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Essais de corrosion accélérée et évaluation de l'endommagement sur des conducteurs aluminium-acier de transport d'énergie électrique
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 ten...
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| Auteurs principaux : | , , , , , , , , |
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| Collectivités auteurs : | , , , |
| Format : | Thèse ou mémoire |
| Langue : | français |
| Titre complet : | Essais de corrosion accélérée et évaluation de l'endommagement sur des conducteurs aluminium-acier de transport d'énergie électrique / Alan Rondineau; sous la direction de Laurent Gaillet et de Sébastien Langlois |
| Publié : |
2023 |
| Accès en ligne : |
Accès Nantes Université
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| Note sur l'URL : | Accès au texte intégral |
| Note de thèse : | Thèse de doctorat : Génie des matériaux : Nantes Université : 2023 Thèse de doctorat : Génie des matériaux : Université de Sherbrooke (Québec, Canada) : 2023 |
| Sujets : |
| 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 Ąls 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 Ąls avec les pertes des propriétés mécaniques relevées sur les Ąls. La corrosion des Ąls 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 intercalaires avec les Ąls en aluminium pour les Ąls sans présence de graisse. La graisse présente dans les conducteurs graissés et les Ąls aluminium entourant le toron en acier permettent de réduire fortement la corrosion des Ąls en acier. Les essais de traction réalisés sur des Ąls corrodés confirment l effet bénéfique de ces deux protections sur les propriétés mécaniques. En plus de la corrosion par piqûres, la couche interne de Ąls en aluminium est soumise à un mécanisme de corrosion galvanique des Ąls en aluminium au niveau des contacts intercalaires acier-aluminium. Pour ces Ąls en aluminium des conducteurs, la protection apportée par la graisse aux Ąls centraux d acier est donc le facteur déterminant pour la durée de vie de ceux-ci. On retrouve pour la couche de Ąls 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 Ąls de couche interne non graissés confirme l importance que prend le mécanisme de corrosion galvanique des Ąls aluminium lorsque la couche de galvanisation sur les Ąls acier est détruite ou proche de l être The vast majority of overhead power lines have been in operation for several decades and are subject to several degradation phenomena. The ACSR (Aluminum Conductor Steel Reinforced) type conductors are among the most used cables in high voltage lines, and are subjected to several climatic phenomena impacting their electrical and mechani- cal properties. One well-known degradation phenomena on metal structures is corrosion degradation, which the consequences have rarely been studied on power lines. The main objective of this thesis manuscript is to quantify the inĆuence of the geometric structure of ACSR wires and cables, as well as greasing on NaCl corrosion. The Ąrst task was to carry out tests in accelerated corrosion, in which several samples of electrical conductors are corroded according to precise and controlled climatic parameters. In a second step, a microscopic and metallographic analysis of the corroded samples is presented in this thesis manuscript, studying the impact of the corrosion suffered by these samples on their mechanical parameters using tensile, torsion and fatigue tests. The results of the mechanical tests are correlated with the metallographic observations in order to link the damage mechanisms occurring on the wires with the losses of the mechanical properties observed on the wires. Steel wires corrosion (and galvanized coating corrosion) has a direct impact on the ACSR conductors mechanical performance given by the construction of this type of cable. The corrosion is preferably localized at the interĄlar contacts with aluminium wires without the presence of grease. Grease in the greased conductors and aluminum wires surrounding the steel strand greatly reduce the corrosion of steel wires. The tensile tests carried out on corroded wires conĄrm the beneĄcial effect of these two protections on the mechanical properties. In addition to pitting corrosion, the inner aluminum wires are subjected to galvanic cor- rosion in contact with steel-aluminium wires. For these inner aluminum wires, the grease protection provided to the central steel wires is therefore the determining factor for the lifetime of these wires. The double degradation by corrosion pitting and galvanic coupling is seen on the inner aluminum wires including reduced service lives in fatigue and torsion. This net and signiĄcant decrease, which can only be observed on the ungreased inner alu- minum wires, conĄrms the galvanic corrosion mechanism importance on aluminium wires when the steel wires galvanized coating is destroyed or close to being destroyed |
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| Variantes de titre : | Accelerated corrosion tests and damage assessment on aluminium-steel conductors for electric power transmission |
| Notes : | Thèse soutenue en co-tutelle Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Centrale Nantes) Partenaire(s) de recherche : Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des réseaux. Département matériaux et structures (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Laetitia Vouyovitch (Président du jury) ; Younes Demmouche, Marion Girard, William Wilson (Membre(s) du jury) ; Juan Creus, Gilles Forêt (Rapporteur(s)) |
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