Les tiges de vérin en acier utilisées en environnement marin sont revêtues d'une fine couche de chrome (20 µm) afin de les protéger contre la corrosion. Cependant, les tests de corrosion normalisés utilisés pour évaluer l'efficacité de ce type de revêtement ne prennent pas en compte les chargements mécaniques que subissent les tiges de vérin en service. Or, les dépôts de chrome présentent en surface un réseau uniforme de microfissures qui peut évoluer sous chargement mécanique, la propagation de ces microfissures est à l'origine de la corrosion prématurée du substrat d'acier.

L'objectif de notre travail est d'évaluer les relations entre sollicitations mécaniques (monotone ou cyclique), évolution du réseau de microfissures et tenue à la corrosion des revêtements chromés. Cette problématique a été abordée par une approche expérimentale et par une approche de modélisation.

Pour l'approche expérimentale, différentes campagnes d'essais mécaniques ont été réalisées sur des éprouvettes chromées. Des éprouvettes ont subi des essais de traction monotone jusqu'à différents niveaux de déformation plastique. Par la suite, les éprouvettes pré-chargées ont subi les essais de corrosion en brouillard salin (NSS, ISO 9227). Afin de « quantifier » le phénomène de corrosion, des mesures électrochimiques (suivi du potentiel de corrosion au cours du temps et courbes de polarisation) ont été réalisées dans la solution de NaCl (50 g.L-1).

Par ailleurs, afin de s'affranchir de la dispersion observée sur la longueur et la répartition des microfissures dans la couche de chrome, un modèle numérique probabiliste a été implémenté afin de simuler l'évolution d'un réseau de microfissures sous chargement mécanique à partir des outils de la mécanique linéaire de la rupture.

Au cours de cette étude, il a été mis en évidence par des observations au microscope optique que les microfissures se propagent pour des niveaux de contraintes supérieurs à la limite d'élasticité du substrat. Les microfissures qui se propagent deviennent instantanément traversantes sur toute l'épaisseur du revêtement. La densité de microfissures traversantes augmentent avec le niveau de déformation plastique jusqu'à se stabiliser à environ 5% (distance inter-fissure traversante d'environ 70 μm).

Le modèle numérique donne des résultats cohérents avec les résultats expérimentaux. Sous chargement monotone, en comparant les valeurs de facteur d'intensité des contraintes avec des valeurs de ténacité issues de la littérature pour un revêtement de chrome, on retrouve bien que la première fissure se propage pour un niveau de contrainte macroscopique légèrement supérieur à la limite d'élasticité du substrat.

Les essais de corrosion en brouillard salin, ainsi que les mesures électrochimiques ont montré clairement que les fissures du chrome sont à l'origine de phénomènes de corrosion. On observe que plus le niveau de déformation plastique appliqué lors du pré-chargement mécanique est important, plus le potentiel de corrosion de l'échantillon diminue, jusqu'à atteindre celui du substrat en acier d'environ -0.55 V/ECS, après 2 heures d'immersion. Les courbes de polarisation confirment les résultats précédents, comme le témoigne l'augmentation de la densité de courant de corrosion avec le niveau de déformation. De plus, nous constatons l'absence du palier passif caractéristique des échantillons de référence n'ayant subi aucun pré-chargement.

Cependant, l'étude des états de surface après les essais en brouillard salin a montré que dans le cas de nombreuses microfissures traversantes, mais distribué de façon homogène dans la couche (i.e. éprouvettes pré-chargées à 5% et au-delà), on observe plutôt la corrosion uniforme.

Ce travail sera complété par l'étude de l'effet de pré-chargement cyclique de traction à R=0 à différentes valeurs de contrainte maximale (inférieure à la limite d'élasticité du substrat) et différents nombres de cycles.