Le Brésil : Coppe/UFRJ développe une nouvelle technologie pour évaluer la résistance à la propagation des fissures dans les aciers pour pipelines

fr.wedoany.com Rapport : Des chercheurs du programme d'études supérieures en génie métallurgique et des matériaux (PEMM) de l'Institut Alberto Luiz Coimbra de l'Université fédérale de Rio de Janeiro (Coppe/UFRJ) ont développé une nouvelle technologie permettant d'évaluer plus précisément la résistance à la propagation des fissures dans les aciers pour pipelines. Cette technologie, présentée par Sergio Luis Gonzalez Assias dans le cadre de sa thèse de doctorat, se concentre sur l'impact du phénomène de séparation interne provoqué par les « splits », c'est-à-dire des fissures secondaires formées perpendiculairement au plan de la fissure principale, sur les propriétés du matériau.

L'étude indique que le phénomène de « splits » peut modifier considérablement les résultats des essais mécaniques, conduisant parfois à la disqualification de matériaux aux performances pourtant satisfaisantes dans les applications réelles. Ce rejet peut entraîner des pertes économiques importantes pour l'industrie, augmenter les coûts de production, réduire le taux d'utilisation des matériaux et nuire à la compétitivité de ce secteur stratégique.

Les expériences, menées au Laboratoire de mécanique de la rupture (LMF) du PEMM, ont établi de nouvelles normes pour évaluer la ténacité à la rupture de l'acier. La ténacité à la rupture mesure la capacité d'un matériau à absorber de l'énergie et à résister à la propagation des fissures avant la rupture. En combinant des essais expérimentaux de haute précision avec des simulations numériques avancées, cette étude approfondit la compréhension des effets des « splits », rendant le processus de certification des matériaux plus fiable.

Sergio indique que les outils de la mécanique de la rupture visent à déterminer les conditions opérationnelles critiques, telles que la pression critique, la température minimale de fonctionnement et la taille maximale acceptable des fissures dans une structure. L'objectif de la recherche n'est pas de prédire la formation des fissures, mais de définir des limites de fonctionnement sûres, permettant aux pipelines de fonctionner sans risque de propagation instable des fissures, même en présence de discontinuités inévitables.

Outre sa contribution scientifique, cette étude présente un potentiel d'application au service de l'industrie brésilienne. En améliorant les méthodes d'évaluation des matériaux utilisés dans les systèmes de canalisations, elle accroît la crédibilité des analyses, réduit les incertitudes techniques et évite les pertes dues au remplacement inutile de matériaux, contribuant ainsi à maintenir des niveaux élevés de qualité, de sécurité et d'innovation dans le secteur.

Selon Sergio, ces techniques peuvent être utilisées pour la certification des matériaux de différents types de pipelines rigides, utilisés dans l'extraction, la production et le transport du pétrole, du gaz naturel et d'autres fluides.

Il souligne qu'à l'échelle industrielle, il est impossible de fabriquer des structures totalement exemptes de défauts ou de fissures. Cette méthode permet de mieux certifier les matériaux utilisés pour la fabrication des pipelines, garantissant une évaluation plus précise de la résistance à la propagation des fissures. Le problème clé ne réside pas dans la formation des fissures elles-mêmes, mais dans la capacité du matériau à résister à leur propagation.

La thèse intitulée « Efeitos e tratamento dos splits na tenacidade à fratura de aços para tubulações do setor de petróleo e gás » (Effets et traitement des splits sur la ténacité à la rupture des aciers pour canalisations dans le secteur pétrolier et gazier), co-dirigée par le professeur Hector Kotik du PEMM et le professeur collaborateur Juan Elías Perez Ipiña, a été sélectionnée pour représenter le PEMM à l'étape nationale du Prix Capes de thèse 2026 (Prêmio Capes de Tese).