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RÉSUMÉ
Dans les centrales nucléaires, la corrosion-érosion est un mode de dégradation qui se caractérise par une perte d'épaisseur des composants métalliques en aciers non ou faiblement alliés. Cette dégradation s'installe au contact de l'eau ou de la vapeur humide circulant à grande vitesse. Elle est susceptible d'entraîner la rupture des composants affectés. De nombreux composants du circuit eau-vapeur des centrales nucléaires sont concernés. Le phénomène est influencé par la température et par des paramètres chimiques, hydrauliques et métallurgiques.
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Carine MANSOUR : Ingénieur chercheur - EDF Recherche et Développement, Département matériaux et mécanique des composants, Groupe chimie-corrosion
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Stéphane TREVIN : Ingénieur spécialiste - EDF DTG, Département performances, Service contrôle matériaux et mécanique
INTRODUCTION
La corrosion-érosion est une dégradation de nature chimique qui correspond à un cas particulier de la corrosion généralisée. Dans les centrales nucléaires, elle affecte notamment les composants en acier, non ou faiblement allié, soumis à un écoulement d'eau monophasique liquide ou de vapeur diphasique humide. Elle se traduit par une perte d'épaisseur qui peut, à terme, entraîner la rupture du composant affecté. Ce phénomène survient sur de nombreux composants du circuit eau-vapeur des centrales nucléaires et thermiques. Il a déjà été à l'origine d'accidents mortels aux États-Unis et au Japon. En plus de la perte d'épaisseur des composants, ce phénomène génère des produits de corrosion qui sont entraînés vers les générateurs de vapeur (GV) où ils deviennent une source d'encrassement et de colmatage. Cela peut provoquer à terme une perte des performances thermiques des centrales et implique des opérations de maintenance très coûteuses. La corrosion-érosion est influencée par la température et par des paramètres chimiques, hydrauliques et liés à la nature du matériau. Pour les centrales nucléaires de production électrique, elle est suivie et contrôlée la plupart du temps et en particulier en France, par des codes de calcul qui permettent de prédire la perte d'épaisseur des composants de tuyauteries susceptibles d'être affectés. Les résultats de calcul tiennent également compte des examens non destructifs (END) réalisés en centrale pour optimiser les opérations de maintenance afin d'éviter des pertes d'épaisseur critiques. Ces codes sont développés en se basant sur des études de recherche et développement ainsi que sur le retour d'expérience (REX).
L'objectif de cet article est de présenter :
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le mécanisme de corrosion-érosion ainsi que les paramètres influents ;
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les composants potentiellement affectés ;
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l'impact de la corrosion-érosion sur le fonctionnement des centrales ;
-
les enjeux de la surveillance pour les exploitants et la réglementation ;
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les méthodes et outils utilisés pour l'étude du phénomène ;
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les codes de calcul utilisés pour la prévision des dégradations liées au phénomène ;
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les contrôles dimensionnels et de composition chimique des matériaux réalisés sur les centrales ;
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les parades ;
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les autres modes de dégradation généralisés ;
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le partage d'information au cœur de la prévention.
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Influence de la corrosion-érosion sur le fonctionnement des centrales et composants potentiellement affectésArticle inclus dans l'offre
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1. Description et paramètres influents du mécanisme de corrosion-érosion
1.1 Description
La corrosion-érosion est un cas particulier de la corrosion généralisée qui se trouve accélérée par l'écoulement . Elle affecte principalement les composants en acier non ou faiblement allié et se traduit par une perte d'épaisseur.
À l'échelle de la durée de vie des réacteurs nucléaires, la corrosion-érosion affecte un composant si les conditions suivantes sont réunies :
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le composant est en acier non ou faiblement allié ;
-
le fluide circulant est de l'eau, à l'état monophasique liquide ou diphasique eau-vapeur ;
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l'eau d'usage industriel est préalablement traitée sur des résines échangeuses d'ions (déminéralisation) ;
-
si le
de l'eau est supérieur à 8,5, la teneur en oxygène dissous doit être inférieure à 5 μg/kg ;
-
si le
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - CHEXAL (B.) et al - Flow-accelerated corrosion in power plants. - EPRI, EDF, Siemens AG Power Generation Report TR-106611-R1 (1998).
-
(2) - PAVAGEAU (E.M.) et al - Update of water chemistry effect on flow-accelerated corrosion rate of carbon steel. - Environnemental degradation of Materials in Nuclear Power Systems-Water Reactors conference, Vancouver (2007).
-
(3) - CHIVOT (J.) - Thermodynamique des produits de corrosion. - Coll. Sciences et techniques, ANDRA (2004).
-
(4) - HUSSEY (D.) et al - MULTEQ : Equilibrium of an electrolytic solution with vapor-liquid partitioning and precipitation : the database version 7.0. - EPRI technical report, no 1025010 (2012).
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(5) - BERGE (Ph.) et al - Corrosion-erosion of steels in high temperature water and wet steam. - EDF specialists meeting, Les Renardières (1982).
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