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République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’enseignement sup

République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’enseignement supérieur Et de la recherche scientifique Université Abou Bekr Belkaid – Tlemcen Faculté de technologie Département de Génie mécanique * * Thèse Pour l'Obtention du Diplôme de Doctorat Génie Mécanique Option : Sciences des matériaux * * Thème Étude du comportement des aciers API 5L X60 sollicités par contraintes mécaniques et milieu de sol Algérien Simulé Présentée par : AMARA ZENATI Abdeldjelil Soutenue le : 09 Septembre 2014 Devant le jury : Président : Gharnaoute Mohamed Amine MC “A“ Université de Tlemcen Encadreur : Benmoussat Abderrahim Professeur, Université de Tlemcen Examinateurs : Bourdim Abdelghaffour MC “A“ Université de Tlemcen Khellifa Abdellah Professeur, Université de Blida Kaid M’Hamed MC “A“ Université de Saida Membres invités : Gana Mohamed Amine Cadre Supérieur Sonatrach Boumerdess Benali Omar Professeur, Université de Saida Année 2013-2014 REMERCIEMENTS A notre Maître et Directeur de Thèse le Professeur BENMOUSSAT Abderrahim Toute ma reconnaissance et ma gratitude pour votre encadrement, votre aide, vos orientations, et vos conseils très précieux. Merci d’avoir accepté d’être rapporteur de ce travail et pour m’avoir encouragé et soutenu tout au long de la thèse avec patience et disponibilité. Je vous remercie encore une fois pour la confiance que vous m’avez accordée. Je souhaite beaucoup de bonheur et santé pour vous et pour votre chère famille. A Monsieur le président de jury, GHERNAOUT Mohammed El Amine, Je vous remercie de m’avoir fait l’immense honneur de présider ce jury. Je vous exprime mes remerciements les plus sincères pour l’intérêt que vous avez apporté à ma thèse et pour toutes vos remarques qui ont contribué à améliorer ce travail. Je vous souhaite beaucoup de santé et bonheur . A Messieurs les membres de jury d’examination : Professeur KHELIFA Abdallah, Monsieur KAID M’hamed, Monsieur BOURDIM Abdelghafour Je vous remercie d’avoir accepté avec beaucoup de générosité d’examiner mon travail et de m’avoir honorée d’être membre de ce jury. Veuillez accepter mes sincères remerciements et reconnaissances pour vos encouragements, conseils et soutiens continuels. Je vous souhaite beaucoup de succès dans votre vie professionnelle. A Messieurs les membres invités : Professeur BENALI Omar, Monsieur Gana Mohamed El Amine Je vous remercie d’avoir accepté de faire partie de ce jury et pour le soutien que vous m’avez apporté tout au long de mon travail. Je tiens à remercier individuellement tous les membres de l’équipe des Laboratoire de corrosion du centre de recherche et développement de la Sonatrach à Boumerdes pour m’avoir accueilli avec beaucoup de patience et pour l’aide apportée et de m’avoir conseillés , guidés et transmis de précieuses connaissances avec bienveillance. Je remercie tout ce qui a contribué de prés ou de loin à la réalisation de ce travail qu’ils trouvent mes reconnaissances et sincères remerciements, particulièrement , les ingénieurs et techniciens de laboratoire du département de génie Mécanique de l’université de Tlemcen et les ingénieurs du laboratoire de corrosion de Boumerdes et mon ami BELHOUARI.M A mes responsables de l’activité aval Sonatrach : Mrs BAAZIZ, MOUSLIM, DJALTI, RAIS, BOUNOUARA, ZEMMOURI, HASSAINE, SAAD AZZOUZ, BENFERRAH et AMOU Je vous présente mon profond respect et vous souhaite beaucoup de bonheur et santé. Il est difficile de trouver des qualificatifs assez forts pour souligner leurs gentillesses et leurs patiences à Prodiguer des conseils pertinents Je souhaite remercier très chaleureusement, Mes chers collègues et Frères de la direction Engineering, et du complexe GL1Z qui m’ont soutenu tout au long de la réalisation de ce travail, DEDICACES A ma chère Maman, aucune dédicace ne saurait exprimer mon respect, mon amour éternel et ma considération pour les sacrifices que vous avez consentis pour mon instruction et mon bien être. Je vous remercie pour tout le soutien et l’amour que vous me portez depuis mon enfance et j’espère que votre bénédiction m’accompagne toujours. A la mémoire de mon défunt et regretté père qui a semé et entretenu la plante que je suis et qui n'a pas eu le temps de voir les fruits de celle-ci. A toi Raouida, mon épouse, ce travail te doit beaucoup… Qu’il soit pour toi le témoignage de mon infinie reconnaissance pour ces années de compréhension, de privations et d’efforts communs A mes enfants Alaa Eddine, Rachad Eddine et Abderrahmane que Dieu vous protège et vous trace une vie pleine de santé, succès, réussite et bonheur A la mémoire de mon défunt beau frère Bachir, Je n’oublierai jamais ce que t’as fait pour moi A mes sœurs et mon beau frère Ghouti que Dieu vous illumine la vie de sérénité, foi et bonheur. A mes neveux et nièces que Dieu vous trace une vie pleine de réussite et bonheur A mes beaux parents que Dieu soit avec vous et vous protège et vous couvre de bonheur et de foi. A ma belle famille que Dieu vous protège. A toute ma famille que Dieu vous protège. A la mémoire de mes défunts grands parents, oncles et tantes. Table des matières Introduction générale ............................................................................................................. 1 Chapitre I : Etude bibliographique sur les défaillances des ouvrages de pipelines……. .......... 5 Introduction……………………………………………………………………………………6 I-1 Défaillances mécaniques des pipes ............................................................................... 7 I-1-1 Déformation plastique des pipelines ....................................................................... 7 I-1-2 Défaillances par fissuration .................................................................................... 8 I-1-2-1 Défaillance par chargement limite .................................................................. 9 I-1-3 Rupture fragile et ductile ...................................................................................... 12 I-1-3-1 Rupture fragile ............................................................................................. 12 I-1-3-2 Rupture ductile ............................................................................................. 16 I-2 Défaillances par corrosion .......................................................................................... 17 I-2-1 Corrosion des aciers par les sols ........................................................................... 19 I-2-2 Analyse du sol ...................................................................................................... 19 I-2-3 Les mécanismes de corrosion du sol ..................................................................... 23 I-2-3-1 La corrosion électrochimique ........................................................................ 23 I-2-3-2 Corrosion microbiologique ........................................................................... 25 a/ La corrosion due aux bactéries sulfato-réductrices ............................................. 25 b/ La corrosion due à des bactéries acidogènes ....................................................... 25 c/ La corrosion due aux bactéries oxydant le fer et le manganèse ............................ 26 d/ La corrosion sous les biofilms ........................................................................... 26 e/ La corrosion due aux bactéries nitrifiantes ......................................................... 26 f/ La corrosion due à des films algaux ................................................................... 26 I.2.4 Les effets mécaniques du sol ................................................................................. 26 I-3 Défaillance du système de protection ........................................................................... 27 I-3-1 Défaillance de la protection Passive ....................................................................... 28 I-3-2 Défaillance de la protection cathodique .................................................................. 29 I-4 Méta Synthèse ............................................................................................................. 29 Chapitre II : Contexte industriel ........................................................................................... 33 Introduction ....................................................................................................................... 34 II-1 Présentation du site ..................................................................................................... 35 II-2 Description de ligne GZ1 avec expertise ..................................................................... 38 II-3 Expertise de la ligne ASR ……… . . ......................................................... …………39 II-4 Défaillances sur la ligne GZ1 ..................................................................................... 46 II-4-1 Défaillances par piqûration de la ligne GZ1 ......................................................... 49 II-4-2 Défaillances par fissuration de la ligne GZ1 ......................................................... 50 II-4-3 Détection des fuites ............................................................................................... 52 II-5 Méthodes de détection des défaillances CND .............................................................. 52 II-5-1 Méthodes d’inspection et de détection des défauts de la ligne GZ1........................ 54 II-5-1-1 Détection des défauts par ultrasons de la ligne GZ1 ..................................... 54 II-5-1-2 Détection des défauts par contrôle visuel (cas de la ligne GZ1) .................. 56 II-6 Analyse du sol Algérien et choix du milieu agressif .................................................... 57 II-7 Système de protection anticorrosion de la ligne GZ1 ................................................... 58 II-7-1 Protection cathodique de la ligne GZ1................................................................... 58 II-7-2 Revêtements des lignes GZ1 ................................................................................. 59 II-8 Inhibiteurs de corrosion .............................................................................................. 60 II-8-1 Efficacité d’un inhibiteur de corrosion .................................................................. 60 II-8-2 Choix des inhibiteurs de corrosion pour la ligne GZ1 ............................................ 61 II-8-3 Adsorption des inhibiteurs .................................................................................... 62 Conclusion ........................................................................................................................... 63 Chapitre III : Matériel et méthodes ....................................................................................... 65 Introduction ....................................................................................................................... 66 III-1 Caractérisation du matériau d’étude ........................................................................... 66 III-1-1 Composition chimique du matériau d’étude ......................................................... 67 III-1-2 Microstructure ..................................................................................................... 67 III-1-3 Caractéristiques mécaniques ................................................................................ 68 III-1-3-1 Essai de traction ......................................................................................... 68 III-1-3-2 Essai de dureté ........................................................................................... 75 III-2 Caractéristiques de la solution du sol simulée ............................................................ 76 III-3 Méthode d’étude de la corrosion ................................................................................ 76 III-3-1 Méthode électrochimique .................................................................................... 76 III-3-2 Essais de corrosion .............................................................................................. 78 III-3-2-1 Choix des éprouvettes ................................................................................. 78 III-4 Mesures de polarisation Potentiodynamique .............................................................. 80 III-4-1 Courbes de potentiel libre ................................................................................... 80 III-4-2 Polarisation potentiodynamique ........................................................................... 82 III-4-2-1 Influence du pH ............................................................................................ 82 III-4-2-2 Effet de la température ................................................................................. 84 III-4-3 Influence de la concentration ............................................................................... 89 III-4-4 Phénomène d’Adsorption ................................................................................... 93 Conclusion ........................................................................................................................ 95 Chapitre IV : Modélisation des défaillances et estimation de la durée de vie par approche de weibull ............................................................................................................................ 97 Introduction ....................................................................................................................... 98 VI-1 La fonction de fiabilité ............................................................................................. 98 VI-2 Le taux de défaillance Ȝ(t) ........................................................................................ 99 IV-3 Méthode des moindres carrés................................................................................... 102 IV-4 Acquisition des données ......................................................................................... 103 Conclusion ......................................................................................................................... 111 Chapitre V : Résultats et discussions................................................................................... 112 V-1 Caractéristiques chimiques du matériau .................................................................... 113 V-1-1 Composition chimique ....................................................................................... 113 V-1-2 Microstructure ................................................................................................... 114 V-2 Caractéristiques de la solution du sol simulée ......................................................... 114 V-3 Caractéristiques mécaniques .................................................................................... 114 V-3-1 Module de Young ............................................................................................... 114 V-3-2 La limite apparente d'élasticité supérieure/inférieure ReH /ReL ............................ 115 V-3-3 La résistance à la traction Rm ........................................................................... 115 V-3-4 L'allongement et la striction à la rupture ........................................................... 116 V-3-5 la dureté de l’acier API5L X60 .......................................................................... 117 V-4 Les essais de corrosion sans inhibition ..................................................................... 117 V-4-1 Stabilisation du potentiel de corrosion de l’acier API 5L X60 ............................ 117 V-4-2 Influence de pH sur la corrosion des uploads/Geographie/ these-doct-amara-zenati.pdf