Delamination of pipeline steels: determination of an anisotropic cleavage criterion

Délaminage des aciers pour gazoducs : détermination d’un critère anisotrope de rupture par clivage

¹ MINES ParisTech, Centre des Matériaux, UMR CNRS 7633, BP 87, 91003 Evry Cedex, France
² ArcelorMittal R&D Gent, Pres. J.F. Kennedylaan 3, 9060 Zelzate, Belgium

^a Corresponding author: franck.tankoua@ensmp.fr

Received: 17 June 2013
Accepted: 3 January 2014

Abstract

Cleavage fracture anisotropy has been studied on a ferrite-bainite low alloy pipeline steel plate. Mechanical tests have been performed on smooth and notched bars taken along the three principal directions of the plate at temperatures between 20 °C and −196 °C, and analyzed by finite element calculations with an anisotropic plasticity model. The fracture mode of specimens tested along the normal direction differs from that of specimens taken along the two other directions, together with a lower critical cleavage stress. This difference seems to be related to microtexture anisotropy and might explain the sensitivity of this steel to delamination at low temperatures.

Résumé

L’anisotropie de rupture par clivage a éteé´tudiée sur une tôle d’acier faiblement allié, ferrito-bainitique, pour gazoducs. Des essais mécaniques ont été effectués sur éprouvettes axisymétriques lisses et entaillées dans les trois directions principales de la tôle, pour des températures comprises entre 20 °C et −196 °C, et analysés par éléments finis à l’aide d’un modèle de plasticité anisotrope. Le mode de rupture dans la direction normale à la tôle diffère de celui dans les deux autres directions, avec une contrainte critique de clivage plus basse. Cette différence est reliée à l’anisotropie de microtexture et pourrait expliquer la sensibilité de cet acier au délaminage à froid.