Thèse soutenue

Soudage de polymères semi-cristallins utilisés dans l'isolation de pipeline offshore. Approches thermiques, rhéologiques et mécaniques

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Auteur / Autrice : Margaux Aris-Brosou
Direction : Noëlle BillonMichel Vincent
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique numérique et Matériaux
Date : Soutenance le 21/06/2017
Etablissement(s) : Paris Sciences et Lettres (ComUE)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de mise en forme des matériaux (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)
Établissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure des mines (Paris ; 1783-....)
Jury : Président / Présidente : Christian Carrot
Examinateurs / Examinatrices : Noëlle Billon, Michel Vincent, Céline Jablonski
Rapporteurs / Rapporteuses : Nicolas Boyard, Gilles Régnier

Résumé

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Cette étude porte sur la caractérisation des matériaux constituant le revêtement isolant de pipeline offshore ainsi que la soudure réalisée entre les deux polymères semi-cristallins du revêtement au niveau de la jonction entre deux tubes successifs.L’épaisseur très importante du revêtement induit, au cours du procédé de soudage, des vitesses hétérogènes de chauffe et de refroidissement des matériaux. Ces dernières ont été caractérisées grâce à une instrumentation du procédé en site industriel. Une modélisation numérique intégrant les phases successives du procédé est en bon accord avec les résultats expérimentaux. Cette modélisation permet de dresser une cartographie complète des champs de température dans l’ensemble du pipeline et plus précisément dans la zone de soudage.Cette étude nous a amené à réaliser une caractérisation des deux matériaux soudés au cours de leurs fusions et cristallisations qui représentent deux étapes cruciales lors du soudage. Une attention particulière a été portée au comportement rhéologique dans la zone de transition entre l’état fondu et l’état solide et inversement. Les données en refroidissement à différentes vitesses ont été corrélées avec le taux de transformation des matériaux.Les propriétés mécaniques des isolants ont été testées ainsi que celles des soudures en prélevant des éprouvettes sur les essais effectués en site industriel. Le peu de flexibilité du procédé industriel rend difficile une investigation de l’influence des paramètres de soudage. Une expérience « image », représentative des grandeurs industrielles, a donc été développée à l’échelle du laboratoire permettant de faire varier les paramètres de soudage. Il a été montré que le point de faiblesse de l’assemblage ne se situe pas au niveau de la soudure mais dans l’un des matériaux du revêtement.