b j e c t e d t o P r e s s u r e C y c l i n g , 5 t h I n t . C o n f e r e n c e of S t r u c t u r a l M e c h a n i c s i n N u c l e a r R e a c t o r T e c h n o l o g y , B e r l i n , A o û t 1 9 7 9 .

[ l 3 ] C . B A Y L A C , P . L E C A R P E N T I E R , T. C H A R R A S , G. C L E M E N T - T h e r m o p l a s t i c A n a l y s i s of a P u m p B o d y i n a P r i m a r y C i r c u i t N u c l e a r A p p l i c a t i o n . 3 r d I n t . C o n f e r e n c e on P r e s s u r e V e s s e l T e c h n o l o g y , A S M E 1 9 7 7 .

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iplitude de contrainte Q£,(MRo)

,g .

droite *élastigu*

fa -~ Courbe de traclion monotone

—Courbe d'éctouisscge cyclique 9-à charge imposée Otà déformation imposée A : Points obtenus ô charge imposée

avec CÇjconstant décroissant

02 ^{0,4 0,6} Fig 3 RELATIONS CONTRAINTE- l° .

DEFORMATION CYCLIQUE A 320 C

omptitude de contrainte 0~a(MPa)

£00,

droite'élastique*

"NT

Température embiente t/1— Courbe de traction monotoni

•—— Courbe d'ècrouîsscge cyclique {charge ou deformation imposée )

{

0*4 constant-tï^ croissent D^ccnstcnt-O^ croissant o 0"0 constant - O^proissant

après écrouissage cyclique à Ea= 1 p %

0,2 0 / QS 0,8 Fig2-RELATIONS CONTRAINTE-

DEFORMATION CYCLIQUE A TEMPERATURE AMBIANTE.

contrainte moyenne (Tm (frîFa)

?nn

• î

Il 3,

IOÏKCO

Il *

^dé

1 prc 0*C

• î

Il 3,

IOÏKCO

Il *

^dé

1 prc 150

S

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o Il 3,

IOÏKCO

Il *

^dé

1 prc mmodation brmation

1

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Il 3,

IOÏKCO

Il *

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1 prc gressive O

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1

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R g 7

contrainte mDyanne tT_ (MPo) 400,

100 200 300 amplitude de contrainte £TQ (MPoJ SEUIL DE DEFORMATION PROGRESSIVE

A 320 "C.

"O"

Température ambiante o accommodation

• déformation progressive.

100 200 ^ 0 0 " 3 5 0 amplitude de contrainte 0"Q (MRj) Fig6-SEUIL DE DEFORMATION PROGRESSIVE

A TEMPERATURE AMBIANT*

r

1.5 - Température ambiante.

û"

^a

=150MPa.

Or

m

=15CMPa

—o o Emin. -

-o °

n' ' ' • ' ' J ' ' ' ' I ' Nombre 50 100

d e c y d s s

.

i

F i g i - MESURE DE LA DEFORMATION PROGRESSIV

-AVEC ACCOMMODATION.

0,5

Temperature, ambiante.

CT

^a

=160 MPa tr

m

=180MPa

i •

50

J

Nombre IOO de cycles

F i g 5 - MESURE DE LA DEFORMATION PROGRESSIVE

-SANS ACCOMMODATION.

FIG. 8

MESURE DE DEFORMATION DANS LES SECTION H . I E T K .

MESURES DE VARIATION DE DIAMETRE DANS LES SECTIONS H,l ET J .

MESURE DTJUVERTURE.-A B

( (

FI6. 9

-3D» 0" 30*

POSITION CIRCONFERENTIELLE<d«Ql

-3 30 c

^ - ^ ^

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s

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/

DIAMETRE EXTERIEUR GiNS LE P U N DE SYMETRIE

/

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•

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/ J

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/

Is

« M « M M |

0.S 0.8 1.0 GONFLEMENT (mm)

DIAMETRE EXTERIEUR PERPENDICULAIRE AU PLAN DE SYMETRIE

EXPERIENCE CALCUL .

XI

I I 6 . 1 1 1 3

GONFLEMENT (mm) ?

0.25 . 050

FIG, 13

oi75 rco us

OUVERTURE (mm)

L

^{HG. 12}

Q20 0.30 DEFORMATION ( % )

DEFORMATION CIRCONFERENTIELLE AU POINT 2 DE LA SECTION K ( P E A U INTERNE)

~1

TEMPÉRATURE EN "C

FIG. 1 1 - TEMPERATURE DANS LA VOLUTE DE POUPE PRIMAIRE EN SERVICE

L

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