Étude des effets d’environnements agressifs sur la résistance des tubes en polyéthylène co-polymérisés
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Date
2025
Authors
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Publisher
Université Badji Mokhtar Annaba
Abstract
Les conduites en polyéthylène de haute densité (HDPE) sont largement employées dans les réseaux de transport du gaz naturel. Par conséquent, il est crucial de comprendre les effets de l‟agressivité de milieux physico-chimie-chimiques sur l‟intégrité de ces structures enfouies dans le sol. L’objectif de ce travail est de réaliser une contribution expérimentale à l‟étude de l‟hétérogénéité des propriétés et du comportement mécanique à travers la paroi du tube en introduisant le facteur vieillissement dans des solvants organiques.
L'historique thermomécanique du matériau extrudé doit être préservé dans les spécimens d'essais directement préparés du tube sous forme de filaments réguliers. L'obtention des propriétés localisées à travers la paroi du tube est accomplie par le biais d'une méthode destructive inspirée de la littérature basée sur l'enlèvement progressif de matière. Par conséquent, il est essentiel de rechercher les conditions optimales de coupe
d'éprouvettes sous forme de filaments, de mettre en œuvre le phénomène de vieillissement et d'effectuer les différentes caractérisations. La première partie est dédiée aux expérimentations d'usinage du tube HDPE et à l'optimisation des conditions de coupe : (i) hariotage et (ii) gorgeage. La production d'un filament continu et régulier a été étudiée en fonction de la vitesse de coupe, l‟avance et la profondeur de passe. Deux planifications des expériences de Taguchi (L18) et (L9) ont été adoptées respectivement pour les opérations de chariotage et de gorgeage. Pour les paramètres de sortie, 4 caractéristiques de performance ont été choisies ; i.e. température de coupe (T°), critères de rugosité de surface (Ra et Rt) et déviation du filament (L). Pour identifier les états limites des paramètres, une analyse de la variance (ANOVA) a été effectuée, tandis que l'optimisation des paramètres de
performance a été réalisée à l'aide de la méthode de la surface de réponse (RSM). Les conditions de coupe optimales en termes de (Vc, f et ap), pour un filament valide, sont respectivement 137 m/min, 0.4 mm/tr et 4 mm. Comme l‟évaluation de la résistance du HDPE dans le temps doit faire intervenir les effets d'interaction avec les solvants, l'étude
s'est intéressée à l‟approche éprouvée de l'ESCR. L'absorption massique de certains solvants courants (Toluène : T, Méthanol : M, Mélange Toluène- méthanol : TM, Benzène : B, Ethanol : E et Dichlorométhane : DCM) par les éprouvettes HDPE de forme parallélépipédiques a été établie pendant des durées allant jusqu‟à 112 jours. Les % gains en masse en fonction du temps sont faibles pour l‟éthanol 0,1%), alors qu‟ils sont conséquents pour TM, B DCM et T (respectivement : 5,9% ; 6,45% ; 7,65% et 7.79%). Les coefficients de diffusion de TM ; DCM et de T élevés. Toutefois, les polymères peuvent aussi subir une dégradation de leurs caractéristiques lorsqu'ils sont exposés à des milieux agressifs. Le vieillissement du polyéthylène est souvent associé à des problèmes tels que le gonflement, la micro fissuration et la plastification. L'étude de l‟effet des solvants sur le HDPE a
analysé les(11,4mm) et du temps d'exposition en jours (7, 28, 90 et 210). Les propriétés HDPE après
chaque durée de vieillissement ont été analysées par l'essai de traction, l'essai de spectroscopie infrarouge a transformé de Fourier (FTIR) et l'essai thermogravimétrique (DSC). Par rapport au milieu air ambiant, celui du solvant fort (TM 50/50) a montré des réductions importantes des propriétés mécaniques et des changements dans la résine polymère affaiblissant la rigidité et la résistance du système dans les temps.
Description
Keywords
tube HDPE; usinage; optimisation RSM; vieillissement; solvants organiques; mélange toluène-méthanol; absorption; propriété mécanique