Sujet de thèse IFSTTAR

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Fiche détaillée :

Titre : Essais de corrosion accélérée et évaluation de l’endommagement sur des conducteurs aluminium-acier de transport d’énergie électrique

Laboratoire principal - Référent principal   -

Directeur du laboratoire principal   -

Spécialité de la thèse Génie Civil, Génie de Matériaux

Axe 2 - COP2017 - Améliorer l'efficience et la résilience des infrastructures

Site principal Nantes

Etablissement d'inscription UNIVERSITE DE NANTES

Ecole doctorale

Directeur de thèse prévu GAILLET Laurent  -  Université Gustave Eiffel  -  MAST - SMC

Co-directeur de thèse prévu LANGLOIS Sébastien  -  Université de Sherbrooke  -  Département de génie civil

Type de financement prévu cdd  - Ifsttar

Résumé

La grande majorité des lignes électriques aériennes sont mises en service depuis plusieurs dizaines d’années et sont soumises à plusieurs phénomènes de dégradation. Les conducteurs de type ACSR (Aluminum Conductor Steel Reinforced) font partie des câbles les plus utilisés dans les lignes à haute tension, et sont soumis à plusieurs phénomènes climatiques impactant leurs propriétés électriques et mécaniques. L’un des phénomènes de dégradation très connu sur les structures métalliques est celui de dégradation par corrosion, dont les conséquences sont très peu étudiées sur les lignes électriques.
L’objectif principal de ce manuscrit de thèse est de quantifier l’influence de la structure géométrique des fils et des câbles de type ACSR, ainsi que du graissage sur la corrosion de type NaCl. Le premier travail consistait à réaliser d’une part des essais en corrosion accélérée, dans lequel plusieurs échantillons de conducteurs électriques sont corrodés suivant des paramètres climatiques précis et contrôlés. Dans un second temps, une analyse microscopique et métallographique des échantillons corrodés est présentée dans ce manuscrit de thèse, en étudiant l’impact de la corrosion subie par ces échantillons sur leurs paramètres mécaniques à l’aide de tests de traction, de torsion et de fatigue. Les résultats issus des tests mécaniques sont corrélés avec les observations métallographiques de façon à lier les mécanismes d’endommagement ayant lieu sur les fils avec les pertes des propriétés mécaniques relevées sur les fils.
La corrosion des fils en acier (et de la couche de galvanisation) a un impact direct sur la tenue mécanique des conducteur ACSR de par la construction de ce type de câble. La corrosion se localise préférentiellement au niveau des contacts interfilaires avec les fils en aluminium pour les fils sans présence de graisse. La graisse présente dans les conducteurs graissés et les fils aluminium entourant le toron en acier permettent de réduire fortement la corrosion des fils en acier. Les essais de traction réalisés sur des fils corrodés confirment l’effet bénéfique de ces deux protections sur les propriétés mécaniques.
En plus de la corrosion par piqûres, la couche interne de fils en aluminium est soumise à un mécanisme de corrosion galvanique des fils en aluminium au niveau des contacts interfilaires acier-aluminium. Pour ces fils en aluminium des conducteurs, la protection apportée par la graisse aux fils centraux d’acier est donc le facteur déterminant pour la durée de vie de ceux-ci. On retrouve pour la couche de fils interne en aluminium cette double dégradation par piqûres de corrosion et couplage galvanique avec des durées de vie en fatigue et torsion réduites. Cette diminution nette et importante uniquement observable sur les fils de couche interne non graissés confirme l’importance que prend le mécanisme de corrosion galvanique des fils aluminium lorsque la couche de galvanisation sur les fils acier est détruite ou proche de l’être.

Mots-clefs: corrosion, conducteur électrique, durabilité, lignes de transport d’énergie, essais de corrosion accélérée

Laboratoire principal - Référent principal	-
Directeur du laboratoire principal	-
Spécialité de la thèse	Génie Civil, Génie de Matériaux
Axe	2 - COP2017 - Améliorer l'efficience et la résilience des infrastructures
Site principal	Nantes
Etablissement d'inscription	UNIVERSITE DE NANTES
Ecole doctorale
Directeur de thèse prévu	GAILLET Laurent - Université Gustave Eiffel - MAST - SMC
Co-directeur de thèse prévu	LANGLOIS Sébastien - Université de Sherbrooke - Département de génie civil
Type de financement prévu	cdd - Ifsttar
Résumé La grande majorité des lignes électriques aériennes sont mises en service depuis plusieurs dizaines d’années et sont soumises à plusieurs phénomènes de dégradation. Les conducteurs de type ACSR (Aluminum Conductor Steel Reinforced) font partie des câbles les plus utilisés dans les lignes à haute tension, et sont soumis à plusieurs phénomènes climatiques impactant leurs propriétés électriques et mécaniques. L’un des phénomènes de dégradation très connu sur les structures métalliques est celui de dégradation par corrosion, dont les conséquences sont très peu étudiées sur les lignes électriques. L’objectif principal de ce manuscrit de thèse est de quantifier l’influence de la structure géométrique des fils et des câbles de type ACSR, ainsi que du graissage sur la corrosion de type NaCl. Le premier travail consistait à réaliser d’une part des essais en corrosion accélérée, dans lequel plusieurs échantillons de conducteurs électriques sont corrodés suivant des paramètres climatiques précis et contrôlés. Dans un second temps, une analyse microscopique et métallographique des échantillons corrodés est présentée dans ce manuscrit de thèse, en étudiant l’impact de la corrosion subie par ces échantillons sur leurs paramètres mécaniques à l’aide de tests de traction, de torsion et de fatigue. Les résultats issus des tests mécaniques sont corrélés avec les observations métallographiques de façon à lier les mécanismes d’endommagement ayant lieu sur les fils avec les pertes des propriétés mécaniques relevées sur les fils. La corrosion des fils en acier (et de la couche de galvanisation) a un impact direct sur la tenue mécanique des conducteur ACSR de par la construction de ce type de câble. La corrosion se localise préférentiellement au niveau des contacts interfilaires avec les fils en aluminium pour les fils sans présence de graisse. La graisse présente dans les conducteurs graissés et les fils aluminium entourant le toron en acier permettent de réduire fortement la corrosion des fils en acier. Les essais de traction réalisés sur des fils corrodés confirment l’effet bénéfique de ces deux protections sur les propriétés mécaniques. En plus de la corrosion par piqûres, la couche interne de fils en aluminium est soumise à un mécanisme de corrosion galvanique des fils en aluminium au niveau des contacts interfilaires acier-aluminium. Pour ces fils en aluminium des conducteurs, la protection apportée par la graisse aux fils centraux d’acier est donc le facteur déterminant pour la durée de vie de ceux-ci. On retrouve pour la couche de fils interne en aluminium cette double dégradation par piqûres de corrosion et couplage galvanique avec des durées de vie en fatigue et torsion réduites. Cette diminution nette et importante uniquement observable sur les fils de couche interne non graissés confirme l’importance que prend le mécanisme de corrosion galvanique des fils aluminium lorsque la couche de galvanisation sur les fils acier est détruite ou proche de l’être.
Mots-clefs:	corrosion, conducteur électrique, durabilité, lignes de transport d’énergie, essais de corrosion accélérée

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