Durabilité de tubes sous pression en PolyVinylDiFluoré : compréhension des mécanismes de fissuration lente et pertinence d'un test accéléré

Durability of Poly (Vinylidene Fluoride) pipes under pressure : comprehension of slow crack growth mechanisms and relevance of a short term test

• Auteur / Autrice : David Girard
• Direction : Jean-Louis Gacougnolle, Sylvie Castagnet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des solides, des matériaux et des structures
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Poitiers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et aéronautique (Poitiers1992-2008)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fluage

Tuyaux

Fissuration

Thermoplastiques

Résumé

Le PolyVinylDiFluoré (PVDF) alpha est un polymère semi-cristallin utilisé dans des tubes pour le génie chimique. Sous pression faible et température élevée, ces tubes rompent après plusieurs mois par propagation dans la paroi d'une micro-fissure. L'objectif de cette étude est de comprendre les mécanismes propres à ce régime de sollicitation, en développant au préalable un essai accéléré pertinent pour les activer. La morphologie du dommage créé en tête de fissure et la sensibilité à la contrainte appliquée, dans les conditions du test accéléré (fluage d'éprouvettes tri-entaillées) et du test d'éclatement sont comparées. Le rôle du temps et des enchevêtrements dans la nucléation et la propagation de la fissure est ainsi précisé. Les conséquences d'un long maintien en température sur la structure du PVDF et sur son comportement mécanique (cavitation, tenue au fluage, allongement à rupture) sont examinées. Quelques effets de microstructure sont dégagés de la comparaison de plusieurs PVDF.

α-Poly(vinylidene fluoride) is a crystalline thermoplastic used for pipes in the chemical industry. Under low pressure and high temperature, failure occurs after several months or years because of the slow growth of a micro-crack. This study aims to understand mechanisms of slow crack growth, using a short-term test (constant load applied to a three-notched sample). The damage morphology at the crack tip and the stress sensitivity from accelerated tests and from burst tests are compared. It suggests a great role of aging in the nucleation and propagation of the crack. Consequences of a long time aging at high temperature on microstructure and mechanical properties (cavitation behaviour, natural draw ratio, creep behaviour, PEN test) are studied. Disentanglement of the amorphous phase appears of major importance in slow crack growth. Comparing different materials submitted to different transformation processes, some correlation between microstructure and slow crack growth can be made.