Etude de la passivation de l'acier inoxydable 316L en milieu primaire REP par bruit électrochimique

L'acier inoxydable 316L écroui est largement employé comme matériau de structure des réacteurs à eau pressurisée (REP). Sa corrosion localisée dans le circuit primaire pourrait compromettre sur le long terme l'intégrité de composants critiques, et donc la disponibilité voire la sécurité du réacteur. Bien que le milieu primaire REP soit généralement désaéré et hydrogéné, de l'oxygène peut se dissoudre dans l'eau lors de situations telles que des injections d'eau, du suivi de charge, des arrêts programmés, etc. Il est essentiel de pouvoir prédire l'influence de cet oxygène dissous sur le comportement en oxydation de l'acier et sa sensibilité à la corrosion sous contrainte intergranulaire (IGSCC). Toutefois, peu de méthodes existent pour un suivi in situ de l'oxydation ou la détection précoce de l'apparition de fissures. La technique du bruit électrochimique pourrait répondre à cette ambition. Dans ce contexte, cette thèse s'intéresse au comportement en passivation et dépassivation de l'acier inoxydable 316L non sensibilisé dans le milieu primaire REP par l'étude des bruits électrochimiques. Un dispositif expérimental a été conçu pour mettre en œuvre l'électrochimie en eau à haute température et haute pression simulant le milieu primaire. Les niveaux de bruit de l'instrumentation ont été évalués pour garantir la fiabilité des mesures de bruit électrochimique. Des polarisations anodiques ont été appliquées avec des surtensions de 100 à 600 mV afin de simuler l'effet de l'oxygène dissous sur le potentiel de corrosion et de favoriser la formation d'un film passif. Les caractéristiques stochastiques des mesures en courant ont été évaluées une fois atteint un état quasi-stationnaire. L'effet sur les bruits électrochimiques d'une réduction partielle de la couche d'oxyde a aussi été examiné après polarisation cathodique. Un conditionnement minutieux des signaux et une analyse dans le domaine fréquentiel ont permis de quantifier diverses caractéristiques spectrales en fonction des cycles de polarisation. La distribution et la durée des événements transitoires ont été comparées à des bruits simulés numériquement. L'analyse du signal en temps a révélé une ligne de base continue attribuée à la libération de cations métalliques dans la solution, et des transitoires anodiques cohérents avec la pénétration d'oxyde dans le métal. Afin de mieux comprendre le rôle des dislocations de l'acier, nous avons comparé les signaux en temps et en fréquence d'échantillons recuits et fortement écrouis. En conclusion, ce travail démontre que malgré la complexité de mise en œuvre de l'électrochimie en milieu REP, il serait possible de réaliser un suivi dans la durée de la corrosion par analyse des bruits électrochimiques. Des signaux de bruit électrochimique sont enregistrés même en l'absence de contrainte mécanique. Ce bruit proviendrait de la croissance d'oxyde à l'interface oxyde/métal comme le suggèrent des modèles de la littérature.